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单片机原理与接口技术电子教案第讲成都大学工业制造学院程跃1单片机应用概述2本讲主要内容1-1.课程介绍1-2.单片机简介1-3.国内单片机与电子设计相关大赛1-4.单片机应用系统开发简介1-5.89C51单片机简介31.1课程介绍教材与学时数总学时48学时，其中课堂讲授学时40学时，实验学时8学时！4参考书籍5考核方式平时成绩10%（包括出勤率、作业完成情况，课堂纪律等）实验成绩20%（实验完成情况、实验报告等）期末考试成绩（70%）6成都大学教学环节日常考核管理办法（节选）第十条：迟到或早退15分钟以上作一次旷课处理；累计3次迟到或者早退（15分钟以内）记为一次旷课。第十一条理论教学环节：（三）有下列情形之一者，取消该生当前学期参加该课程考核的资格，成绩以0分计：1.旷课学时数达到或超过该课程当前学期周学时的。2.病假、事假学时数达到或超过该课程当前学期总学时数三分之一的。3.未完成的作业量达到或超过教室布置的作业量的三分之一的。4.扰乱课堂教学秩序，不听劝导者。7课程基本要求了解单片机的概念及发展历程。熟悉89C51单片机的主要性能、内部总体结构及引脚功能。掌握89C51单片机的四个8位并行输入、输出接口，并能分清这四个并行口的特点及用途。掌握89C51单片机存储器的配置；了解89C51单片机的寻址方式，掌握各类指令；了解汇编语言及程序设计方法，熟悉单片机C语言程序设计方法，会编写较简单的程序；8课程基本要求掌握单片机的内部定时器/计数器，学会其4种工作模式的编程方法；熟悉并掌握89C51单片机的中断源、中断矢量、中断方式、中断允许、中断优先级及控制；掌握单片机串行接口的使用方法。掌握单片机系统的扩展方法，能设计简单的单片机系统。熟悉PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台，会利用此开发环境进行仿真。9本课程将要接触到的主要仪器设备单片机仿真器编程器信号发生器数字万用表示波器10本课程将要接触到的主要仪器设备11本课程将要接触到的软件开发工具Keil软件是目前最流行开发51内核系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。12PROTEUS软件Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。13电路制版与仿真软件PROTEUS14学习方法学习单片机最有效的方法是理论与实践并重，边学边练。学习单片机要合理安排学习时间持之以恒。学习单片机有条件的话进行适当投资购买实验器材及书籍资料效果更佳。单片机技术是一门含金量高的技术，，无论是应聘求职还是创业，其前景光明。151.2单片机简介电子计算机发展的4个阶段：第一代：电子管第二代：晶体管第三代：集成电路第四代：大规模、超大规模集成电路微型机的两个发展方向：高速度、大容量、高性能的高档微机稳定可靠、体积小、价格廉的单片机16电子计算机发展概述世界上第一台计算机1946年2月15日，第一台计算机ENIAC问世，这标志着计算机时代的到来。ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算。与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。ENIAC的出现满足了人们计算的需要，但它的体积实在太大了。17电子计算机发展概述计算机的冯·诺依曼结构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存储器输出设备输入设备控制器运算器18电子计算机发展概述计算机发展的两个主要方向要是计算机能放进我的口袋里多好啊！计算机能比现在的运算速度快10000倍吗？19单片机及其发展过程单片机是什么？单片机是单片微型计算机的简称，它是在一块半导体芯片上，集成了CPU、半导体存储器、I/O(Input/Output)接口、中断系统和定时器等计算机必备部件，所构成的一个完整的数字电子计算机。单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，故单片机又称微控制器（MCU，MicroControllerUnit）。单片机应用时通常是处于被控系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，故也常将单片机称为嵌入式微控制器（EMCU，EmbeddedMicroControllerUnit）。20单片机与微处理器的区别微处理器(CPU,CentralProcessingUnit)集成了运算器和控制器的芯片，是计算机系统核心部件，但并不是一台完整的计算机。单片机(CSMC,SingleChipMicroComputer)将CPU和其他接口电路集成于一个芯片之中，使其具有计算机的基本功能。其中包括以下主要微型机部件：随机存储器RAM（RandomAccessMemory）只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）中断系统定时器/计数器I/O（Input/Output）口电路21单片机及其发展过程单片机的发展过程原始阶段1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器（即Intel4004）。22单片机及其展过程单片机的发展过程发展阶段1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列的单片机，以其体积小、重量轻、控制功能齐全和低价格的特点，得到了广泛的应用，为单片机的发展奠定了坚实的基础。80年代初，Intel公司推出了8位的MCS-51系列的单片机，随着单片机的应用的急剧增加，其它的单片机也随之大量涌现如：Motorola的68系列，Zilog的Z8系列等，从而掀开了单片机应用的历史新篇章23单片机及其展过程单片机现状单片机经过约30年的发展，已经形成有几千种型号上百种品牌的半导体产业，对电子信息技术、工业控制技术、军事技术的发展起到巨大的推动作用。目前主流的单片机：51内核的系列单片机（MCS51，AT89C51等）Microchip公司的PIC系列单片机Motorola公司的68系列TexasInstrument公司的MSP430，16bit系列单片机ARM内核的32bit系列单片机24单片机的特点片内集成存储器，但容量有限单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。片内集成了少量的RAM和ROM，必要时可片外扩展。控制功能强，运行速度快采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。引脚的功能复用较多由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。25单片机的特点产品类型多，功能扩展灵活单片机的外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展（如扩展ROM、RAM，I/O接口，定时器/计数器，中断系统等），与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。可靠性高单片机的全部电路集成到一块芯片上，大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了抗干扰能力，应用于工业现场具有很好的可靠性。功耗较低单片机大多采用CHMOS工艺，且可以进入节电模式工作，因而功耗较低，特别适合于电池供电的仪器仪表。26单片机的应用领域单片机应用汽车电子ASR牵引力控制系统ABS防抱死制动系统ASR加速防滑控制系统BA刹车辅助BAS制动辅助系统CBC制动力分配系统多功能信息显示器DSC动态稳定控制系统大灯智能随动转向定速巡航EPS随速助力转向EBA紧急制动辅助系统ESP电子车身稳定装置EBD电子制动力分配系统空气悬挂TRC牵引力控制系统胎压监测装置TCS牵引力控制系统VSC车身稳定控制系统无钥匙启动系统遥控钥匙27单片机的应用领域单片机应用消费电子产品28单片机的应用领域单片机应用机器人29单片机的应用领域单片机应用军事技术30单片机的应用领域单片机应用工业控制311-3国内大学生单片机与电子设计相关大赛飞思卡尔智能车大赛成电极速队西工大飞豹成都大学寻知二队中国机器人大赛全国大学生电子设计大赛321-4.单片机应用系统开发简介硬件电路做成目标板运用PROTEL、POWERPCB、PROTEUS等软件331-4.单片机应用系统开发简介程序设计通常是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，比如应用最广泛的KEILuVision334开发系统的主要作用：（1）用户源程序的输入、修改。（2）应用系统硬件电路的检查和诊断。（3）程序的运行、调试，具有单步运行、连续运行、断电设置、状态查询等功能。（4）将目标程序固化到ROM中。从软件系统来说，C语言已经成为当前举世公认的简洁、高效而又贴近硬件的高级编程语言。1-4.单片机应用系统开发简介351-4.单片机应用系统开发简介调试——硬件仿真器硬件仿真器目标系统开发软件361-4.单片机应用系统开发简介调试目标系统通信数据线开发软件371-4.单片机应用系统开发简介程序下载——使用编程器编程器驱动软件单片机或单独存储器并行编程器381-4.单片机应用系统开发简介程序下载——使用ISP（InSystemProgram在系统编程）ISP软件下载线目标系统391-5.89C51单片机简介TQFP44PDIP薄四方扁平封装双列直插式封装401-5.89C51单片机简介MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，典型产品有8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的89S51，支持ISP功能，在线更新程序、89C51等）