单片机原理及接口技术第一讲
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单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术(上)一、单片机基本原理单片机(Microcontroller)是由中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。
单片机通过程序控制,能够完成各种控制任务和数据处理任务。
目前,单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。
单片机的基本原理是程序控制。
单片机执行的程序,是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成,存放在存储器中。
当单片机加电后,CPU按指令序列依次从存储器中取得指令,执行指令,并把执行结果存放到存储器中。
程序员通过编写的程序,可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。
单片机的CPU是整个系统的核心,它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。
CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。
其中,运算器主要用于执行算术和逻辑运算;控制器用于执行指令操作和控制系统的运行;指令译码器用于识别指令操作码,并将操作码转化为相应的操作信号;时序发生器用于产生各种时序信号,确保系统按指定的时间序列运行。
存储器是单片机的重要组成部分,用于存储程序和数据。
存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。
其中,ROM是只读存储器,用于存储程序代码;EPROM是可擦写可编程存储器,用于存储不经常改变的程序代码;FLASH是可擦写可编程存储器,用于存储经常改变的程序代码;RAM是随机存储器,用于存储数据。
输入/输出接口(I/O)用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。
并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等,用于与外部设备进行高速数据传输。
串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现,用于与外部设备进行低速数据传输。
定时/计数器是单片机中的重要组成部分,它可以产生各种时间、周期和脉冲信号,用于实现各种定时和计数操作。
单片机原理第一章单片机概述1.1什么是单片机?单片机是在一片半导体硅片上集成了中央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种I/O接口(并行口、串行口)的微型计算机。
具有一台计算机的功能,故称为单片机,又称单片微型计算机、微控制器、嵌入式控制器。
1.2单片机的发展历史单片机的历史及发展◆由多个芯片组成,做在一块线路版上称为单板机◆单片4位机(MCS-48系列)◆单片8位机(MCS-51系列)◆单片16位机(MCS-96系列)◆单片32位机(凌阳)。
单片机内的程序存储器:▲ROM(由制造方掩膜固化程序)▲PROM(OTP):一次性写入▲EPROM(可改写)▲EEPROM(可电擦除)1.3单片机的发展趋势1. CPU的改进:采用双CPU结构、增加数据总线的宽度等2. 存储器的发展:片内程序存储器的容量越来越大达到了128K字节、采用Flash存储器等(涉及程序的保密技术)3. 片内I/O口的改进:增加并行口的驱动能力、设置特殊串行接口的功能等4. 低功耗化:产品CMOS化。
5. 外围电路内装化:定时器、中断、DMA控制器、A/D和D/A转换器、频合器、比较器、休眠省电功能、看门狗功能等。
结论:单片机正在向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路内装化、存储器Flash化的方向发展。
1.4 单片机的特点特点:功能强、体积小、功耗低、成本低、抗干扰等。
1.5 单片机的应用工业控制:数控机床、发酵、工业机器人仪器仪表:血压计、电表计、CT机家电类:冰箱、彩电、VCD、空调机通信类:程控交换机、无线对讲机、手机、MODEN武器装备:火箭制导、飞机导航、卫星定位系统计算机外设:键盘、打印机、显示器、硬盘驱动器汽车电子设备:中控锁、安全系统、自动驾驶、黑匣子、导航系统等多机分布式系统:机器狗、仿真机器人1.6 MCS-51系列与AT89C51系列单片机1. MCS-51系列单片机(1) 基本型:有40个引脚,DIP封装(双列直插)。
单机片原理及接口技术一、单片机基本原理单片机是一种微型计算机,通常集成在单个芯片上,具有高度的集成度和可靠性。
它是一种数字计算机,由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、时钟电路等组成。
单片机的基本原理是:通过程序存储器中的指令集进行运算和控制,这些指令集可以通过汇编语言或C语言编写。
单片机接收到输入信号后,会根据指令集对数据进行处理和运算,并将结果输出到输出接口上。
二、单片机接口技术单片机接口技术是指单片机与外部设备或电路之间的连接方式。
由于单片机具有小巧、可靠、易于控制等优点,因此被广泛应用于各种领域,如智能家居、工业控制、智能仪表等。
在单片机接口技术中,通常采用8位或16位数据总线来实现数据的传输和控制。
这些数据总线可以被编程设置输入输出方向和数据值。
此外,还有一些其他的接口方式,如I2C总线、SPI总线等,用于实现低速数据传输。
1. 8位数据总线接口8位数据总线是一种常见的单片机接口方式,它具有8根数据线,可以传输8位二进制数据。
通过设置数据线的输入输出状态,可以实现数据的传输和控制。
通常,8位数据总线接口可以采用并口或串口连接方式。
2. 16位数据总线接口16位数据总线接口具有16根数据线,可以传输16位二进制数据。
相对于8位数据总线接口,它可以传输更多的数据,但需要更多的连接线路和更复杂的控制电路。
3. I2C总线接口I2C总线是一种用于低速数据传输的串行接口标准,它具有两根数据线(SDA和SCL),可以用于连接多个设备。
在I2C总线中,每个设备都有一个唯一的地址,可以通过这个地址进行读写操作。
4. SPI总线接口SPI总线是一种同步串行通信接口标准,它具有4根数据线(SCLK、SDI、SDO和SS),可以用于连接多个设备。
在SPI总线中,主设备会向从设备发送时钟信号,从设备会在时钟信号的上升沿或下降沿读取或发送数据。
第一章微机基础知识一、教学目的复习微机基础知识,入门单片机二、教学重点单片机的学习开发方法三、教学难点单片机的学习开发方法四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●微机知识复习约25 分钟(语言表述)●单片机应用介绍约25 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●单片机开发方法约25 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●常用单片机介绍约10分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)第二章89C51单片机硬件结构和原理一、教学目的学习51单片机内部资源二、教学重点51单片机的存储器结构三、教学难点存储器结构和输入输出口四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●内部结构剖析约30 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●单片机引脚及其功能约25 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●单片机存储器配置约40 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●时钟电路和复位操作约25分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●低功耗方式约20分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●输入输出口约35分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:2.6,2.16. 2.22第三章指令系统一、教学目的学习51单片机指令系统二、教学重点寻址方式、数据传送类和转移类指令三、教学难点寻址方式、转移类指令四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●汇编语言格式约20 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●寻址方式约65 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●指令系统约90 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:3.5,3.26,3.36第四章汇编语言程序设计知识一、教学目的学习51单片机汇编程序设计方法二、教学重点汇编程序设计结构三、教学难点子程序设计中参数传递方法四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●汇编语言编程步骤约15 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●编程方法介绍约45 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●伪指令约10 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●源程序的编辑与汇编约15分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)第五章中断系统一、教学目的学习51单片机中断系统二、教学重点51单片机的中断响应过程、中断服务子程序的编写三、教学难点中断响应过程四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●微机输入输出方式约5分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●中断概念约10 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●中断系统结构约30 分钟(语言表述结合黑板讲解,●中断控制约30分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●中断响应过程约30分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●中断服务程序举例约25分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:5.2,5.4,5.8,5.16第六章定时器及其应用一、教学目的学习51单片机定时器及其应用二、教学重点定时器的四种工作模式应用三、教学难点定时器四种工作模式及应用程序设计四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●定时器概述约10分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●定时器的控制约35 分钟(语言表述结合黑板讲解,●定时器的工作模式及应用约50 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●综合应用举例约35分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:6.2,6.5,6.8第七章89C51串行口及串行通信技术一、教学目的学习51单片机串行口及其应用二、教学重点串行口的四种工作方式以及应用三、教学难点串行口的工作方式四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●串行通信基本知识约10分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●51单片机的串行口约35 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●串口工作模式及应用约45 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●89C51与89C51点对点异步通信约20分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●89C51与PC机异步通信约20分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:7.2,7.4,7.12第八章单片机小系统及外扩展一、教学目的学习51单片机系统扩展方法二、教学重点存储器的扩展、总线扩展三、教学难点串行总线扩展四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●串行总线扩展约45分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●并行总线扩展约25 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●存储器扩展举例约45 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●外部中断扩展约15分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:8.4,8.6,8.12第九章应用系统配置及接口技术一、教学目的学习应用系统配置及接口技术二、教学重点单片机与键盘、LED、AD/DA转换芯片的接口技术三、教学难点矩阵键盘、串行接口芯片与单片机的接口四、教学方法讲解与黑板的板书,powerpoint五、教学用具黑板、电脑、投影仪六、教学过程:●键盘及其与单片机接口约40分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●LED、LCD显示器接口约45 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●A/D转换芯片与单片机接口约45 分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●D/A转换芯片与单片机接口约45分钟(语言表述结合黑板讲解,powerpoint)●总结约5分钟(语言表述结合黑板讲解)作业:9.2,9.8,9.10第十章系统实用程序一、教学目的学习单片机应用程序二、教学重点程序设计方法、数据采集及简单控制程序三、教学难点软件抗干扰技术四、教学方法自学。