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1、單元一 單片機(jī)概述 單元一 單片機(jī)概述 返回主目錄 1.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 1.2 單片機(jī)發(fā)展概述 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1.5 MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 1.6 學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的方法 單元一 單片機(jī)概述 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱 單片機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)及功能均按 工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，所以又稱 單片微控制器（ single chip Microcontroller）。 它是將組成微型計(jì)算機(jī)機(jī)所必須的部件（ 中央處理器 CPU 、程序存貯器（ ROM)、數(shù)據(jù)存貯器（ RAM)、輸入 /輸出（ I/O)接口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口、系統(tǒng)總線等 ）集成在一 個(gè)超大規(guī)模集成電路芯片上
2、。 只要外加少許電子零件便可以構(gòu)成一套簡(jiǎn)易的計(jì)算機(jī)控 制系統(tǒng)，故又稱 單片微型計(jì)算機(jī)（ single chip Microcomputer） 1.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單元一 單片機(jī)概述 1、單片機(jī)誕生于 20世紀(jì) 70年代。 1946: 第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生 單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模 還比較小，功能比較簡(jiǎn)單，一般均把 CPU、 RAM有的還包括了一些簡(jiǎn)單的 I/O口集成到芯 片上，象 Farichild公司就屬于這一類型，它還 需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì) 算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有 Zilog公司的 Z80微 處理器。 1973: TI公司注冊(cè)了世界上第一個(gè)單片機(jī)專利
3、1.2 單片機(jī)的發(fā)展概述 單元一 單片機(jī)概述 2、單片機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用里程碑 。 TI 公司推出 TMS1000單片機(jī) TI 公司高速反雷達(dá)導(dǎo)航器 INTEL公司推出了 MCS-48單 片機(jī)，起到 8位機(jī)的引領(lǐng)和帶 頭作用， Zilog公司的 Z8系列 在其帶領(lǐng)下產(chǎn)生的。 1.2 單片機(jī)的發(fā)展概述 單元一 單片機(jī)概述 DALLAS (June 11, 1978) 一種新的 單片集成電路電子語音合成器由 Texas Instruments 開發(fā) . 1.2 單片機(jī)的發(fā)展概述 單元一 單片機(jī)概述 3、 80年代初，單片機(jī)發(fā)展高性能階段。 1982年以后， 16位單片機(jī)問世，代表產(chǎn)品是 INTEL 公
4、司的 MCS-96系列， 16位單片機(jī)比起 8位機(jī)，數(shù)據(jù) 寬度增加了一倍，實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)，主頻更高， 集成度達(dá)到了 12萬只晶體管， RAM增加到了 232字 節(jié)， ROM則達(dá)到了 8kB，并且有 8個(gè)中斷源，同時(shí)配 置了多路的 A/D轉(zhuǎn)換通道，高速的 I/O處理單元， 適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 1.2 單片機(jī)的發(fā)展概述 單元一 單片機(jī)概述 4、九十年代以后，單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展 世界各大半導(dǎo)體公司相繼開發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片 機(jī)。美國(guó) Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容 MCS-51 的新一代 PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特 別它的產(chǎn)品只有 33條精簡(jiǎn)指令集吸引了不少
5、用戶，使 人們從 INTEL的 111條復(fù)雜指令集中走出來。 PIC單片機(jī) 獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。 1.2 單片機(jī)的發(fā)展概述 單元一 單片機(jī)概述 1、智能儀器儀表上 數(shù)字式測(cè)角儀 交直流電壓電流表 位移傳感器 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈 活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀 表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、 功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角 度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采 用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型 化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例 如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析 儀）。
6、 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單元一 單片機(jī)概述 2、工業(yè)控制 數(shù)控車床 數(shù)控線切割機(jī)床 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多 樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)。例如工廠流水線的 智能化管理，電梯智能化 控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與 計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制 系統(tǒng)等。 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單元一 單片機(jī)概述 3、家用電器 1. 智能冰箱 2智能飯煲 3智能食品配料機(jī) 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電 器基本上都采用了單片機(jī)控 制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電 冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他 音響視頻器材、再到電子秤 量設(shè)備，五花八門，無所不 在。 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單元一 單片機(jī)概述 4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具
7、備通信接口，可以 很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了 極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本 上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制。 手機(jī) 電話機(jī) 程控交換機(jī) 樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng) 列車無線通信 日常工作中隨處可見的 移動(dòng)電話 集群移動(dòng)通信， 無線電對(duì)講機(jī)等。 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單元一 單片機(jī)概述 5、醫(yī)用設(shè)備 醫(yī)用呼吸機(jī) 各種分析儀 監(jiān)護(hù)儀 超聲診斷設(shè)備 病床呼叫系統(tǒng)等等 電池分析儀 醫(yī)用呼吸機(jī) 麻醉信息管理系統(tǒng) 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單元一 單片機(jī)概述 工業(yè)控制中智能家用電器、智 能儀器設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng) 生產(chǎn)線、智能玩具、相關(guān)的數(shù) 據(jù)采集處理顯示等等。
8、日常生活中常見的霓虹燈 顯示、比賽搶答器、報(bào)警 器、電子時(shí)鐘、點(diǎn)陣和液 晶顯示屏等等。 應(yīng)用實(shí)例 單元一 單片機(jī)概述 1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1、低功耗 CMOS化 MCS-51系列的 8031推出時(shí)的功耗達(dá) 630mW，而現(xiàn)在的 單片機(jī)普遍都在 100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求 越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 象 80C51就采用了 HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體 工藝 )和 CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作 速度不夠高，而 CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)
9、， 這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用 場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的 主要途徑。 單元一 單片機(jī)概述 1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 2、微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù) 存儲(chǔ) (RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、并行和串行通信接口，中 斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型 的單片機(jī)集成了如 A/D轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門 狗 )、有些單片機(jī)將 LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上， 這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。 甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定
10、做，制造出具有自 己特色的單片機(jī)芯片。 現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能 強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小。 現(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中 SMD(表面封裝 )越 來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。 單元一 單片機(jī)概述 1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3、主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以 80C51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系 統(tǒng)的有 PHILIPS公司的產(chǎn)品， ATMEL公司的產(chǎn)品和中 國(guó)臺(tái)灣的 Winbond系列單片機(jī)。所以 C8051為核心的 單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而 Microchip公司的 PIC
11、精簡(jiǎn) 指令集 (RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的 HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià) 質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)分額。此外還有 MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。 在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某 個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相 輔相成、共同發(fā)展的道路。 單元一 單片機(jī)概述 1.5 MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)介 1、 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部組成 單元一 單片機(jī)概述 MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部組成 中央處理器 （ CPU） ； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ RAM） ； 程序存儲(chǔ)器 （ ROM） ； 2個(gè) l6位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 并行
12、I/O口 （ 32根 I/O線 ， 4個(gè) P口 ） ； 外部存貯器尋址范圍 ROM、 RAM各 64K； 全雙工串行口； 中斷系統(tǒng) （ 5個(gè)中斷源 ， 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) ） 時(shí)鐘電路 。 單元一 單片機(jī)概述 1.5 MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)介 2、 MCS-51單片機(jī)的主要產(chǎn)品 型 號(hào) 制造技術(shù) 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 8051AH H MOS ROM (4k) 128字節(jié) 8031AH AH MOS 無 128字節(jié) 8751H H MOS EPROM（ 4K） 128字節(jié) AT89C51/ AT89S51 CHMOS FLASHROM （ 4K） 128字節(jié) 80C31 CHMOS 無 1
13、28字節(jié) 8051 H MOS ROM （ 8K） 256字節(jié) 8031 H MOS 無 256字節(jié) 單元一 單片機(jī)概述 1.6 學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的方法 硬件準(zhǔn)備 計(jì)算機(jī)： 普通計(jì)算機(jī)一臺(tái) 。 安裝 WIN98和 WIN2000雙操作系統(tǒng) 。 編程器： 用于對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程 。 （ 使用 S51芯片可以使用下載線 ） 實(shí)驗(yàn)板： 用來進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)踐 ， 能完成的項(xiàng)目較多為好 仿真器： 進(jìn)行較復(fù)雜設(shè)計(jì)時(shí)用來調(diào)試單片機(jī) 。 方便實(shí)用 ， 但價(jià)高 。 軟件準(zhǔn)備 源程序編輯軟件： 記事本 、 UltraEdit等其它編輯軟件 。 匯編軟件： INTEL的 51匯編器 masm51/DOS等 。 集
14、成開發(fā)軟件： 偉福軟件 WAV6000， Keil C51等 。 仿真軟件： Debug8051/WIN98， WAV6000。 其它工具軟件： 參數(shù)計(jì)算設(shè)置軟件 、 串口調(diào)試 、 PCB設(shè)計(jì)等軟件 。 1、學(xué)習(xí)條件和學(xué)習(xí)環(huán)境 單元一 單片機(jī)概述 知識(shí)準(zhǔn)備 C語言 （ 或其它基礎(chǔ)語言 ） ： 打好編程基礎(chǔ) 。 電子技術(shù)： 特別是數(shù)字電子技術(shù) ， 是必備的電路基礎(chǔ) 。 微機(jī)原理： 對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)有較好的準(zhǔn)備 。 初學(xué)者推薦的軟件硬件準(zhǔn)備 計(jì)算機(jī)一臺(tái)： 無特殊要求 ， 可選用經(jīng)濟(jì)型電腦 。 能上網(wǎng)最佳 。 開發(fā)實(shí)驗(yàn)板一塊： 學(xué)校統(tǒng)一提供 ， 可完成多個(gè)實(shí)用課題 。 ISP下載線一條： 用于對(duì)單片
15、機(jī)進(jìn)行編程下載 ， 可自制 。 相關(guān)軟件： 開發(fā)軟件 、 仿真軟件 、 ISP下載軟件等 。 工具書： 教材一本 ， 較祥細(xì)的手冊(cè)類書一本 。 其它資料： 器件資料 、 應(yīng)用文檔 、 實(shí)例等 ， 主要由網(wǎng)絡(luò)收集 。 U盤： 128M， 用于保存資料 （ 選購 ） 。 單元一 單片機(jī)概述 2、單片機(jī)學(xué)習(xí)方法 熟悉和了解單片機(jī)的內(nèi)部資源 ； 熟悉和了解單片機(jī)的指令系統(tǒng)； 堅(jiān)持手 、 腦并用的原則； 學(xué)好相關(guān)硬件電路知識(shí) ， 軟件與硬設(shè)計(jì) 結(jié)合 ， 理論與實(shí)踐結(jié)合 。 看 、 練 、 做結(jié)合 ， 多參加工程實(shí)踐 單元一 單片機(jī)概述 3、 ISP-4單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板 單片機(jī) 芯片 電源模 塊 開關(guān)輸 入 音樂輸 出 LED顯 示 數(shù)碼管 顯示 下載接 口 紅外遙 控 繼電控 制 串行模 塊 單元一 單片機(jī)概述 小結(jié)： 1.微機(jī)的基本組成部分包括哪些？ 2.單片機(jī)的定義及其特點(diǎn)？ 思考與練習(xí)： 1.3 1.7
北方工業(yè)大學(xué)單片機(jī)
