單片微型計算機原理及應(yīng)用

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1、單片微型計算機原理及應(yīng)用第1章單片計算機概述§1-1現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支MPU—微處理器（用于大數(shù)量數(shù)值計算無止盡要求，滿足數(shù)字模擬仿真，數(shù)字信號處理，圖象分析，人工智能等領(lǐng)域）。重要指標(biāo)：數(shù)據(jù)總線寬度及外圍尋址能力。數(shù)據(jù)總線寬度從8—16—32—64位過渡，指令系統(tǒng)上突出了數(shù)字運算和邏輯運算MCU—微控制器（用于快速實時對外部事件、對象實現(xiàn)信號采集，判斷、處理、參數(shù)控制等要求，構(gòu)成工控系統(tǒng)，適應(yīng)各種對象的控制需要）重要指標(biāo)：高速I/O口，計數(shù)器的捕獲，比較功能，A/D，D/A轉(zhuǎn)換,功率驅(qū)動I/O口，位尋址及位操作，程序運行監(jiān)督等，數(shù)據(jù)總線寬度及外圍尋址只

2、是單片機眾多指標(biāo)之一?！?-2微型計算機單板機單片機1.微型計算機若將運算器與控制器集成在一塊硅片上，稱該芯片為中央處理器CPU或MPU。若再將它與大規(guī)模集成電路制成的主存儲器，I/O接口電路用總線結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來就構(gòu)成了微型計算機2.單板機將CPU、RAM、ROM、I/O接口封裝在一塊印刷電路板上，就成為單板機3.單片機若在一塊半導(dǎo)體芯片上，能容納一臺數(shù)字計算機的4個基本組成部分，則這種芯片就被稱為單片微型計算機§1-3單片機的發(fā)展簡況及應(yīng)用1976年INTEL公司推出第一個8位單片機系列（MCS-48）至今，經(jīng)歷了外圍集成、總線完善、功能集成、全方位發(fā)展階段，已走

3、過了三代發(fā)展歷程一、第一代單片機始于1976年，主要實現(xiàn)單個芯片上計算機的集成，為初級階段。典型產(chǎn)品：Intel公司MCS-48系列、Motorola公司6801系列、Zilog公司Z8系列特點：采用專門結(jié)構(gòu)設(shè)計，將CPU及外圍單元集成在一塊芯片上，指令系統(tǒng)設(shè)計面向控制功能要求，具有較強的控制功能。8位CPU，并行I/O口，8位定時/計數(shù)器，RAM等。無串行I/O口，尋址范圍不大于4K。二、第二代單片機1978—1983。高性能單片機階段。典型代表：Intel的MCS-51系列特點：完善外部總線，確立了單片機的基本控制功能。單片機均帶有串行I/O口，具有多級中斷處

4、理系統(tǒng)，16位定時/計數(shù)器，尋址范圍可達(dá)到64K三、第三代單片機1983—至今。8位單片機鞏固完善，16位單片機推出普及應(yīng)用及32位單片機也投入使用典型產(chǎn)品：各大公司紛紛開發(fā)出自己的單片機系列，如Motorola,Philips,Intel等技術(shù)特點：全速發(fā)展單片機的控制功能。16位單片機除CPU為16位以外，片內(nèi)RAM/ROM容量進(jìn)一步擴大，片內(nèi)RAM增加為232B，ROM為8KB，且片內(nèi)帶有高速I/O部件，保證程序可靠運行的WDT，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有8級中斷，人機接口等等?！?-4我國單片機16年探索時期（80年代初）起步時期（1986—1990）

5、開拓時期（1990—1995）發(fā)展時期（1995—至今）5新時期新理念探索起步開拓發(fā)展§1-5單片機的結(jié)構(gòu)特點以MCS-51系列舉例：①在數(shù)據(jù)RAM區(qū)開辟了一個工作寄存器區(qū)，區(qū)內(nèi)共分4組，每組8個寄存器，共計32個工作寄存器，提供21個特殊功能寄存器，完成定時，串口，中斷等功能②存儲結(jié)構(gòu)上：從空間將程序、數(shù)據(jù)存儲器分開，采用不同尋址方式，用兩個不同地址指針。PC-程序存儲器，DPTR-數(shù)據(jù)存儲器③I/O接口特點：通道口引線在程序控制下都可有第二功能，用戶可靈活使用。④內(nèi)部有一個全雙功的串行接口，可同時發(fā)送接收數(shù)據(jù)⑤有專門的位處理機。§1-6單片機的開發(fā)及開發(fā)工具開

6、發(fā)：提出任務(wù)→定型生產(chǎn)→投入使用的過程稱對微機進(jìn)行開發(fā)包括：系統(tǒng)（產(chǎn)品）總體方案論證，設(shè)計硬件，軟件開發(fā)，目標(biāo)樣機的調(diào)試等。開發(fā)過程明顯特點：微計算機化的產(chǎn)品軟，硬件分不開為此設(shè)計了專門的微型機開發(fā)系統(tǒng)MDSP3圖1-2單片計算機開發(fā)系統(tǒng)一般應(yīng)具有4方面的基本功能：①硬件電路診斷、檢查②用戶程序輸入、修改③程序運行、調(diào)試、單步、斷點運行④程序可固化到EPROM中去§1-7單片機的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)自動化智能儀表及集成智能傳感器家用電器領(lǐng)域辦公自動化五汽車、航空航天電子系統(tǒng)§1—8嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)一定義：將計算機軟件和硬件結(jié)合起來，構(gòu)成一個專門的計算裝置，完成特定的功能或任

7、務(wù)。是一個大系統(tǒng)或大電子設(shè)備中的一部分，工作在一個與外界發(fā)生交互并受到時間約束的環(huán)境中，在無人工干預(yù)的情況下進(jìn)行實時控制。其中軟件用以實現(xiàn)有關(guān)功能并使其系統(tǒng)具有適應(yīng)性和靈活性；硬件用以滿足性能甚至安全的需要。二特性：1完成單一或一組緊密相關(guān)的特定功能2具有高性能和實時的要求，且這些要求正不斷增加3系統(tǒng)作為設(shè)備的一部分，其運行一般不需要人工干預(yù)系統(tǒng)的電源可靠性和安全性通常是影響設(shè)計的重要因素處理器的選擇是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵一步用途：用途很廣，如移動通信設(shè)備（手機）、數(shù)字相機或攝像機、洗衣機、微波爐、打印機、復(fù)印機、工業(yè)儀器/儀表、汽車剎車、引擎控制等。對于各個嵌入式

8、系統(tǒng)其要求