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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,計算機原理及接口技術,教學要求,參考教材,主 講：吉 濤,辦 公 室：實驗樓,2B-316,室,聯(lián)系電話：,2.1.1,微型計算機的發(fā)展？,一、計算機的誕生,1945,年底，世界上第一臺,使用電子管制造的電子數(shù)字,計算機在美國賓夕法尼亞大學莫爾學院研制成功，并在,1946,年,2,月,15,日舉行了計算機的正式揭幕典禮。這臺電子計算機總共用了,18800,個電子管，耗電,140,千瓦，占地,150,平方米，重達,30,噸，每秒鐘可進行,5000,次加法運算。,電子計算機的誕生是人類最偉大的發(fā)明之一。,第二

2、章 單片機基礎,1.,哈弗式,2.,馮,諾依曼,匈牙利數(shù)學家,馮,諾依曼,提出了“,程序存儲,”和“,用二進制代替十進制運算,”的思想；,構建了計算機由,運算器、控制器、存貯器、輸入設備和輸出設備,所組成這一計算機的基本結構。,二、計算機的基本結構,數(shù)據(jù),輸入設備,數(shù)據(jù),運算器,數(shù)據(jù),存儲器,輸出設備,控制器,外圍設備,接口,CPU,內存,圖,1.1,計算機結構,主機,輸入命令,指令,存取命令,輸出命令,操作命令,二、計算機的基本結構,三微型計算機的結構,將運算器、控制器集成在一塊芯片上，形成,CPU,。,圖,1-2,微型計算機結構,微處理器,微處理器,存儲器,外 設,設,微,處,理,器,I/

3、O,接,口,存,儲,器,外 設,三微型計算機的結構,說明：,1,、存儲器的容量：存儲器所能存放的最大字節(jié)數(shù)。,存儲器地址與存儲器容量,地址位數(shù)（,N,）,存儲器容量（,Q,）,8,2,8,=256B,10,2,10,=1KB,11,2,11,=2KB,12,2,12,=4KB,16,2,16,=64KB,字節(jié),存儲器容量的單位，,8,位二進制數(shù)稱為一個字 節(jié)，記為,B,。常用的單位有：,KB,、,MB,、,GB,。,一、,微處理器（,Microprocessor，,簡稱：,P）,組成：小型計算機或微型計算機的控制和處理部分,(,CPU),發(fā)展歷史：問世于70年代，歷經(jīng)了4、8、16、32、64

4、位不斷升級的發(fā)展過程,三、單片機,（,SCM）,即單片微型計算機,Singl,Chip Microcomputer,組成：,P、RAM、ROM,以及,I/O,口、定時器/計數(shù)器,、AD/DA,等,集成在一塊芯片上，具有一臺計算機的功能,又稱：嵌入式微控制器（,Embedded Microcontroller),二、微機,（,Microcomputer,簡稱：,C),是具有完整運算與控制功能的計算機,組成：中央處理單元（,CPU)、,存儲器、,I/O,接口電路及,I/O,設備,2.1.2,什么是單片機,第二章 單片機基礎,時間,廠 家,型 號,位數(shù),1980,Motorola,68000,16,

5、1983,INTEL,80286,16,Motorola,68010,32,1985,INTEL,80386,32,Motorola,68020,32,1988,INTEL,80486,32,INTEL,80860,64,1993,INTEL,Pentium,64,Motorola,Power PC,64,1995,INTEL,Pentium Pro,64,1997,INTEL,PII,64,1999,INTEL,PIII,64,2000,INTEL,PIV,64,2001,IBM,Power 4(,雙核,),64,時間,廠 家,型 號,位數(shù),1971,INTEL,4004,4,1972,IN

6、TEL,8008,8,1974,INTEL,8080,8,Motorola,6800,8,1976,Zilog,Z80,8,INTEL,8085,8,1978,INTEL,8086,16,Zilog,Z8000,16,2.1.4 INTEL,單片機簡介,一、,MCS-48,系列單片機,1、產(chǎn)品系列,2、性能,8位,CPU，,單一內部總線；,1個8位定時計數(shù)器；,27根,I/O,口線；,單級中斷系統(tǒng)，2個中斷源；,411,MHZ,外部晶振，內部有時鐘電路；,單一+5,V,電源，功耗為1.5,W；,96,條指令，其中70%指令為單字節(jié)指令，50%以上指令執(zhí)行時間為一個機器周期；,ROM,EPROM

7、,無,ROM,ROM,RAM,48,8048,8748,8035,1,KB,64,B,49,8049,8749,8039,2,KB,128,B,50,8050,8750,8040,4,KB,256,B,二、,MCS-51,系列單片機,1、產(chǎn)品系列,2、主要特征,8位,CPU；,32,條,I/O,口線；,2個（3個）16位定時/計數(shù)器；,2個優(yōu)先級，5個（6個）中斷源；,1個全雙工串行,I/O,口；,1個布爾處理器；,有硬件乘除指令；,112,MHZ,晶振，片內振蕩器；,ROM,EPROM,無,ROM,ROM,RAM,51,8051,8751,8031,4,KB,128,B,52,8052,87

8、52,8032,8,KB,256,B,44,8044,8744,8344,4,KB,192,B,四、,MCS-51,系列單片機配置一覽表,系列,片內,ROM,型式,ROM,大小,RAM,大小,尋址范圍,I/O,特性,中斷源,數(shù),無,ROM,EPROM,EEPROM,FLASH,計數(shù)器,并口,51,8031,8051,8751,4KB,128B,64KB,2*16,4*8,5,80C31,80C51,87C51,89C51,89S51,4KB,128B,64KB,2*16,4*8,5,52,8032,8052,8752,8KB,256B,64KB,3*16,4*8,6,80C32,80C52,8

9、7C52,89C52,89S52,8KB,256B,64KB,3*16,4*8,6/8,注：,C,：,CHMOS,互補對稱高密度金屬氧化物半導體；,S,：,FLASH ROM,支持,ISP(,在系統(tǒng)可編程，,1000,次,),，,ATMEL,產(chǎn)品，,33M,頻率,.,2.1.6,單片機工業(yè)產(chǎn)品的概念,一、民用級產(chǎn)品,主要是用于機房、辦公環(huán)境，其工作環(huán)境溫度為070；,二、軍用級產(chǎn)品,工作環(huán)境有求較高，其工作環(huán)境溫度要求在-65+125；,三、工業(yè)級產(chǎn)品,工作環(huán)境在-4085，在生產(chǎn)流程上具有：,1、采用密封式封裝；,2、在規(guī)定的溫度范圍內進行電氣特性測試；,3、產(chǎn)品經(jīng)過125 溫度下44小時老

10、化；,4、老化后100%進行電氣特性測試及最終質量檢查。,2.1.7,單片機的特點及應用,特點,小而靈活、成本低、易于產(chǎn)品化,可靠性好，適應溫度范圍寬,易擴展、控制功能強,可方便地實現(xiàn)多級和分布控制,應用領域,商業(yè)營銷,電子秤、收款機、條形碼識別,空調系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等家電,報警系統(tǒng)等,辦公自動化,通訊、信息產(chǎn)業(yè),通用計算機系統(tǒng)(考勤機、電話、,復印機）,工業(yè)自動化,測控系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),智能儀器,工業(yè)機器人,機、電一體化產(chǎn)品等,國防軍事裝備,航天飛機導航系統(tǒng),智能武器裝備、導彈控制等,1,、工業(yè)控制,數(shù)控車床,數(shù)控線切割機床,用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的

11、智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。,2.,制造與過程控制,自動化工廠、柔性制造系統(tǒng)（,FMS,）、無人物流小車、機器人、加工中心、核電站、污水處理系統(tǒng)、發(fā)（變）電站、能源控制系統(tǒng)、石化企業(yè)的控制設備、建筑設備等。,3,、智能儀器儀表上,數(shù)字式測角儀,交直流電壓電流表,位移傳感器,單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采

12、用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。,4,、家用電器,1.,智能冰箱,2,智能飯煲,3,智能食品配料機,可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。,5.,家庭中的應用,每個家庭使用的嵌入式處理器約,30,40,個。,一臺,PC,機中就可能使用了,10,來個嵌入式處理器。,其他家電中，電冰箱、微波爐、洗衣機、錄像機、電子鐘、洗碗機、,DVD,播放機、電視機、音響設備、通用遙控器、電子玩具、電子寵物等。,7,、醫(yī)用設備,醫(yī)用呼吸機,各種分析儀,監(jiān)護儀,超

13、聲診斷設備,病床呼叫系統(tǒng)等等,電池分析儀,醫(yī)用呼吸機,麻醉信息管理系統(tǒng),8.,汽車中的嵌入式系統(tǒng),汽車內部正迅速發(fā)展成為一個具有相當規(guī)模的局域網(wǎng)，如,CAN,（控制局域網(wǎng)）總線網(wǎng)絡。,汽車中的,GPS,系統(tǒng)與電子導航系統(tǒng)（電子地圖）、防碰撞系統(tǒng)（安全氣囊）、油,/,氣比控制、車用電腦、音響、車燈、智能化的側視鏡。,據(jù)資料介紹，,S,級的梅塞德斯轎車，每輛車內平均裝有,64,個微處理器。,小知識,：,嵌入式系統(tǒng)是指,操作系統(tǒng),和功能,軟件,集成于,計算機硬件,系統(tǒng)之中。簡單的說就是系統(tǒng)的應用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化，類似與,BIOS,的工作方式。具有軟件代碼小，高度自動化，響應速度快等特點。特別適

14、合于要求實時的和多任務的體系。,工業(yè)控制中智能家用電器、智能儀器設備、數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線、智能玩具、相關的數(shù)據(jù)采集處理顯示等等。,日常生活中常見的霓虹燈顯示、比賽搶答器、報警器、電子時鐘、點陣和液晶顯示屏等等。,END,應用實例,推薦參考書：,1.,張毅剛 等,MCS-51,單片機應用設計,哈工大出版社（很配套，比咱們的教材講的深）,2,.,徐愛鈞 彭秀華,單片機高級語言,C51,應用程序設計,（很實用的書）,3.AT89S52,的,Datasheet,（從互聯(lián)網(wǎng)下載）,4.,網(wǎng)絡文章：從,Cygnal C8051F,看,8,位單片機發(fā)展之路 北京航空航天大學何立民,5.,鄭學堅 周斌,微型計算機原理及應用,清華大學出版社（這本書可以好好看看）,