Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单片机技术及应用,性质：拓展课,学时：,4,实验设备,内容,讲解单片机的结构,讲解单片机系统的设计过程,通过,Demo,程序运行了解单片机系统的开发过程,单片机概述,1.,单片机的概念,2,.,单片机的发展,3,单片机的应用,1.1,单片机的名称,1.2,通用单片机和专用单片机,1.3,单片机与单片机系统,1.4,单片机的程序设计语言和软件,1.,单片机的概念,1.1,单片机的名称,单片微机是早期,Single Chip Microcomputer,的直译，它忠实地反映了早期单片微机的形态和本质。,单片微型计算机简称单片机（,S,ingle,C,hip,M,icrocomputer,），,又称微控制器（,Microcomputer Unit,）,。,将计算机的基本部件微型化，使之集成在一块芯片上。,片内含有,CPU,、,ROM,、,RAM,、,并行,I/O,、,串行,I/O,、,定时器,/,计数器、中断控制、系统时钟及总线等。,随后，按照面向对象、突出控制功能，在片内集成了许多外围电路及外设接口，突破了传统意义的计算机结构，发展成,microcontroller,的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制器,MCU,（,M,icro,C,ontroller,U,nit,）。,鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为,嵌入式微控制器,Embedded Microcontroller,）,。,1.2,通用单片机和专用单片机,根据控制应用可分为：通用型和专用型两大类。,1,、早期,通用型单片微机。,通过不同的外围扩展来满足不同的应用对象要求。,2,、随着应用领域的不断扩大出现了专门为某一类应用而设计的单片机,专用型单片微机。,目的：降低成本、简化系统结构、提高可靠。,如：,用于计费率电表、用于电子记事簿的单片机 等。,1.3,单片机与单片机系统,单片机,通常是指芯片本身，集成的是一些基本组成部分。是典型的嵌入式系统的主要构成单元，只能作为嵌入式应用，即嵌入到对象环境、结构、体系中作为其中的一个智能化控制单元。,如：,洗衣机、电视机、,VCD,、,DVD,等家用电器，打印机、复印机、通信设备、智能仪表、现场总线控制单元等。,单片机系统,是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。如数字频率计等。,单片机应用系统,中包括了满足对象（如洗衣机）要求的全部硬件电路和应用软件。构成各种嵌入式应用的电路系统，统称为单片机应用系统。,单片微机应用系统结构通常分三个层次，即,单片机,、,单片机系统,、,单片机应用系统,。,1.4,单片机的程序设计语言和软件,机器语言：,单片机应用系统,只使用,机器语言,（指令的二进制代码，又称,指令代码）,。机器语言指令组成的程序称,目标程序,。,MCS-51,两个寄存器相加的机器语言指令：,00101000,汇编语言：,与机器语言指令一一对应的英文单词缩写，称为,指令助记符,。汇编语言编写的程序称为汇编语言程序。,MCS-51,两个寄存器相加汇编语言指令：,ADD A,，,R,0,机器语言,（,Machine Language,),有三类,汇编语言,(,Assemble,),高级语言,(,High Level Language,),高级语言：,高级语言源程序,C-51,、,C,、,PL/M51,等。,简单,控制程序不太长。,复杂,多种多样的控制对象，少有现成程序借鉴。,简单系统,不含管理和开发功能。,复杂系统,实时系统，需要监控系统,（甚至实时多任务操作系统）。,编译型高级语言可生成机器代码；,解释型高级语言必须在解释程序支持下直接解释执行。,因此，只有编译型高级语言才能作为微机开发语言。,不同计算机语言的应用：,源程序通过编译得到机器能执行的目标程序。,汇编语言程序可以高效率利用计算机资源，目标程序占用内存少，执行速度快，适合于自动测控系统反应快速、结构紧凑的要求。实际应用中，常与,C,语言配合使用。,高级语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系统开销大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长，多用于科学计算、工业设计、企业管理。,源程序,目标程序,编译,程序,2.1,单片机发展概述,2.2 MCS-51,单片机系列,2.3 80C51,单片机系列,2,单片机的发展,一、电子计算机的发展历史,1,、第一代（,19461958,）：电子管计算机。,用于：科学计算,2,、第二代（,19581964,）：晶体管计算机。,用于：科学计算、数据处理、工业控制,3,、第三代（,19641971,）：集成电路计算机、网络。,用于：科学计算、数据处理、工业控制、事务管理。,4,、,第四代,（,1971,）：大规模集成电路计算机。,用于：计算量极大的高尖技术及国民经济领域出现了,微型机。,5,、第五代：,智能型计算机,正在研制中。,用于：模拟人的智能，识别图像、语言和物体，联想、推理、,解答问题，使用自然语言进行会话处理。,2.1,单片机发展概述,二、微型计算机的发展历史,微型机算计的核心部分：,微处理器,的发展已经历了五代。,第一代（,19711973,）：,4,位,8,位（初级）,第二代（,19731975,）：,8,位（初级）,第三代（,19751978,）：初级,8,位单片机,Intel MCS48,系列单片机,第四代（,197880,年代中期）：高档,8,位单片机,Intel MCS51,系列单片机,16,位、,32,位,第五代（,80,年代中期至今）：,64,位,1976-,：初级,8,位单片机,Intel MCS-48,系列,1980-,：高档,8,位单片机,Intel MCS-51,系列：,51,子系列：,8031,/8051/8751,52,子系列：,8032,/8052/8752,低功耗型,80C31,高性能型,80C252,廉价型,89C,2051,/,1051,1983-,：,16,位单片机,Intel MCS-96,系列：,8098/8096,、,80C198/80C196,32,位单片机,80960,2.2MCS-51,单片机系列,MCS-51,系列基本产品型号：,8051,、,8031,、,8751,称为,51,子系列。,不同型号,MCS-51,单片机,CPU,处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和,I/O,接口的,配置,有所不同。,硬件配置,基本,配置,：,1.,8,位,CPU,2.,片内,ROM/EPROM,、,RAM,3.,片内并行,I/O,接口,4.,片内,16,位定时器,/,计数器,5.,片内中断处理系统,6.,片内全双工串行,I/O,口,MCS51,系列单片机的,3,种基本产品,8051,：片内含有掩膜,ROM,型程序存储器；,只能由生产厂家代为用户固化；,批量大、永久保存、不修改时用。,8751,：片内含,EPROM,型程序存储器；,用户可固化，可用紫外线光照射擦除；,但价格高。,8031,：片内无程序存储器，可在片外扩展；,方便灵活，价格便宜。,2.3,单片机的发展过程及产品近况,1,单片机的发展过程,三个主要阶段：,单芯片微机形成阶段,1976,年，,Intel,公司推出了,MCS-48,系列单片机 。,8,位,CPU,、,1K,字节,ROM,、,64,字节,RAM,、,27,根,I/O,线和,1,个,8,位定时,/,计数器。,特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于,4K,），,无串行接口，指令系统功能不强。,特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，,MCS-51,已成为公认的单片机经典机种 。,性能完善提高阶段,1980,年，,Intel,公司推出了,MCS-51,系列单片机：,8,位,CPU,、,4K,字节,ROM,、,128,字节,RAM,、,4,个,8,位并口、,1,个全双工串行口、,2,个,16,位定时,/,计数器。寻址范围,64K,，,并有控制功能较强的布尔处理器。,微控制器化阶段,特点：片内面向测控系统电路增强，使之可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。,1982,年，,Intel,推出,MCS-96,系列单片机。芯片内集成：,16,位,CPU,、,8K,字节,ROM,、,232,字节,RAM,、,5,个,8,位并口、,1,个全双工串行口、,2,个,16,位定时,/,计数器。寻址范围,64K,。,片上还有,8,路,10,位,ADC,、,1,路,PWM,输出及高速,I/O,部件等。,单片机产品近况,ATMEL,公司融入,Flash,存储器技术的,AT89,系列,Philips,公司的,80C51,、,80C552,系列,华邦公司的,W78C51,、,W77C51,高速低价系列,ADI,公司的,ADC8xx,高精度,ADC,系列,LG,公司的,GMS90/97,低压高速系列,Maxim,公司的,DS89C420,高速（,50MIPS,）,系列,Cygnal,公司的,C8051F,系列高速,SOC,单片机,80C51,系列产品繁多，主流地位已形成，已推出的与,80C51,兼容的主要产品有：,非,80C51,结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非,80C51,系列的主要产品有：,Intel,的,MCS-96,系列,16,位单片机,Microchip,的,PIC,系列,RISC,单片机,TI,的,MSP430F,系列,16,位低功耗单片机 。,3.1,单片机的特点,控制性能和可靠性高,可对,I/O,端口直接操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。由于,CPU,、,存储器及,I/O,接口集成在同一芯片内，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响。,体积小、价格低、易于产品化,应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。,3,单片机的特点及应用领域,3.2,单片机的应用领域,智能仪器仪表,机电一体化产品,实时工业控制,分布式系统的前端模块,家用电器,单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域,4.1,单片机应用系统的开发,单片机自身没有开发功能，必须借助开发机来完成如下任务：,排除硬件故障和软件错误,程序固化到程序存储器芯片中。,正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。,4,单片机应用系统开发简介,汇编或编译,将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种：,手工汇编,利用开发机的驻留汇编程序进行汇编,交叉汇编,独立型仿真器开发,4.2,单片机应用系统传统开发方式,单片机开发系统又称开发机或仿真器。,仿真目的：利用开发机的资源来模拟欲开发的单片机应用系统的,CPU,、,存储器和,I/O,操作。,SST,公司推出的,SST89C54,和,SST89C58,芯片有,SuperFLASH,存储器，利用这种存储器可以进行高速读写的特点，能够实现：,在系统编程（,ISP,）,在应用编程（,IAP,）。,4.3,单片机开发方式的发展,应用程序的编辑、汇编（或编译）、模拟运行，然后实现目标程序的串行下载。,Microchip,公司推出的,PIC16F87X,中内置有在线调试器,ICD,功能,还配置了具有,ICSP,功能的简单仿真器和烧写器。通过,PC,机串行电缆就可以完成对目标系统的仿真调试 。,实例 直流电动机的控制,简易机器人一般采用小功率直流电动机，其驱动可用晶体三极管或继电器。其控制有转向和转速的控制。,转向采用,H,桥电路。,转速采用,PWM,技术。,转向控制电路,转速控制（,PWM),原理,专用集成控制芯片,1.,微处理器与微型计算机有何区别？,2.,什么叫单片机？其主要特点有哪些？,3.,当前单片机的主要产品有哪些？各有何特点？,4.,简述单片机的开发过程？,5.,常用的单片机应用系统开发方法有哪些？,6.,微型计算机有哪些应用形式？各适于什么场合？,思考题与习题,