单片机原理与接口技术应用教案第1讲单片机概述授课序号：1课题名称第1讲单片机概述1.1单片机的基本概念与发展概况授课时数授课内容21.2单片机的特点及应用1.3常用单片机系列介绍教学目标与本章主要介绍单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况。目的要求思政元素中外发展历程，挑战与机遇，我国发展战略，使命感与责任感教学重点了解单片机的概念以及应用范围难点及突破难点的与熟悉实物相互对比，关联比较法办法讲授教学过程及时间分配：教学环节教具：1.导入新课10-15分钟时间分配1.相关教材2.讲授新课70分钟类型：2.计算机多媒体3.总结3-5分钟授课内容概要和实施步骤方法手强调综合运用技术手册等资料！！！！段步骤一引入新课水门桥大家看到了什么？工业基础雄厚的重要性。共和国建国以来，从站起来、建起来、富起来、到现在“加油干！强起来！！”，民族复兴，从现在到本世纪中叶，工业上中国制造2025，农业基础加强、服务业全面开放。德国代表的工业发展4.0，我国局部可以，大量还需补充2.0-3.0的课。不要沉浸“世界工厂”而躺平，有些还是屈辱性的围绕“中国制造2025”规划，中国迈向工业强国的发展蓝物联网图清晰可见：不可或一传统产业加快转型升级。缺工业化和信息化深度融合，开发利用网络化、数字化、智能化等技术，增强制造业核心竞争力，着力突破工业机器人、轨道交通装备、高端船舶和海洋职业机工程装备、新能源汽车、现代农业机械、高端医疗器械和药品等重点领域核心遇技术，推进产业化。-I
单片机原理与接口技术应用教案 1 第 1 讲 单片机概述 授课序号：1 课题名称 第 1 讲 单片机概述 授课内容 1.1 单片机的基本概念与发展概况 1.2 单片机的特点及应用 1.3 常用单片机系列介绍 授课时数 2 教学目标 与 目的要求 本章主要介绍单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况。 思政元素 中外发展历程，挑战与机遇，我国发展战略，使命感与责任感 教学重点 了解单片机的概念以及应用范围 难点及突 破难点的 办法 与熟悉实物相互对比，关联比较法 教学环节 时间分配 类型： 讲授教学过程及时间分配： 1.导入新课 10-15 分钟 2.讲授新课 70 分钟 3.总结 3-5 分钟 教具： 1.相关教材 2.计算机多媒体 授课内容概要和实施步骤 强调综合运用技术手册等资料！！！！ 方法手 段 步骤一 引入新课 水门桥大家看到了什么？工业基础雄厚的重要性。 共和国建国以来，从站起来、建起来、富起来、到现在“加油干！强起来！！”， 民族复兴，从现在到本世纪中叶，工业上中国制造 2025，农业基础加强、服务 业全面开放。德国代表的工业发展 4.0，我国局部可以，大量还需补充 2.0-3.0 的课。不要沉浸“世界工厂”而躺平，有些还是屈辱性的。 围绕“中国制造２０２５”规划，中国迈向工业强国的发展蓝 图清晰可见： ——传统产业加快转型升级。 工业化和信息化深度融合，开发利用网络化、数字化、智能化等技术，增 强制造业核心竞争力，着力突破工业机器人、轨道交通装备、高端船舶和海洋 工程装备、新能源汽车、现代农业机械、高端医疗器械和药品等重点领域核心 技术，推进产业化。 物联网 不可或 缺 职业机 遇
单片机原理与接口技术应用教案单片机一一新型产业将成为主导产业。的作用高端装备、信息网络、集成电路、新能源、新材料、生物医药、航空发动机、燃气轮机等重大项目写入了政府工作报告；首次提出制定“互联网十”行思政一动计划：首次出现“工业互联网”概念，推动移动互联网、云计算、大数据、物一专业联网等与现代制造业结合。热爱一一提升服务业支撑作用。大力发展旅游、健康、养老、创意设计等生活和生产服务业。冬奥会外国人看到机器人送钥匙的服务，感觉到了外星球，步骤二讲授新课一、单片机的概念冯诺依单片机是将CPU、存储器(RAM和ROM）、定时/计数器以及I/O接口等主要曼体系部件集成在一块芯片上的微型计算机。单片机是单片微机（SingleChipMicrocomputer）的简称，但准确反映单片强调接机本质的名称应是微控制器MCU（MicroControllerUnit）。目前国外已普遍称口之为微控制器。鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontroller)。？？那单片机为什么能够有这么多用途呢？到底什么是单片机呢？它有些什么特点呢？二、单片机的特点芯片设单片机作为微型计算机的一个分支，与一般的微型计算机没有本质上的区计制造别，同样具有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点。但单片机是集成在一块芯片上的微型计算机，它与一般的微型计算机相比，在硬件结构和指令设置上均有独到之处，主要特点有：思政一1、有优异的性能价格比一一查查淘宝2、集成度高，体积小，可靠性好一一集成、纳米、光刻机高分辨3、控制能力强—编程指令控制率的光4、低功耗，低电压电流，便于生产便携式产品。刻机5、易扩展强调：1、实时性2、专用性单片机主要用在什么地方呢？我们平常能够接触到吗？三、单片机的应用领域在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。(1)工业测控：对工业设备（如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统、2
单片机原理与接口技术应用教案 2 ——新型产业将成为主导产业。 高端装备、信息网络、集成电路、新能源、新材料、生物医药、航空发动 机、燃气轮机等重大项目写入了政府工作报告；首次提出制定“互联网＋”行 动计划；首次出现“工业互联网”概念，推动移动互联网、云计算、大数据、物 联网等与现代制造业结合。 ——提升服务业支撑作用。 大力发展旅游、健康、养老、创意设计等生活和生产服务业。冬奥会外国 人看到机器人送钥匙的服务，感觉到了外星球。 单片机 的作用 思政— —专业 热爱 步骤二 讲授新课 一、单片机的概念 单片机是将 CPU、存储器(RAM 和 ROM)、定时/计数器以及 I/O 接口等主要 部件集成在一块芯片上的微型计算机。 单片机是单片微机(Single Chip Microcomputer)的简称，但准确反映单片 机本质的名称应是微控制器 MCU(Micro Controller Unit)。目前国外已普遍称 之为微控制器。鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器 (EmbeddedMicrocontroller)。 冯诺依 曼体系 强调接 口 ？？那单片机为什么能够有这么多用途呢？到底什么是单片机呢？ 它有些什么特点呢？ 二、单片机的特点 单片机作为微型计算机的一个分支，与一般的微型计算机没有本质上的区 别，同样具有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点。但单片机是集成 在一块芯片上的微型计算机，它与一般的微型计算机相比，在硬件结构和指令 设置上均有独到之处，主要特点有： 1、有优异的性能价格比——查查淘宝 2、集成度高，体积小，可靠性好——集成、纳米、光刻机 3、控制能力强——编程指令控制 4、低功耗，低电压电流，便于生产便携式产品。 5、易扩展 强调： 1、实时性 2、专用性 芯片设 计制造 思政— — 高分辨 率的光 刻机 单片机主要用在什么地方呢？我们平常能够接触到吗？ 三、单片机的应用领域 在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家 用电器、高级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。 (1)工业测控：对工业设备(如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统
单片机原理与接口技术应用教案「洋娃娃生产自动化、自动报警系统、卫信号接收等）进行智能测控，大大降低了劳动强度和生产成本，提高了产品质量的稳定性。军事(2)智能设备：用单片机改造普通仪器、仪表、读卡机等，使其（集测量、处理、控制功能为一体）智能化、微型化，如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。(3)家用电器：如高档的洗衣机、空调器、电冰箱、微波炉、彩电、DVD、音响、手机、高档电子玩具等，用单片机做自动控制。（4）商用产品：如自动售货机、电子收款机、电子秤等。（5）网络与通信的智能接口：在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路中，用单片机来控制或管理，可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平。如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机等。？？那么单片机是怎么发展而来的呢？其发展状况又如何呢？四、单片机的发展概况1、计算机相关技术的发展（见PPT）2、单片机发展（见PPT）描述思政一一技术早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中，实现嵌入式应用，断，故称单片机。微处理器和单片机从上个世纪70年代在欧美开始兴起，1981年华为的8051单片机问世。目前，单片机已广泛称作微控制器（MCU）。突破与贡献一在市场上，8位单片机是MCU市场的主力，而32位MCU已经成为今天全一自己球消费和工业电子产品的核心。有才能MCU技术发展进程真正造单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛，它的产生与发展和MCU的福人民产生与发展大体同步，自1971年美国的Intel公司率先推出4位微处理器以大众来，它的发展到目前为止大致可分为5个阶段。第一阶段：单片机发展的初级阶段（1971年一1976年）1971年11月Inte1公司率先设计集成度为2000只晶体管／片的4位微处理器，并配有RAMROM以及移位寄存器，构成了第一台MCS一4微处理器，而后，其他公司相继推出8位MCU。第二阶段：单片机的低性能阶段（1976年一1980年）en
单片机原理与接口技术应用教案 3 生产自动化、自动报警系统、卫星信号接收等)进行智能测控，大大降低了劳动 强度和生产成本，提高了产品质量的稳定性。 (2)智能设备：用单片机改造普通仪器、仪表、读卡机等，使其(集测量、处理、 控制功能为一体)智能化、微型化，如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。 (3)家用电器：如高档的洗衣机、空调器、电冰箱、微波炉、彩电、DVD、音响、 手机、高档电子玩具等，用单片机做自动控制。 (4)商用产品：如自动售货机、电子收款机、电子秤等。 (5)网络与通信的智能接口：在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备 的接口电路中，用单片机来控制或管理，可大大提高系统的运行速度和接口的 管理水平。如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机 等。 洋娃娃 军事 ？？那么单片机是怎么发展而来的呢？其发展状况又如何呢？ 四、单片机的发展概况 1、计算机相关技术的发展(见 PPT) 2、单片机发展(见 PPT) 描述 早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中，实现嵌入式应用， 故称单片机。微处理器和单片机从上个世纪 70 年代在欧美开始兴起，1981 年 8051 单片机问世。目前，单片机已广泛称作微控制器（MCU）。 在市场上，8 位单片机是 MCU 市场的主力，而 32 位 MCU 已经成为今天全 球消费和工业电子产品的核心。 MCU 技术发展进程 单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛，它的产生与发展和 MCU 的 产生与发展大体同步，自 1971 年美国的 Intel 公司率先推出 4 位微处理器以 来，它的发展到目前为止大致可分为 5 个阶段。 第一阶段：单片机发展的初级阶段（1971 年－1976 年） 1971 年 11 月 Intel 公司率先设计集成度为 2000 只晶体管／片的 4 位微 处理器，并配有 RAM／ROM 以及移位寄存器，构成了第一台 MCS－4 微处理器， 而后，其他公司相继推出 8 位 MCU。 第二阶段：单片机的低性能阶段（1976 年－1980 年） 思政— —技术 垄断， 华为的 突破与 贡献— —自己 有才能 真正造 福人民 大众
单片机原理与接口技术应用教案以1980年Inte1推出的MCS-51系列（8051，8751，8752，8031，8032等）为代表。8bit，串口，16位的定时器，计数器，多级中断控制系统，片内RAMROM容量增大，寻址范围达64KB。第三阶段：单片机的高性能阶段（1980年一1983年）相比于第二阶段，这一阶段的高性能8位单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位定时器、计数器，并且RAM、ROM的容量加大，个别还存有A/D转换接口。第四阶段：16位单片机阶段（1983年一80年代末1983年Inte1公司推出了高性能16位单片机，采用最新的制作工艺，使芯片集成度高达12万只晶体管／片。第五阶段：单片机的全方位高水平发展（1990年代）单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位的向更高水平发展。其应用覆盖测控系统、智能仪表、机电一体化产品、智能接口、智能民用产品中，其多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机控制系统及局部网络系统。MCU市场需求持续扩大2017年MCU市场十分活跃，市场增长很快，尤其是消费电子市场。据市场研究机构IHS数据，2017年中国MCU出货量达到46亿美元，同比增加17.6%。据意法半导体（ST）在STM32峰会上的报道，ST有61%的收入来自亚太区，通用MCU的收入超4成来自亚太区。从2007年STM32问世到至今，STMCU在中国年复合增长率为27%。另外一个方面，2O17年下半年，MCU严重缺货，几家MCU大厂纷纷将供货周期调至14一16周，8位MCU的供货周期还要更长。导致严重缺货的原因有多个方面：比如8位MCU缺货是因为MCU企业将这部分产能转移到高利润的产品和应用上，还有中低端MCU生产的原材料短缺，这种缺货情况持续到今年。五、中国MCU发展现状中国为全球最大的消费电子制造中心，为国内MCU企业创造广阔市场。从全球市场来看，汽车电子是MCU最大的应用，而中国MCU最大的应用则是消费电子。主要因为中国是全球最大的消费电子产品和计算机制造中心，因此全球6成的家电产能都在中国。国内消费电子市场无论在规模还是在质量上都在不断崛起，以美的、格力为代表的家电企业，以及以华为、OPPO、VIVO为代表的手机厂商已进入全球市场前列。这广阔的市场空间和本土消费电子企业的崛起为本土消费电子4
单片机原理与接口技术应用教案 4 以 1980 年 Intel 推出的 MCS-51 系列(8051,8751,8752,8031,8032 等)为 代表。8bit，串口，16 位的定时器，计数器，多级中断控制系统，片内 RAM， ROM 容量增大，寻址范围达 64KB。 第三阶段：单片机的高性能阶段（1980 年－1983 年） 相比于第二阶段，这一阶段的高性能 8 位单片机普遍带有串行口，有多 级中断处理系统，多个 16 位定时器、计数器，并且 RAM、ROM 的容量加大，个 别还存有 A／D 转换接口。 第四阶段：16 位单片机阶段（1983 年－80 年代末） 1983 年 Intel 公司推出了高性能 16 位单片机，采用最新的制作工艺，使 芯片集成度高达 12 万只晶体管／片。 第五阶段：单片机的全方位高水平发展（1990 年代） 单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位的向更高水 平发展。其应用覆盖测控系统、智能仪表、机电一体化产品、智能接口、智能 民用产品中，其多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机控制系统及局部 网络系统。 MCU 市场需求持续扩大 2017 年 MCU 市场十分活跃，市场增长很快，尤其是消费电子市场。据市 场研究机构 IHS 数据，2017 年中国 MCU 出货量达到 46 亿美元，同比增加 17．6％。据意法半导体（ST）在 STM32 峰会上的报道，ST 有 61％的收入来自 亚太区，通用 MCU 的收入超 4 成来自亚太区。从 2007 年 STM32 问世到至今， ST MCU 在中国年复合增长率为 27％。 另外一个方面，2017 年下半年，MCU 严重缺货，几家 MCU 大厂纷纷将供 货周期调至 14—16 周，8 位 MCU 的供货周期还要更长。导致严重缺货的原因 有多个方面：比如 8 位 MCU 缺货是因为 MCU 企业将这部分产能转移到高利润的 产品和应用上，还有中低端 MCU 生产的原材料短缺，这种缺货情况持续到今 年。 五、中国 MCU 发展现状 中国为全球最大的消费电子制造中心，为国内 MCU 企业创造广阔市场。 从全球市场来看，汽车电子是 MCU 最大的应用，而中国 MCU 最大的应用则是消 费电子。主要因为中国是全球最大的消费电子产品和计算机制造中心，因此全 球 6 成的家电产能都在中国。 国内消费电子市场无论在规模还是在质量上都在不断崛起，以美的、格 力为代表的家电企业，以及以华为、OPPO、VIVO 为代表的手机厂商已进入全 球市场前列。这广阔的市场空间和本土消费电子企业的崛起为本土消费电子
单片机原理与接口技术应用教案MCU企业提供了优越的成长环境，加上国家政策支持IC国产化的背景下，国内MCU企业将迎来高速成长中国MCU待突破国内现有的40余家MCU企业，比如兆易创新、中颖电子、华大半导体、灵动微电子和东软载波（原海尔集成电路）等等，这些企业具备开发和生产当今市场主流MCU的能力。总体看中国MCU，不论是市场份额还是技术先进性，都无法和国外企业相比。对于中国企业而言，目前占据的主流市场还停留在8位MCU，占比50%左右。16／32位MCU占比分别为20%左右。这意味着，国内MCU应用领域多集中在低端电子产品，中高端电子产品市场还在外企手里。建立MCU生态，助力中国产业发展中国MCU企业想跳出8位MCU、低端产品和解决方案的困境，需要积极研发32位MCU，进军中端产品和发展通用性芯片及其解决方案。而建立MCU生态一直是中国MCU的短板。对于获得ARM内核授权的中国MCU企业来说，ARM多年打造的生态环境是一个很好的跳板。但是，如何打造出差异化是一个难点。1、MCU基础核心技术方面中国企业最近在超低功耗、无线、高精度模拟和存储技术上下功夫。2、软件和应用上中国MCU企业正加强与中国软件企业合作，打造自主可控的嵌入式系统生态环境，将已经具备主流嵌入式OS基本功能的嵌入式/物联网OS，结合阿里和华为云等企业平台优势，使其在物联网领域的应用上有所创新。MCU作为通用电子产品的基础部件和心脏，重要性不言而喻。政府部门、研究和投资机构重视国产MCU的发展，在积极重点扶持有专业特色的MCU企业，有望经过3一5年发展，整合成有一定规模的企业，与外企一争高下，中国的MCU正在逆袭的道路上走得越来越好。六、如何学好单片机1、单片机系统的基本组成一一系统思维硬件组成（单片机自身的资源，单片机的接口、单片机时序！！！）软件资源（汇编，C语言）2、学习单片机需要什么部件单片机芯片，开发板，编程器/下载线，仿真器，基本的电子元器件3、多实践一一勇敢，客服畏难心里边学边做，学做结合4、资料收集与整理5
单片机原理与接口技术应用教案 5 MCU 企业提供了优越的成长环境，加上国家政策支持 IC 国产化的背景下，国 内 MCU 企业将迎来高速成长。 中国 MCU 待突破 国内现有的 40 余家 MCU 企业，比如兆易创新、中颖电子、华大半导体、 灵动微电子和东软载波（原海尔集成电路）等等，这些企业具备开发和生产当 今市场主流 MCU 的能力。 总体看中国 MCU，不论是市场份额还是技术先进性，都无法和国外企业相 比。对于中国企业而言，目前占据的主流市场还停留在 8 位 MCU，占比 50％左 右。16／32 位 MCU 占比分别为 20％左右。这意味着，国内 MCU 应用领域多集 中在低端电子产品，中高端电子产品市场还在外企手里。 建立 MCU 生态，助力中国产业发展 中国 MCU 企业想跳出 8 位 MCU、低端产品和解决方案的困境，需要积极研 发 32 位 MCU，进军中端产品和发展通用性芯片及其解决方案。而建立 MCU 生 态一直是中国 MCU 的短板。对于获得 ARM 内核授权的中国 MCU 企业来说，ARM 多年打造的生态环境是一个很好的跳板。但是，如何打造出差异化是一个难 点。 1、MCU 基础核心技术方面 中国企业最近在超低功耗、无线、高精度模拟和存储技术上下功夫。 2、软件和应用上 中国 MCU 企业正加强与中国软件企业合作，打造自主可控的嵌入式系统 生态环境，将已经具备主流嵌入式 OS 基本功能的嵌入式／物联网 OS，结合阿 里和华为云等企业平台优势，使其在物联网领域的应用上有所创新。 MCU 作为通用电子产品的基础部件和心脏，重要性不言而喻。政府部门、 研究和投资机构重视国产 MCU 的发展，在积极重点扶持有专业特色的 MCU 企 业，有望经过 3—5 年发展，整合成有一定规模的企业，与外企一争高下，中 国的 MCU 正在逆袭的道路上走得越来越好。 六、如何学好单片机 1、单片机系统的基本组成——系统思维 硬件组成（单片机自身的资源，单片机的接口、单片机时序！！！） 软件资源（汇编，C 语言） 2、学习单片机需要什么部件 单片机芯片，开发板，编程器/下载线，仿真器，基本的电子元器件 3、多实践——勇敢，客服畏难心里 边学边做，学做结合 4、资料收集与整理