第一章 单片机概述
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第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机(Single Chip Microcomputer,SCM),也称为微控制器(Micro-Controller Unit,MCU),它是将中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、数据存储器RAM(Random Access Memory,随机读写存储器)、程序存储器ROM(Read Only Memory,只读存储器)以及I/O(Input/Output,输入/输出)接口集成在一块芯片上,构成的一个计算机系统,其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示:单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末,具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品:8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管,包含一个CPU,1KB的EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程只读存储器),64字节的RAM,27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准,它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年,Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051,这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管,拥有4KB的ROM,128B的RAM,32个I/O端口,一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展,MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有:家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤;住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统;汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS;医用设备中的呼吸机,各种分析仪,监护仪,病床呼叫系统;公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏;电脑的外设,如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器;计算机网络的通信设备;智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪;工厂流水线的智能化管理系统,成套设备中关键工作点的分布式监控系统;导弹的导航装置,飞机上的各种仪表等。
单片机教案(讲稿)第一章:单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程介绍单片机的概念及其发展历程讲解单片机在我国的应用与发展现状1.2 单片机的组成与结构介绍单片机的组成结构,包括CPU、存储器、输入/输出接口等讲解单片机的硬件系统设计与应用1.3 单片机的特点与分类讲解单片机的主要特点,如体积小、成本低、功耗低等介绍单片机的分类及应用领域第二章:单片机编程基础2.1 计算机组成原理与数制转换讲解计算机组成原理,包括二进制、八进制、十六进制等数制转换方法介绍ASCII码、GB2312等字符编码标准2.2 单片机指令系统与编程语法讲解单片机的指令系统,包括数据传输、逻辑运算、算术运算等指令介绍单片机编程语法,如寄存器、立即寻址、间接寻址等2.3 程序设计方法与技巧讲解程序设计方法,包括顺序结构、分支结构、循环结构等介绍编程技巧,如变量命名、代码优化、模块化设计等第三章:单片机接口技术3.1 并行接口设计与应用讲解并行接口的原理与设计方法介绍并行接口在单片机中的应用案例,如键盘、LED显示等3.2 串行接口设计与应用讲解串行接口的原理与设计方法介绍串行接口在单片机中的应用案例,如串口通信、USB接口等3.3 其他接口技术介绍讲解ADC、DAC、PWM等接口技术的原理与应用介绍这些接口技术在单片机中的应用案例第四章:单片机应用系统设计4.1 系统设计流程与方法讲解单片机应用系统设计的流程,包括需求分析、硬件选型、软件设计等介绍系统设计方法,如模块化设计、层次化设计等4.2 硬件系统设计与调试讲解硬件系统设计的方法与技巧介绍硬件调试工具与方法,如示波器、逻辑分析仪等4.3 软件系统设计与调试讲解软件系统设计的方法与技巧介绍软件调试工具与方法,如调试器、仿真器等第五章:单片机项目实践5.1 项目实践概述讲解项目实践的目的与意义介绍项目实践的内容与要求5.2 项目实践案例一:温度控制系统讲解温度控制系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现温度控制的具体步骤与技巧5.3 项目实践案例二:智能家居系统讲解智能家居系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现智能家居的具体步骤与技巧5.4 项目实践案例三:小型讲解小型的原理与设计方法介绍使用单片机控制小型的具体步骤与技巧展望单片机技术在未来的发展趋势与应用前景第六章:单片机中断与定时器/计数器6.1 中断系统讲解单片机的中断系统概念、类型及优先级介绍中断服务程序的编写方法与中断响应过程6.2 定时器/计数器原理讲解定时器/计数器的结构、工作模式及编程方法介绍定时器/计数器在工业控制中的应用案例6.3 中断与定时器/计数器应用实例结合具体案例,讲解中断与定时器/计数器在实际项目中的应用第七章:单片机串行通信技术7.1 串行通信基础讲解串行通信的概念、分类及标准介绍串行通信的物理层、数据链路层及网络层协议7.2 单片机串行通信接口讲解单片机串行通信接口的原理与编程方法介绍单片机串行通信在各种应用场景中的案例7.3 串行通信技术应用实例结合具体案例,讲解串行通信技术在实际项目中的应用第八章:单片机接口扩展技术8.1 并行扩展技术讲解并行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍并行扩展在存储器、IO接口等方面的应用8.2 串行扩展技术讲解串行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍串行扩展在ADC、DAC、显示模块等方面的应用8.3 接口扩展技术应用实例结合具体案例,讲解接口扩展技术在实际项目中的应用第九章:单片机嵌入式系统设计9.1 嵌入式系统概述讲解嵌入式系统的概念、特点及分类介绍嵌入式系统的设计流程与方法9.2 嵌入式操作系统讲解嵌入式操作系统的概念、特点及分类介绍常见的嵌入式操作系统及其应用案例9.3 嵌入式系统设计实例结合具体案例,讲解嵌入式系统在实际项目中的应用第十章:单片机技术发展趋势与应用前景10.1 单片机技术发展趋势讲解单片机技术的发展趋势,如性能提升、集成度增加等介绍新兴的单片机技术,如片上系统(SoC)、物联网(IoT)等10.2 单片机应用前景探讨单片机技术在各个领域的应用前景,如工业控制、智能家居、医疗设备等分析单片机技术对我国经济社会发展的重要意义重点和难点解析重点环节一:单片机的定义与发展历程单片机作为微控制器的核心,其定义和发展历程是理解微控制器应用的基础。
单片机教案(讲稿)第一章:单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程解释单片机的概念,它是如何定义的。
介绍单片机的发展历程,从最初的4位、8位到现在的32位、64位。
1.2 单片机的特点与分类阐述单片机的主要特点,如集成度高、体积小、成本低等。
分类介绍单片机的类型,如51系列、AVR系列、PIC系列等。
1.3 单片机的应用领域列举单片机在各个领域的应用实例,如家电、工业控制、医疗设备等。
第二章:单片机的基本组成与工作原理2.1 单片机的硬件组成介绍单片机的主要硬件组成部分,如CPU、存储器、定时器/计数器、并行/串行接口等。
2.2 单片机的软件组成讲解单片机的软件系统,包括固件、编程语言、编译器等。
2.3 单片机的工作原理详细解释单片机的工作流程,包括启动、执行程序、中断处理等。
第三章:单片机的编程基础3.1 单片机的编程语言介绍单片机编程的主要语言,如C语言、汇编语言等。
3.2 单片机的编程环境与工具讲解单片机编程所需的环境与工具,如Keil、MPLAB等。
3.3 单片机的编程实例通过具体的编程实例,讲解如何编写、调试单片机程序。
第四章:单片机的接口技术4.1 并行接口技术介绍单片机的并行接口,如I/O口、数据总线、地址总线等。
4.2 串行接口技术讲解单片机的串行接口,如UART、SPI、I2C等。
4.3 单片机与其他设备的接口技术阐述单片机与显示屏、传感器、电机等设备的接口技术。
第五章:单片机的应用案例5.1 温度控制器的设计与实现通过具体案例,讲解如何使用单片机设计温度控制器。
5.2 智能家居系统的设计与实现讲解如何使用单片机设计智能家居系统,包括灯光控制、安防监控等。
5.3 控制系统的设计与实现介绍如何使用单片机控制的运动、感知等功能。
第六章:单片机的电源管理6.1 单片机电源需求与供电方式讨论单片机的电源需求,包括电压和电流规格。
介绍单片机的供电方式,如直流供电、电池供电等。
6.2 电源管理电路设计说明如何设计单片机的电源管理电路,包括稳压器、电压监测、电源去耦等。
单片机教案(讲稿)第一章:单片机概述一、教学目标:1. 了解单片机的定义、发展历程和分类。
2. 掌握单片机的主要性能指标和应用领域。
3. 熟悉单片机的结构组成和基本工作原理。
二、教学内容:1. 单片机的定义和发展历程。
2. 单片机的分类及特点。
3. 单片机的主要性能指标。
4. 单片机的应用领域。
5. 单片机的结构组成和基本工作原理。
三、教学方法:1. 讲授法:讲解单片机的定义、发展历程、分类、性能指标和应用领域。
2. 演示法:展示单片机的实物图片和结构组成图。
四、教学准备:1. 教学PPT。
2. 单片机实物图片和结构组成图。
五、教学过程:1. 导入:引导学生思考什么是单片机,为什么要学习单片机。
2. 讲解:详细讲解单片机的定义、发展历程、分类、性能指标和应用领域。
3. 演示:展示单片机的实物图片和结构组成图,让学生更直观地了解单片机。
4. 互动:提问学生,了解他们对单片机的认识,解答他们的疑问。
5. 总结:概括本节课的重点内容,布置课后作业。
第二章:单片机编程基础一、教学目标:1. 掌握单片机的编程语言和编程环境。
2. 熟悉单片机的指令系统及其功能。
3. 学会使用单片机编程软件进行程序编写和烧录。
二、教学内容:1. 单片机的编程语言。
2. 单片机的编程环境。
3. 单片机的指令系统及其功能。
4. 单片机编程软件的使用方法。
三、教学方法:1. 讲授法:讲解单片机的编程语言、编程环境和指令系统。
2. 演示法:展示单片机编程软件的使用方法。
3. 实践法:让学生动手编写简单的单片机程序并进行烧录。
四、教学准备:1. 教学PPT。
2. 单片机编程软件。
3. 编程实例及烧录设备。
五、教学过程:1. 导入:回顾上节课的内容,引导学生进入本节课的学习。
2. 讲解:详细讲解单片机的编程语言、编程环境和指令系统。
3. 演示:展示单片机编程软件的使用方法,并进行编程实例演示。
4. 实践:让学生动手编写简单的单片机程序并进行烧录,体会编程过程。