MCS-51_第01章_单片机概述

,*,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,单片机原理及应用,河北科技大学电气信息学院自动化系,王 雷,前 言,1.,本课的重要意义,(1),单片机,(MCU),是嵌入式系统的入门级芯片：,嵌入式系统小范围概念：,ARM,等含嵌入式操作系统的,32,位系统。,嵌入式系统中范围概念：,MCU,、,DSP,、,ARM,嵌入式系统大范围概念：,MCU,、,DSP,、,ARM,、,IPC,嵌入式系统现常指：,MCU,、,DSP,、,ARM,、,CPLD/FPGA,MCU,芯片示例,MCU,系统示例,DSP,芯片示例,DSP,系统示例,ARM,芯片示例,ARM,系统示例,IPC (,工控机,),机箱与主板,IPC,控制系统示例,(2),单片机是进行电子制作和毕业设计的最重要,的工具之一。,(3),熟练进行单片机系统的设计是成为一位合格,电子工程师的必由之路。,2.,基础要求,电路,、,模拟电子,、,数字电子,、,微机原理,等。,3.,如何学好本课,理论与实践相结合。,4.,本课常用软件,Keil,uVision, Proteus,Protel,。,Keil,uVision2,Proteus ISIS,Protel99 SCH,Protel99 PCB,Protel99 PCB 3D,第,1,章 单片机概述,1.1,什么是单片机,单片机,就是在一块硅片上集成了微处理器,(CPU),，存储器,(RAM,，,ROM,，,EPROM),和各种输入、输出接口,(,定时器,/,计数器，并行,I/O,口，串行口，,A/D,转换器，脉冲调制器,PWM,等,),，这样一块芯片具有一台计算机的属性，称为单片微型计算机，简称单片机。,主要应用于,测控领域,，一般称为微控制器,MCU(Micro,Control Unit),，我国习惯使用“单片机”。,单片机自,20,世纪,70,年代问世以来，以极高的性价比受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。,其,主要优点,是：体积小，重量轻，价格低廉，易于产品化；可靠性高，抗干扰能力强，对环境要求不高，适应温度范围宽；易扩展，灵活性好，易于构成各种规模的应用系统，开发较为容易；实时性好，控制功能强。,广泛地应用在,工业自动化、智能仪器仪表、消费类电子产品,(,家用电器,),、通讯、武器装备、计算机终端及外设、多机分布式系统等,各个方面。,单片机按其用途可分为,通用型与专用型,两大类。通用型具有比较丰富的内部资源，性能全面且适应性强，能覆盖多种应用需求。专用型设计时对系统结构的最简化、软硬件资源利用的最优化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了通盘的考虑和设计，具有十分明显的综合优势。,第一阶段：,19741976,，单片机初级阶段。因工艺限制，采用双片形式，且功能比较简单，如,Fairchild,的,F8,单片机，,8,位,CPU,、,64,个字节,RAM,、,2,个并行口，需加一块,3851(1K ROM,、定时器,/,计数器、,2,个并行口,),才能构成一台完整的计算机。,第二阶段：,19761978,，低性能单片机阶段。,Intel,的,MCS-48,8,位,CPU,、并行,I/O,口、,8,位定时器,/,计数器、,RAM,、,ROM,等。无串口，中断处理比较简单，,RAM,和,ROM,的容量小，寻址范围不大于,4KB,。,1.2,单片机的历史与发展概况,第三阶段：,1978,现在，高性能单片机时代。普遍带有串口、多级中断系统、,16,位定时器,/,计数器、片内,RAM,和,ROM,容量加大、寻址范围可达,64KB,、有的还有,A/D,转换器。,Intel,的,MCS-51,系列，,Motorola,的,6801,，,Zilog,的,Z80,。,性价比高，是目前应用数量较多的单片机,。,第四阶段：,1982,现在，,8,位单片机巩固发展，,16,位、,32,位单片机推出阶段。,Intel,的,MCS-96,系列，集成度高，频率高，片内,RAM,和,ROM,加大，,8,级中断，,A/D,转换，高速,I/O(HIS/HSO),。,美国,Intel,：,MCS-51,系列及其增强型系列；,美国,Atmel,：,89C51,系列；,荷兰,Philips,：,8xC552,系列；,美国,Microchip,：,PIC,系列；,美国,Motorola,：,6801,系列、,6805,系列；,美国,Zilog,：,Z8,系列、,SUPER8,；,美国,Fairchild,：,F8,系列、,3870,系列；,美国,Rockwell,：,6500/1,系列；,美国,TI,：,TMS7000,系列。,1.3 8,位单片机的主要生产厂家和机型,1. CPU,的改进,(1),采用双,CPU,结构，以提高处理能力。,(2),增加数据总线宽度，内部采用,16,位数据总线。,(3),采用流水线结构，指令以队列形式出现在,CPU,中，具有很快的运算速度。如,TI,的,TMS320,系列,DSP,。,(4),串行总线结构。,IIC,总线，用,3,条数据线代替,8,位数据总线，大大减少了单片机的引线，降低了单片机的成本。,1.4,单片机的发展趋势,2.,存储器的发展,(1),加大存储容量。,(2),片内,EPROM,采用,EEPROM,或,FLASH,。,(3),程序保密化。,3.,片内,I/O,的改进,(1),增加并行口的驱动能力，减少外部驱动芯片。,(2),增加,I/O,的逻辑控制功能，能进行位寻址及位操作，加强,I/O,口线控制的灵活性。,(3),增加特殊串口功能，为构成网络化系统提供方便条件。,4.,外围电路内装化,(,增加片内外设,),必有：,ROM,、,RAM,、定时器,/,计数器、中断系统、,SCI,。,集成：,A/D,、,D/A,、,PWM,、,QEP,、,DMA,控制器、中断控制器、锁相环、频率合成器、字符发生器、声音发生器、,CRT,控制器、,LCD,控制器、译码驱动器等。,5.,低耗化,CMOS,化，多种待机方式。,1.5 MCS-51,系列单片机,Atmel,：,AT89,系列；,Cygnal,：,C8051F,系列,子,系,列,片内,ROM,形式,片内,ROM,容量,片内,RAM,容量,寻址,范围,I/O,特性,中,断,源,无,ROM,EPROM,计数器,并行口,串行口,51,子,系列,8031,8051,8751,4KB,128B,264KB,216,48,1,5,80C31,80C51,87C51,4KB,128B,264KB,216,48,1,5,52,子,系列,8032,8052,8752,8KB,256B,264KB,316,48,1,6,80C32,80C52,87C52,8KB,256B,264KB,316,48,1,6,