单片机原理与应用教学教(学)案

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1、第一讲一、授课内容:1、什么是单片机2、单片机的发展二、授课类型:讲授三、授课时数:2学时四、教学目标:了解单片机的发展,应用领域和应用模式,掌握单片机的特点五、教学重、难点:重点/难点:单片机的特点六、教学设想:借助产品、作品演示,一方面可以使课堂生动,另一方面可以腾出大量时间加强对重难点知识的讲解,增强学生对知识的理解,同时提高他们对本学科的兴趣.七、教学过程:(板书)一、什么是单片机随着微电子技术的不断发展,计算机技术也得到迅速发展,并且由于芯片的集成度的提高而使计算机微型化,出现了单片微型计算机(SingleChipComputer),简称单片机,也可称为微控制器MCU

2、(MicrocontrollerUnit)。单片机,即集成在一块芯片上的计算机,集成了中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)、随机存储器RAM(RandomAccessMemory)、只读存储器(ReadOnlyMemory)、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算机部件。二、单片微型计算机发展概况单片机出现的历史并不长,但发展十分迅猛。它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步,自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器(4004)以来,它的发展到目前为止大致可分为5个阶段:第1阶段(1971~1976):单片机发展的初级阶段。1971年

3、11月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel4004,并配有RAM、ROM和移位寄存器,构成了第一台MCS—4微处理器,而后又推出了8位微处理器Intel8008,以及其它各公司相继推出的8位微处理器。第2阶段(1976~1980):低性能单片机阶段。以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表,采用将8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时/计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构,虽然其寻址范围有限(不大于4KB),也没有串行I/O,RAM、ROM容量小,中断系统也较简单,但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、

4、仪表等的需要。第3阶段(1980~1983):高性能单片机阶段。这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口,有多级中断处理系统,多个16位定时器/计数器。片内RAM、ROM的容量加大,且寻址范围可达64KB,个别片内还带有A/D转换接口。第4阶段(1983~80年代末):16位单片机阶段。1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS—96系列,由于其采用了最新的制造工艺,使芯片集成度高达12万只晶体管/片。第5阶段(90年代):单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。单片机的应用特性:(1)集成度高MCS-51系列单片机代表产品为80

5、51,8051内部包含4KB的ROM、128B的RAM、四个8位并行口、一个全双工串行口、两个16位定时器/计数器以及一个处理功能强大的中央处理器。(2)系统结构简单MCS-51系列单片机芯片内部采用模块化结构,增加或更换一个模块就能获得指令系统和引脚兼容的新产品。另一方面,MCS-51系列单片机具有64KB的外部程序存储器寻址能力和64KB的外部RAM和I/O口寻址能力。Intel公司标准的I/O接口电路和存储器电路都可以直接连到MCS-51系列单片机上以扩展系统功能,应用非常灵活。(3)可靠性高单片机产品和其他产品一样,出厂指标有军用品、工业品和商用品之分。其中军用品要求绝

6、对可靠,在任何恶劣的环境下都能可靠工作,主要用于武器系统、航空器等方面。单片机属于工业品,能在常温下工作,不需要在温度恒定的机房内工作。由于单片机总线大多在芯片内部不易受干扰,而且单片机应用系统体积小,易于屏蔽,所以单片机的可靠性较高。(4)处理功能强,速度快MCS-51系列单片机指令系统中具有加、减、乘、除指令,各种逻辑运算和转移指令,还具有位操作功能。CPU时钟频率高达12MHz,单字节乘法和除法仅需要4μs,而且具有特殊的多机通信功能,可作为多机系统中的子系统。单片机的制造工艺:制造单片机的工艺只有两种:HMOS工艺和CHMOS工艺。早期的MCS-51系列芯片都采用HMO

7、S工艺,即高密度、短沟道MOS工艺。8051、8751、8031、8951等产品均属于HMOS工艺制造的产品。CHMOS工艺是CMOS和HMOS的结合,除保持了HMOS工艺的高密度、高速度之外,还具有CMOS工艺低功耗的特点。例如HMOS工艺制造的8051芯片的功耗为630mW,而用CHMOS工艺制造的80C51芯片的功耗为120mW,这么低的功耗用一粒钮扣电池就可以工作。单片机型号中包含有“C”的产品就是指它的制造工艺是CHMOS工艺。例如80C51,就是指用CHMOS工艺制造的8051。

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