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,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,*,1,单片机简介,2,1.,科技的进步需要技术不断的提升,。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。,如果说五十年代起，无线电世界造就了几代精英，那么当今的单片机世界将会造就出新一代电子精英,。,2.,单片机带你进入智能化电子领域,若将经典电子系统当作一个,僵死的电子系统,，那么智能化的现代电子系统则是一个,具有,“,生命,”,的电子系统,。单片机应用系统的硬件结构给予电子系统,“,身躯,”,，单片机应用系统的应用程序赋予其,“,生命,”,。例如，在设计智能化仪器显示器的显示功能时，可在开机时显示系统自检结果，未进入工作时显示各种待机状态，仪器运行时显示运行过程，工作结束后可显示当前结果、自检结果、原始数据、各种处理报表等。在无人值守时，可给定各种自动运行功能。,3,电子系统的智能化为无止境境界,，常常不需硬件资源的增添就能实现各种翻新功能。这也是当前许多家用电器功能大量增设的因素之一。,我国开始使用单片机是在,1982,年，短短五年时间里发展极为迅速。,1986,年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。,截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个,“,单片机,”,的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主编的,单片机与嵌入式系统应用,杂志现以风靡电子界，,在,2003,年,7,月，,（,91,猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。一块小小的片子，为何有这样的魔力,？,4,我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（,CPU,）、随机存取存储器（,RAM,）、只读存储器（,ROM,）、输入,/,输出端口（,I/0,）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。,微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？,纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能,IC,卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。,5,3.,原有电气设备比较，市场广阔：,以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。,据统计，我国的单片机年容量已达,13,亿片，且每年以大约,16%,的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到,1%,。特别是沿海地区的电气设备厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。,6,第,1,章,绪 论,本章主要介绍微型计算机应用形态、单片机的特点及应用领域、单片机应用系统开发方式。,1.1,电子计算机的发展概述,1.2,单片机的发展过程及产品近况,1.3,单片机的特点及应用领域,1.4,单片机应用系统开发简介,7,1.1,电子计算机发展概述,1.1.1,电子计算机的问世及其经典结构,1946,年,2,月,15,日,，第一台电子数字计算机,ENIAC,问世，这标志着计算机时代的到来。,（,CALCULATOR,）,8,ENIAC,是电子管计算机，时钟频率仅有,100 KHz,，但能在,1,秒钟的时间内完成,5000,次加法运算。,与现代的计算机相比，有许多不足，但,它的问世,开创了计算机科学技术的新纪元，,对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。,(,光源,),9,匈牙利籍数学家,冯,诺依曼,在方案的设计上做出了重要的贡献。,1946,年,6,月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成,这一计算机的经典结构。,（,EDVAC,-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC,COMPUTER,）,10,电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代,（随元器件的变化）,电子管计算机；,晶体管计算机；,集成电路计算机；,大规模集成电路计算机；,超大规模集成电路计算机。,计算机的结构仍然没有突破冯,诺依曼提出的计算机的经典结构框架。,11,1.1.2,微型计算机的组成及其应用形态,一、微型计算机的历史,1971,年,1,月，,INTEL,公司的特德,霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，,另一芯片集成了运算器和控制器,及一些寄存器，称为,微处理器,（即,Intel 4004,）。,单片机的产生经过,在日本由于,IC,化的计算器竞赛激化，应用范围从事务用到科学计算用变得非常宽广起来。可是，那个时候是每开发用途的计算器不得不开发不同的,IC,的状况。,在那样的状况中，,bijikon,公司考虑种种的用途的计算器共通能使用的,IC,的开发。为了实现那个设想，嶋 正利等技术人员被派遣到美国英特尔公司开始了开发。,(1969,年,6,月,),那时,bijikon,的计算器，使用,ROM,那里容纳宏命令用途不相同的计算器对应着，这个当时是有划时代的意义的。,英特尔的特德,hofu,作为所谓软件的概念置换让硬件减少了，而且实现了计算器以外也能使用的有通用性的,IC,。,4001:ROM 4002:RAM 4003:,输入输出,4004:CPU,的,4,个,IC,构成全体，以后归结这项作为微电脑系统发表了。,(1971,年,4,月的事,),此后，英特尔公司作为,MCS4,的名字的,4,比特微处理器销售。,12,1971,年,intel,公司研制出世界上第一个,4,位的微处理器；,Intel,公司的霍夫研制成功世界上第一块,4,位微处理器芯片,Intel 4004,，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国,经济学家,杂志列为,“,二战以来最有影响力的,7,位科学家,”,之一,。,1971,年,11,月，,Intel,推出,MCS-4,微型计算机系统（包括,4001 ROM,芯片、,4002 RAM,芯片、,4003,移位寄存器芯片和,4004,微处理器）其中,4004,（下图）包含,2300,个晶体管，尺寸规格为,3mm4mm,，计算性能远远超过当年的,ENIAC,，最初售价为,200,美元。,13,1972,年,4,月，霍夫等人开发出第一个,8,位微处理器,Intel 8008,。由于,8008,采用的是,P,沟道,MOS,微处理器，因此仍属第一代微处理器。,14,1973,年,intel,公司研制出,8,位的微处理器,8080,；,1973,年,8,月，霍夫等人研制出,8,位微处理器,Intel 8080,，以,N,沟道,MOS,电路取代了,P,沟道，第二代微处理器就此诞生,。,主频,2MHz,的,8080,芯片运算速度比,8008,快,10,倍，可存取,64KB,存储器，使用了基于,6,微米技术的,6000,个晶体管，处理速度为,0.64MIPS,（,Million Instructions Per Second,）,15,1975,年,4,月，,MITS,发布第一个通用型,Altair 8800,，售价,375,美元，带有,1KB,存储器。这是世界上第一台微型计算机。,1976,年,intel,公司研制出,MCS-48,系列,8,位的单片机，这也是单片机的问世。,Zilog,公司于,1976,年开发的,Z80,微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，,Zilog,、,Motorola,和,Intel,在微处理器领域三足鼎立。,16,20,世纪,80,年代初，,Intel,公司在,MCS-48,系列单片机的基础上，推出了,MCS-51,系列,8,位高档单片机。,MCS-51,系列单片机无论是片内,RAM,容量，,I/O,口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。,17,80C51,系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与,80C51,兼容的主要产品有：,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。,18,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。,19,20,微处理器、存储器加上,I/O,接口电路组成微型计算机,。各部分通过地址总线（,AB,）、数据总线（,DB,）和控制总线（,CB,）相连。,微型计算机的组成,21,二、微型计算机的应用形态,从应用形态上，微型计算机可以分成三种：,（,1,）多板机（系统机）,将,CPU,、存储器、,I/O,接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）上，再通过系统总线和其它多块外设适配板卡连接键盘、显示器、打印机、软,/,硬盘驱动器及光驱等设备。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软,/,硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。,工业,PC,机,也属于多板机。,22,（,2,）单板机,将,CPU,芯片、,存储器,芯片、,I/O,接口,芯片和简单的,I/O,设备,（小键盘、,LED,显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上,监控程序,（固化在,ROM,中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。,单板机图片,23,单板机的,I/O,设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的,教学,及,简单的测控系统,，现在已很少使用。,24,（,3,）单片机,在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、,I/O,接口电路，从而构成了,单芯片微型计算机，即单片机,。,三种应用形态的比较,：,单板机,单片机,系统机（多板机）,25,系统机,（,桌面应用,）,属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。,单片机,（,嵌入式应用,）,属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。,单片机,体积小,、,价格低,、,可靠性高,，,其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。,26,硬件系统,构成微机的实体和装置,软件系统,与,硬件系统,共同构成实用的微机系统，两者是,相辅相成、缺一不可,的。,软,件,系,统,+,微型计算机系统,运 算 器,控
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