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单片机技术zhou97@cslg.cn0512-51620059常熟理工学院物理与电子科学系周平2008.2单片机技术•单片机技术包括–硬件技术–软件技术–调试技术•单片机技术课程学习任务–本课程为学生的单片机应用系统的设计能力而开设的。它着重介绍单片机系统的扩展技术和使用技能，并且通过对单片机应用系统的设计、制作和调试，提高学生的动手能力和分析问题的能力。•单片机技术与其它课程间的关系–模电、数电、C语言–EDA、微机原理、单片机技术、数字信号处理、嵌入式系统•MCU：MicroControllerUnit–微控制器（单片机：以控制为主）•MPU：MicroProcessUnit–微处理器（集信号处理与控制）•嵌入式系统–软件技术（操作系统＋应用程序）单片机技术概述•什么是单片机•单片机的应用领域•单片机的发展•单片机系统开发•学习目的•参考书目•参考网站什么是单片机？•MCU：在一块硅片上集成了CPURAMROM定时/计数器I/O接口A/DD/APWMCAN等CPUROMRAM定时器/计数器I/O接口时钟什么是单片机？•很多公司在生产很多类型的MCU，其中最典型的是Intel公司的8051内核单片机，其它公司购买Intel公司8051内核后，生产自己公司的51系列单片机，并进行资源扩充，以抢占市场。MCS-51单片机引脚（8位）通用8051单片机（AT89S51/52)封装形式：DIP、QFP、PLCC：单片机技术概述•什么是单片机•单片机的应用领域•单片机的发展•单片机系统开发•学习目的•参考书目•参考网站单片机应用•单片机可采样输入信号（数字、模拟A/D），经处理后，控制输出（数字、D/A）；传感器是单片机系统中的重要部件（输入）。•单片机的引入，很大程度上简化了硬件电路，许多功能可通过软件实现（LED显示）；单片机应用•单片机广泛应用于–工业控制（电机控制）–智能仪器仪表（电压、电流、电阻、磁）–数据采集和处理（张力控制）–通信系统（RS232、RS485、USB、CAN）–家用电器等领域–手持产品（PDA）单片机特点•集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点；•随着大规模集成电路的发展，单片机内可包含D/A、A/D、高速I/O部件、DMA运算、浮点运算等功能部件。单片机技术概述•什么是单片机•单片机的应用领域•单片机的发展•单片机系统开发•学习目的•参考书目•参考网站8位单片机的发展•MCS-51到80C51MCU的第一次飞跃–形成了可满足大量嵌入式式应用的单片机系列产品•引导FlashROM潮流的第二次飞跃–当前，嵌入式系统普遍采用FlashROM技术。FlashROM的使用加速了单片机技术发展。基于FlashROM的ISP/IAP技术，极大地改变了单片机应用系统开发和运行条件；在单片机中最早实现FlashROM技术的是ATMEL公司的AT89Cxx系列。（停产AT89C51/2－AT89S51/2）•内核化Soc的第三次飞跃–8051从各个角度，以不同方式向Soc进军，形成了嵌入式系统应用热潮。其中Cygnal公司的C8051F实现了MCU向Soc的过渡。单片机的发展•单片机经历了8位－16位－32位–8位：•MCS－51（Intel）•AT89S51、AT89S52、AT89C2051（Atmel）•80C51（PHILIPS）•C8051F(Cygnal)–16位•8XC196（Intel）•PIC（低功耗）•MSP430（TexasInstruments低功耗）•C166(Simens)–32位•S3C44B0X，S3C2410，Xscale，LPC2000，AVR91（ARM）单片机的发展•单片机从控制器向处理器发展单片机的发展•嵌入式技术的发展–硬件功能愈加丰富–软件开发技术的提高，基于RTOS（实时操作系统）的软件开发技术的引入，使程序更具模块化，缩短了开发周期，提高了可靠性。•uC/OS•ucLinux•WinCE等–后PC时代的到来，使软件开发的比重大大提高，软件开发与硬件开发可同步开展。单片机技术概述•什么是单片机•单片机的应用领域•单片机的发展•单片机系统开发•学习目的•参考书目•参考网站单片机系统开发•系科近两年的单片机产学研项目–高速电子提花机用电磁阀专用检测系统（2002）–电子多臂用电磁铁检测系统（2003）–电子送经控制系统（2004）–3000W电源及其控制系统（2004）–喷气织机探纬控制系统（2005）–光电子实验设备开发（2006）–电脑横机电子控制系统开发（2007）电子多臂用电磁铁检测系统•操作台测量定位系统采用LQ1600K打印机的字车电机改装而成。采用四相八拍运行方式，步进角为0.9°，相应的字车微步距为0.282mm。如图有20个磁极，相邻磁极间距离12mm，要求有较高的定位精度，利用字车电机对其准确定位，可计算出各单元定位步进参数高速电子提花机用电磁阀专用检测系统•系统采用二台Agilent34401A数字多用表、一台自制数字式高斯计，一套步进电机定位操作台，一台高精度直流稳压电源、一台HPPC机系统、一套自行研制的AT89C52单片机控制系统和测试工夹具组成。•在AT89C52单片机和PC机联合控制下完成电磁铁电阻、冷态电流电压、磁感应强度等电磁参数以及环境温度的实时自动测试。测试数据由PC机实时处理，对被测电磁阀作出合格/不合格判断，并用声光信号作出提示供操作人员参考。测试数据全部保存在PC机硬盘内，可供技术人员调用分析，亦可将测试数据刻录到光盘上，以便对产品作长期质量跟踪。单片机开发步骤•系统方案论证（系统设计）•硬件设计（.sch、.pcb）–CPLD、FPGA（maxplusII10.2）、PSD（PSDsoft）–EDA：Protel99se、ProtelDXP、PowerPCB•软件设计（C编译器－完全版）–KeiluVision（8051）–TaskingC196（8XC196）–IAR（MSP430）–PIC（MPLABIDE＋PICC）–ADS1.2SDT2.5（ARM）•系统调试–仿真器：启东、WAVE、星研–编程器：炜煌、西尔特–ISP(在系统编程)：JTAG单片机开发步骤•系统方案论证（系统设计）–需求分析–调研–团队分工•硬件设计–测绘：功能分析–设计：典型电路Protel99se之SCH图Protel99se之PCB图单片机开发步骤•软件设计（C编译器KeiluVision）–1、新建工程：在Project－NewProject（设置工程路径\sy1\sy1_1\和工程名sy1_1.uv2）–2、选择器件厂商、型号（Atmel公司AT89S51/52）不启用标准启动代码（否）–3、新建文件：sy1_1.c、common.h、readme.txt,并向工程添加（鼠标左键选中“Sourcegroupone”，右键点击出现弹出式菜单，选则“Addfilesto……”选项……）–4、编译、连接：Project－Buildtarget、Rebuildalltarget–5、生成sy1_1.hex文件设置–6、程序下载：JTAG并口下载ISP单片机开发步骤•软件设计（Isplay3.1使用）–1、程序设置：AlteraByteBlaster，重启应用程序；–2、选型：AT89S51–3、载入*.hex文件–4、烧写……单片机编译器KeilC51单片机开发工具单片机之编程语言•BASIC、PL／M、汇编、C51–C51是一种针对MCS-51系列单片机的软件开发工具，是开发MCS-51系列单片机的高级语言。–C51是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。尤其是它具有丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性、而且可以直接对系统硬件的控制。–利用C51开发单片机系统不但可以减少编程工作量，而且便于软件的维护和修改。–因此，C51语言的应用越来越广泛。单片机技术概述•什么是单片机•单片机的应用领域•单片机的发展•单片机系统开发•学习目的•参考书目•参考网站学习目的•熟悉8051单片机结构•掌握8051单片机内部资源（存储器、I/O、定时/计数器、外部中断、串行口等）的编程•掌握8051单片机外部接口（键盘、显示、A/D、D/A等）扩充•掌握单片机最小系统的开发•初步了解uC/OS系统的原理及移植参考网站世纪电子网站网上书店常熟理工学院物电系参考文献•单片微型计算机原理及应用–张毅坤等编著西安电子科技大学出版社•单片机的C语言应用程序设计（第3版）–马忠梅等编著北京航天航空大学出版社•嵌入式实时操作系统uC/OS-II(第二版)–邵贝贝等译北京航天航空大学出版社•如何使用KEIL8051C编译器–金奎焕等译北京航天航空大学出版社课程说明•作业：布置的作业每周第一次上课前交•成绩：理论＋实验