《单片机原理及应用》 《微型计算机原理及接口技术 》 授课专业：测控13级 授课学时： 78 学时 理论教学：52学 实验教学：26学时

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1 《单片机原理及应用》 《微型计算机原理及接口技术 》 授课专业：测控13级 授课学时： 78 学时 理论教学：52学 实验教学：26学时
《微型计算机原理及接口技术 》 《单片机原理及应用》 授课专业：测控13级 授课学时： 78 学时 理论教学：52学 实验教学：26学时 考试：理论+上机 （2道题，随即抽签） 时间-地点 周一 5、6节（二西601 ） 周三 5、6节（二西601 ） 周五 5、6节（东阶5合 ） 答疑地点：二教919

2 本课程的重要性 《单片机原理及应用》是自动化工程学院的一门重要课程，其在通信技术、检测技术、智能仪表、控制技术等方面有着重要的应用；
同时也是许多专业课的先修课，该课程的学习质量直接影响后续课程。

3 单片机、DSP、ARM

4 8031芯片照片

5 单片机职业需求 招聘启事： 单片机硬件工程师； 单片机软件工程师； 智能仪器； 从事： 开发、测试、维修、维护、销售等

6 苏州泰思特电子科技有限公司 招聘启事： 职位描述：  年薪10万- 20万面向全国高薪招聘技术总监- 苏州泰思特 职位要求： 1. 本科及以上，年薪10万 - 20万。 2. 五年以上的电子产品开发经验，熟悉高压类仪器经验; 3. 熟悉开发产品的流程；精通模拟电路和数字电路；熟悉单片机开发和应用; 4. 熟悉电磁兼容标准以及测试方法。 5. 品行端正，敬业守信，有组织领导能力。 6. 工作地点：苏州

7 深圳博时雅科技有限公司 招聘单片机工程师 由毕业于清华的博士和海归博士后创建，目前主要从事激光测距仪的开发。现需招聘单片机工程师。 招聘职位：8051单片机工程师（有ARM开发经验者优先） 招聘要求：全职；男；1人； 熟悉51单片机编程； 熟悉模拟电路，比如运大和滤波电路； 会焊接电路板和操作仪器，比如示波器，信号发生器等； 有一年以上的项目经验； 有过激光测距或相关开发经验者优先； 待遇：4000左右，视个人能力有浮动。

8 上海英孚特电子技术有限公司 电子、自动化、通讯或相关专业本科以上学历；
-熟悉智能化仪表原理，有过三年以上通用仪表相关产品独立硬件设计开发经验； 独立开发单片机项目及熟悉多家厂商芯片，精通模拟及数字电路，有很强的分析及解决问题的能力； 精通汇编语言及C语言，熟悉硬件低层软件开发； 能独立完成原理图，PCB，经验丰富，具有良好的编程习惯；

9 杭州西子孚信科技有限公司 [岗位要求] 男 ，26至35岁， 大学本科， 全职 1、电子类专业本科学历 2、2年左右电子开发工作经验 3、至少熟练使用一种单片机 4、熟练使用PROTEL等计算机辅助软件

10 北京国电华源控制技术有限公司 民营股份制高新技术企业，是国内最先开发生产 锅炉炉膛安全监控系统（FSSS系统）的厂家之一。公司主要产品有锅炉火检系统、FSSS系统、锅炉安全保护系统等产品。目前国内已有近百家电厂、自备电厂采用了本公司的产品，有相当的市场占有率及知名度。 对电子技术及自动化控制理论有一定基础，熟悉单片机、PLC、VB、具有较强的动手能力、熟悉点火系统。有电厂热工仪表经验者优先。 工作范围: 生产、安装、调试机电一体化工程。

11 珠海万力达电气股份有限公司 招聘职位： 单片机开发工程师 招聘人数： 2 学历要求：本科 性别要求： 男 工作地点：广东省珠海市
招聘职位： 单片机开发工程师 招聘人数： 2 学历要求：本科 性别要求： 男 工作地点：广东省珠海市 工作年限： 年龄要求：25岁 至 40岁

12 单片机开发工程师(1) 1、本科以上学历，自动控制、电子测量、仪器、仪表等相关专业；3年以上同类产品开发工作经验；
2、数字电路基本功扎实，能熟练地使用PROTEL99SE完成产品的电路原理图及PCB设计，有EMC设计经验； 3、能熟练地使用汇编语言、C语言编写单片机程序； 4、熟悉单片机的工作原理，有ARM系列32位单片机或16位PIC单片机的使用经验； 5、独立开发过成熟的单片机产品（包括软、硬件设计），特别是LCD界面的设计经验、串口通讯的设计经验，有电力操作电源监控系统设计经验者优先； 6、熟悉电力常用的MODBUS、CDT91、103等通讯规约； 7、对PC编程有一定了解，能用VB或VC编写简单的调试、测试工具软件。

13 单片机开发助理工程师（2）： 1、模拟电路、数字电路基本功扎实，能熟练地使用PROTEL99SE完成模、数混合电路产品的电路原理图及PCB设计，有EMC设计经验； 2、能熟练地使用汇编语言、C语言编写单片机程序； 3、熟悉单片机的工作原理，有8位PIC单片机的使用经验； 4、有模、数混合电路的单片机产品的开发、设计经验（包括软、硬件设计），熟悉运算放大器、电源IC、光电隔离传感器、霍尔传感器等元器件的选型及使用。

14 第1章 绪论 1.1 计算机的发展概述 1.2 单片机的历史及发展概况 1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型 1.4 单片机的发展趋势
第1章 绪论 计算机的发展概述 1.2 单片机的历史及发展概况 位单片机的主要生产厂家和机型 1.4 单片机的发展趋势 1.5 单片机的应用 1.6 MCS-51系列单片机 1.7 单片机的组成结构

15 1.1 计算机的发展概述 1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构 1946年2月，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。
1.1 计算机的发展概述 1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构 1946年2月，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。 （CALCULATOR）

16 计算机技术的发展，相继经历了五个时代： ﹡电子管计算机； ﹡晶体管计算机； ﹡集成电路计算机； ﹡大规模集成电路计算机； ﹡超大规模集成电路计算机。 计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。

17 匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“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 1.1.2 微型计算机（微机） 运算器、控制器， 做在一个芯片上，该片称为微处理器（microprocessor）, 或CPU（central processing unit）。 微处理器，不能算作计算机，但包含计算机的核心部分：运算器和控制器。 在微处理器基础上，配以存储器（ROM，RAM）、I/O接口芯片，构成微型计算机（微机）。

19 微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机。 各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连。
微机 组成结构 微 处 理 器 存储器 I/O接口 I/O设备 地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB

20 ◆微机（PC机） 将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）/PC机。 工业PC机（工控机） 也属于此类。

21 ·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出微处理器（即Intel 4004）。
微机的发展过程 ·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出微处理器（即Intel 4004）。 · 8008，8080，8086，8088，80286，80386，80486，80586。。。。。。PC机 4004微处理器

22 输入设备 运算器 输出设备 存储器 控制器 运算器+控制器 输入设备 输出设备 存储器

23 单片机 ◆单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。单片机又称微控制器(microcontroller)。

24 单片机 特点： ①体积小、可靠性高。 ②性能价格比高。 ③使用方便。 ④工艺先进。 ⑤因此，适用于工业控制、仪器仪表、家电自动化、智能化等。

25 单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。
微机（桌面应用/PC机）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。 单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。

26 单片机系统 与PC 系统实例图

27 单片机 PC的鼠标

28 PC机的光驱

29 U盘

30 单片机和PC的差别 项目 PC机 单片机 概念 形态标准，外部设备齐全，应用多个单片机和一个微处理器、通过装配不同的应用软件，多个部件组成的适应社会各个方面的计算机应用系统 芯片级产品。它以某一种微处理器为核心，将RAM、总线、ROM/EPROM、总线逻辑、定时/计数器、并行I/O口、串行I/O口、看门狗、脉宽调制输出、A/D、D/A等集成到一块芯片内 主机板 复杂 简单 CPU 奔腾、AMD等 片内集成 存储器 硬盘、内存条 片内集成或外扩展芯片 操作系统 Windows或Linux等 自己编制、自行开发 输出 CRT或LCD屏幕等 端口输出电信号驱动LED数码管或LCD、发光管指示 输入 标准键盘、鼠标等 端口输入非标准键盘及电信号 编程语言 VC、VB等 汇编语言或C语言 应用 常在办公室、家庭见到 已经嵌入到产品中，几乎见不到

31 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。
什么是单片机？ 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 20世纪70年代问世。 具有一台计算机的属性。也称为： 微控制器 MCU(MicroController Unit) 嵌入式控制器 EMCU（Embedded microController Unit）

32 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。
我国，习惯使用“单片机”这一名称。 按用途可分为通用型和专用型两大类： （1）通用型 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。

33 （2）专用型 专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等
方面都作了全面的考虑 。 “专用”单片机具有十分明显的综合优势。

34 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。功能比较简单。
1.2 单片机的历史及发展概况 四个阶段: 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。 第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。

35 （2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。
第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16 位单片机、32位单片机推出阶段。 位单片机的主要生产厂家和机型 （1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展型 系列。 （2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。 （3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。

36 1.4 单片机的发展趋势 2．存储器的发展 MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。
1.4 单片机的发展趋势 1. CPU的改进 （1）采用双CPU结构，提高处理能力 （2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。 （3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－ Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。 2．存储器的发展 （1）加大存储容量。 （2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器

37 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。
（3）程序保密化。 3．片内I/O的改进 （1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。 （2）增加I/O口的逻辑控制功能。 （3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、网络化系统 。 4．外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。

38 5．低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化方向发展。 1.5 单片机的应用
1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。 使用温度： 民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C 军品： °C —+125°C。

39 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把
在下述的各个领域广泛的应用： 1. 工业自动化 2. 智能仪器仪表 3．消费类电子产品 4. 通讯 5．武器装备 6．终端及外部设备控制 7．多机分布式系统 1.6 MCS-51系列单片机 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 8051内核技术转让给厂家。

40 如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。
这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。 80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。 MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：

41 （1）基本型 典型产品：8031/8051/8751 （2）增强型 典型产品：8032/8052/8752 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。 （3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。 （4）专用型 8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国Cypress公司的EZU SR-2100单片机－USB接口。

42 （5）超8位型 典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单片机。 将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输 入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制 （PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新 一代MCS-51产品。 功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 泛的使用。 （6）片内闪烁存储器型 美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢迎。

43 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础，也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础，也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。

44 1.7 单片机的组成结构 单片机品种虽然繁多，原理大同小异，学习一种，作为入门，学习思维方法、设计方法。

45 单片机组成结构 CPU 内部总线 时钟电路 INT T 1 并行接口 串行接口 P 2 3 TXD RXD 中断系统 ROM RAM
T 1 并行接口 串行接口 P 2 3 TXD RXD 中断系统 ROM RAM 定时/计数器

46 微机化测控系统框图 测控对象 传感器 执行器 模拟量输入通道 模拟量输出通道 开关量输入通道 开关量输出通道 人机接口 通信接口 计算机
单片机 人机接口 通信接口 计算机 网络接口

47 课前补充强化概念 学习方法： 1）淡化原理，强调会应用！ 2）要记的多，111条指令，40条引脚的功能和用途，内部结构和工作方式。
所以必须经常复习和练习 ； 记忆是理解的基础； 基本概念应该记住！熟悉理解单片机类课程的词汇和概念。 认真读书上的每一个字，在明白单元词汇的基础上去理解。

48 #### 机器语言、汇编语言、高级语言 1.机器语言：用二进制代码表示，能被计算机识别和执行的语言。用机器语言编写的程序称为目标程序。繁琐、不易记忆、易出错。 2.汇编语言：用助记符表示的面向机器的程序设计语言。易记忆、易检查。用汇编语言编写的程序为源程序。源程序必须经过翻译加工变成目标程序才能被计算机所识别。 3.高级语言：通用性强、便于人机对话，使用方便。 例：FORTRAN、BASIC、COBOL、C、C++、VB、VC等。 单片机的编程多使用汇编语言，它占内存少，运行速度快，适合于中小型，尤其适合于控制、智能化仪表等。C51。

49 #### 使用单片机解决实际问题流程： 了解单片微型计算机的硬件结构及外部扩展； 熟悉单片机的指令系统及编程结构； 掌握编写程序的基本方法； 基本掌握单片机用户系统的设计方法； 学会用汇编软件编辑源程序并汇编； 学会用仿真器对用户系统的硬件、软件进行调试；

50 #### 基本概念 存储器：容量；地址线，数据线 RAM：读信号线，写信号线 ROM：读信号线 EPROM；E2PROM；FLASH
#### 基本概念 存储器：容量；地址线，数据线 RAM：读信号线，写信号线 ROM：读信号线 EPROM；E2PROM；FLASH 寄存器； 总线 I/O接口 晶振频率 指令周期；指令执行时间；

51 外部中断 定时器/计数器 A/D D/A 寻址范围： 片选：片选信号；片选线；片选端 片外； 选通； 片内； 管脚； 高电平；低电平 复用；如：分时复用；管脚复用；

52 复位；RST；上电复位；按键复位； P0口：P0.0，P0.1，P0.2， 。。。P0.7 P1口： P2口： P3口： 跳变：由高到低；由低到高；

53 算术运算：加、减、乘、除 逻辑运算：与、或、非、异或等 位操作：bit；8位中的某一位； 标志位：PSW程序状态标志位； 堆栈：SP，一种数据结构；先进后出； 指令：单字节指令；双字节指令；三字节指令 锁存； 负载； 扩展：存储器扩展；I/O口扩展；等。

54 中断； 中断源； 中断优先级； 返回：中断返回；程序调用返回；

55 字节：8位二进制构成； Byte； B=字节；bit=位 字：16位二进制构成；Word；W K：1K=1024=210； M：1M=1024K=210 · 210=220； 64K=64 · 210=26 · 210=216； 64K对应的16进制地址范围：0000H-FFFFH； 2K= 2 · 210=211；地址范围：0000H-07FFH； 4K=4 · 210=212；地址范围：0000H-0FFFH； 1K=210；地址范围：0000H-03FFH； 256B=28；地址范围：0000H-00FFH；00-FFH； 128 B=27；地址范围：0000H-007FH；00-7FH；

56 存储单元、单元位数、地址 旅店 地址线： 8 10 12 16 容量： 256 1024 4096 65536
101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 旅店 地址线： 容量： 地址空间：FFH；03FFH；FFFH；FFFFH

57 EPROM芯片2764 A0~A12 ：地址线 CE ： 片选 D0~D7 ： 数据线 PGM ： 编程 OE ： 输出允许 2764芯片
存储容量是多少？ A0~A12 ：地址线 CE ： 片选 D0~D7 ： 数据线 PGM ： 编程 OE ： 输出允许

58 存储器

59 本章复习要点 计算机经典组成结构（冯·诺依曼） 单片机组成结构； 三总线：AB、DB、CB； 基本概念；