嵌入式计算机系统的硬件系统

2020/6/29
5.1 具备什么知识基础？
• C语言（或其它基础语言）：打好编程基础。 • 电子技术：特别是数字电子技术，是必备的电
路基础。 • 微机原理：对计算机基础知识有较好的准备。
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5.2 从哪种单片机学起？
MCS-51 、PIC、AVR • 8051单片机的书籍、资料、器材都较多，其派生
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5.3 买什么样的书籍？
• 前面看得懂，后面看不懂的书籍。
若前后都看不懂的书最好先别买，因为 这本书短时间内不会对你起多大作用。 当然若不是把书当资料查也不必买前后 你都懂的书，因为它对你来说有点浅。 应以原理书籍为主。其次可以购买一些 应用方面的书籍以便参考。
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3、单片机的发展
• 有多种说法，其中一种：
第一代：1971-1975， 第二代：1976-1982， 第三代：1983年以后
4位 8位 16位、32位
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3.1 单片机的发展历史
• 初级阶段（1974~1976）两片集成芯片（集 成工艺限制）
• 低性能阶段（1976~1978）INTEL MCS-48 • 高性能阶段（1978~1982）MCS-51 • 更高性能阶段（1983~ 多种机型并行发展
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3.2 单片机的发展趋势
1、低功耗CMOS化
• 象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体 工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。 更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。
2、微型单片化
• 要求体积小、重量轻、具有多种封装形式，其中SMD( 表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正 朝微型化方向发展。
3、主流与多品种共存
• 在一定的时期内，以C8051为核心的单片机占据半壁江 山，各品种单片机陆续侵占市场的情形将得以延续，将 不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互
202补0/6/2，9 相辅相成、共同发展的道路。
4、单片机的分类
器件厂家
– 美国：Intel 、Motorola、Zilog 、Microchip 、 Atmel
1. 智能冰箱 2．智能饭煲 3．智能食品配料机
可以这样说，现在的家用电 器基本上都采用了单片机控 制，从电饭褒、洗衣机、电 冰箱、空调机、彩电、其他 音响视频器材、再到电子秤 量设备，五花八门，无所不 在。
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2.2 智能仪器仪表上的应用
交直流电压电流表
数字式测角仪
单片机的特点：体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使 用方便等。 结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、 流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。 采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采 用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器， 各种分析仪）。
5.4 学习条件和学习环境
• 需要哪些器材？
电子技术本身与实验离不开，若光靠看书是 很难理解其原理和学会单片机开发的。你应该购 置相关单片机的芯片、编程器、实验板，以及开 发单片机的相关软件。并以边看书边实验的方式 进行学习其效果将明显好的多！由于初学，不可 能购置很多昂贵的设备，建议学习用的单片机芯 片其程序储存器是可以反复可擦写的，如AT89C 系列或AVR系列。这样，在学习烧写时是无后顾 之忧的。
品也很多，例如ATMEL公司的AT89C51系列单片 机的指令、管脚、内部主要结构、用法都与MSC51相同。目前其价格较低，你学习的片子也可以 做产品，做产品的片子也可以做实验，当然AVR 系列也有这些特点；而PIC及其它系列在这一点 上则显得不太理想。 • PIC和AVR的书籍、资料以及器件供应并不理想， 不太适合初学者选择。若对这些并不在意的话那 选择后者进行学习也未尚不可。
• 计算机
M
E
M
O
R
Y
I /Leabharlann BaiduO
• 单板机——同一块板 • 单片机——同一块芯片
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2、 单片机的应用
（面广量大） • 家用电器上的应用 • 智能仪器仪表上的应用 • 工业控制上的应用 • 计算机网络和通信领域上的应用 • 医用设备上的应用
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2.1 家用电器上的应用
嵌入式系统
• 以应用为中心、以计算机技术为基础、软件 硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性 、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机 系统
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1 、什么叫单片机？
• Single Chip Microcomputer (Microcontroller)
C PU
– 荷兰: Philips – 德国： Siemens – 日本：Nec、东芝、松下等
民 用
通
用
民 用
军
用
4位
8
位
1
6
位
内 含 R O M
ROM
无
R
O
M
E
P
R
O
M
\
E
E
P
R
O
M
3 2 位
F l a s h M e m o r y
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5、如何学习单片机
• 具备什么知识基础？ • 从哪种单片机学起？ • 买什么样的书籍？ • 需要的学习条件和环境？ • 学习方法？
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2.3 工业控制上的应用
用单片机可以构成形式 多样的控制系统、数据 采集系统。例如工厂流 水线的智能化管理，电 梯智能化控制、各种报 警系统，与计算机联网 构成二级控制系统等。
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数控线切割机床 数控车床
2.4 计算机网络和通信领域上的应用
•手机 •电话机 •程控交换机 •调制解调器 •楼宇自动通信呼叫系统 •列车无线通信 •无线电对讲机等。
现代的单片机普遍具备通信接口， 可以很方便地与计算机进行数据通 信，为在计算机网络和通信设备间 的应用提供了极好的物质条件，现 在的通信设备基本上都实现了单片 机智能控制。
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2.5 医用设备上的应用
医用呼吸机 各种分析仪 监护仪 超声诊断设备 病床呼叫系统等等
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医用呼吸机 电池分析仪
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推荐初学者的软件硬件准备
计算机一台：无特殊要求，可选用经济型电脑。 开发实验板一块 ISP下载线一条：用于对单片机进行编程下载，可自制。 相关软件：开发软件、仿真软件、ISP下载软件等。 工具书：教材一本，较祥细的手册类书一本。 其它资料：器件资料、应用文档、实例等，主要由网络收集。