智能儀器與單片機(jī)
Ÿ 什么是智能儀器：
特點(diǎn)：有記憶，能分析，可程控，自動(dòng)化與人機(jī)對(duì)話...
儀器 + 電腦 Þ 聰明儀器 Smart instruments
①智能化測(cè)量?jī)x器 ②智能化執(zhí)行儀器（智能終端）
Ÿ 智能儀器的典型功能
①自動(dòng)校準(zhǔn)與自適應(yīng)功能，②故障與狀態(tài)自動(dòng)檢驗(yàn)功能，③人機(jī)對(duì)話，④自動(dòng)模式與程控模式，⑤數(shù)據(jù)處理與分析，⑥系統(tǒng)擴(kuò)展
Ÿ 智能儀器的一般結(jié)構(gòu)
①系統(tǒng)機(jī)（PC） + 帶接口可程控的儀器
虛擬儀器：通用微機(jī) + 系統(tǒng)軟件 + 接口卡 +測(cè)控裝置
②嵌入式系統(tǒng)
以微機(jī)芯片（單片機(jī)，CPU）為電路核心的測(cè)控系統(tǒng)。
《單片機(jī)原理與應(yīng)用》
歡迎您來http://www.zg4o1577.cn 來學(xué)習(xí)單片機(jī)教程
《課程簡(jiǎn)介》：
單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信息處理、通信聯(lián)絡(luò)和實(shí)施控制的重要器件。通常利用單片機(jī)技術(shù)在各種系統(tǒng)、儀器設(shè)備或裝置中，形成嵌入式智能系統(tǒng)或子系統(tǒng)。因此，單片機(jī)技術(shù)是電類專業(yè)特別是電子信息類學(xué)生必須具備的基本功。
本課程以51系列單片機(jī)為模型，主要向?qū)W生介紹單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)擴(kuò)展與工程應(yīng)用。作為微機(jī)原理與接口技術(shù)的后續(xù)課程，本課程強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)，側(cè)重系統(tǒng)構(gòu)成與應(yīng)用設(shè)計(jì)。力求通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，軟、硬結(jié)合，培養(yǎng)初步的單片機(jī)開發(fā)能力，并使其前導(dǎo)課程講授的基本概念得到綜合與深化。
課 程 內(nèi) 容：
第一章 單片微型計(jì)算機(jī)概述
單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介
第二章 MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)
MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)
CPU 時(shí)序簡(jiǎn)介 存儲(chǔ)器空間結(jié)構(gòu) 片內(nèi)RAM與SFR
時(shí)鐘電路與復(fù)位電路
并行I/O口與總線擴(kuò)展
第三章 MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)
指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介
數(shù)據(jù)傳送指令 數(shù)據(jù)處理指令 位處理指令 程序控制指令
匯編語言程序設(shè)計(jì)方法 程序調(diào)試的常用方法
第四章 SCB-II 單片單板機(jī)
SCB-II 單片單板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介
SCB-II 單片單板機(jī)的基本操作
第五章 單片機(jī)常用接口電路的軟、硬件設(shè)計(jì)
LED顯示接口電路與應(yīng)用編程
鍵盤接口電路與應(yīng)用編程
計(jì)數(shù)器/定時(shí)器工作原理及其應(yīng)用編程
MCS-51中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用編程
8255擴(kuò)展并行接口及其應(yīng)用編程
串行通信接口及其應(yīng)用編程
A/D與D/A轉(zhuǎn)換接口及其應(yīng)用編程*
第六章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例
第七章 單片機(jī)開發(fā)工具簡(jiǎn)介*
加“*”為選講內(nèi)容
教學(xué)要求：
1、 了解單片機(jī)的一般性概念及單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
2、 掌握51系列單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。
3、 掌握51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)的基本方法。
4、 以單片單板機(jī)為樣板，掌握51系列單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)。
5、 通過實(shí)驗(yàn)，掌握單片機(jī)常用接口電路的軟硬件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。
6、 以上為本課程的基本要求。作為提高要求，對(duì)有能力、有興趣的學(xué)生，若能較快地完成基本實(shí)驗(yàn)，可在規(guī)定課時(shí)內(nèi)安排有一定難度的綜合性實(shí)驗(yàn)，以提高其應(yīng)用設(shè)計(jì)的能力。
課時(shí)安排和考核方式：
1、講課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)，課內(nèi)外學(xué)時(shí)比 1:2 ；
（實(shí)驗(yàn)從第七周開始，7個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，選做1個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)）
2、 考核方式
平時(shí)考查 20%
實(shí)驗(yàn)考核 40%（含實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收與實(shí)驗(yàn)報(bào)告）
期末筆試 40%
參考書：
《MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)》
張毅剛 等編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
《MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用》
孫涵芳 徐愛卿 編著 北京航空航天大學(xué)出版社
《單片微機(jī)與測(cè)控技術(shù)》
趙秀菊 等編 東南大學(xué)出版社
《單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)》
張友德 等編 復(fù)旦大學(xué)出版社
《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)》
肖璋 雷兆宜 編 暨南大學(xué)講義
第一章 單片微型計(jì)算機(jī)概述
（一） 單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用
1. 單片機(jī)發(fā)展的歷史背景
1946年 美國 Pennsylvania 第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ENIAC
1946-58年 電子管
1959-63年 晶體管
1964-70年 集成電路
1971年- 大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路
¾®微型計(jì)算機(jī)¾®單片機(jī)
Ø 超大規(guī)模集成電路的發(fā)展為單片機(jī)提供了技術(shù)上的可能性。
光刻線寬 0.6mm 1M個(gè)晶體管/片 （486 約10年前）
Pentium II 0.25mm 目前已達(dá)到 P IV 0.13mm 6層
Ø 對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的微型化、低成本、低功耗以及嵌入式的應(yīng)用需求突現(xiàn)了發(fā)展單片機(jī)的必要性。
2. 什么是單片機(jī)
|
計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、中斷控制接口 A/D、D/A接口、¼¼ |
Ø 單片機(jī)的構(gòu)成
CPU + 功能部件
Ø 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
u 體積小 功能強(qiáng) 低價(jià)格 低功耗
u 與外圍電路連接方便，易于形成嵌入式系統(tǒng)
u 抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高
Ø 單片機(jī)的應(yīng)用
u 制造工業(yè)，過程控制
u 交通：汽車、船舶、航空
u 通信，網(wǎng)絡(luò)
u 儀器、儀表類
u 航天、軍事裝備
u 消費(fèi)類：家電
3. 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
Ø 性能增強(qiáng)
u 增加位數(shù)
u 提高速度與運(yùn)算能力
u 增強(qiáng)語言功能
u 擴(kuò)大存儲(chǔ)容量
u 降低工作電壓
u 降低功耗
u 提高可靠性
Ø 功能多樣化
增加功能部件 驅(qū)動(dòng)
u 多種輸入/輸出功能 DTMF 變頻 數(shù)控模擬
u 通信接口多樣化 RS-232 SPI SCI CAN
u 多CPU
u 多種存儲(chǔ)器 ROM RAM EPROM OTP E2PROM Flash
歡迎您來http://www.zg4o1577.cn 來學(xué)習(xí)單片機(jī)教程
4. 嵌入式系統(tǒng)（embedded systen）
以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的特定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
嵌入于宿主設(shè)備，以輔助宿主設(shè)備高質(zhì)量完成其功能為目的的小巧而廉價(jià)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
Ø 嵌入式微處理器 Embedded Microprocessor Unit（EMPU）
Ø 嵌入式微控制器 Microcontroller Unit（MCU）
Ø 嵌入式DSP處理器Embedded Digital Signal Processor （EMPU）
Ø 嵌入式片上系統(tǒng) System On Chip（SOC） *定制、半定制
IP核模塊（Intellectual property kernel 知識(shí)產(chǎn)權(quán)核模塊)庫
硬IP核：
CPU核(32/64位CPU，8/16位MCU)，32/64位DSP核,
存儲(chǔ)器單元，標(biāo)準(zhǔn)邏輯宏單元，特殊邏輯宏單元，模擬器件單元，
MPEG/JPEG模塊，網(wǎng)絡(luò)單元，USB單元，標(biāo)準(zhǔn)接口單元，...
軟IP核：
圖象CODEC，聲音CODEC，軟MODEM，軟FAX單元
（二） MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介
1、 目前在我國比較流行的機(jī)型
MC68HC05/11 系列 Motorola
51系列 Intel
Philips
Atmel
Winbond
PIC16Cxx系列 Microchip
Z8系列 Zilog
mCOM87系列 NEC
H4/H8系列 Hitachi
¼¼
2、 MCS-51系列單片機(jī)
Ø 特點(diǎn)
u 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格便宜 易于開發(fā)
通用型 有總線擴(kuò)展 適于教學(xué)與一般應(yīng)用
有較強(qiáng)的位處理功能 有全雙工異步串行通信口
u 缺點(diǎn)：功能少 訪問外部數(shù)據(jù)有瓶頸 工作電壓范圍窄
Ø 型號(hào)與性能
u 型號(hào) 8031 8051 8751 8032
u 基本配置 ROM 無 4k 4k/E 無
RAM 128B 128B 128B 256B
16位定時(shí)器 2 2 2 3
中斷源 5 5 5 6
串行口 1 1 1 1
總線擴(kuò)展 64k 64k 64k 64k
u 其他性能 工作電壓 節(jié)電方式 芯片級(jí)別
（三） SCB-II單片單板機(jī)
1、基本配置
1）8031CPU 或 8098CPU
2）系統(tǒng)時(shí)鐘 8Mhz
3）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器128 byte（8031）
4）外部程序存儲(chǔ)器16K (27128)
5）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器16K(6264×2)，
可以通過切換開關(guān)與程序存儲(chǔ)器27128交換地址。
6）兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。（8031）
7）一個(gè)全雙工異步串行通信口，RS－232標(biāo)準(zhǔn)，三線方式。
8）外接8255A可編程I/O芯片，擴(kuò)展三個(gè)8位并行口。
9）一路8位D/A (DAC0832)
10）8路8位A/D (ADC0809)
11）采用鍵盤/顯示器專用接口芯片8279驅(qū)動(dòng)鍵盤與顯示器：
5×5鍵盤（內(nèi)部結(jié)構(gòu)3×8），數(shù)字鍵16，命令鍵8，復(fù)位鍵1
8位LED顯示器。
12）板上WATCH DOG（看門狗）電路
13）配有監(jiān)控程序，便于開發(fā)應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
2、結(jié)構(gòu)布局
SCB－II單片單板機(jī)的元件布局見圖1-1。
圖1-1 SCB－II單片單板機(jī)元件布局圖