1、单片机应用技术概述

1、单片机应用技术的基本概念（1）单片机原意是指单芯片微型机算机（SCM），后发展成微型控制器（MCU）。（2）单片机应用技术是指以单片机技术为核心构成的智能型电子测控技术。众所周知，单片机应用十分广泛，随着技术和应用的进步，单片机应用技术已发展成为当今的嵌入式系统应用技术。（3）嵌入式系统是指将单片机嵌入到某种具体设备中去，实现该设备要求的具体测控任务的应用系统。国家级期刊单片机与嵌入式系统应用，比较集中的反应了国内这个技术学科发展的现状。返回2、单片机发展的历史阶段 （1）、SCM(Single Chip Microcomputer)阶段 即单片 微型计算机阶段。主要技术发展方向是寻求公单片机的最佳体系结构。此时，Intel 公司贡献巨大。（3）、SoC(System on Chip）阶段即片上系统阶段。主要技术发展方向是探索最佳操作系统、片内结构组合、以及组合功能的最大化。这也是当前嵌入式系统发展的前沿所在。（2）、MCU(MicroController Unit)阶段即微型控制器阶段。主要技术发展方向是寻求满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路。此时，Philips公司贡献突出。电子计算机产生于20世纪四十年代（1946年）。单片机产生于20世纪七十年代（也就是计算机发展的微机时代），单片机是在微机的基础上产生的。单片机的发展，经历了单片机（SCM）、微控制器（MCU）、片上系统（SOC）三个历史阶段。3、单片机与嵌入式系统发展的现状 理论研究进展：（1）嵌入式系统定义与实时性问题 在控制计算机发展的历史过程中，单片机曾经是一个重要的阶段（20世纪七十到八十年代），之后又经过了控制器阶段（八十到九十年代），21世纪已进入了嵌入式系统阶段。由于各种原因，长期以来，嵌入式系统的定义不明确，定义与特点分不清楚。北航大何立民教授提出，按照历史性、本质性、普遍性的要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算计系统”。“嵌入性”，“专用性”，与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素特点。注意嵌入式系统不要与嵌入式设备混淆。前者是嵌入某种设备中去的专用计算机系统，后者是 被嵌专用计算机系统的某种设备。实时性问题，是电子应用系统普遍存在的问题。嵌入式系统与任何电子系统一样，是一个激励响应系统。从激励输入到响应输出的时间，称为激励响应时间用t表示，嵌入对象体系根据实际需要提出的响应时间用T表示。则当t=T时，该嵌入式系统就是一个适时系统。通常激励响应时间t由电子系统的激励响应时间tc与软件运行时间ts之和组成。但tcts,所以t主要由ts决定。(这也是目前控制程序仍多用汇编语言编程的原因所在)。嵌入式操作系统EOS(Embeded Operating System)是一种广泛用于工业、交通、国防等系统控制领域的操作系统，主要负责嵌入式系统软硬件资源的分配、调度、协调操作。相对于一般操作系统而言，它除了具备一般操作系统最基本的功能，如任务调度、中断响应、文件处理等之外，还应具备强稳定性、强适时性、接口通用、代码固化、易学易用等一系列特点。目前市场占有率较高的三种嵌入式操作系统比较如下：（2）嵌入式操作系统的特征与比较 *美国3Com 公司的palm OS系统 容量大小 -（核心 部分）几十KB 开发性 -容易方便开发 通用性 -使用于多种CPU硬件平台 适时性 -比较好 适用领域-较广，特别是掌上电脑 *美国MICROSORFT公司的windows CE（Compact Electronics袖珍）系统 容量大小-（核心 部分）750KB1.5Mb 开发性 -不便开发，受微软限制较多 通用性 -适用于多种CPU硬件平台 适时性 -比较好 适用领域-较广，适用于掌上电脑、车载电脑、笔记本电脑等。*源于芬兰的Linux OS系统 容量大小-（核心 部分）几十到100KB 开发性-极方便开发，可自由装卸用户模块不受限制 通用性 -适用于30多种CPU硬件平台，使用容易，但不适用于 X86cpu。适时性 -很好 适用领域-非常广泛尤其是信息家电 当前正在崛起的美国MOTOROLA公司的uc/osII操作系统因其具有诸多优点，已占有相当市场，特别在车、机快速移动设备。（3）嵌入式系统应用软件结构问题（略）（4）嵌入式系统开发要素与可靠性评估（略）器件生产情况：（1）8位、16位、32位机的市场趋势 8位机主要用于家用电器、智能玩具、及简单工业控制；16位机主要用于一般工业控制、智能仪器仪表。32微机则主要用于较复杂的工业控制、快速移动汽车、飞机、高性能仪器仪表以及便携通信设备。当前8位机人仍占有百分之六十的市场需求，但32位机确标志着单片机发展的方向。（2）单片机主要生产厂家有：美国INTEL公司、MOTOROLA公司、MICROCHIP公司；荷兰PHILIPS公司；英国ARM公司等。在国内市场上主要是INTEL公司MCS51系列、MCS96系列产品，P89C5XXXX系列产品，新近崛起的MICROCHIP公司的PIC16F87X系列产品及ARM公司的32机产品等主导市场。（3）软件产品发展形势 目前嵌入式系统常用的操作系统软件在前面已有叙述（有美国3Com 公司的palm OS系统，美国Microsorft公司的windows CE系统，源于芬兰的Linux OS系统。以及正在崛起的uc/osII操作系统）。应用软件方面更是雨后舂荀，随处可见。国际上围绕美国Motorola公司开发的MPC555（32位）微控制器平台，汽车电子领域软硬件应用产品快速发展。我国高技术发展863计划电动汽车重大专业课题“燃料电池客车多能源动力总成控制器软硬件平台”（由请华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室和北京西曼自动化技术有限公司合作承担）正在有成效进展就是一例。应用发展状况：（1）单片机及微控制器年产值以两位数递增，汽车档次划分开始以所用微控制器数量为据。（2001年2002年间经济车，中挡车，豪华车的微控制器用量比是14：45：105）（2）MOTOROLA公司新推出的精简指令系统（RISC）的MPC555微控制器微控制器是一款32位适于快速移动汽车用微控制器，1999年获国际汽车创新产品优秀奖。在此平台上，由美国国防部高级术研究项目局下属信息处理技术办公室资助的“基于模型一体化嵌入式系统研究”课题已在2000年6月2003年11月完成。正在研发的汽车动力控制系统开放实验平台，就是采用MPC555微控制器平台。（3）中国工控网（)是中国工业控制与自动化领域专业网络媒体。二、51系列单片机基本知识MCS-51MCS-51指令系统指令系统定时定时/计数器计数器中断系统中断系统系统扩展系统扩展单片机开发系统单片机开发系统显示器、键盘接口显示器、键盘接口D/AD/A、A/DA/D转换接口转换接口MCS-51MCS-51系列系列单片机硬件系统单片机硬件系统三、单片机应用举例 1 1、高级电工考核试题编程设计 2、电工技师考核试题编程设计 3、其他类型应用项目课程设计返回