1、一、课程学习l l本课程的教学目标l l本课程的教学方法l l本课程的教学内容l l本课程的考评方法 1 12 23 34 41、教学目标及要求l知识方面的要求：知识方面的要求：掌握单片机片内核心模块用法，包括：存储器结构组织、中断模块、定时/计数模块、串口模块几个模块；了解片外扩展资源方法，包括：存储器、AD/DA扩展、I/O接口扩展。l技能方面的要求：技能方面的要求：通过本课程的学习，要求掌握汇编和C 语言两种编程方式。通过汇编语言实现直接对硬件的操作使用。同时能够熟练地利用Keil C软件环境实现对芯片片上模块的编程使用。包括项目创建、程序调试。能够熟练掌握中断编程思路，编写定时及串口通
2、信程序。了解扩展接口后面课程设计打下良好基础。2、本课程的教学方法l理论知识理论知识 l以以“课上讲授课上讲授+练习练习”的方式进行课堂教学的方式进行课堂教学；每人准备一个笔记本，记课堂笔记。每人准备一个笔记本，记课堂笔记。l实践训练实践训练l采用采用“任务驱动练习任务驱动练习”方式进行课下任务训方式进行课下任务训练，完成练，完成任务练习。任务练习。3、教学内容l l教材内容：教材教材内容：教材1-101-10章，第章，第1 1和和4 4章可自学章可自学l l学时安排学时安排：48+1248+12l l汇编、C程序：l l 课上理论与实例讲解、课下实践练习4、本课程的考评方法期末考核期末考核+
3、过程考核过程考核 l过程考核从以下方面考核：（基础分为过程考核从以下方面考核：（基础分为3030分）分）l课堂表现：出勤情况、课堂参与度等；课堂表现：出勤情况、课堂参与度等；l技能掌握：任务训练完成情况。技能掌握：任务训练完成情况。希望本门课程同学们都能收获满满！希望本门课程同学们都能收获满满！自动控制闭环反馈图自动控制闭环反馈图CPMSPudyO-PV单片机在系统中发挥的作用？单片机在系统中发挥的作用？二、单片机基本概念二、单片机基本概念单片机：单片机：单片机是单片微型计算机的简称，是采单片机是单片微型计算机的简称，是采用大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中用大规模集成电路技术把具有数据
4、处理能力的中央处理器央处理器CPUCPU、随机存储器、随机存储器RAMRAM、只读存储器、只读存储器ROMROM、多种多种I/OI/O口和中断系统、定时器口和中断系统、定时器/计时器等功能计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、A/DA/D转换器等电路）集成到一块电路芯片上构成的一转换器等电路）集成到一块电路芯片上构成的一个小而完善的计算机系统。个小而完善的计算机系统。三、三、5151单片机发展历程单片机发展历程第一阶段第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以单片机的控索阶段。以Intel公司的公司的MCS-48为代表。为代表。M
5、CS-48的推出是在工控领域的探索，参与这一的推出是在工控领域的探索，参与这一探索探索的的公司还有公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，的诞生年代，“单机片单机片”一词即由此而来。一词即由此而来。第二阶段（第二阶段（1978-1982）：）：单片机的完善阶段。单片机的完善阶段。Intel公司在公司在MCS-48 基基础上推出了完善的、典型的单片机系列础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构定了典型的通用总线型单片机体系结构 完善的外部总线。
6、完善的外部总线。MCS-51设置了经典设置了经典8位单片机总线结构，包括位单片机总线结构，包括8位数据总线、位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。接口。CPU外围功能单元的集中管理模式。外围功能单元的集中管理模式。体现工控特性的位地址空间及位操作方式。体现工控特性的位地址空间及位操作方式。指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段（第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及位单片机的巩固发展及16位位单片机的推出阶段，也是
7、单片机向微控制器发展的阶段。单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着片机的微控制器特征。随着MCS-51系列的广应用，许多电气系列的广应用，许多电气厂商竞相使用厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单转换部件、可靠
8、性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。第四阶段（第四阶段（1990今）：今）：微控制器的全面发展阶段。随着微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的址范围、强运算能力的8位位/16位位/32位通用型单片机，以及小位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。型廉价的专用型单片机。普通单片机：普通单片机：字长一般为字长一般为8 8位，也有位，也有1616位位，存储空间小存储空间小。集成的一般的片内集成的一般的
9、片内外设。由于硬件的局限性，外设。由于硬件的局限性，导致软件上导致软件上 就不能太大，数据处理速就不能太大，数据处理速度低，一般度低，一般12M12M或或24M24M。单循环形式，一般。单循环形式，一般没有操作系统没有操作系统。高端单片机：高端单片机：ARMARM系列系列，集成的片内外设多，通常集成串口，集成的片内外设多，通常集成串口，USBUSB，CANCAN等各种模等各种模块。字长一般块。字长一般3232位位。速度快，主频速度快，主频一般一般40M40M以上，可以同时进行复以上，可以同时进行复杂的实时运算。存储空间大，杂的实时运算。存储空间大，可以支持操作系统可以支持操作系统,多任务并发处
10、理多任务并发处理能力强，实时性高。能力强，实时性高。通用计算机与嵌入式计算机系统通用计算机与嵌入式计算机系统的理解。的理解。11l1.AT89S与与AVR单片机单片机l l ATMEL公司生产的具有公司生产的具有Flash ROM的增强型的增强型51系列单片机目前在市场上十分流行，其中系列单片机目前在市场上十分流行，其中AT89S系系列十分活跃。列十分活跃。AVR单片机是单片机是ATMEL在在90年代推出年代推出的精简指令集的精简指令集RISC的单片机的单片机,使用哈佛结构使用哈佛结构,是增是增强型强型RISC内载内载Flash的单片机。的单片机。AVR的单片机广泛的单片机广泛应用于计算机外部
11、设备应用于计算机外部设备,工业实时控制工业实时控制,仪器仪表仪器仪表,通通讯设备讯设备,家用电器家用电器,宇航设备宇航设备等各个领域。等各个领域。四、主要单片机芯片四、主要单片机芯片MCS-51系列单片机MCS-51MCS-51系列单片机分为两大系列，即系列单片机分为两大系列，即系列单片机分为两大系列，即系列单片机分为两大系列，即5151子系列与子系列与子系列与子系列与5252子系子系子系子系列。列。列。列。l l5151子系列：基本型，根据片内子系列：基本型，根据片内子系列：基本型，根据片内子系列：基本型，根据片内ROMROM的配置，对应的芯的配置，对应的芯的配置，对应的芯的配置，对应的芯片
12、为片为片为片为80318031、80518051、87518751、8951 8951、89C5189C51、89S51;89S51;l l5252子系列：增强型，根据片内子系列：增强型，根据片内子系列：增强型，根据片内子系列：增强型，根据片内ROMROM的配置，对应的芯的配置，对应的芯的配置，对应的芯的配置，对应的芯片为片为片为片为80328032、80528052、87528752、8952 8952、89C5289C52、89S52.89S52.MCS-51MCS-51系列单片机的温度适用范围较宽，系列单片机的温度适用范围较宽，系列单片机的温度适用范围较宽，系列单片机的温度适用范围较宽，
13、其温其温其温其温度范围为：度范围为：度范围为：度范围为：民品（商业用）民品（商业用）民品（商业用）民品（商业用）0 07070工业品工业品工业品工业品 40408585 军用品军用品军用品军用品 5555125125 稳定性和抗干扰性，军用品优于工业品，工业品稳定性和抗干扰性，军用品优于工业品，工业品稳定性和抗干扰性，军用品优于工业品，工业品稳定性和抗干扰性，军用品优于工业品，工业品优于民品。优于民品。优于民品。优于民品。目前，目前，目前，目前，MCS-51MCS-51其性能及包含功能模块不断增强。其性能及包含功能模块不断增强。其性能及包含功能模块不断增强。其性能及包含功能模块不断增强。51单
14、片机芯片单片机芯片142.PIC单片机单片机 MicroChip单片机的主要产品是单片机的主要产品是PIC 16C系列和系列和17C系列系列8位单片机位单片机,CPU采用采用RISC结构结构,分别仅有分别仅有33,35,58条指令条指令,采用采用Harvard双总线结构双总线结构,运行速度快运行速度快,低工作电低工作电压压,低功耗低功耗,较大的输入输出直接驱动能力较大的输入输出直接驱动能力,价格低价格低,一次一次性编程性编程,小体积。适用于用量大小体积。适用于用量大,低端低端,价格敏感的产品价格敏感的产品.在办公自动化设备在办公自动化设备,消费电子产品消费电子产品,电讯通信电讯通信,智能仪器智
15、能仪器仪表仪表,汽车电子汽车电子,金融电子金融电子,工业控制不同领域都有广泛工业控制不同领域都有广泛的应用的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高。逐年提高。3.STC单片机单片机STC单片机是单片机是深圳宏晶科技有限公司深圳宏晶科技有限公司生产的系列单生产的系列单片机，目前国内市场片机，目前国内市场占有率高占有率高，STC单片机指令为单片机指令为复杂指令集。其优点是复杂指令集。其优点是加密性强加密性强,很难解密或破解很难解密或破解,解密费用很高、国内能解密的人少解密费用很高、国内能解密的人少,一般的仿制者望一般的仿制者望而退步而退步.超强
16、抗干扰超强抗干扰，三大降低单片机时钟对外部，三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施，超低功耗，电磁辐射的措施，超低功耗，用于供电系统用于供电系统,如水表、如水表、气表、便携设备等气表、便携设备等.4.Motorola单片机（单片机（Freescale、恩智浦）恩智浦）Motorola是世界上最大的单片机厂商是世界上最大的单片机厂商.从从M6800开开始始,开发了广泛的品种开发了广泛的品种,4位位,8位位,16位位32位的单片机都位的单片机都能生产能生产,其中典型的代表有其中典型的代表有:8位机位机M6805,M68HC05系列系列,8位增强型位增强型M68HC11,M68HC12（S12）,1
17、6位位机机M68HC16,32位机位机M683XX.Motorola单片机的特单片机的特点之一是在点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较同样的速度下所用的时钟频率较Intel类类单片机低得多单片机低得多,因而使得因而使得高频噪声低高频噪声低,抗干扰能力强抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境更适合于工控领域及恶劣的环境。175.MSP430单片机单片机 TI公司公司生产的生产的MSP430单片机，采用冯单片机，采用冯-诺依曼架构，诺依曼架构，通过通用存储器地址总线（通过通用存储器地址总线（MAB）与存储器数据总）与存储器数据总线（线（MDB）将）将 16 位位 RISC CPU、多种外设以
18、及高、多种外设以及高度灵活的时钟系统进行完美结合。度灵活的时钟系统进行完美结合。MSP430能够为能够为当前与未来的混合信号应用提供很好的解决方案。当前与未来的混合信号应用提供很好的解决方案。所有所有 MSP430 外设都只需最少量的软件服务。近几外设都只需最少量的软件服务。近几年使用量很大。年使用量很大。主要应用范围：计量设备、便携式主要应用范围：计量设备、便携式仪表、智能传感系统。仪表、智能传感系统。6.台湾台湾MDT20XX系列单片机系列单片机 MDT单片机是台湾单片机是台湾 MICON 麦肯公司麦肯公司设计的设计的 OTP/MASK掩掩膜型膜型8位单片机，自推向市场以来，深受广大用户欢
19、迎，位单片机，自推向市场以来，深受广大用户欢迎，MDT系列单片机与系列单片机与 PIC 相比最大特点是相比最大特点是温度范围为工业级温度范围为工业级，最大，最大工作频率可达到工作频率可达到 20MHz，不分型号和后缀，售价十分便宜，不分型号和后缀，售价十分便宜，同时只需将同时只需将PIC的的HEX文件作十分简单的转换即可，不用作文件作十分简单的转换即可，不用作任何修改。任何修改。工业级工业级OTP单片机单片机,与与PIC单片机管脚完全一致。单片机管脚完全一致。7.EM78系列单片机系列单片机 台湾义隆台湾义隆电子股份有限公司生产电子股份有限公司生产,直接替换直接替换PIC16CXX，管脚，管脚
20、兼容兼容,功能更强功能更强,程序可用专业转换软件转换。适用范围：家电程序可用专业转换软件转换。适用范围：家电产品、产品、IC卡终端产品（水表电表、煤气表）、保密系统（软卡终端产品（水表电表、煤气表）、保密系统（软件狗、报警器、监控器）、遥控器、件狗、报警器、监控器）、遥控器、仪表仪器仪表仪器,通信产品（多通信产品（多功能电话、交换机、密码锁）、电子医疗器械等。功能电话、交换机、密码锁）、电子医疗器械等。19 8.LG公司公司GMS90系列单片机系列单片机 与与Intel MCS-51系列，系列，Atmel 89C51/52，89C2051等单等单片机兼容，片机兼容，CMOS技术，高达技术，高达
21、40MHZ的时钟频率的时钟频率，应用，应用于于:多功能电话多功能电话,智能传感器智能传感器,电度表电度表,工业控制工业控制,防盗报警装防盗报警装置置,各种计费器各种计费器,各种各种IC卡装置卡装置,DVD,VCD,CD-ROM。9.华邦单片机华邦单片机 华邦公司的华邦公司的W77,W78系列系列8位位单片机的脚位和指令集与单片机的脚位和指令集与8051兼容兼容,但但每个机器周期只需要每个机器周期只需要4个时钟周期个时钟周期,速度提高速度提高了三倍了三倍,工作频率最高可达工作频率最高可达 40MHz.同时增加了同时增加了WatchDog Timer,6组外部中断源组外部中断源,2组组UART,2
22、组组Data pointer及及Wait state control pin。10.Zilog单片机单片机 Z8单片机是单片机是Zilog公司的产品公司的产品,采用采用多累加器结构多累加器结构,有较强的中断处理能力有较强的中断处理能力,开发工具价廉物美开发工具价廉物美.Z8单片单片机以机以低价位面向低端应用低价位面向低端应用.11.NS单片机单片机 COP8单片机是单片机是NS(美国国家半导体公司美国国家半导体公司)的产品的产品,内部集成了内部集成了16位位A/D,在在看门狗多路看门狗多路及及STOP方式下方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处，此外单片机的唤醒方式上都有独到之处，此外,COP8
23、的的程序加密程序加密也做得比较好。也做得比较好。五、五、主要应用场合主要应用场合 智能仪器仪表智能仪器仪表 单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种各种智能电气测量仪表、智能传感器智能电气测量仪表、智能传感器等。等。机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、机电一体化产品是集机械技术、
24、微电子技术、机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化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特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产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。典型产品如品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如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、医机器人、数控机床、自动包装机
25、、点钞机、医机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机疗设备、打印机、传真机、复印机疗设备、打印机、传真机、复印机疗设备、打印机、传真机、复印机等。等。等。等。机电一体化产品机电一体化产品 单片机还可以用于各种单片机还可以用于各种单片机还可以用于各种单片机还可以用于各种物理量的采集与控制物理量的采集与控制物理量的采集与控制物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方
26、便地实现。在采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率法，实现期望的控制指标，从而
27、提高生产效率和产品质量。典型应用如和产品质量。典型应用如和产品质量。典型应用如和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度电机转速控制、温度电机转速控制、温度电机转速控制、温度控制、自动生产线控制、自动生产线控制、自动生产线控制、自动生产线等等等等 。实时工业控制实时工业控制 家用电器家用电器 家用电器是单片机的又一重要应用领域，前家用电器是单片机的又一重要应用领域，前家用电器是单片机的又一重要应用领域，前家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景景景景 十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭十分广阔。如空调器、电冰箱
28、、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。煲、高档洗浴设备、高档玩具等。煲、高档洗浴设备、高档玩具等。煲、高档洗浴设备、高档玩具等。l l 另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分 布式布式布式布式系统的前端模块等系统的前端模块等系统的前端模块等系统的前端模块等 。26疑惑解答：疑惑解答：1.入门芯片选择：入门芯片选择：51单片机还是单片机还是MSP430、还是、还是 ARM？2.语言选择：汇编语言还是语言选择：汇编语言还是C语言？语言？
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