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1、,00 课程介绍01 绪论,1,微机原理及应用Principle and Applications of Micro-Computers,课程介绍教材和参考书,基础知识的要求,授课计划,作业和实验要求,考核方法,绪论(第一章)单片机和嵌入式系统,单片机的发展趋势,常见的单片机介绍,MCS-51单片机及其应用,本讲的主要内容,1.教材和参考书2.先修课程和相关参考书3.课时分配和授课计划4.作业和实验的要求5.考核方法,课程介绍,教材和参考书,教材王忠飞,胥芳 编著.MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用.西安:西安电子科技大学出版社主要参考书张毅刚,彭喜源,谭晓昀 编著.MCS-51单片机应用
2、设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997 Ken Arnold,Embedded controller hardware design,LLH Technology Publishing,2001 Users Guides of IAR System(见教材refs.1012)李全利,迟荣强 编著.单片机原理及接口技术.北京:高等教育出版社,2004,先修课程/基础知识和相关参考书,数制及它们的关系计算机基础,数字电路等参考书数字电路和模拟电路康华光 主编.电子技术基础:数字部分和模拟部分(2卷).北京:高等教育出版社,xxxx(任意版)C编程语言(不强制要求)介绍C语言的任意参考书都可以
3、,课程目的:掌握嵌入式系统的基本设计方法课时分配:授课28学时课程介绍和第1章(第1周,本次)第2章内部结构(分3讲)第3章汇编语言程序设计(分1讲)(安排1次/2学时课内实验)第4章C语言介绍(分3讲)第5章三个重要功能单元(分4讲)第6章(分2讲)(安排1次/2学时课内实验)第7章(分1讲),课时分配和授课计划,作业教材每章后的习题,交作业时间为每章内容授课完毕后的一周内实验必须的实验按“机电综合实验课”的要求,单独考核,不作为本课程要求的内容,作业和实验要求,方法:由下面几部分成绩组成闭卷笔试成绩(占50%)实验成绩(占15%)平时成绩(课堂交互+点名+作业占15%)项目报告(占20%)
4、日常答疑时间:每次课后,考核方法,本课程讲义,本课程的讲义是公开的,为了便于下载和打开浏览,授课过程中的讲义以及相关的资料都按pdf格式放在百度云中供大家下载当然,您有任何问题也可以发到,1.通用计算机(PC)系统 vs 嵌入式(计算机)系统 2.嵌入式系统核心单片机的分类3.应用的需求推动单片机的发展4.目前常见的单片机介绍5.为什么学MCS-51单片机?6.MCS-51单片机的嵌入式系统和开发,绪论,MCS-51单片机的封装(常见的形式),DIP40(40-pins Dual In-line Package,脚距2.54mm)PLCC44(44-lead Plastic Leaded Ch
5、ip Carrier,脚距1.27mm)PQFP44(Plastic Quad Flat Package 脚距0.8mm),2023/9/10,计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。1946年6月，匈牙利籍数学家冯诺依曼提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。,冯诺依曼,2023/9/10,微型计算机从应用形态上可分成两种,系统机（多板机）将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同
6、一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。工业PC机 也属于多板机。,单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口、中断系统和定时器等计算机必备部件，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。具有一台计算机的属性。也称为：微控制器 MCU(MicroController Unit)或嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroControllerUnit）。,通用计算机系统 vs 嵌入式系统,Embedded System(ES)CPU(or MCU,单片机)Processor/Controller集成有Memory和I/O无主板无固定外设软件
7、特点高集成度,低成本,低功耗特殊结构,难开发应用开发:硬件和软件,PC System(PCS)CPUProcessor主板CPU和Memory、I/O的通道有固定外设和开放总线软件特点高性能,高成本,高功耗通用体系,易开发(根据应用)工业应用开发:接口和软件,一般的PC系统的组成,详见“计算机接口及应用”课程的内容,一般的嵌入式系统的组成,Off-chip Expand,Micro-processor/controller in the single chip,Control Unit,Register,ALU,RAM,ROM,ProgrammableI/O Port,ADC/DAC(AI/O
8、),Special Function UnitTimer,IRQ,UART,LCD/LED driver,RAM,ROM,LCD/LED module,Power Supply,DI/O,AI/O,Keyboard,2023/9/10,单片机的发展过程,单芯片微机形成阶段 1976年（Intel）MCS-48：8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点是：存储器容量较小，寻址范围小（4K），无串行接口，指令系统功能不强性能完善提高阶段 1980年（Intel）MCS-51：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、
9、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。微控制器化阶段1982年（Intel）MCS-96：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。,嵌入式系统的优点和缺点,优点元件少体积小低成本低功耗高可靠性多I/O,缺点灵活性差性能有限扩展能力有限开发周期长,嵌入式系统核心单片机的分类,嵌入式系统的核心(心脏)是一个集成有CPU,存储器和I/O单元的
10、芯片,具有一般计算机的基本功能,所以称之为单芯片计算机单片机分类:根据其基本操作处理的位数分为1位的,4位的,8位的,16位的和32位的单片机其它分类方法:如按应用分类控制类的,信号处理类的和混合信号类的单片机,单片机的发展趋势 应用需求推动单片机的发展,为了满足越来越多的需要以及特殊应用,单片机的发展趋势增强处理性能:执行指令的速度,寻址范围增加功能:更多的特殊功能单元提高集成度降低功耗,更宽的供电范围,目前常见的单片机(8位的),采用复杂指令集(CIS)的单片机Intel公司的MCS-51系列及其衍生的单片机Zilog公司的Z系列(Z80,Z180,eZ80)及其衍生的单片机Motorol
11、a公司的MC68系列(HC05,HC08,HC11)8位单片机 采用精简指令集(RIS)的单片机Atmel公司的AVR,ATMega系列单片机Microchip公司的PIC(PIC16,17,18)系列8位单片机其它(更多的请大家在图书馆或网络上查找),目前常见的单片机(16位的),Intel公司的MCS-96/196系列单片机Intel公司的80186微控制器及其衍生的“单片机”(Intel已停产,有台湾金丽科技(RDC,.tw)生产的R系列替代)Motorola公司的HC(/S)12系列,HC16系列和DSP56F8系列单片机Infineon公司的C166系列单片机TI公司的MSP430系
12、列单片机其它,目前常见的单片机(32位的),ARM公司开发的ARM系列32位单片机ARM7系列及其衍生类型ARM9/9E系列ARM10系列Motorola公司的32位单片机M68K系列Coldfire系列M.Core系列MPC500系列其它,问题 如此多的单片机为什么学51?,从学习和掌握的角度最具代表性的单片机,8051已经成为标准结构资源适合于小型系统(单片应用)和中型系统(易扩展)无须操作系统(非计算机专业学生容易掌握)应用开发角度大量性能各异的衍生类型满足特殊应用相互兼容的MCS-51单片机有数百家半导体公司供货开发工具(包括硬件和软件)齐全,稳定,2023/9/10,单片机的应用领域
13、,智能仪器仪表提高了仪器仪表的使用功能和精度，同时还简化了仪器仪表的硬件结构。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等军事技术,汽车电子汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等,2023/9/10,单片机的应用领域,机电一体化产品集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、复印机等。,2023/9/10,智能控制,2023/9/10,单片机在工业上的应用,数控车床,2023/9/10,家用电器,2023/9/10,单片机系统的开发过程,通常开发
14、一个单片机系统可按以下几个步骤进行。明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作。运用PROTEL、POWERPCB等软件设计系统原理图和PCB板，经仔细检查PCB板后送工厂制作。完成器件的安装焊接。根据硬件设计和系统要求编写应用程序。在线调试软硬件。使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统。,2023/9/10,2023/9/10,通常是C语言或者汇编语言，在特定的集成开发环境（IDE）中编程调试,2023/9/10,单片机应用系统开发,调试硬件仿真器,硬件仿真器,目标系统,开发软件,2023/9/10,单片机应用系统开发,调试使用SoftICE仿真,目标系统,通信数据线,开发
15、软件,2023/9/10,单片机应用系统开发,程序下载使用并行编程器,编程器驱动软件,单片机或单独存储器,并行编程器,2023/9/10,单片机应用系统开发,程序下载使用ISP（In System Program在系统编程）,ISP软件,下载线,目标系统,总结,对比通用计算机系统和嵌入式系统单片机及其分类单片机的发展趋势常见的8,16和32位单片机MCS-51单片机的嵌入式系统结构MCS-51单片机的开发步骤和工具,问题和讨论,38,说出你周围哪些是嵌入式系统?在你的系统中,哪些技术/需要是最关键的?MCS-51单片机的嵌入式系统需要扩展资源时一定需要“译码器和控制逻辑电路”吗?为什么?,下课,
