智能儀器與單片機
Ÿ 什么是智能儀器：
特點：有記憶，能分析，可程控，自動化與人機對話...
儀器 + 電腦 Þ 聰明儀器 Smart instruments
①智能化測量儀器 ②智能化執行儀器（智能終端）
Ÿ 智能儀器的典型功能
①自動校準與自適應功能，②故障與狀態自動檢驗功能，③人機對話，④自動模式與程控模式，⑤數據處理與分析，⑥系統擴展
Ÿ 智能儀器的一般結構
①系統機（PC） + 帶接口可程控的儀器
虛擬儀器：通用微機 + 系統軟件 + 接口卡 +測控裝置
②嵌入式系統
以微機芯片（單片機，CPU）為電路核心的測控系統。
《單片機原理與應用》
歡迎您來http://www.izizhuan.cn 來學習單片機教程
《課程簡介》：
單片機已成為電子系統中進行數據采集、信息處理、通信聯絡和實施控制的重要器件。通常利用單片機技術在各種系統、儀器設備或裝置中，形成嵌入式智能系統或子系統。因此，單片機技術是電類專業特別是電子信息類學生必須具備的基本功。
本課程以51系列單片機為模型，主要向學生介紹單片機的基本結構、工作原理、指令系統與程序設計、系統擴展與工程應用。作為微機原理與接口技術的后續課程，本課程強調實踐環節，側重系統構成與應用設計。力求通過實踐環節，軟、硬結合，培養初步的單片機開發能力，并使其前導課程講授的基本概念得到綜合與深化。
課 程 內 容：
第一章 單片微型計算機概述
單片機的發展與應用 MCS-51系列單片機簡介
第二章 MCS-51系列單片機結構
MCS-51單片機基本結構
CPU 時序簡介 存儲器空間結構 片內RAM與SFR
時鐘電路與復位電路
并行I/O口與總線擴展
第三章 MCS-51單片機指令系統
指令系統簡介
數據傳送指令 數據處理指令 位處理指令 程序控制指令
匯編語言程序設計方法 程序調試的常用方法
第四章 SCB-II 單片單板機
SCB-II 單片單板機結構簡介 監控系統簡介
SCB-II 單片單板機的基本操作
第五章 單片機常用接口電路的軟、硬件設計
LED顯示接口電路與應用編程
鍵盤接口電路與應用編程
計數器/定時器工作原理及其應用編程
MCS-51中斷系統及其應用編程
8255擴展并行接口及其應用編程
串行通信接口及其應用編程
A/D與D/A轉換接口及其應用編程*
第六章 單片機應用系統設計舉例
第七章 單片機開發工具簡介*
加“*”為選講內容
教學要求：
1、 了解單片機的一般性概念及單片機技術的發展。
2、 掌握51系列單片機的基本結構與工作原理。
3、 掌握51系列單片機的指令系統與程序設計的基本方法。
4、 以單片單板機為樣板，掌握51系列單片機的系統擴展設計。
5、 通過實驗，掌握單片機常用接口電路的軟硬件設計及其應用。
6、 以上為本課程的基本要求。作為提高要求，對有能力、有興趣的學生，若能較快地完成基本實驗，可在規定課時內安排有一定難度的綜合性實驗，以提高其應用設計的能力。
課時安排和考核方式：
1、講課40學時，實驗20學時，課內外學時比 1:2 ；
（實驗從第七周開始，7個基本實驗，選做1個綜合實驗）
2、 考核方式
平時考查 20%
實驗考核 40%（含實驗過程、實驗驗收與實驗報告）
期末筆試 40%
參考書：
《MCS-51單片機應用設計》
張毅剛 等編 哈爾濱工業大學出版社
《MCS-51系列單片機原理及應用》
孫涵芳 徐愛卿 編著 北京航空航天大學出版社
《單片微機與測控技術》
趙秀菊 等編 東南大學出版社
《單片微型機原理、應用與實驗》
張友德 等編 復旦大學出版社
《單片機實驗》
肖璋 雷兆宜 編 暨南大學講義
第一章 單片微型計算機概述
（一） 單片機的發展與應用
1. 單片機發展的歷史背景
1946年 美國 Pennsylvania 第一臺電子計算機 ENIAC
1946-58年 電子管
1959-63年 晶體管
1964-70年 集成電路
1971年- 大規模、超大規模集成電路
¾®微型計算機¾®單片機
Ø 超大規模集成電路的發展為單片機提供了技術上的可能性。
光刻線寬 0.6mm 1M個晶體管/片 （486 約10年前）
Pentium II 0.25mm 目前已達到 P IV 0.13mm 6層
Ø 對計算機系統的微型化、低成本、低功耗以及嵌入式的應用需求突現了發展單片機的必要性。
2. 什么是單片機
|
計數器/定時器、中斷控制接口 A/D、D/A接口、¼¼ |
Ø 單片機的構成
CPU + 功能部件
Ø 單片機的優點
u 體積小 功能強 低價格 低功耗
u 與外圍電路連接方便，易于形成嵌入式系統
u 抗干擾能力強 可靠性高
Ø 單片機的應用
u 制造工業，過程控制
u 交通：汽車、船舶、航空
u 通信，網絡
u 儀器、儀表類
u 航天、軍事裝備
u 消費類：家電
3. 單片機的發展趨勢
Ø 性能增強
u 增加位數
u 提高速度與運算能力
u 增強語言功能
u 擴大存儲容量
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 驅動
u 多種輸入/輸出功能 DTMF 變頻 數控模擬
u 通信接口多樣化 RS-232 SPI SCI CAN
u 多CPU
u 多種存儲器 ROM RAM EPROM OTP E2PROM Flash
歡迎您來http://www.izizhuan.cn 來學習單片機教程
4. 嵌入式系統（embedded systen）
以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟、硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的特定計算機系統。
嵌入于宿主設備，以輔助宿主設備高質量完成其功能為目的的小巧而廉價的計算機系統。
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 System On Chip（SOC） *定制、半定制
IP核模塊（Intellectual property kernel 知識產權核模塊)庫
硬IP核：
CPU核(32/64位CPU，8/16位MCU)，32/64位DSP核,
存儲器單元，標準邏輯宏單元，特殊邏輯宏單元，模擬器件單元，
MPEG/JPEG模塊，網絡單元，USB單元，標準接口單元，...
軟IP核：
圖象CODEC，聲音CODEC，軟MODEM，軟FAX單元
（二） MCS-51系列單片機簡介
1、 目前在我國比較流行的機型
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
Ø 特點
u 優點：結構簡單 價格便宜 易于開發
通用型 有總線擴展 適于教學與一般應用
有較強的位處理功能 有全雙工異步串行通信口
u 缺點：功能少 訪問外部數據有瓶頸 工作電壓范圍窄
Ø 型號與性能
u 型號 8031 8051 8751 8032
u 基本配置 ROM 無 4k 4k/E 無
RAM 128B 128B 128B 256B
16位定時器 2 2 2 3
中斷源 5 5 5 6
串行口 1 1 1 1
總線擴展 64k 64k 64k 64k
u 其他性能 工作電壓 節電方式 芯片級別
（三） SCB-II單片單板機
1、基本配置
1）8031CPU 或 8098CPU
2）系統時鐘 8Mhz
3）內部數據存儲器128 byte（8031）
4）外部程序存儲器16K (27128)
5）外部數據存儲器16K(6264×2)，
可以通過切換開關與程序存儲器27128交換地址。
6）兩個16位定時/計數器。（8031）
7）一個全雙工異步串行通信口，RS－232標準，三線方式。
8）外接8255A可編程I/O芯片，擴展三個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驅動鍵盤與顯示器：
5×5鍵盤（內部結構3×8），數字鍵16，命令鍵8，復位鍵1
8位LED顯示器。
12）板上WATCH DOG（看門狗）電路
13）配有監控程序，便于開發應用與實驗教學。
2、結構布局
SCB－II單片單板機的元件布局見圖1-1。
圖1-1 SCB－II單片單板機元件布局圖