最新 单片机原理及应用课程教案文档格式.docx
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本章主要介绍微机基础知识，单片机的基本概念、发展过程、应用特点
教学目标 和概况。
教学 微机基础知识，单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况
主要内容
教学重点和难点：
教学重点、 教学重点：
微型计算机基础知识，了解单片机的概念以及应用范围难点
教学难点：
教学手段、
方法 通过课件进行图文并茂的讲解
●新课导入：
复习电路原理的基本知识
●教学过程和教学内容设计：
步骤一 复习原计算机概论相关 微型计算机
硬件结构引入新课
•1.硬件结构
运算器、控制器、存储器、输入设 备、输出设备五大部分组成
名词解释：
CPU,存储器，ROM,RAM,I/O 口，总线
（AB,DB,CB）
地址总线的计算方法：
2^n方
2.微机软件
（1）指令和程序，名词解释：
•软件是指使用和管理计算机的各种程序（Program），而程序是由一条条指令（Instruction）组成的。
•1．指令
•2．程序
（2）机器语言，汇编语言，高级语言
（3）汇编，编译，解释程序1．1．2计算机中的数制
1.计算机中的数制
十进
制
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
二进
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
十六
进制
A
B
C
D
E
F
为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母。
如B（binary）表示二进制数制；
D（decimal）或不带字母表示十进制数制；
H（hexadecimal）表示十六进制数制。
2.带符号数的表示：
原码、反码、补码
3.带符号数的溢出及判断
1.1.3计算机中常用编码
1.英文字符的表示方法——ASCⅡ码（见P256附录A）如何查表
6
2.BCD码（二进制编码的十进制数）解释：
压缩、非压缩BCD码表示
3. 简介汉字编码步骤二：
导入新课，1.2单片机概述
自从20世纪70年代推出单片机以来，作为微型计算机的一个分支，单片机经过30多年的发展，已经在各行各业得到了广泛的应用。
由于单片机具有可靠性高、体积小、干扰能力强、能在恶劣的环境下工作等特点，且有较高的性价比，因此广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化、机电一体化、家用电器等领域。
本章主要介绍单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况。
讲授新课
？
单片机主要用在什么地方呢？
我们平常能够接触到吗？
一、单片机的应用领域
在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。
（1）工业测控：
对工业设备（如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统、生产自动化、自动报警系统、卫星信号接收等）进行智能测控，大大降低了劳动强度和生产成本，提高了产品质量的稳定性。
（2）智能设备：
用单片机改造普通仪器、仪表、读卡机等，使其（集测量、处理、控制功能为一体）智能化、微型化，如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。
（3）家用电器：
如高档的洗衣机、空调器、电冰箱、微波炉、彩电、DVD、音响、手机、高档电子玩具等，用单片机做自动控制。
（4）商用产品：
如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
（5）网络与通信的智能接口：
在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路中，用单片机来控制或管理，可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平。
如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机等。
那单片机为什么能够有这么多用途呢？
到底什么是单片机呢？
它有些什么特点呢？
二、单片机的概念
单片机是将CPU、存储器（RAM和ROM）、定时/计数器以及I/O接口等主要部件集成在一块芯片上的微型计算机。
单片机是单片微机（SingleChipMicrocomputer）的简称，但准确反映单片机本质的名称应是微控制器MCU（MicroControllerUnit）。
目前国外已普遍称之为微控制器。
鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontroller）。
三、单片机的特点
单片机作为微型计算机的一个分支，与一般的微型计算机没有本质上的区别，同样具有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点。
但单片机是集成在一块芯片上的微型计算机，它与一般的微型计算机相比，在硬件结构和指令设置上均有独到之处，主要特点有：
（1）目前大多数单片机采用哈佛（Harvard）结构体系，存储器ROM和RAM是严格区分、相互独立的。
（2）I/O引脚通常是多功能的。
由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。
引脚处于哪种功能可由指令来设置或由机器状态来区分。
（3）有面向控制的指令系统。
为满足控制的需要，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令、I/O
接口的逻辑操作以及位处理指令。
所以，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。
（4）外部扩展能力强。
在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展，如扩展存储器、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等，可与许多通用的微机接口芯片兼容，系统设计方便灵活。
正因为如此，单片机具有功能强、体积小、成本低、功耗小、配置灵活等特点，使其在工业控制、
智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。
那么单片机是怎么发展而来的呢？
其发展状况又如何呢？
四、发展概况
1．第一代：
单片机探索阶段（1974—1978年）
2．第二代：
单片机完善阶段（1978—1983年）
3.第三代：
微控制器形成阶段
4.第四代：
微控制器百花齐放
5.单片机技术发展方向
（1）CPU的发展：
8位à
16位à
32位
（2）片内存储器的发展：
①扩大存储容量；
②片内EPROM开始E2PROM化；
③片内程序的保密措施
（3）加强片内输入输出接口功能
（4）单片机在工艺上的提高
（5）相关开发软件的发展
常用的单片机有哪些呢？
五、常用单片机系列介绍
目前世界上单片机生产厂商很多,如:
Intel、Motorola、Philips、Siemens、NEC、ADM、Zilog等公司,其主流产品有几十个系列,几百个品种。
尽管其各具特色,名称各异,但作为集CPU、RAM、ROM（或EPROM）、I/O接口、定时器/计数器、中断系统为一体的单片机,其原理大同小异。
现以Intel公司的系列产品为例,说明各系列之间的区别。
从1976年8位单片微机诞生以来，在单片微机领域中一直是以8位机为主流机型的，预计这种情况还将继续下去。
自1976年Intel公司推出MCS-48系列单片机以来，单片机经过了30年的迅猛发展，有了繁多的系列和五花八门的机种，现介绍几种主要的系列。
1．8051单片机
8051单片机最早由Intel公司推出，其后多家公司购买了8051的内核，使得以8051为内核的MCU
系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛。
2.WINBOND单片机（华邦公司）
3.LG公司生产的GMS90系列单片机
应用于：
多功能电话、智能传感器、电量表、工业控制、防盗报警装置、各种计费器、各种IC卡装置、DVD、VCD、CD-ROM。
4.MSP430单片机
TI的MSP430单片机是最近引进中国的品种。
它在超低功耗方面有突出的表现，经常被电池应用设计师所选用，被业界称为绿色MCU。
5.Motorola单片机
Motorola是世界上最大的单片机厂商。
Motorola
单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强。
更适合于工业控制领域及恶劣的环境。
6.MicroChip单片机
7.Atmel公司的AVR单片机
8.EM78系列OTP型单片机
9.Zilog单片机
六、MCS-51系列单片机的分类
MCS-51系列单片机共有二十多种芯片。
1.按片内不同程序存储器的配置来分
MCS-51系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为以下3种类型。
（1）片内带MaskROM（掩膜ROM）型：
8051、80C51、8052、80C52。
此类芯片是由半导体厂家在芯片生产过程中，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到ROM中。
其应用程序只能委托半导体厂家“写入”，一旦写入后不能修改。
此类单片机适合大批量使用。
（2）片内带EPROM型：
8751、87C51、8752。
此类芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除存储器中的程序代码，应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中，需要更改时可擦除重新写入。
此类单片机价格较贵，不宜于大批量使用。
（3）片内无ROM（ROMLess）型：
8031、80C31、8032。
此类芯片的片内没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。
此类单片机由于必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片，造成系统电路复杂，目前较少使用。
2.按片内不同容量的存储器配置来分
按片内不同容量的存储器配置来分，可以分为以下两种类型。
（1）51子系列型：
芯片型号的最后位数字以1作为标志，51子系列是基本型产品。
片内带有4KBROM/EPROM（8031、80C31除外）、128BRAM、2个16位定时器/计数器、5个中断源等。
（2）52子系列型：
芯片型号的最后位数字以2作为标志，52子系列是增强型产品。
片内带有8KBROM/EPROM（8032、80C32除外）、256BRAM、3个16位定时器/计数器、6个中断源等。
3．按芯片的半导体制造工艺上的不同来分
按芯片的半导体制造工艺上的不同来分，可以分为以下两种类型。
（1）HMOS工艺型：
8051、8751、8052、8032。
HMOS工艺，即高密度短沟道MOS工艺。
（2）CHMOS工艺型：
80C51、83C51、87C51、80C31、80C32、80C52。
此类芯片型号中都以字母“C”来标识。
此两类器件在功能上是完全兼容的，但采用CHMOS工艺的芯片具有低功耗的特点，常用于构成低功耗的应
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