第1章-单片机基础知识教案

第一章教学实施计划章节题目：单片机基础知识课时安排2授课时间2教学目的、要求（分了解、掌握两个层次）：了解单片机的发展历史和种类掌握单片机的特点了解单片机的应用领域和开发过程教学内容（包括基本内容、重点、难点）：基本内容：1.1单片机概述1.2单片机的历史和发展1.3单片机的分类和特点1.4典型单片机简介1.5单片机的应用1.6单片机应用系统开发讨论、思考题、作业：参考书目（含参考书、文献等）具体内容：3课堂教学实施计划第1课教学过程设计：复习分钟；授新课分钟讨论分钟；其它分钟授课类型（请打√）：理论课□讨论课□实验课□习题课□其它□教学方式（请打√）：讲授□讨论□示教□指导□其它□教学手段（请打√）：多媒体□模型□实物□挂图□音像□其它□1.1单片机概述一单片机是将微型计算机的主要组成部分集成在一个芯片上的微型计算机（图1-1）。具体地说就是把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等集成在一块芯片上的微型计算机。换一种说法，单片机就是不包括输入输出设备、不带外部设备的微型计算机，称它为单片微型计算机SCMC（SingleChipMicro-Computer），简称单片机。—属于微型机的一种—具有一般微机的基本组成和功能CBBBDBABCPU时钟复位ROMRAM定时器/计数器中断系统I/O口二．单片机和单片机系统:单片机只是一个芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其他电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。三．单片机应用系统和单片机开发系统:单片机应用系统是为控制应用而设计的，该系统与控制对象结合在一起使用，是单片机开发应用的成果。但由于软硬件资源所限，单片机系统本身不能实现自我开发，要进行系统开发设计，必须使用专门的单片机开发系统。单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具：早期，逻辑分析仪；现在，在线仿真器ICE（InCircuitEmulator），如：DICE、SICE、DP-852、KDC-51、SBC-51、EUDS-51、WAVE；PC单片机开发系统。四．单片机的程序设计语言和软件单片机程序设计语言和软件，主要是指在开发系统中使用的语言和软件。在单片机开发系统中使用机器语言、汇编语言和高级语言，而在单片机应用系统中只使用机器语言。四．单片机的程序设计语言和软件单片机程序设计语言和软件，主要是指在开发系统中使用的语言和软件。在单片机开发系统中使用机器语言、汇编语言和高级语言，而在单片机应用系统中只使用机器语言。1.2单片机历史和发展历史：1975年，德克萨斯仪器公司发明了世界上第一个4位单片机TMS-1000。1976年，Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机。1980年，Intel公司推出了8位的MCS-51系列单片机。其他类似单片机有Zilog公司的Z-80，Motorola公司的68011982年，Intel公司退出了16位的MCS-96系列单片机。现状：不断推出高档、高性能单片机高技术下移，重点提高8位单片机性能不断采用新工艺，实现低功耗、宽电压、高速度、高可靠性日趋单片使用SOC嵌入系统单片机应用网络化发展：低功耗RlSC体系结构的发展ISP及基于ISP的开发环境1.3单片机的分类和特点分类：单片机的分类通常可根据应用领域、总线类型等方面来划分。工控型/家电型总线型/非总线型通用型/专用型特点：高集成度，体积小，高可靠性控制功能强低电压，低功耗，便于生产便携式产品易扩展优异的性能价格比1.4单片机的类型MCS-51系列单片机：MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种。MCS-51系列单片机以其良好的开放式结构，种类众多的支持芯片，丰富的软件资源，在我国应用十分广泛。其技术特点是完善了外部总线，确立了单片机的控制功能。外部并行总线规范化为16位地址总线，以寻址外部64KB程序存储器和数据存储器空间，8位数据总线和相应的控制总线，形成完整的并行三总线结构。ATMEL单片机：ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列,AT89系列是8位Flash单片机,与8051系列单片机相兼容,静态时钟模式;AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机,也叫AVR单片机.PHLIPIS51LPC系列单片机：PHILIPS公司的单片机是基于80C51内核的单片机,嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能,这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求.HOLTEK单片机：台湾盛扬半导体的单片机,价格便宜,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品.STC单片机：STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好，抗干扰强.PIC单片机：是MICROCHIP公司的产品,其突出的特点是体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片.EMC单片机：是台义隆公司的产品,有很大一部分与PIC8位单片机兼容,且相兼容产品的资源相对比PIC的多,价格便宜,有很多系列可选,但抗干扰较差.TI公司单片机：德州仪器提供了TMS370和MSP430两大系列通用单片机.TMS370系列单片机是8位CMOS单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场;MSP430系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合松翰单片机（SONIX）：是台湾松翰公司的单片，大多为8位机，有一部分与PIC8位单片机兼容，价格便宜，系统时钟分频可选项较多，有PMWADC内振内部杂讯滤波。缺点RAM空间过小，抗干扰较好。1.5单片机应用应用特点：控制系统在线应用软/硬件结合应用现场环境恶劣应用领域：智能仪器仪表机电一体化产品实时工业控制分布式系统的前端模块家用电器1.6单片机开发几步工作：1）硬件电路设计、组装、调试；2）应用软件的编制、调试；3）应用软件的链接调试、固化、脱机（脱离开发装置）运行一、硬件的设计1．尽可能采用功能强的芯片，以简化电路。2．留有余地：（1）ROM空间；（2）RAM空间；（3）I/O端口；（4）A/D和D/A通道；（5）机动布线区。3．“以软代硬”。4．监测电路的设计。5．工艺设计。二、软件设计1．软件任务分析从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如测量、计算、显示、打印、输出控制、通讯等等；另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件；2．结构和数据类型的规划；3．资源分配；资源分配的主要工作是RAM资源的分配。系统资源包括ROM、RAM、定时器/计数器、中断源等。在任务分析时，实际上已将定时器/计数器、中断源等资源分配好了。ROM资源用来存放程序和表格。4．编程与调试。