单片机原理及应用1527.pptxVIP

第1章概述;随着计算机技术的发展,单片机技术已成为计算机技术的一个独特的分支;单片机的应用领域也越来越广泛,特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。本章主要对单片机的基本概念、发展、特点与应用情况以及单片机系列产品进行简要介绍,以使读者对单片机有一个初步了解。;1.1单片机的基本概念

单片机的全称为单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)。从应用领域来看,单片机主要用于控制,所以又称为微控制器(MicrocontrollerUnit)或嵌入式控制器(EmbeddedController)。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。;1.1.1单片机的发展历程

电子数字计算机诞生于1946年,在其后的一个历史阶段中,计算机始终是被供养在特殊的机房中、实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代微处理器的出现,使得计算机以小型、廉价、高可靠性的特点,迅速走出机房,并被嵌入到一个对象体系中,实现对象体系的智能化控制。这样一来,很多计算机便失去了原来的形态与通用计算机的功能。为了区别于原有计算机系统,把嵌入到对象体系中实现对象体系智能化控制的计算机称做嵌入式计算机系统。;早期,人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装,在大型设备中实现嵌入式应用。然而,在众多的对象系统(如家用电器、仪器仪表、控制单元等)中,无法嵌入通用计算机系统,且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同。因此,必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统,这就形成了现代计算机技术的两大分支。;单片机是最典型的嵌入式系统,起源于微型计算机时代。单片机的出现实现了最底层的嵌入式系统应用,带有明显的电子系统设计模式的特点。大多数从事单片机应用开发的人员都是对象系统领域中的电子工程师,他们将单片机以智能化器件身份用于电子系统,脱离了计算机专业领域,没有带入“嵌入式系统”概念。因此,“单片机”与“嵌入式系统”被看做两个独立的名词。由于单片机是典型的、独立发展起来的嵌入式系统,因此,从学科的角度应该把它统一成“嵌入式系统”。单片机的产生与应用将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域,使计算机成为人类社会全面智能化的有力工具。;1.1.2单片机技术的多学科交叉特点

嵌入式系统的嵌入式应用特点,决定了它具有多学科交叉特性。作为计算机的内容,要求计算机专业领域人员介入其体系结构、软件技术、工程应用方面的研究。然而,要了解对象体系的控制要求,实现系统控制模式,则必须具备对象领域的专业知识。因此,从嵌入式系统发展的历史过程以及嵌入式应用的多样性,就形成了两种应用模式,这两种应用模式是电子系统设计模式和计算机应用设计模式。;电子系统设计模式是单片机以器件形态进入到传统电子技术领域中,以电子应用工程师为主体,实现电子系统的智能化。

计算机应用设计模式是基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用，从计算机专业角度介入嵌入式系统应用，带有明显的计算机工程应用的特点。

由于嵌入式系统的两种应用模式并存和互补,因而形成了单片机技术的多学科交叉特点。正因如此,单片机原理及应用成为电子电气类、机电类、计算机类专业都开设的重要应用技术课程。;1.1.3单片机的功能结构特征

单片机源于微型计算机,属于计算机的一个应用分支。但单片机问世以来,所走的路与通用微处理器是不同的。微处理器向着高速运算,数据分析与数据处理,大规模、大容量存储器方向发展,以提高通用计算机的性能;其接口界面也是为了满足外设和网络接口而设计的。单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发,向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便地构成计算机应用系统的界面接口的方向发展。因此,单片机既有与通用微型计算机相同的功能结构特征,又有自己的功能结构特点。;1.单片机与微型计算机的基本功能组成部分

由于单片机是从通用微型计算机分化出来的一个应用分支,因此，它的基本功能组成和工作原理与通用微型计算机是一致的。

微型计算机(简称微机)的基本组成结构如图1.1所示。;图1.1微机组成结构框图;2.单片机与通用微机不同的功能结构特征

由于嵌入式系统与对象系统密切相关,因此其主要技术发展方向是满足嵌入式应用的要求。所以,单片机除具有通用微机的基本组成部分外,还包括实时控制所要求的一些相关功能器件。单片机的组成结构可用图