ch01 单片机概述
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1_凌阳单片机课件 ch1
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第一章结束！
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1.2 单片机系统的应用
工业 控制 领域
数据 采集 领域
智能 仪表 及接口
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各类 功能 模块
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1.3 凌阳单片机简介
1.3.1 8位单片机
凌阳8位单片机的CPU内核均为6502兼容型。凌阳8位单片机 分为四种：SPL系列，SPC系列，SPF系列以及其它系列。
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1.4 内容安排
本书分为上下两篇，第2章到第5章为上篇，第6章到第10章为 下篇，第11章是实验指导。上篇主要讲凌阳单片机的原理和集成 开发；下篇主要是凌阳单片机的应用。
上篇分别介绍SPCE061A和SPMC75系列凌阳单片机的硬件结 构、指令系统、集成开发环境IDE和精简开发板-61板。下篇分 为以SPMC75F2413A单片机为核心的或以SPCE061A为核心的侯 媛彬教授指导的三篇本科优秀毕业设计论文、凌阳单片机在大学 生电子竞赛中的应用、凌阳单片机在电子产品中的应用实例。其 中优秀毕业设计论文一篇“模糊全自动微机控制模拟洗衣机设计” 获陕西省自动化学会2008年首届本科毕业设计大赛一等奖、另一 篇“基于嵌入式煤矿浴室三维定位模拟系统设计与制作” 2011 年获陕西省自动化学会第四届本科毕业设计大赛特等奖。
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单片机主要特点： 可靠性高
性价比高
体积小易于构成 嵌入式系统
单片机特点
完备的软硬件 开发手段
专用性强
选择灵活
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1.1.2 单片机的发展
ch01 第一章 简介.
MCS-51 單晶片的比較 8052 系單晶片
8 位元 8KB 最大可擴充至 64KB 256 bytes 最大可擴充至 64KB 有 可位元定址，4 組 (P0、P1、P2、P3) 3 組 (T0、T1、T2) 6組 (INT0、INT1、T0~T2、RXD 或 TXD) 1 組全雙工 UART
8051 系單晶片
第一章 简介
1.1 微电脑基本结构 1.2 单芯片微电脑 1.3 MCS-51 单芯片微电脑
1
1.1 微电脑基本结构
微电脑基本结构
記憶體單元
輸入單元
算術邏輯單元
輸出單元
資料匯流排 控制匯流排
控制單元
2
1.2 单芯片微电脑
单芯片微电脑
体积小
使用简单 硬件接线容易 扩充性佳
3
1.3 MCS-51 单芯片微电脑
MCS-51 单芯片微电脑
无ROM型单芯片 PROM型单芯片 EPROM 型单芯片 Flash ROM 型单芯片
4
1.3 MCS-51 单芯片微电脑
表1-1 項目
控制晶片 內部程式記憶體 外部程式記憶體 內部資料記憶體 外部資料記憶體 布林運算能力 I/O 埠 計時/計數器 中斷源 串列埠 8 位元 4KB 最大可擴充至 64KB 128 bytes 最大可擴充至 64KB 有
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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物联网创新中心
National Taiwan University of Science and Technology
台 湾 科 技 大 学
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可位元定址，4 組 (P0、P1、P2、P3) 2 組 (T0、T1) 5組 (INT0、INT1、T0、T1、RXD 或 TXD) 1 組全雙工 UART
单片机基础教程第一章概述
存储器
存储器是单片机中用于存储程序代码 和数据的部件。根据其作用和特点， 可以分为程序存储器和数据存储器。
存储器的容量决定了单片机能够存储的 程序代码和数据的大小，常见的存储器 容量有64KB、128KB、256KB等。
程序存储器用于存储程序代码，如汇 编语言或C语言编写的程序。数据存 储器用于存储临时数据或工作变量。
单片机基础教程第一 章概述
目录
• 单片机简介 • 单片机的基本组成 • 单片机的工作原理 • 单片机的学习方法与建议
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
单片机是一种集成电路芯片，集成了中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机主要功能模块，具有微型化、 集成度高、可靠性强的特点。
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机主要功能模块集成在一块芯片上， 实现了微型化、集成度高、可靠性强的特点。单片机可以通过编程实现各种数字和模拟信号的处理和控制，广泛 应用于工业控制、智能仪表、智能家居等领域。
令、控制指令等。
单片机指令中操作数的寻 址方式，如直接寻址、间 接寻址、寄存器寻址等。
指令执行周期
单片机执行一条指令所 需的时间，通常以机器 周期或时钟周期表示。
指令格式
单片机的指令格式，包 括操作码和操作数等部
分。
单片机的编程语言
01
02
03
汇编语言
使用助记符和符号表示指 令，易于理解和记忆。
C语言
学习单片机编程语言
实践应用与项目开发
根据所使用的单片机型号和开发环境，学 习相应的编程语言和开发工具，如C语言、 汇编语言等。
通过实践应用和项目开发，加深对单片机 应用的理解，提高实际操作能力和解决问 题的能力。
第1章单片机概述
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），也称为微控制器（Micro-Controller Unit，MCU），它是将中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、数据存储器RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）、程序存储器ROM（Read Only Memory，只读存储器）以及I/O（Input/Output，输入/输出）接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统，其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示：单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末，具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品：8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管，包含一个CPU，1KB的EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器），64字节的RAM，27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准，它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051，这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管，拥有4KB的ROM，128B的RAM，32个I/O端口，一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展，MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器；计算机网络的通信设备；智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等。
CH01自动控制系统简介
03
状态空间法设计原理及步骤
设计状态反馈控制器或输出反馈控制 器，以满足系统性能指标要求。
通过仿真或实验验证控制器的性能。
PART 06
自动控制系统的应用实例
工业过程自动化控制实例
化工过程自动化
电力系统自动化
通过自动控制系统实现化学反应的温 度、压力、流量等参数的实时监测和 调节，确保产品质量和生产安全。
智能家居
随着智能家居的兴起，自动控制系统也应用于家庭环境中 ，如智能照明、智能空调、智能安防等，提供了更加舒适 和便捷的生活体验。
PART 02
自动控制系统的基本原理
控制系统的数学模型
01
02
03
微分方程模型
描述系统动态行为的数学 形式，通过求解微分方程 可以得到系统的输出响应。
传递函数模型
在复数域中描述系统输入 输出关系的数学模型，便 于进行系统分析和设计。
线性控制系统与非线性控制系统
线性控制系统
线性控制系统是一种满足叠加原理和齐次性 的控制系统。它的输出信号与输入信号之间 呈线性关系，且系统的动态特性可以用线性 微分方程来描述。因此，线性控制系统具有 简单、易于分析和设计的优点。
非线性控制系统
非线性控制系统是一种不满足叠加原理和齐 次性的控制系统。它的输出信号与输入信号 之间呈非线性关系，且系统的动态特性需要 用非线性微分方程来描述。因此，非线性控 制系统具有复杂、难以分析和设计的缺点， 但在某些特定情况下，非线性控制系统可以
应用领域及意义
工业自动化
自动控制系统在工业自动化领域有着广泛的应用，如生产 线自动化、机器人控制、过程控制等，提高了生产效率和 产品质量。
交通运输
自动控制系统在交通运输领域的应用包括智能交通系统、 自动驾驶汽车、列车自动控制等，提高了交通效率和安全 性。
状态空间法设计原理及步骤
设计状态反馈控制器或输出反馈控制 器，以满足系统性能指标要求。
通过仿真或实验验证控制器的性能。
PART 06
自动控制系统的应用实例
工业过程自动化控制实例
化工过程自动化
电力系统自动化
通过自动控制系统实现化学反应的温 度、压力、流量等参数的实时监测和 调节，确保产品质量和生产安全。
智能家居
随着智能家居的兴起，自动控制系统也应用于家庭环境中 ，如智能照明、智能空调、智能安防等，提供了更加舒适 和便捷的生活体验。
PART 02
自动控制系统的基本原理
控制系统的数学模型
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微分方程模型
描述系统动态行为的数学 形式，通过求解微分方程 可以得到系统的输出响应。
传递函数模型
在复数域中描述系统输入 输出关系的数学模型，便 于进行系统分析和设计。
线性控制系统与非线性控制系统
线性控制系统
线性控制系统是一种满足叠加原理和齐次性 的控制系统。它的输出信号与输入信号之间 呈线性关系，且系统的动态特性可以用线性 微分方程来描述。因此，线性控制系统具有 简单、易于分析和设计的优点。
非线性控制系统
非线性控制系统是一种不满足叠加原理和齐 次性的控制系统。它的输出信号与输入信号 之间呈非线性关系，且系统的动态特性需要 用非线性微分方程来描述。因此，非线性控 制系统具有复杂、难以分析和设计的缺点， 但在某些特定情况下，非线性控制系统可以
应用领域及意义
工业自动化
自动控制系统在工业自动化领域有着广泛的应用，如生产 线自动化、机器人控制、过程控制等，提高了生产效率和 产品质量。
交通运输
自动控制系统在交通运输领域的应用包括智能交通系统、 自动驾驶汽车、列车自动控制等，提高了交通效率和安全 性。
KL25-ch01(概述)-20150901
言中广泛使用的一种数据类型，运用指针 是Ｃ语言最主要的风格之一。指针是指向变量的地址，实 质上指针就是存储单元的地址。 7．结构体 结构体是由基本数据类型构成的，并用一个标识符来 命名的各种变量的组合。结构体中可以使用不同的数据类 型。 8．编译预处理 C提供的预处理功能主要有宏定义、条件编译和文件 包含。 9．用typedef定义类型 可以用typedef定义新的类型名来代替已有的类型名。 #define是在预编译时处理，它只能做简单的字符串替 代，而typedef是在编译时处理。
从与通用计算机对比的角度谈嵌入式系统的特点： 1．嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用 计算机的面目出现 2．嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 3．使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采 用不同存储介质 4．开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的 知识 5．嵌入式系统的其他特点 可靠性、实时性、成本、功耗、生命周期、知识综 合等。
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1.3.2 与通信相关的术语
5．通用串行总线 通用串行总线（USB，Universal Serial Bus），是MCU与 外界进行数据通信的一种新的方式，其速度快，抗干扰能力强 ，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。 6．控制器局域网 控制器局域网（CAN，Controller Area Network），是一 种全数字、全开放的现场总线控制网络，目前在汽车电子中应 用最广。 7．背景调试模式 背景调试模式（BDM，Background Debug Mode），是 Freescale半导体公司提出的一种调试接口，主要用于嵌入式 MCU的程序下载与程序调试。
1.1.2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系
1．MCU（微控制器）的基本含义 在一块芯片内集成了中央处理单元（CPU，Central processing unit）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/ 计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处 理系统。
从与通用计算机对比的角度谈嵌入式系统的特点： 1．嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用 计算机的面目出现 2．嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 3．使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采 用不同存储介质 4．开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的 知识 5．嵌入式系统的其他特点 可靠性、实时性、成本、功耗、生命周期、知识综 合等。
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1.3.2 与通信相关的术语
5．通用串行总线 通用串行总线（USB，Universal Serial Bus），是MCU与 外界进行数据通信的一种新的方式，其速度快，抗干扰能力强 ，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。 6．控制器局域网 控制器局域网（CAN，Controller Area Network），是一 种全数字、全开放的现场总线控制网络，目前在汽车电子中应 用最广。 7．背景调试模式 背景调试模式（BDM，Background Debug Mode），是 Freescale半导体公司提出的一种调试接口，主要用于嵌入式 MCU的程序下载与程序调试。
1.1.2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系
1．MCU（微控制器）的基本含义 在一块芯片内集成了中央处理单元（CPU，Central processing unit）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/ 计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处 理系统。
Ch01 C#概述
Visual Studio .Net 2010一起发布。 本书以C# 4.0、.Net Framework 4.0和
Visual Studio .Net 2010为范本，所有案例 均在Visual Studio .Net 2010中经过调试运 行无误的。
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1.1.2 C#语言的特点
(1) C# 是一种精确、简单、类型安全、面向对象的语 言。。
返回 7
1.2.1 Visual 的基本 操作
1. 应用程序项目的创建与打开
新建项目 打开项目
2. 应用程序项目的设计与编辑 3. 应用程序项目的调试与生
扩展名
名称
.sln
Visual Studio .Net解决方案文件
的。VS 2010会在program.cs文件中自动生成维
护Main方法，故不需要在Main方法中添加任何
代码。
(3) Windows应用程序采用事件驱动编程思想，
操作演示只有当事件发生时系统才能可能调用相应的事
代码分析件方法。例如，窗体的Load事件对应事件方法
HelloFrm_Load。
(4) 事件方法根据需要编程。
System.Web、System.Web.UI、
操作演示
System.Web.UI.WebControls。 （2）C# Web应用程序不需要Main方法。
代码分析
（3）C# Web应用程序也采用事件驱动编
程思想，只有当事件发生时系统才执行事
件方法。例如，Web窗体的Load事件对应
Page_Load事件方法。
开发工具
第1章 C# 概述
第一章 C#概述
1. 总体要求 了解C#语言的特点及其发展 了解简单的三种应用程序（控制台应用程序、Windows窗体应 用程序和Web应用程序）的结构及其特点 初步掌握Visual Studio .Net 2010中的操作方法，包括创建项 目、编辑程序、生成和调试应用程序的方法 2. 相关知识点 了解计算机软件、计算机语言及分类的知识 熟悉Windows系统基础知识及操作 3. 学习重点 C#程序的结构、特点 C#程序的建立、编辑、生成和运行等基本上机操作过程
Visual Studio .Net 2010为范本，所有案例 均在Visual Studio .Net 2010中经过调试运 行无误的。
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1.1.2 C#语言的特点
(1) C# 是一种精确、简单、类型安全、面向对象的语 言。。
返回 7
1.2.1 Visual 的基本 操作
1. 应用程序项目的创建与打开
新建项目 打开项目
2. 应用程序项目的设计与编辑 3. 应用程序项目的调试与生
扩展名
名称
.sln
Visual Studio .Net解决方案文件
的。VS 2010会在program.cs文件中自动生成维
护Main方法，故不需要在Main方法中添加任何
代码。
(3) Windows应用程序采用事件驱动编程思想，
操作演示只有当事件发生时系统才能可能调用相应的事
代码分析件方法。例如，窗体的Load事件对应事件方法
HelloFrm_Load。
(4) 事件方法根据需要编程。
System.Web、System.Web.UI、
操作演示
System.Web.UI.WebControls。 （2）C# Web应用程序不需要Main方法。
代码分析
（3）C# Web应用程序也采用事件驱动编
程思想，只有当事件发生时系统才执行事
件方法。例如，Web窗体的Load事件对应
Page_Load事件方法。
开发工具
第1章 C# 概述
第一章 C#概述
1. 总体要求 了解C#语言的特点及其发展 了解简单的三种应用程序（控制台应用程序、Windows窗体应 用程序和Web应用程序）的结构及其特点 初步掌握Visual Studio .Net 2010中的操作方法，包括创建项 目、编辑程序、生成和调试应用程序的方法 2. 相关知识点 了解计算机软件、计算机语言及分类的知识 熟悉Windows系统基础知识及操作 3. 学习重点 C#程序的结构、特点 C#程序的建立、编辑、生成和运行等基本上机操作过程
1.1 单片机概述
第1章 单片机基础知识概述
随着单片机从早期的4位发展到8位、16位直至32位，单片 机的功能在不断增强，嵌入式应用能力也在不断提高。
然而，由于复杂系统的功能大都可以通过简单嵌入式系统 组合实现，而8位单片机以其价格低廉性能适中的特点， 已可满足简单嵌入式系统的要求。这表明，嵌入式应用领 域中大量需要的仍是8位单片机，在当前及以后的相当一 段时间内8位单片机仍将占据单片机应用的主导地位。
第1章 单片机基础知识概述
第二阶段：MCU（Micro Controller Unit）即微控制器阶段 ，其主要的技术发展方向是，不断推进在嵌入式系统中集 成各种外围电路与接口电路的能力，以满足智能化控制的 需求。在此阶段中，Philips公司以其在嵌入式应用方面的 强大实力，推出了基于MCS-51内核的微控制器系列产品 ，使单片机进入MCU阶段。
第1章 单片机基础知识概述
③ 低功耗。目前，市场上有一半以上的单片机产品已 CHMOS化，这类单片机具有功耗小的优点，许多单片机 已可以在2.2V电压下运行，有的能在1.2V或0.9V低电压 下工作，功耗为μW级。
④ 高性价比。随着单片机的应用越来越广泛，各单片 机厂家会进一步改进单片机的性能，从而增强产品的竞 争力。同时，价格也是各厂家竞争的一个重要方面。所 以，更高性价比的单片机会逐渐进入市场。
第1章 单片机基础知识概述
④ 汽车电子与航空航天电子系统。通常这些系统中的集中 显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统 及运行监视器（黑匣子）等，都是将单片机嵌入其中实现 系统功能。
第1章 单片机基础知识概述
⑤ 家用电器。单片机应用到消费类产品之中，能大大提高 它们的性价比，提高产品在市场上的竞争力。目前家用电 器几乎都是单片机控制的产品，例如，空调、冰箱、洗衣 机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器及电子玩具等。