單片機芯片的認識與理解.pptVIP

模塊一、 單片機芯片的認識與理解,一、 單片機應用系統(tǒng)的形式與規(guī)模 1 單個發(fā)光二極管的閃亮控制 硬件電路 程序,2 其他應用形式簡介 以下給出幾種應用形式的電路原理或實物圖,單片機,單片機,內含： CPU 存儲器 I/O接口,交通燈模擬控制系統(tǒng)電路圖,圖9-1 單片機應用系統(tǒng)配置框圖,二、 單片機的概念與特點,1 單片機的概念 單片機定義 是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、 多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能電路（可能還包括顯示驅動電路，脈寬調制電路，模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊芯片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 已具有了計算機系統(tǒng)的基本屬性，所以可以稱為單片微型計算機，簡稱單片機。（Single Chip Micro Computer，SCMC）,單片機硬件結構,中央處理器CPU：8位，運算和控制功能,內部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。,內部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。,定時/計數(shù)器：兩個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。,并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一個全雙工串行口。,中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2 個，串行中斷1個）,時鐘電路：可產生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ,復位電路,通用單片機和專用單片機,通用型是一種基本芯片,如市場上常見的MCS-51、ATMEL、PHILIPS、AVR、PIC、WINBOND等系列的單片機產品，他們的資源比較豐富，性能全面，適用性強，在生產、科研等得到廣泛應用，本課程所介紹的單片機是通用型單片機。 專用型單片機也叫專用微處理器，是專門針對某個特定產品而設計的,各方面均經過最優(yōu)化的考慮，具有十分明顯的綜合優(yōu)勢。例如數(shù)碼相機、手機、洗衣機功能控制器、空調控制器、IC卡讀寫器中所應用的單片機等。,單片機的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng),以單片機芯片為核心組建的一個能完成特定應用功能的硬件組合實體，稱為單片機的硬件系統(tǒng)。 軟件是指用來完成一定任務的所有程序及數(shù)據(jù)，即為運行、管理和維護計算機所編制的程序的總和。 軟件系統(tǒng)簡單，不需要復雜的操作系統(tǒng)進行系統(tǒng)管理，只有簡單的管理程序（監(jiān)控程序）和完成具體任務的應用程序。簡單的應用系統(tǒng)，只有為實現(xiàn)控制目的的應用程序。 單片機應用系統(tǒng)編程方式：匯編語言和高級語言。,2 單片機的特點與技術發(fā)展的特點,單片機長壽命 8位、32位單片機共同發(fā)展 單片機速度越來越快 低電壓與低功耗 低噪聲與高可靠性技術 ISP及IAP技術,1、單片機的存儲器ROM和RAM是嚴格區(qū)分的 ROM稱為程序存儲器，只存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。 RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。 2、采用面向控制的指令系統(tǒng) 為滿足控制的需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是具有很強的位處理能力。,單片機的特點,3、單片機的I/O引腳通常是多功能的 由于單片機芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復用的方法。引腳處于何種功能，可由指令來設置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。 4、單片機的外部擴展能力強 在內部的各種功能部分不能滿足應用需求時，均可在外部進行擴展（如擴展ROM、RAM，I/O接口，定時器/計數(shù)器，中斷系統(tǒng)等），與許多通用的微機接口芯片兼容，給應用系統(tǒng)設計帶來極大的方便和靈活性。,5、體積小，成本低，運用靈活 易于產品化，它能方便地組成各種智能化的控制設備和儀器，做到機電一體化。 6、面向控制 能針對性地解決從簡單到復雜的各類控制任務，因而能獲得最佳的性能價格比。 7、適應性強、抗干擾 在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其它類型計算機無法比擬的。 8、方便實現(xiàn)多機和分布式控制 使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高,三、 單片機的應用領域,工業(yè)過程控制 智能儀表 機電一體化產品 計算機網絡與通信 家用電器,四、 單片機的發(fā)展與種類型號,1 單片機的發(fā)展歷程 單片機誕生至今已有30多年的歷史，通常按數(shù)據(jù)總線的位數(shù)將其分為4位機、8位機、16位機和32位機。 1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機，起到8位機的引領和帶頭作用。 1982年以后，16位單片機問世，代表產品是INTEL公司的MCS-96系列。,上世紀90年代以來, 世界各大半導體公司相繼研制出功能更為強大的各種型號的單片機，單片機向著功能強、功耗低、體積小和適應多種需要的封裝形式方向突飛猛進的發(fā)展，這些具有許多新特點的單片機，可稱之為第三代單片機。 現(xiàn)在單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流。 依存互補，相輔相成，共同發(fā)展。,2 單片機的種類和型號 概述,8位單片機： MCS-51系列及其兼容機型(占主導地位) ATMEL、PHILIPS、WINBOND 非MCS-51系列單片機 MOTOROLA68HC05/08系列 、PIC單片機、ATMEL的AVR 16位單片機： INTEL的MCS-96/196系列 、TI的MSP430系列 、MOTOROLA的68HC11系列 32位單片機： MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI,芯片的可靠性及溫度等級：,民用級：070 工業(yè)級：-4085 軍用級：-65125 片內ROM供應狀態(tài)： 片內無ROM 、片內帶ROM 、片內帶EPROM、片內帶E2PROM 、片內帶FLASH 半導體工藝狀態(tài): HMOS 、CMOS、 CHMOS,MCS-51單片機系列及兼容系列,MCS-51單片機可分為2個子系列和4種類型。2個子系列為： 51子系列和52子系列，其中51子系列是基本型，如8031、8051、8751；52子系列是增強型，如8032、8052、8752。它們以芯片型號最末位數(shù)字的“1”和“2”作區(qū)分標志。,4種類型為：,無片內ROM、有片內掩模ROM 、有EPROM或Opt ROM、EEPROM或Flash ROM。分類情況如下面的表1.1所示。 在產品型號中凡是不帶字母“C”的為HMOS工藝芯片，帶有字母“C”的芯片即為CHMOS工藝芯片，如80C31、80C51、87C51、89C51等。,目前常用的與MCS-51系列的兼容芯片： MCS-51增強型單片機： MCS-51系列單片機除了89C51之外，主要包括89C52、89C54、89C58、89C516等型號，它們的區(qū)別主要是三個方面：一是片內RAM由128B增加到256B；二是多一個定時器/計數(shù)器；三是片內Flash ROM由4KB分別增加到了8KB、16KB、32KB和64KB。 不同廠家的產品可能還增加有其它外設或功能，但引腳和指令都是完全兼容的。 為了討論方便起見，將89C51（包括8031、8051等）稱為基本型，其他的型號稱為增強型。,ATMEL89系列單片機,Atmel公司生產的89系列單片機是市場上比較具有代表性的MCS-51單片機。 （1）ATMEL89系列單片機型號說明 AT89系列單片機型號由三個部分組成，它們分別是前綴、型號、后綴，其格式如下： AT89C（LV、S）XXXX-XXXX 前綴 前綴由字母“AT”組成，它表示該器件是ATMEL公司的產品。,型號 型號由“89CXXXX”或“89LVXXXX”或“89SXXXX”等表示。 “9”表示芯片內部含F(xiàn)lash存儲器； “C”表示是CMOS產品； “LV”表示低電壓產品； “S”表示含可下載的Flash存儲器。 “XXXX”為表示型號的數(shù)字，如：51、52、2051、8252等。,后綴 后綴由“XXXX”四個參數(shù)組成，與產品型號間用“-”號隔開。 后綴中第一個參數(shù)“X”表示速度 后綴中第二個參數(shù)“X”表示封裝 后綴中第三個參數(shù)“X”表示溫度范圍 后綴中第四個參數(shù)“X” 說明產品的處理情況,（2）AT89C51單片機 AT89C51單片機特點： 與MCS-51產品完全兼容； 具有4K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內部程序存儲器，可寫/擦1000次； 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz； 三級程序存儲器加密； 128字節(jié)內部RAM；,32根可編程I/O線； 2個16位定時器/計數(shù)器； 6個中斷源； 可編程串行UART通道； 低功耗空閑和掉電方式；,（3）AT89S52單片機 AT89S52單片機特點： 與MCS-51產品兼容； 具有8K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內部程序存儲器，可寫/擦1000次； 4.0V5.5V的工作電壓范圍； 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz； 三級程序存儲器加密； 256字節(jié)內部RAM；,全雙工異步串行通信通道； 低功耗空閑和掉電方式； 通過中斷中止掉電方式； 看門狗定時器； 兩個數(shù)據(jù)指針。,STC89/12系列單片機,STC 89C51RC/RD系列單片機 STC 89C51RC/RD系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機。 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇。,STC 89C51RC/RD系列單片機特點如下： 增強型6/12時鐘/機器周期8051 CPU； 工作電壓：5.5V3.4V（5V單片機）/ 3.8V2.0V（3V 單片機）； 工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051 的080MHz； 用戶應用程序空間 4K 64K 字節(jié)； 片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM； 通用I/O口32 / 36 個； ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器/仿真器；,內部E2PROM 功能； 硬件看門狗； 內部集成MAX810專用復位電路（D版本才有）,外部晶體20M以下時，可省外部復位電路； 共3個