北方工业大学单片机

单元一 单片机概述 单元一 单片机概述 返回主目录 1.1 单片机简介 1.2 单片机发展概述 1.3 单片机的应用领域 1.4 单片机的发展趋势 1.5 MCS-51系列单片机简介 1.6 学习单片机技术的方法 单元一 单片机概述 单片微型计算机简称 单片机。由于它的结构及功能均按 工业控制要求设计，所以又称 单片微控制器（ single chip Microcontroller）。 它是将组成微型计算机机所必须的部件（ 中央处理器 CPU 、程序存贮器（ ROM)、数据存贮器（ RAM)、输入 /输出（ I/O)接口、定时 /计数器、串行口、系统总线等 ）集成在一 个超大规模集成电路芯片上。 只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控 制系统，故又称 单片微型计算机（ single chip Microcomputer） 1.1 单片机简介 单元一 单片机概述 1、单片机诞生于 20世纪 70年代。 1946: 第一台电子计算机诞生 单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模 还比较小，功能比较简单，一般均把 CPU、 RAM有的还包括了一些简单的 I/O口集成到芯 片上，象 Farichild公司就属于这一类型，它还 需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计 算系统。类似的单片机还有 Zilog公司的 Z80微 处理器。 1973: TI公司注册了世界上第一个单片机专利 1.2 单片机的发展概述 单元一 单片机概述 2、单片机的发展、应用里程碑 。 TI 公司推出 TMS1000单片机 TI 公司高速反雷达导航器 INTEL公司推出了 MCS-48单 片机，起到 8位机的引领和带 头作用， Zilog公司的 Z8系列 在其带领下产生的。 1.2 单片机的发展概述 单元一 单片机概述 DALLAS (June 11, 1978) 一种新的 单片集成电路电子语音合成器由 Texas Instruments 开发 . 1.2 单片机的发展概述 单元一 单片机概述 3、 80年代初，单片机发展高性能阶段。 1982年以后， 16位单片机问世，代表产品是 INTEL 公司的 MCS-96系列， 16位单片机比起 8位机，数据 宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高， 集成度达到了 12万只晶体管， RAM增加到了 232字 节， ROM则达到了 8kB，并且有 8个中断源，同时配 置了多路的 A/D转换通道，高速的 I/O处理单元， 适用于更复杂的控制系统。 1.2 单片机的发展概述 单元一 单片机概述 4、九十年代以后，单片机获得了飞速的发展 世界各大半导体公司相继开发了功能更为强大的单片 机。美国 Microchip公司发布了一种完全不兼容 MCS-51 的新一代 PIC系列单片机，引起了业界的广泛关注，特 别它的产品只有 33条精简指令集吸引了不少用户，使 人们从 INTEL的 111条复杂指令集中走出来。 PIC单片机 获得了快速的发展，在业界中占有一席之地。 1.2 单片机的发展概述 单元一 单片机概述 1、智能仪器仪表上 数字式测角仪 交直流电压电流表 位移传感器 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵 活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪 表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、 功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角 度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采 用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型 化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例 如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析 仪）。 1.3 单片机的应用领域 单元一 单片机概述 2、工业控制 数控车床 数控线切割机床 用单片机可以构成形式多 样的控制系统、数据采集 系统。例如工厂流水线的 智能化管理，电梯智能化 控制、各种报警系统，与 计算机联网构成二级控制 系统等。 1.3 单片机的应用领域 单元一 单片机概述 3、家用电器 1. 智能冰箱 2智能饭煲 3智能食品配料机 可以这样说，现在的家用电 器基本上都采用了单片机控 制，从电饭褒、洗衣机、电 冰箱、空调机、彩电、其他 音响视频器材、再到电子秤 量设备，五花八门，无所不 在。 1.3 单片机的应用领域 单元一 单片机概述 4、计算机网络和通信领域 现代的单片机普遍具备通信接口，可以 很方便地与计算机进行数据通信，为在 计算机网络和通信设备间的应用提供了 极好的物质条件，现在的通信设备基本 上都实现了单片机智能控制。 手机 电话机 程控交换机 楼宇自动通信呼叫系统 列车无线通信 日常工作中随处可见的 移动电话 集群移动通信， 无线电对讲机等。 1.3 单片机的应用领域 单元一 单片机概述 5、医用设备 医用呼吸机 各种分析仪 监护仪 超声诊断设备 病床呼叫系统等等 电池分析仪 医用呼吸机 麻醉信息管理系统 1.3 单片机的应用领域 单元一 单片机概述 工业控制中智能家用电器、智 能仪器设备、数控机床、自动 生产线、智能玩具、相关的数 据采集处理显示等等。 日常生活中常见的霓虹灯 显示、比赛抢答器、报警 器、电子时钟、点阵和液 晶显示屏等等。 应用实例 单元一 单片机概述 1.4 单片机的发展趋势 1、低功耗 CMOS化 MCS-51系列的 8031推出时的功耗达 630mW，而现在的 单片机普遍都在 100mW左右，随着对单片机功耗要求 越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺 )。 象 80C51就采用了 HMOS(即高密度金属氧化物半导体 工艺 )和 CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺 )。 CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作 速度不够高，而 CHMOS则具备了高速和低功耗的特点， 这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用 场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的 主要途径。 单元一 单片机概述 1.4 单片机的发展趋势 2、微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器 (CPU)、随机存取数据 存储 (RAM)、只读程序存储器 (ROM)、并行和串行通信接口，中 断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型 的单片机集成了如 A/D转换器、 PMW(脉宽调制电路 )、 WDT(看门 狗 )、有些单片机将 LCD(液晶 )驱动电路都集成在单一的芯片上， 这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。 甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自 己特色的单片机芯片。 现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能 强和功耗低外，还要求其体积要小。 现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中 SMD(表面封装 )越 来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 单元一 单片机概述 1.4 单片机的发展趋势 3、主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以 80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系 统的有 PHILIPS公司的产品， ATMEL公司的产品和中 国台湾的 Winbond系列单片机。所以 C8051为核心的 单片机占据了半壁江山。而 Microchip公司的 PIC精简 指令集 (RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的 HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价 质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有 MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。 在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某 个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相 辅相成、共同发展的道路。 单元一 单片机概述 1.5 MCS-51单片机简介 1、 MCS-51单片机内部组成 单元一 单片机概述 MCS-51系列单片机内部组成 中央处理器 （ CPU） ； 数据存储器 （ RAM） ； 程序存储器 （ ROM） ； 2个 l6位的定时器 /计数器； 并行 I/O口 （ 32根 I/O线 ， 4个 P口 ） ； 外部存贮器寻址范围 ROM、 RAM各 64K； 全双工串行口； 中断系统 （ 5个中断源 ， 2个中断优先级 ） 时钟电路 。 单元一 单片机概述 1.5 MCS-51单片机简介 2、 MCS-51单片机的主要产品 型 号 制造技术 片内程序存储器 片内数据存储器 8051AH H MOS ROM (4k) 128字节 8031AH AH MOS 无 128字节 8751H H MOS EPROM（ 4K） 128字节 AT89C51/ AT89S51 CHMOS FLASHROM （ 4K） 128字节 80C31 CHMOS 无 128字节 8051 H MOS ROM （ 8K） 256字节 8031 H MOS 无 256字节 单元一 单片机概述 1.6 学习单片机技术的方法 硬件准备 计算机： 普通计算机一台 。 安装 WIN98和 WIN2000双操作系统 。 编程器： 用于对单片机进行编程 。 （ 使用 S51芯片可以使用下载线 ） 实验板： 用来进行单片机开发设计实践 ， 能完成的项目较多为好 仿真器： 进行较复杂设计时用来调试单片机 。 方便实用 ， 但价高 。 软件准备 源程序编辑软件： 记事本 、 UltraEdit等其它编辑软件 。 汇编软件： INTEL的 51汇编器 masm51/DOS等 。 集成开发软件： 伟福软件 WAV6000， Keil C51等 。 仿真软件： Debug8051/WIN98， WAV6000。 其它工具软件： 参数计算设置软件 、 串口调试 、 PCB设计等软件 。 1、学习条件和学习环境 单元一 单片机概述 知识准备 C语言 （ 或其它基础语言 ） ： 打好编程基础 。 电子技术： 特别是数字电子技术 ， 是必备的电路基础 。 微机原理： 对计算机基础知识有较好的准备 。 初学者推荐的软件硬件准备 计算机一台： 无特殊要求 ， 可选用经济型电脑 。 能上网最佳 。 开发实验板一块： 学校统一提供 ， 可完成多个实用课题 。 ISP下载线一条： 用于对单片机进行编程下载 ， 可自制 。 相关软件： 开发软件 、 仿真软件 、 ISP下载软件等 。 工具书： 教材一本 ， 较祥细的手册类书一本 。 其它资料： 器件资料 、 应用文档 、 实例等 ， 主要由网络收集 。 U盘： 128M， 用于保存资料 （ 选购 ） 。 单元一 单片机概述 2、单片机学习方法 熟悉和了解单片机的内部资源 ； 熟悉和了解单片机的指令系统； 坚持手 、 脑并用的原则； 学好相关硬件电路知识 ， 软件与硬设计 结合 ， 理论与实践结合 。 看 、 练 、 做结合 ， 多参加工程实践 单元一 单片机概述 3、 ISP-4单片机实验开发板 单片机 芯片 电源模 块 开关输 入 音乐输 出 LED显 示 数码管 显示 下载接 口 红外遥 控 继电控 制 串行模 块 单元一 单片机概述 小结： 1.微机的基本组成部分包括哪些？ 2.单片机的定义及其特点？ 思考与练习： 1.3 1.7