第1章——单片机原理及系统设计.ppt

《单片机原理及系统设计》课程 使用教材“单片机原理及应用” 黄勤等编著 清华大学出版社 学习要求： 上课记笔记 独立完成作业 认真做好实验 学习方法：动手实践 第一章 概述 主要内容 1.0 嵌入式系统与单片机 1.1 概念、发展历程及趋势 1.2 组成结构与工作原理 1.3 典型单片机结构与特点 1.4 应用系统的开发过程 1 嵌入式技术概述 1.0 嵌入式系统与单片机 现代计算机的技术发展史 1 1946年 ，电子数字计算机诞生； 2 20世纪70年代 ，微处理器的发展，微型计算机出现； 3 将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。 现代计算机技术的两大分支 1 通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 2 嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。 嵌入式系统的定义 IEEE对于嵌入式系统的定义是：An Embedded system is the devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants. 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。 单片机系统属于嵌入式系统 目前嵌入式系统更多指安装有嵌入式操作系统（UCOS,LINUX,WINCE,WINDOWS MOBILE,EMBEDDED XP,PALM等）的装置。 常用于工控机、路由器、PDA、手机等。一般具有便携、低功耗的特点。 开发除须具备底层知识外，还必须掌握操作系统定制、裁减，和在操作系统下的应用开发。 1 嵌入式技术概述 1.0 嵌入式系统与单片机 嵌入式系统和单片机系统 微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，嵌入式系统必须走独立发展的道路。 探索模式： ①裁剪模式：计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机 ； ②创新模式：完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式，即将计算机做在一个芯片上，开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。 例如：Intel公司的MCS-48、MCS-51 证明， 创新模式是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。 1 嵌入式技术概述 1.1 概念、发展历程及趋势 单片机定义： 一种采用超大规模集成电路技术集成电路芯片；是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、D/A转换器、A/D转换器）等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 ◆单片机的结构特点 控制性能和可靠性高 实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O端口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。另外，由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。 近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程ISP和在应用编程IAP）等方面都有了进一步的增强。 ◆体积小、价格低、易于产品化 单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少。 从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。 1 嵌入式技术概述 1.1 概念、发展历程及趋势 单片机技术发展 1） 单芯片微机形成阶段 低档8位单片机(MCS-48)，8位，1KROM, 特点：实现了单芯片的集成， 但存储容量及寻址范围有限，无串口、指令系 统功能不强。 2） 性能完善提高阶段 高档8