微控制器简介教学课件

微控制器基础教程从入门到精通课程目标和学习路线图课程目标学习路线图习编语开掌握微控制器的基本概念和架构学微控制器程言和发环应调试养独开项境了解常见用案例和技巧培立发微控制器目的能力什么是微控制器？基本概念解析微控制器与微处理器的区别微控制器微处理器储积集成CPU、存器、I/O接口于一体，体小巧，功耗低，成本应低，适合嵌入式系统用微控制器的发展历史19711诞开时Intel4004，第一个微处理器生，启微控制器代年代19802现为开选8051系列微控制器出，成嵌入式系统发的首年代19903应围ARM架构微控制器崛起，性能更强大，用范更广世纪214微控制器在现代生活中的应用智能家居调锁控制智能灯泡、智能空、智能门等工业自动化产线控制生、机器人、机床等汽车电子载娱乐控制发动机、安全系统、车系统等医疗器械微控制器的基本架构概述核心及其功能CPU存储器系统详解的类型和特点ROMROM PROMEPROM EEPROM储断编写编存信息永久性保存，电一次性可程，程序入后可擦除可程，可以使用紫线数后信息不会丢失不能更改外擦除ROM据的工作原理RAM输入输出接口简介/常见的通信接口类型串行通信接口1数顺传据按序一位一位输，如UART、SPI、I2C等并行通信接口串行通信接口将数传串行通信接口是一种常用的通信接口，用于据一位一位地输常见的串行通信接口包括UART、SPI、I2C等并行通信接口时传数连线较并行通信接口是同输多位据的接口，速度快，但接多常见的并线行通信接口包括并口、总接口等微控制器的时钟系统时为节执钟系统微控制器提供工作拍，决定了微控制器行指令的速度它通常时时频频由晶振、钟源、钟分和倍电路构成晶振和时钟源类型晶振时钟源荡产稳频内荡时晶体振器，生定的率信号部RC振器、外部钟源等时钟分频和倍频时频频调满应频钟分和倍可以整微控制器的运行速度，以足不同的用需求分频频频可以降低率，倍可以提高率微控制器的中断系统断应内许执时时来内请中系统是微控制器响外部事件或部异常的机制它允微控制器在行主程序的同，及处理自外部设备或部模块的求中断处理机制当断时暂当执转断发生中事件，CPU会停前正在行的程序，跳到中服务程序断请断断继续执（ISR）中处理中求处理完中后，CPU会返回到被打的程序行中断优先级设置为断级断时微控制器可以每个中源设置不同的优先，以便在多个中事件同发生时紧，优先处理急事件常见的中断类型外部中断定时器中断12来时时断自外部设备的信号触发中定器到间后触发中，用断键时，如按按下于定任务串口中断3数断串口收到据后触发中，用于串口通信定时器计数器功能/时计数来计时计数产们现时时定器/器可以用、、生脉冲等它可以用于实定任务、PWM控制、延等功能转换器工作原理A/D转换将转换为数读传数关键转换A/D器模拟信号字信号，它是微控制器取模拟感器据的模块常见的A/D器类型包括逐次逼近型、双斜坡型、并行型等转换器应用D/A转换将数转换为调节D/A器字信号模拟信号，它可以用于控制电机、亮度、生频应成音信号等用技术及应用PWM宽调过宽PWM（Pulse WidthModulation，脉冲度制）是一种通改变脉冲来压术调节现度控制平均电的技它常用于控制电机速度、LED亮度、实模拟应量输出等用看门狗定时器时环来监看门狗定器是一种防止程序死循的机制它可以用控微控制器的运行状态时没执时，如果程序长间有行特定的操作，看门狗定器会触发复位，使程序重新启动低功耗模式设计低功耗模式可以有效降低微控制器的功耗，延长电池寿命常见的低功耗模式包括休眠模式、睡眠模式、停止模式等常见微控制器家族介绍独应领目前市面上有多种微控制器家族，每个家族都有其特的特点和用域常单见的微控制器家族包括8051系列、ARM Cortex-M系列、AVR片机系列、单PIC片机系列等系列特点8051单结简单应8051系列微控制器是经典的片机，具有构、成本低、用广泛的特应费领点它广泛用于工业控制、消电子、汽车电子等域系列ARM Cortex-MARM Cortex-M系列微控制器是目前主流的微控制器家族，具有性能强大、功开应围耗低、发工具丰富等特点，用范非常广泛单片机特点AVR单称应AVR片机以低功耗、高性能、易于使用著，广泛用于各种嵌入式系统应中，尤其适合低功耗和便携式用单片机系列PIC单称应PIC片机以其丰富的功能、灵活的架构和可靠的性能著，广泛用于各种数应嵌入式系统中，尤其适合工业控制、据采集、电机控制等用选择合适的微控制器选择虑应开合适的微控制器需要考用需求、功能、性能、价格、功耗、发工具应选择开等因素根据不同的用需求，最合适的微控制器可以提高发效率和系统性能开发环境搭建开开环编译调试烧录发微控制器程序需要搭建发境，包括器、器、器等不同开环的微控制器家族可能需要使用不同的发境常用开发工具介绍Keil开环一款功能强大的集成发境，支持多种微控制器家族IAR EmbeddedWorkbench专开环一款业的嵌入式发境，支持多种微控制器家族Atmel Studio专针对单开开环门Atmel公司的AVR片机发的集成发境MPLAB XIDE开环单Microchip公司的集成发境，支持PIC片机系列程序编写基础语汇编语编写语级编语微控制器程序通常使用C言或言C言是一种高程言，习汇编语级编语易于理解和学言是一种低程言，可以更直接地控制硬件调试技巧和方法调试开环节开错误是微控制器发的重要，它可以帮助发者找出程序，提高程序质调试单执断执量常见的技巧包括步行、设置点、查看变量、跟踪程序行流程等烧录器使用说明烧录将写闪器是程序入微控制器存的工具不同的微控制器家族可能需要使用烧录烧录烧录烧录烧录不同的器常见的器包括USB器、串口器、并口器等基本程序结构数断一个完整的微控制器程序通常包含主函（main）、中服务程序数数执断（ISR）、变量定义和函定义等部分主函是程序行的起点，中服务来断程序用处理中事件编程实例GPIOGPIO（General PurposeInput Output，通用输入输出）是微控制器与外进数换编闪烁读键部设备行据交的基本接口GPIO程可以控制LED灯、取按状态、控制电机等定时器编程实例时编现时时产时定器程可以实定任务、延、生脉冲等功能例如，可以使用定现时闪烁器实每隔一段间控制LED一次中断程序设计断计编内来应中程序设是微控制器程的重要容，它可以用响外部事件，提高程时断来读键序的实性例如，可以使用外部中取按按下事件采样程序示例ADC来读传传ADC采样程序可以用取模拟感器的值，例如温度感器、光敏电阻过获环等通ADC采样，微控制器可以取外部境的模拟量信息串口通信实例过数过将数给脑进显串口通信是一种常用的通信方式，可以通串口发送和接收据例如，可以通串口微控制器采集到的据发送电行示通信实例I2C线协议应I2C通信是一种双式串行通信，它广泛用于嵌入式系统中例如，可协议传压传以使用I2C控制温度感器、力感器等通信实例SPI协议应SPI通信是一种同步串行通信，它广泛用于嵌入式系统中例如，可以协议进数传使用SPI与SD卡、EEPROM等设备行据输控制实例PWM来调节PWM控制实例可以用控制电机速度、LED亮度等例如，可以使用现转PWM控制电机，实不同速度的动常见应用案例控制LED应过LED控制是微控制器的一个典型用案例通控制GPIO引脚的电平高低，灭可以控制LED灯的亮或亮度常见应用案例显示LCD显应过显数LCD示是另一个常见的用案例通向LCD示屏发送指令和据，可以显图在LCD上示文字、形等信息常见应用案例按键检测键检测来读键来灭按可以用取用户的输入，例如，可以使用按控制LED灯的亮换或切不同的模式常见应用案例温度测量测应过读传温度量是微控制器的一个常见用通取温度感器的值，微控制器可获环以取境温度信息常见应用案例电机控制应过驱电机控制是微控制器的一个重要用通控制电机动芯片，可以控制电机转的速、方向等常见应用案例串口通信脑进数换串口通信是微控制器与电或其他设备之间行据交的一种常用方式例过将数给脑进显如，可以通串口微控制器采集到的据发送电行示和分析调试技巧和注意事项调试开错误调试过检逻辑连调试技巧可以帮助发者快速定位和解决程序程中要注意查程序、变量值、硬件接等方面，并充分利用工具和技巧程序优化方法程序优化可以提高程序效率、降低功耗、提高系统性能常见的优化方法包括码内代优化、算法优化、存优化等常见问题解决方案开过问题问题错在微控制器发程中，可能会遇到各种各样的常见包括程序误问题问题问题关资、硬件故障、通信等解决需要分析原因，查找相料，并尝试不同的解决方案微控制器应用领域应疗费微控制器广泛用于工业控制、智能家居、汽车电子、医器械、消电子、领为计航空航天等各个域它各种嵌入式系统提供了强大的控制和算能力工业控制应用领挥监测产过数现微控制器在工业控制域发着重要作用它可以控制机器运行、生程、收集据、实自动化控制等智能家居应用调锁微控制器是智能家居的核心，它可以控制智能灯泡、智能空、智能门、智现远监能音箱等各种智能家居设备，实家居自动化、程控制、安全控等功能。