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单片机与学习单片机

2012-11-05 24页 ppt 237KB 85阅读

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单片机与学习单片机nullnull单片机与学习单片机null单片机是什么? 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 所谓单片机,就是把中央处理器CPU(Central Processing Unit)、存储器(Memory)、定时器、I/0(Input/Output)接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一...
单片机与学习单片机
nullnull单片机与学习单片机null单片机是什么? 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 所谓单片机,就是把中央处理器CPU(Central Processing Unit)、存储器(Memory)、定时器、I/0(Input/Output)接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。   null 虽然单片机只是一个芯片,但从组成和功能上看,它已具有了微型计算机系统的含义。中文“单片机”的称呼由英文名称“Single Chip Microcomputer”直接翻译而来。 单片机把微型计算机的各主要部分集成在一块芯片上,大大缩短了系统内信号传送距离,从而提高了系统的可靠性及运行速度。因而在工业测控领域中,单片机系统是最理想的控制系统。所以,单片机是典型的嵌人式系统,是嵌入式系统低端应用的最佳选择。null一、单片机技术发展的四个阶段 1、芯片化探索阶段 20世纪70年代,美国的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款单片机F-8,随后Intel公司推出了影响面大、应用更广的MCS48单片机系列。MCS48单片机系列的推出标志着在工业控制领域,进入到智能化嵌入式应用的芯片形态计算机的探索阶段。 参与这一探索阶段的还有Motorola、Zilog和Ti等大公司,它们都取得了满意的探索效果,确立了在SCMC的嵌入式应用中的地位。这就是Single Chip Microcomputer的诞生年代,单片机一词即由此而来。这一时期的特点是: ◆ 嵌入式计算机系统的芯片集成设计; ◆ 少资源、无软件,只保证基本控制功能。null2.结构体系的完善阶段 在MCS-48探索成功的基础上很快推出了完善的、典型的单片机系列MCS-5l。MCS-51系列单片机的推出,标志Single Chip Microcomputer体系结构的完善。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机的体系结构。 ①完善的总线结构: ◆并行总线:8位数据总线、16位地址总线及相应的控制总线,两个独立的地址空间; ●串行总线:通信总线,扩展总线。 ②完善的指令系统: ◆具有很强的位处理功能和逻辑控制功能,以满足工业控制等方面的需要; ◆功能单元的SFR(特殊功能寄存器)集中管理。 ③完善的MCS-51成为SCMC的经典体系结构。 日后,许多电气商在MCS-51的内核和体系结构的基础上,生产出各具特色的单片机。null3.从SCMC向MCU化过渡阶段 Intel公司推出的MCS96单片机,将一些用于测控系统的模数转换器(ADC)、程序运行监视器(WDT)、脉宽调制器(PWM)、高速I/O口纳入片中,体现了单片机的微控制器特征。MCS-51单片机系列向各大电气商的广泛扩散,许多电气商竞相使用80C51为核,将许多测控系统中使用的电路技术、接**术、可靠性技术应用到单片机中;随着单片机内外围功能电路的增强,强化了智能控制器特征。微控制器(Microcontrollers)成为单片机较为准确达的名词。 其特点是: ①满足嵌入式应用要求的外围扩展,如WDT、PWM、ADC、DAC、高速I/0口等。 ②众多计算机外围功能集成,如: ◆提供串行扩展总线:SPI、I2C、BUS、Microwire; ◆配置现场总线接口:CAN BUS。 ③CMOS化,提供功耗管理功能。 ④提供OTP供应状态,利于太规模和批量生产。null4.MCU的百花齐放阶段 单片机发展到这一阶段,表明单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具-----小到玩具、家电行业,大到车载、舰船电子系统,遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、金融电子、商用电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域。为满足不同的要求,出现了高速、大寻址范围、强运算能力和多机通信能力的8位、16位、32位通用型单片机,小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机,以及形形色色各具特色的现代单片机。可以说,单片机的发展进人了百花齐放的时代,为用户的选择提供了空间。这一时期的特点为: (1)电气商、半导体商的普遍介入 MCS-48的成功,刺激了许多半导体公司竞相研制和发展自己的单片机系列。到目前为止,世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品,其中较有代表性的有Motorola公司的6801、6802,Zilog公司的Z-8系列,Microchip公司的PIC系列等。此外,开本的NEC公司、日立公司也都推出了各自具有特色的单片机品种。 null(2)大力发展专用单片机 通用型与专用型是按某一型号单片机适用范围区分的。例如,80C51是通用型单片机,它并不是为某一种专门用途设计的单片机;而专用型单片机是针对某一类产品甚至某个产品需要而设计、生产的单片机。例如,来电显示电话中配有液晶驱动器接口的单片机和全自动洗衣机中的微控制器,都是专用单片机;特别是小家电、玩具领域的单片机,因为小封装、价格低廉一外围器件、外设接口集成度高,多数为专用单片机。 (3)提高综合品质 在体系结构(RISC)、电磁兼容性能(EMC)、开发环境(高级语言支持ISP、IAP等)、功耗管理等诸方面得到了提高。根据控制单元设计的方式与采用的技术不同,目前市场上的这些单片机可区分为两大类型:繁杂指令集结构(CISC架构)和精简指令集结构(RISC架构)。繁杂指令集结构(CISC)的特点是指夺数量多,寻址方式丰富,较适合初学者系统学习,如INTEL的80C51或80C196、MC68K;而精简指令集结构(RISC)具有较少的指令与寻址模式,结构简单,成本较低,执行程序的速度较快,成为单片机的后起之秀,如PIC、EM78**和Z86HCXX。 ISP(In System Programming)和IAP(In Application Programming)方式是两种先进的实时在线开发方式。它们无须传统的开发装置,借助计算机和单片机的高性能,实现了真正的在线仿真。null(4)C语言的广泛支持 ◆单片机普遍支持C语言编程,为后来者学习和应用单片机提供了方便; ◆高级语言减少了选型障碍,便于程序的优化、升级和交流。 (5)多种选择下的选择原则 ●寻求最简化的单片机应用系统; ◆尽可能选择专用单片机; ◆综合考虑下进行合理的选择。 null     目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师 null单片机部分应用领域汇 ⒈用图象传感器测量线才系统 ⒉卫星电视的串口模拟SPI、I2C的应用,如雷达录取的数据传送。 ⒊直接与AD芯片配合进行各种数据传感器配合。 ⒋利用单片机与PC机的232通讯进行控制,单片机为控制对象。 ⒌通过IC卡、单片机、PC机构成的各种收费系统。 ⒍通过单片机控制各种步进电机完成工控任务系统 ⒎通过单片机控制各种电慈设备完成工控任务系统(如程控交换系统) ⒏可应用在电机的变频技术上的控制领域中。 ⒐各种测量工具如水位尺,它在水文上的应用很普及。 ⒑大型指针钟控制器,主要根据时间控制电机带动指针。 ⒒电子配料控制仪,基于小型生产的自动或半自动控制,如控制上料、搅拌等 null⒑大型指针钟控制器,主要根据时间控制电机带动指针。 ⒒电子配料控制仪,基于小型生产的自动或半自动控制,如控制上料、搅拌等 ⒓用定时器和捕获功能进行某一系统的检测。可提供报警、控制等。如水位控制、温度控制,全自动洗衣机等。 ⒔电子称重计 ⒕教学用仪器、医疗仪器。 ⒖由单片机构成的霓虹灯控制器。 ⒗在刚的热处理中采用热磁仪测量。 ⒘各种金属探伤仪器。 ⒙矿山生产智能监测仪。 ⒚煤矿的产煤计数器 20.汽车安全系统 21.智能玩具 22.用超声波测量江河水位 等等null 变送器 智能控制仪表 执行器用智能仪表组成的过程控制系统null压力温度流量液位可编程控制器PLC电动执行器用PLC组成的过程控制系统null 嵌入式系统定义中涵蓋了嵌入式系统的三个特点基本,即智能性、嵌入性与对象性。智能性表明所有嵌入式系统都有微处理器智力内核;嵌入性表明嵌入式系统没有独立存在价值;对象性表明嵌入式系统有一个鲜明的应用对象,实现对象应用时,必须具有对象学科的知识基础。完善的嵌入式系统的典型结构如图所示。它有三个软硬件层与四个通道接口的架构。 嵌入式系统的应用主要用于传统工具的智能化改造,突出了嵌入式应用特点。后来出现了许多独立的智能化产品,如手机、PDA、电子辞典、电子书等。在这些嵌入式系统产品中,没有明显的物理嵌入对象,这时,可以将嵌入式系统的嵌入性理解成“内部有微处理嵌入”。什么是嵌入式系统?null(一)四个支柱学科的关系   嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础,对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科,计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。   (二)领衔的微电子学科   微电子学科与半导体集成电路的领衔作用,在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果,最终都会体现在集成电路中,从早期的数字电路集成,到如今的模混合、软/硬件结合、以IP为基础的知识与知识行为集成。   null(三)为平台服务的计算机学科   现代计算机出现后,在计算机学科中形成了两大学科分支,即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关,而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异,不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统,因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通,共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中,计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务,它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。   (四)广泛服务的电子技术学科   在嵌入式系统中,电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计,迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成;为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持;在对象学科中,广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。   null(五)对象学科的最终出路   对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域,形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说,嵌入式系统只是一个智能化的工具,对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时,在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求,以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平 null通常所说的单片机为微控制器(MCU),由微处理器内核与外围模块组成。 通常的内核有:51内核、非51内核,DSP内核 、ARM内核、PowerPC微处理器内核等。 MCU是Micro-Controller Unit的缩写,意思是微控制器; MPU则是Micro-Processor Unit的缩写,意思是微处理器; DSP是Digital Signal Processor的缩写,意思是数字信号处理器; SOC是System On Chip的缩写,意思是片上系统(在可编程芯片上实现MCU)。 单片机内核null一个学习单片机成功的企业家 周立功: 对于初学者来说,要学的知识点很多,到底从哪里下手,人们常常感到非常迷茫。     大一学生先从C语言开始入门,在大一阶段由于对计算机还非常陌生,因此不可能写出一个具有完整图形界面的软件,重点以“与硬件无关的计算方法、数据结构”为基础学习C语言,至少练习编写一万行C代码,否则不会找到编程的感觉,也体会不到编程乐趣,很多人就是因为缺乏一定量的训练,所以对编程没有兴趣,以至于未到毕业时就全部忘记了,程序设计是一项实践性很强的实践活动,没有大量的实践作为基础是很难入门的,因此我认为编写一万行代码是判定是否入门的依据。 请初学者记住:当你编写了一万行代码时,这是你能够从事专业的开始,否则你不要期望在这个领域混下去。与此同时,C语言也是学习和使用Verilog的重要基础,所以千万不可小视C语言。更重要的是,如果你的C语言不好的话,你将来就业选择的路子就会受到很大的限制,要么只能做硬件工程师、销售工程师或者转行,别无选择!null有了一万行编程的经验后,大二接着开始学习数字电路和模拟电路了,这是你的机会!将来的开发工作有几种选择,但这两门都很重要,学好了你有可能成为顶尖的高手、专家和系统级水平的人才,即便学得不太好,你也有可能成为一个优秀的工程师。 前一篇博文讲了,如果你精通了C/C++,即便你的硬件水平一般,你也可以成为一个优秀的开发工程师,即由硬件工程师负责逻辑电路和模拟电路的设计,由你来编程——你可以编写基于WinCE、Linux、Vxworks或者Windows等操作系统的程序。 那么怎样才算基本上“精通”呢?至少编写五万行代码,当你已经编写了10万行代码时,可以说你已经完全精通了,这个时候你如果有很大的造化的话,那完全取决于你当初学习的基础是否牢固了。所以我在前面提到了,精通一门可以成为优秀的开发工程师,但绝对不可能成为系统级的开发工程师,因为你的知识结构不行。 null最好在大一开始学习单片机, 因为大一不学习单片机,后面的课程都没有办法学好。对于大一学习单片机,很多老师不去用心研究学习方法和教学规律,反而搬出一大堆理由来“吓唬”人。 笔者当年仅仅是一个技校生,在完全没有指导老师的情况下,也找不到可以参考的技术资料,只是凭着偶尔看到一篇报道罗伯特设计的Altair 8800计算机就做出了一台不需要工作软件的计算机(改进型的Altair-80C31电路详见《新编电类专业计算机基础》教材)。要相信现在公开的信息、资讯条件、人们的聪明智慧与教师的力量,因此大学本科生在大一阶段学会单片机是非常容易的一件事情。     有了单片机基础之后,在大二阶段学习数字电路与模拟电路的同时,结合单片机学习接口扩展技术与模拟前向通道数据采集技术,并编写相应的程序实现一个一个的小系统设计,大三时根本不再需要学习所谓的接口技术与微机原理了。针对数字电路与模拟电路笔者准备写作一套小系统设计与制作配套图书,将前后之间的课程也同步和关联起来,期望进一步提高大学生的动手能力。null 电类专业大学生都学过C或C++,但没有引起大家的重视。电类专业毕业生要想有一份高薪水的工作,从事与嵌入式系统应用技术有关的开发工作是首选。      软硬通吃当然是高手,但事实上只要你精通C/C++,哪怕其它课程完全按部就班地学一遍,等到毕业时要找一份好工作也是非常容易的。精通C/C++的同学的就业方向主要有基于X86计算机的驱动程序开发工程师、WinCE、Linux与软件开发工程师等职位。到了大四时,很多同学都希望毕业后能够从事WinCE、Linux方向的嵌入式软件开发工作,不要说对C++不熟练,而且对C程序设计也未必达到入门级的水平,这样的基础从何下手呢?所以在校大学生不论你目前处于那个年纪,如果你对C语言还不精通,请立即行动起来投入到程序的设计当中去。      对于刚跨入大一的学生来说,如果你所在的大学还未开发C语言,请马上购书、上机实践自学程序设计,否则等到你明白的时候就已经太晚了。就算你在大学四年阶段“瞎混”,但只要你每天使用C/C++写程序,四年之后你一定会成长为高手,难道你还愁没有好工作吗?null 在面试大多数本科生时,我仅仅询问了一些有关51系列单片机的基本原理,但却很少有人能够完全答对,答案竟然是五花八门。很多即将毕业的自动化专业本科生,还不知道单片机是这个专业的核心基础。这难道不可悲吗?这些学生水平不高,我心中完全有底,其实我只要求他们能够掌握单片机应用开发的基本技能,用汇编C51语言写过一些基本的程序,真正动手做过一些简单的项目,然后将自己做过的项目写成比较规范的文档。我想,这种形式的“自我介绍”肯定要比写得千篇一律的“八股文”简历不知要强多少倍。古人言:“一叶知秋”,其实讲的就是这个道理。 平心而论,只有具备这样的基础的学生,才配得上企业花钱进行二次“开发”。事实上,很多学生根本就不听老师的劝导。我认为只要平时善于做一个有心人,主动找老师请教,然后从大学三年级开始帮老师打打下手,就一定能提高自己的能力。 还有一个途径就是自己花钱购买一些学习开发实验板,加强动手能力的训练;但也有很多学生说没有钱,可事实上并非如此。现的学生购买手机成风,我不知道手机对学生来说到底有多大的用途?事实上,很多学生家庭条件其实不太好,可这些孩子们的攀比心理却十分严重和可怕。到即将毕业之际才感到找工作太难。父母辛辛苦苦攒下一些钱给孩子购买电脑容易吗?望子成龙_可怜天下父母心!父母希望孩子能够学到一些真本事,而孩子更多的时间可能都在玩游戏,上网聊天。实际上,花几百元买一块实验板对于您来说仅仅是举手之劳,辛苦一个暑假的时间强化实践,可能就会与众不同。与此同时,可能您的信心大增,前途一片光明。俗话说的好:仓库有粮,心中不慌!如果平时没有准备,那么临时匆匆忙忙地上阵面试,肯定是要败下阵来的。
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