单片机原理及应用教程全套教学课件.pptx

第1章概述;第1章概述;单片机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）或者嵌入式控制器（EmbeddedController）。

单片机是将计算机的基本组成部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。;■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“被供养在”特殊的机房中，是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，它可以被嵌入到一个对象体系中，以实现智能化控制。这样一来就失去了原有的形态及通用计算机的功能。为区别于原有计算机，将可嵌入到对象实体中的实现智能化控制的计算机称做嵌入式计算机系统。;■单片机的发展历程

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。但在众多的对象系统中，如家用电器、仪器仪表、控制单元中，无法嵌入通用计算机系统。因此必须独立发展嵌入式计算机系统，这就逐渐形成了现代两大计算机技术分支：通用计算机系统和嵌入式计算机系统。

嵌入式计算机系统的独立发展道路就是单片化道路，将计算机集成到一块芯片上。;■单片机的发展历程

单片机是最典型的嵌入式系统。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的人员都是对象系统领域中的工程师，他们将单片机以智能化器件的身份用于对象系统。

单片机的产生与应用将计算机应用技术扩展到了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重要工具。;■单片机技术的多学科交叉特点

嵌入式系统的特点决定了它具有多学科交叉的特性。作为计算机的一种，要求专业人士具备计算机体系结构、软件技术以及工程应用方面的知识。为实现对象系统的控制，还应具备对象领域的专业知识。因此，从嵌入式系统发展的历程以及嵌入式应用的多样性，就形成了两种应用模式：电子系统设计模式和计算机应用设计模式。;■单片机技术的多学科交叉特点

电子系统设计模式是单片机以器件形式进入到传统的电子技术领域中，实现电子系统的智能化。其主要特点是：软／硬件的底层性、随意性，对象系统专业技术的密切相关性，但缺少计算机工程设计方法。

计算机应用设计模式是基于嵌入式系统软件／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。;■单片机技术的多学科交叉特点

两种应用模式代表了两类专业领域的特色，但它们相互交织、相互渗透、形成互补。虽然计算机人士愈来愈多地介入嵌入式系统应用，但由于对象专业知识的欠缺，其应用领域将集中在网络、通信、电子商务、多媒体等方面，不可能替代电子工程师在控制、仪器仪表、机械电子等方面的应用知识。所以，两种应用模式会长期并存，在不同应用领域中相互补充。

由于嵌入式系统的两种应用模式并存且互补，因而形成了单片机技术的多学科交叉特点。;■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，但其发展与通用微处理器不同。

通用微处理器的方向发展是满足高速运算、数据分析与数据处理、大规模、大容量存储等要求，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的设计。

单片机是从工业测控对象、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、方便地构成计算机应用系统接口界面的方向发展。;■单片机的功能结构特征

◆单片机与微机的基本功能组成部分;■单片机的功能结构特征

◆单片机与微机的基本功能组成部分

单片机的基本功能组成和工作原理与通用微型计算机是一致的。

微机是由微处理器（CPU）、存储器、I/O接口三大功能部分通过总线有机连接而成，在外部通过I/O接口配置各种外部设备就构成了微机的硬件系统。

总线按其传输信息的不同分为地址总线（AddressBus，AB）、数据总线（DataBus，DB）和控制总线（ControlBus，CB）。;■单片机的功能结构特征

◆单片机与通用微机不同的功能结构特征

单片机除具有通用微机的基本组成部分外，还包括实时控制所需要的一些功能器件，如下图所示。

从功能上看，单片机是将微机的三大组成部分和一些实时控制需要的功能器件集成在一块芯片上。;■单片机的功能结构特征

◆单片机与通用微机不同的功能结构特征

单片机的实时器件主要包括：定时器/计数器、中断控制、模/数转换器（ADC）、数/