單片機(jī)概述河北大學(xué)

1、1單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用 河北大學(xué)電信工程學(xué)院河北大學(xué)電信工程學(xué)院2課程簡(jiǎn)介課程簡(jiǎn)介 本課程是本課程是涉電的工科涉電的工科專業(yè)均開(kāi)課，屬于寬口徑的技專業(yè)均開(kāi)課，屬于寬口徑的技術(shù)基礎(chǔ)課。目前，國(guó)內(nèi)的所有高等學(xué)校和職業(yè)技術(shù)學(xué)院術(shù)基礎(chǔ)課。目前，國(guó)內(nèi)的所有高等學(xué)校和職業(yè)技術(shù)學(xué)院的電類專業(yè)的電類專業(yè)工科工科和和部分理科部分理科，均開(kāi)設(shè)了單片機(jī)課程。，均開(kāi)設(shè)了單片機(jī)課程。 由于單片機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，該課程學(xué)的由于單片機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，該課程學(xué)的好壞已成為了同學(xué)們畢業(yè)后好壞已成為了同學(xué)們畢業(yè)后求職難易求職難易的一個(gè)重要因素。的一個(gè)重要因素。 由于單片機(jī)的迅速發(fā)展與普及，世界上一些著

2、名的廠由于單片機(jī)的迅速發(fā)展與普及，世界上一些著名的廠家已投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有數(shù)百個(gè)品種。美國(guó)家已投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有數(shù)百個(gè)品種。美國(guó)IntelIntel公司公司生生產(chǎn)的產(chǎn)的MCS-51MCS-51系列單片機(jī)系列單片機(jī)是最早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的單片機(jī)產(chǎn)品是最早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的單片機(jī)產(chǎn)品之一，已為我國(guó)廣大的工程技術(shù)人員所熟悉并得到廣泛的之一，已為我國(guó)廣大的工程技術(shù)人員所熟悉并得到廣泛的應(yīng)用。所以，目前在中國(guó)各大學(xué)的單片機(jī)課中絕大多數(shù)講應(yīng)用。所以，目前在中國(guó)各大學(xué)的單片機(jī)課中絕大多數(shù)講授的都是授的都是MCS-51MCS-51系列以及世界其它各大公司生產(chǎn)的與其兼系列以及世界其它各大公司生產(chǎn)的與其兼容的各種增強(qiáng)型、

3、擴(kuò)展型的單片機(jī)。容的各種增強(qiáng)型、擴(kuò)展型的單片機(jī)。 單片機(jī)課程已被各個(gè)學(xué)校放在十分重要的位置單片機(jī)課程已被各個(gè)學(xué)校放在十分重要的位置，且大，且大多數(shù)都在講授多數(shù)都在講授5151系列。系列。全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽以及以及畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的許多題目，都涉及到有關(guān)單片機(jī)方面的內(nèi)容。的許多題目，都涉及到有關(guān)單片機(jī)方面的內(nèi)容。34通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)（1 1）掌握有關(guān)單片機(jī)技術(shù)的）掌握有關(guān)單片機(jī)技術(shù)的基本概念基本概念；（2 2）掌握片內(nèi)功能部件的）掌握片內(nèi)功能部件的工作原理與軟件編程工作原理與軟件編程；（3 3）掌握系統(tǒng)）掌握系統(tǒng)擴(kuò)展接口設(shè)計(jì)與編程擴(kuò)展接口設(shè)計(jì)與編程；（4) 4)

4、 具有一定的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)具有一定的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)能力軟硬件開(kāi)發(fā)能力，為，為 將來(lái)從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；將來(lái)從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；（5 5）為進(jìn)一步）為進(jìn)一步學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)DSPDSP、嵌入式微處理器技術(shù)等、嵌入式微處理器技術(shù)等課程課程 奠定堅(jiān)實(shí)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)，也為進(jìn)一步深造攻奠定堅(jiān)實(shí)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)，也為進(jìn)一步深造攻 讀碩士學(xué)位做好技能與技術(shù)的準(zhǔn)備。讀碩士學(xué)位做好技能與技術(shù)的準(zhǔn)備。培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)目標(biāo)5 第第1 1章章 緒緒 論論 1.1 1.1 什么是單片機(jī)什么是單片機(jī)1.2 1.2 單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程過(guò)程1.3 1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)

5、域單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.4 1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.5 1.5 單片機(jī)型號(hào)簡(jiǎn)介單片機(jī)型號(hào)簡(jiǎn)介1.6 1.6 其它嵌入式處理器簡(jiǎn)介其它嵌入式處理器簡(jiǎn)介1.7 1.7 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介 6單片機(jī)的單片機(jī)的定義定義在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上集成：在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上集成：中央處理單元中央處理單元（CPUCPU）、存儲(chǔ)器（）、存儲(chǔ)器（RAMRAM、ROM)ROM)、并行、并行I/OI/O、串、串行行I/OI/O、定時(shí)器、定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等等具有具有微機(jī)的屬性微機(jī)的屬性（運(yùn)行程序），因而被稱為（運(yùn)行程序），因而被稱為單片單片微型計(jì)算機(jī)

6、微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱單片機(jī)單片機(jī)。1.1 1.1 什么是單片機(jī)什么是單片機(jī)7STC89C52AT89C2051AT89S5189PCPC機(jī)框圖機(jī)框圖MCU(1)(1)數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(Data Bus, DB)(Data Bus, DB)。用來(lái)在。用來(lái)在微處理器（微處理器（CPU)CPU)和和存儲(chǔ)器之間以及微處理器和輸入輸出接口之間存儲(chǔ)器之間以及微處理器和輸入輸出接口之間傳送數(shù)傳送數(shù)據(jù)。據(jù)。 (2)(2)地址總線地址總線(Address Bus, AB)(Address Bus, AB)。在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的。在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的每一個(gè)存儲(chǔ)單元和每一個(gè)外部設(shè)備每一個(gè)存儲(chǔ)單元和每一個(gè)外部設(shè)備都有一

7、個(gè)編號(hào)，稱都有一個(gè)編號(hào)，稱作作地址地址。計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器或外部設(shè)備的訪問(wèn)都是通過(guò)。計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器或外部設(shè)備的訪問(wèn)都是通過(guò)地址來(lái)進(jìn)行的。地址總線用來(lái)傳輸?shù)刂穪?lái)進(jìn)行的。地址總線用來(lái)傳輸CPUCPU發(fā)出的地址信發(fā)出的地址信息。息。 (3)(3)控制總線控制總線(Control Bus(Control Bus，CB)CB)。用來(lái)傳送用來(lái)傳送CPUCPU送出的送出的控制信號(hào)控制信號(hào)的，也可以傳送其他外部設(shè)備輸入到的，也可以傳送其他外部設(shè)備輸入到CPUCPU的的信號(hào)。信號(hào)。10 將將CPUCPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/OI/O接口電路和總線接口接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）上，再通過(guò)等組裝

8、在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）上，再通過(guò)系統(tǒng)總線和其它多塊外設(shè)適配板卡連接鍵盤、顯系統(tǒng)總線和其它多塊外設(shè)適配板卡連接鍵盤、顯示器、打印機(jī)、軟示器、打印機(jī)、軟/ /硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等設(shè)備。硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等設(shè)備。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟軟/ /硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)機(jī)）。（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)機(jī)）。工業(yè)工業(yè)PCPC機(jī)機(jī) 也屬于多板機(jī)。也屬于多板機(jī)。通用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1112MCS51

9、MCS51框圖框圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)13主要用于主要用于控制領(lǐng)域控制領(lǐng)域。通常是處于。通常是處于控制系統(tǒng)的核控制系統(tǒng)的核 心地位心地位并嵌入其中。嵌入到儀器或設(shè)備中，并嵌入其中。嵌入到儀器或設(shè)備中， 實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)，所以國(guó)際上稱實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)，所以國(guó)際上稱嵌嵌 入式控制器（入式控制器（EMCUEMCU，Embedded Embedded MicroController Unit) MicroController Unit)或或微控制器微控制器（MCUMCU， MicroController Unit) MicroController Unit)。是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的

10、一個(gè)重要里程碑，標(biāo)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，標(biāo) 志微型計(jì)算機(jī)正式形成了志微型計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和和 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。兩大分支。14單片機(jī)按其處理的單片機(jī)按其處理的二進(jìn)制位數(shù)二進(jìn)制位數(shù)主要分為：主要分為：4 4位位單片機(jī)、單片機(jī)、8 8位位單片單片機(jī)、機(jī)、1616位位單片機(jī)和單片機(jī)和3232位位單片機(jī)。單片機(jī)。單片機(jī)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程可分為三個(gè)主要階段：技術(shù)發(fā)展過(guò)程可分為三個(gè)主要階段： （1 1）單片機(jī)單片機(jī)形成形成階段階段（ 1974 1974年年19781978年年） 1974 1974年年1212月，仙童公司推出月，仙童公司推

11、出8 8位單片機(jī)，只包括位單片機(jī)，只包括8 8位位CPUCPU、64B RAM64B RAM和和2 2個(gè)并行口。個(gè)并行口。19761976年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了MCS-48MCS-48系列單系列單片機(jī)片機(jī) 。8 8位位CPUCPU、1K1K字節(jié)字節(jié)ROMROM、6464字節(jié)字節(jié)RAMRAM、2727根根I/OI/O線和線和1 1個(gè)個(gè)8 8位位定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 特點(diǎn)是：特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍小存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍小（不大于（不大于4K4K），），無(wú)無(wú)串行接口串行接口，指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)功能不強(qiáng)。 1.2 1.2 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程單片機(jī)

12、的發(fā)展過(guò)程15 1978 1978年，年，ZilogZilog公司推出公司推出Z8Z8單片機(jī)單片機(jī)；19801980年，年，IntelIntel公司公司推推出了出了MCS-51MCS-51系列系列單片機(jī)；單片機(jī)；MotorolaMotorola推出推出6801/026801/02單片機(jī)。單片單片機(jī)。單片機(jī)的性能及應(yīng)用躍上新臺(tái)階。機(jī)的性能及應(yīng)用躍上新臺(tái)階。 此后此后，各公司的，各公司的8 8位單片機(jī)迅速發(fā)展。推出的單片機(jī)普遍位單片機(jī)迅速發(fā)展。推出的單片機(jī)普遍帶有串行帶有串行I/OI/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、1616位定時(shí)位定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器，片內(nèi)計(jì)數(shù)器，片內(nèi)ROMRAMROMRAM容

13、量加大，尋址范圍可達(dá)容量加大，尋址范圍可達(dá)64KB64KB，有的片內(nèi)還帶有，有的片內(nèi)還帶有A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器。換器。 特點(diǎn)特點(diǎn)是是：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)體系完善體系完善，存儲(chǔ)器容量增加，指令功能強(qiáng)大，存儲(chǔ)器容量增加，指令功能強(qiáng)大，外圍電路功能增強(qiáng)，外圍電路功能增強(qiáng)，面向控制面向控制的特點(diǎn)的特點(diǎn)進(jìn)一步進(jìn)一步突出突出。（2 2）性能完善提高）性能完善提高階段（階段（19781978年年19831983年）年） 16 8 8位單片機(jī)鞏固發(fā)展位單片機(jī)鞏固發(fā)展及及1616位單片機(jī)、位單片機(jī)、3232位單片機(jī)位單片機(jī)推出推出。 1616位位典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品IntelIntel公司的公司的MCS-96MCS-96系

14、列系列單片機(jī)。而單片機(jī)。而3232位單片位單片機(jī)除了具有更高的集成度外，其數(shù)據(jù)處理速度比機(jī)除了具有更高的集成度外，其數(shù)據(jù)處理速度比1616位單片機(jī)提位單片機(jī)提高許多，性能比高許多，性能比8 8位、位、1616位單片機(jī)更加優(yōu)越。位單片機(jī)更加優(yōu)越。 90 90年代后，各大半導(dǎo)體公司相繼開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的單片機(jī)。年代后，各大半導(dǎo)體公司相繼開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的單片機(jī)。如美國(guó)如美國(guó)MICROCHIPMICROCHIP公司推出公司推出RISCRISC的的PICPIC系列系列單片機(jī)；單片機(jī)；MOTOROLAMOTOROLA公公司司MC68HCMC68HC系列系列單片機(jī)；日本單片機(jī)；日本HITACHIHITACHI

15、、NECNEC、TOSHIBATOSHIBA等。目前，等。目前，除除8 8位機(jī)廣泛應(yīng)用外，位機(jī)廣泛應(yīng)用外，1616位、位、3232位單片機(jī)也得到廣大用戶青睞。位單片機(jī)也得到廣大用戶青睞。 特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測(cè)控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測(cè)控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)及設(shè)備便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)及設(shè)備。（3 3）微）微控制器全面發(fā)展階段（控制器全面發(fā)展階段（19831983年現(xiàn)在）年現(xiàn)在） 17 單片機(jī)是單片機(jī)是集成電路技術(shù)集成電路技術(shù)與與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展高速發(fā)展的產(chǎn)物，是微計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用形態(tài)。體積小、價(jià)格低、

16、的產(chǎn)物，是微計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用形態(tài)。體積小、價(jià)格低、應(yīng)用方便、穩(wěn)定可靠，因此，應(yīng)用方便、穩(wěn)定可靠，因此，給工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域帶來(lái)給工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)重大革命和技術(shù)進(jìn)步了一場(chǎng)重大革命和技術(shù)進(jìn)步。 由于由于體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)之中，一般微機(jī)之中，一般微機(jī)很難做到。由于很難做到。由于本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此只要因此只要在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，就可以靈活地就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。如工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)如工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能

17、儀器監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。儀表等。1.3 1.3 單片機(jī)單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1 1.3.1 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)的特點(diǎn)為什么應(yīng)用廣泛？單片機(jī)具有的優(yōu)勢(shì)：為什么應(yīng)用廣泛？單片機(jī)具有的優(yōu)勢(shì)：18（1 1）功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強(qiáng)。）功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強(qiáng)。（2 2）簡(jiǎn)單方便，易于普及。單片機(jī)技術(shù)）簡(jiǎn)單方便，易于普及。單片機(jī)技術(shù)易于掌握。易于掌握。應(yīng)用應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試時(shí)可以很快掌握。系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試時(shí)可以很快掌握。（3 3）嵌入容易，用途廣泛，體積小，性價(jià)比高，應(yīng)用靈嵌入容易，用途廣泛，體積小，性價(jià)比高，應(yīng)用靈活活

18、等特點(diǎn)，在等特點(diǎn)，在嵌入式控制系統(tǒng)嵌入式控制系統(tǒng)中具有十分重要的地位。中具有十分重要的地位。（4 4）發(fā)展迅速，前景廣闊。短短幾十年，單片機(jī)經(jīng)過(guò)）發(fā)展迅速，前景廣闊。短短幾十年，單片機(jī)經(jīng)過(guò)4 4位機(jī)、位機(jī)、8 8位機(jī)、位機(jī)、3232位機(jī)位機(jī)等幾大發(fā)展階段。尤其是等幾大發(fā)展階段。尤其是集成度高、集成度高、功能日臻完善功能日臻完善的單片機(jī)不斷問(wèn)世，在工業(yè)控制及工業(yè)自的單片機(jī)不斷問(wèn)世，在工業(yè)控制及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域獲得長(zhǎng)足發(fā)展和大量應(yīng)用。目前，內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈動(dòng)化領(lǐng)域獲得長(zhǎng)足發(fā)展和大量應(yīng)用。目前，內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈加完美，片內(nèi)外功能部件完善，為向加完美，片內(nèi)外功能部件完善，為向更高層次更高層次和和更大規(guī)更大規(guī)模模的發(fā)

19、展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。19 單片機(jī)出現(xiàn)前單片機(jī)出現(xiàn)前，制作一套測(cè)控系統(tǒng)，大量的模擬電路、，制作一套測(cè)控系統(tǒng)，大量的模擬電路、數(shù)字電路數(shù)字電路分立元件分立元件完成。系統(tǒng)的體積龐大，線路復(fù)雜，連完成。系統(tǒng)的體積龐大，線路復(fù)雜，連接點(diǎn)多，易出故障。接點(diǎn)多，易出故障。 單片機(jī)問(wèn)世后單片機(jī)問(wèn)世后，控制功能的絕大部分由單片機(jī)的軟件，控制功能的絕大部分由單片機(jī)的軟件程序?qū)崿F(xiàn)，其它電子線路則由片內(nèi)的外圍功能部件來(lái)替代。程序?qū)崿F(xiàn)，其它電子線路則由片內(nèi)的外圍功能部件來(lái)替代。CPUCPU、存儲(chǔ)器及、存儲(chǔ)器及I/OI/O接口以及包括接口以及包括ADCADC、PWMPWM等功能模塊都等功能模塊都集集成在同

20、一芯片成在同一芯片內(nèi)，各部件間的內(nèi)，各部件間的連接緊湊連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)受，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)受干擾的影響較小，且干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響不易受環(huán)境條件的影響，單片機(jī)的，單片機(jī)的可可靠性非常高靠性非常高。20(1)(1)智能儀器儀表智能儀器儀表 對(duì)儀器儀表的對(duì)儀器儀表的自動(dòng)化自動(dòng)化和和智能化智能化要求越來(lái)越高。單片機(jī)要求越來(lái)越高。單片機(jī)有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少體有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少體積而易于攜帶和使用，加速儀器儀表向積而易于攜帶和使用，加速儀器儀表向數(shù)字化數(shù)字化、智能化、智能化、多功能化方向發(fā)展。多功能化方向發(fā)展。 如如各種智能電

21、氣測(cè)量?jī)x表、智能傳感器各種智能電氣測(cè)量?jī)x表、智能傳感器等。等。1.3.2 1.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域21 機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)械機(jī)械技術(shù)技術(shù)、電子電子技術(shù)、技術(shù)、自動(dòng)化自動(dòng)化技術(shù)和技術(shù)和計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機(jī)電技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機(jī)電產(chǎn)品。產(chǎn)品。單片機(jī)單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著巨大中發(fā)揮著巨大的作用。的作用。典典型產(chǎn)品型產(chǎn)品如如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)、自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)包裝機(jī)包裝機(jī)、點(diǎn)、點(diǎn)鈔機(jī)、打印機(jī)鈔機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等。等。（2 2）

22、機(jī)電一體化產(chǎn)品）機(jī)電一體化產(chǎn)品22單片機(jī)單片機(jī)還可以還可以用于工業(yè)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集用于工業(yè)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)?。和傳輸?shù)?。如電流如電流、電壓、溫度、液位、電壓、溫度、液位、流量、濃度流量、濃度等等物理參?shù)的物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，采集和控制均可以利用單片機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對(duì)象的不同特征利用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對(duì)象的不同特征采用不同采用不同的算法的算法，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如如

23、電機(jī)速度和位置控制、電機(jī)速度和位置控制、溫度溫度控制、控制、流量與濃度控制流量與濃度控制等等 。（3 3）實(shí)時(shí)工業(yè)控制）實(shí)時(shí)工業(yè)控制23（4 4）分布式多機(jī)系統(tǒng)）分布式多機(jī)系統(tǒng) 在較復(fù)雜多節(jié)點(diǎn)測(cè)控系統(tǒng)中，常采用在較復(fù)雜多節(jié)點(diǎn)測(cè)控系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系分布式多機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)。一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，它們之間通。一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，它們之間通過(guò)通信接口相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)中，單片機(jī)往往過(guò)通信接口相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制

24、。（5 5）醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域）醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域 單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)備中的用途也非常廣泛，例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)在醫(yī)療設(shè)備中的用途也非常廣泛，例如：血血糖儀、血壓監(jiān)護(hù)儀、血氧計(jì)、心率監(jiān)護(hù)儀、便攜式心電糖儀、血壓監(jiān)護(hù)儀、血氧計(jì)、心率監(jiān)護(hù)儀、便攜式心電圖機(jī)、呼吸機(jī)以及可穿戴設(shè)備圖機(jī)、呼吸機(jī)以及可穿戴設(shè)備等等。等等。24（6 6）消費(fèi)類電子產(chǎn)品）消費(fèi)類電子產(chǎn)品 例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、加濕器、消毒柜、電飯煲、高檔玩具等。嵌入了單片機(jī)加濕器、消毒柜、電飯煲、高檔玩具等。嵌入了單片機(jī)后，功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)智能化、最優(yōu)化控制。后，功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)智

25、能化、最優(yōu)化控制。（7 7）汽車電子設(shè)備）汽車電子設(shè)備 已廣泛地應(yīng)用，如汽車電噴已廣泛地應(yīng)用，如汽車電噴ECUECU、汽車安全系統(tǒng)、汽車安全系統(tǒng)、汽車空調(diào)控制器、汽車音響、電動(dòng)門窗、汽車防盜系統(tǒng)、汽車空調(diào)控制器、汽車音響、電動(dòng)門窗、汽車防盜系統(tǒng)、防抱死剎車系統(tǒng)（防抱死剎車系統(tǒng)（ABSABS）、行車電腦、胎壓監(jiān)測(cè)、倒車）、行車電腦、胎壓監(jiān)測(cè)、倒車?yán)走_(dá)等等。雷達(dá)等等。25（6 6）消費(fèi)類電子產(chǎn)品）消費(fèi)類電子產(chǎn)品 例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、加濕器、消毒柜、電飯煲、高檔玩具等。嵌入了單片機(jī)加濕器、消毒柜、電飯煲、高檔玩具等。嵌入了單片機(jī)后，

26、功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)智能化、最優(yōu)化控制。后，功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)智能化、最優(yōu)化控制。（7 7）汽車電子設(shè)備）汽車電子設(shè)備 已廣泛地應(yīng)用，如汽車電噴已廣泛地應(yīng)用，如汽車電噴ECUECU、汽車安全系統(tǒng)、汽車安全系統(tǒng)、汽車空調(diào)控制器、汽車音響、電動(dòng)門窗、汽車防盜系統(tǒng)、汽車空調(diào)控制器、汽車音響、電動(dòng)門窗、汽車防盜系統(tǒng)、防抱死剎車系統(tǒng)（防抱死剎車系統(tǒng)（ABSABS）、行車電腦、胎壓監(jiān)測(cè)、倒車）、行車電腦、胎壓監(jiān)測(cè)、倒車?yán)走_(dá)等等。雷達(dá)等等。26（8 8）國(guó)防工業(yè)）國(guó)防工業(yè) 在在現(xiàn)代化的武器裝備現(xiàn)代化的武器裝備中，如飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)中，如飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、魚雷制導(dǎo)、智能武器裝備、航天飛

27、機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都彈、魚雷制導(dǎo)、智能武器裝備、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機(jī)嵌入其中。有單片機(jī)嵌入其中。 總之，從總之，從工業(yè)電氣電子（自動(dòng)化、自動(dòng)控制、智能工業(yè)電氣電子（自動(dòng)化、自動(dòng)控制、智能儀器儀表等）、醫(yī)療電子、消費(fèi)類電子（智能家電、多儀器儀表等）、醫(yī)療電子、消費(fèi)類電子（智能家電、多媒體設(shè)備等）、汽車電子等媒體設(shè)備等）、汽車電子等方面，直到方面，直到國(guó)防尖端技術(shù)領(lǐng)國(guó)防尖端技術(shù)領(lǐng)域域，單片機(jī)都發(fā)揮著十分重要的作用。，單片機(jī)都發(fā)揮著十分重要的作用。1.4 1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)將是向?qū)⑹窍虼笕萘看笕萘俊⒏咝阅芨咝阅?、外圍電路?nèi)裝化外圍電路內(nèi)裝化等方面等方面發(fā)展。為

28、滿足不同用戶要求，各公司競(jìng)相推出能滿足不發(fā)展。為滿足不同用戶要求，各公司競(jìng)相推出能滿足不同需要的產(chǎn)品。同需要的產(chǎn)品。1.CPU1.CPU改進(jìn)改進(jìn)（1 1）增加增加CPUCPU數(shù)據(jù)總線寬度。數(shù)據(jù)總線寬度。例如，各種例如，各種1616位和位和3232位單片位單片機(jī)。另外，機(jī)。另外，8 8位單片機(jī)內(nèi)部采用位單片機(jī)內(nèi)部采用1616位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)處位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)處理能力要優(yōu)于理能力要優(yōu)于8 8位單片機(jī)位單片機(jī)（2 2）采用雙采用雙CPUCPU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力。，以提高數(shù)據(jù)處理能力。272.2.存儲(chǔ)器的發(fā)展存儲(chǔ)器的發(fā)展（1 1）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器普遍）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器普遍采用閃爍（采用閃爍（Fl

29、ash)Flash)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器?？刹豢刹挥猛鈹U(kuò)展程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。用外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（2 2）加大存儲(chǔ)容量。加大存儲(chǔ)容量。目前片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)目前片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)128KB128KB。283.3.片內(nèi)片內(nèi)I/OI/O的改進(jìn)的改進(jìn)（1 1）增加并行口增加并行口驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)能力，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。有的單，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。有的單片機(jī)可以直接輸出大電流和高電壓，可以直接驅(qū)動(dòng)片機(jī)可以直接輸出大電流和高電壓，可以直接驅(qū)動(dòng)LEDLED或或VFDVFD（熒光顯示器）（熒光顯示器）、繼電器等負(fù)載；、繼電器等負(fù)載；（2 2）有些）有些片內(nèi)設(shè)置了特殊串行片內(nèi)設(shè)置了特殊串

30、行I/OI/O功能功能，為構(gòu)成，為構(gòu)成分布式、分布式、網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)提供方便。系統(tǒng)提供方便。295.5.外圍電路內(nèi)裝化外圍電路內(nèi)裝化 系統(tǒng)的單片化系統(tǒng)的單片化是目前發(fā)展趨勢(shì)之一。例如，美國(guó)是目前發(fā)展趨勢(shì)之一。例如，美國(guó)Silicon LabsSilicon Labs公司的公司的C8051F020C8051F020 8 8位機(jī)，采用流水線結(jié)構(gòu)，位機(jī)，采用流水線結(jié)構(gòu)，大部分大部分指令的完成時(shí)間指令的完成時(shí)間為為1 1或或2 2個(gè)時(shí)鐘周期，個(gè)時(shí)鐘周期，峰值處理能力峰值處理能力為為25MIPS25MIPS。片上集成有。片上集成有8 8通道通道A/DA/D、兩路、兩路D/AD/A、兩路電壓比較、兩路電

31、壓比較器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)和器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)和6464個(gè)通用個(gè)通用I/OI/O、電源監(jiān)測(cè)、看門狗、多種類型的串行接口等。、電源監(jiān)測(cè)、看門狗、多種類型的串行接口等。一個(gè)芯片就可以構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。一個(gè)芯片就可以構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。綜上所述，單片機(jī)正在向綜上所述，單片機(jī)正在向多功能多功能、高性能高性能、高速高速、低電壓低電壓（2.7-1.8V2.7-1.8V都可以工作都可以工作）、低功耗、低功耗、高集成度高集成度以及以及片內(nèi)片內(nèi)存儲(chǔ)器不斷增大存儲(chǔ)器不斷增大的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。306.6.低功耗化低功耗化 低工作電壓，低工作電壓，CMOSCM

32、OS化，功耗小，配置有化，功耗小，配置有等待狀態(tài)、休眠狀等待狀態(tài)、休眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等工作方式。消耗電流僅在等工作方式。消耗電流僅在AA或或nAnA量級(jí)，量級(jí)，適用于電池供電便攜式、手持式儀器儀表及消費(fèi)類電子適用于電池供電便攜式、手持式儀器儀表及消費(fèi)類電子產(chǎn)品。產(chǎn)品。1.5 1.5 單片機(jī)芯片簡(jiǎn)介單片機(jī)芯片簡(jiǎn)介1.5.1 MCS-511.5.1 MCS-51系列單片機(jī)系列單片機(jī)31 在上世紀(jì)在上世紀(jì)8080年代和年代和9090年代，年代，MCS-51MCS-51是應(yīng)用最廣泛的機(jī)是應(yīng)用最廣泛的機(jī)型之一型之一。 MCS-51 MCS-51系列品種豐富，經(jīng)常使用的是系列品種豐富，經(jīng)常使用

33、的是基本型基本型和和增強(qiáng)型增強(qiáng)型。 MCSMCS是是IntelIntel公司單片機(jī)的系列符號(hào)，公司單片機(jī)的系列符號(hào)，MCS-51MCS-51、MCS-MCS-9696系列。系列。 MCS-51 MCS-51系列實(shí)在系列實(shí)在MCS-48MCS-48系列基礎(chǔ)上于系列基礎(chǔ)上于2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代年代初發(fā)展起來(lái)的，是初發(fā)展起來(lái)的，是最早進(jìn)入我國(guó)最早進(jìn)入我國(guó)，并在我國(guó)得到廣泛應(yīng)，并在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用的單片機(jī)主流品種。用的單片機(jī)主流品種。 32（1 1）基本型）基本型基本型基本型：8031/8051/80718031/8051/8071（低功耗型（低功耗型80C31/80C51/87C5180C3

34、1/80C51/87C51） 8031 8031內(nèi)部包括內(nèi)部包括1 1個(gè)個(gè)8 8位位CPUCPU、128B RAM128B RAM，2121個(gè)特殊功能寄存?zhèn)€特殊功能寄存器（器（SFRSFR）、）、4 4個(gè)個(gè)8 8位并行位并行I/OI/O口、口、1 1個(gè)全雙工串行口，個(gè)全雙工串行口，2 2個(gè)個(gè)1616位定位定時(shí)器時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，5 5個(gè)中斷源，片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)程序存?zhèn)€中斷源，片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器。儲(chǔ)器。 8051 8051是在是在80318031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成4KB4KB掩膜掩膜ROMROM作為程序存作為程序存儲(chǔ)器。儲(chǔ)器。87518751片內(nèi)

35、集成片內(nèi)集成4KB EPROM4KB EPROM。3334（2 2）增強(qiáng)型）增強(qiáng)型 Intel Intel公司在基本型的基礎(chǔ)上，推出增強(qiáng)型公司在基本型的基礎(chǔ)上，推出增強(qiáng)型-52-52子系列，典子系列，典型產(chǎn)品：型產(chǎn)品：8032/8052/87528032/8052/8752。 內(nèi)部?jī)?nèi)部RAMRAM增到增到256B256B，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到8KB8KB，1616位定時(shí)位定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器增至計(jì)數(shù)器增至3 3個(gè)，個(gè)，6 6個(gè)中斷源，串行口通信個(gè)中斷源，串行口通信速率提高速率提高5 5倍倍。3536無(wú)無(wú)ROMROM（即（即ROMLessROMLess）型，應(yīng)用時(shí)要在片外擴(kuò)展程

36、序）型，應(yīng)用時(shí)要在片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器；存儲(chǔ)器；掩膜掩膜ROMROM（即（即MaskROMMaskROM）型，用戶程序由芯片生產(chǎn)廠）型，用戶程序由芯片生產(chǎn)廠寫入；寫入； EPROMEPROM型，用戶程序通過(guò)寫入裝置寫入，通過(guò)紫外型，用戶程序通過(guò)寫入裝置寫入，通過(guò)紫外線照射擦除；線照射擦除； FlashROMFlashROM型，用戶程序可以電寫入或擦除（當(dāng)前常型，用戶程序可以電寫入或擦除（當(dāng)前常用方式）。用方式）。還有還有OTPROMOTPROM型（一次性編程寫入型（一次性編程寫入ROMROM） 產(chǎn)品，具有較產(chǎn)品，具有較高的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。高的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。片內(nèi)片內(nèi)ROMROM的配置形式

37、：的配置形式：37 20 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期以后，年代中期以后，IntelIntel公司精力集中在高檔公司精力集中在高檔CPUCPU芯片的開(kāi)發(fā)、研制上，逐漸芯片的開(kāi)發(fā)、研制上，逐漸淡出淡出單片機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。單片機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。 MCS-51 MCS-51設(shè)計(jì)上成功設(shè)計(jì)上成功，及，及較高的市場(chǎng)占有率較高的市場(chǎng)占有率，已成為許，已成為許多廠家、電氣公司競(jìng)相選用的對(duì)象。多廠家、電氣公司競(jìng)相選用的對(duì)象。 Intel Intel以以專利專利形式把形式把80518051內(nèi)核技術(shù)內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給轉(zhuǎn)讓給AtmelAtmel、 ADI ADI、 PhilipsPhilips、MaximMaxim等公司

38、。等公司。 以以80518051為內(nèi)核，采用為內(nèi)核，采用CHMOSCHMOS工藝生產(chǎn)的單片機(jī)產(chǎn)品，工藝生產(chǎn)的單片機(jī)產(chǎn)品，統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為80C5180C51系列系列單片機(jī)。這些兼容機(jī)型的各種衍生品統(tǒng)單片機(jī)。這些兼容機(jī)型的各種衍生品統(tǒng)稱為稱為80518051系列單片機(jī)系列單片機(jī)或簡(jiǎn)稱為或簡(jiǎn)稱為5151單片機(jī)單片機(jī)，是在，是在80518051的基的基礎(chǔ)上又礎(chǔ)上又增加一些功能模塊增加一些功能模塊（稱其為（稱其為增強(qiáng)型增強(qiáng)型、擴(kuò)展型擴(kuò)展型子系子系列單片機(jī)）。列單片機(jī)）。1.5.2 80511.5.2 8051系列單片機(jī)系列單片機(jī) 80C5180C51系列系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多單片機(jī)產(chǎn)品繁多，近年來(lái)，近年來(lái)推出

39、的推出的與與80C5180C51兼容兼容的主的主要產(chǎn)品有：要產(chǎn)品有： ATMEL ATMEL公司融入公司融入FlashFlash存儲(chǔ)器技術(shù)的存儲(chǔ)器技術(shù)的AT89AT89系列；系列； Philips Philips公司的公司的80C5180C51、80C55280C552系列；系列； 華邦公司的華邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低價(jià)高速低價(jià)系列；系列； ADI ADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列； MaximMaxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（50MIPS50MIPS）系列；系列； Silico

40、n LabsSilicon Labs公司公司的的C8051FC8051F系列高速系列高速SOCSOC單片機(jī)；單片機(jī)； 宏晶科技的宏晶科技的STC89C5XSTC89C5X系列。系列。AT89C5X(AT89S5X)AT89C5X(AT89S5X)系列單片機(jī)系列單片機(jī)39 ATMEL ATMEL公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是閃爍閃爍(Flash)(Flash)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器技術(shù)技術(shù), ,將將FlashFlash技術(shù)與技術(shù)與80C5180C51內(nèi)核相結(jié)合，形成片內(nèi)內(nèi)核相結(jié)合，形成片內(nèi)FlashFlash存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器的AT89C5X/AT89S5XAT89C5X/AT89S5X系列系列單片機(jī)。單片

41、機(jī)。 AT89C5X/AT89S5X AT89C5X/AT89S5X系列與系列與MCS-51MCS-51系列在系列在原有功能、引原有功能、引腳以及指令系統(tǒng)方面完全兼容腳以及指令系統(tǒng)方面完全兼容。某些品種又增加了一些新。某些品種又增加了一些新功能，如功能，如看門狗看門狗、ISPISP（在線編程）及（在線編程）及SPISPI串口串口等。片內(nèi)等。片內(nèi)FlashFlash允許在線（允許在線（+5V+5V）電擦除、電寫入或使用編程器對(duì)其）電擦除、電寫入或使用編程器對(duì)其重復(fù)編程。重復(fù)編程。40 與與AT89C5XAT89C5X系列相比，系列相比，AT89S5XAT89S5X系列的系列的時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率及及

42、運(yùn)算運(yùn)算速度速度有了較大的提高有了較大的提高，例如，例如，AT89C51AT89C51工作頻率的上限為工作頻率的上限為24MHz24MHz，而，而AT89S51AT89S51為為33MHz33MHz。AT89S51AT89S51片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指針針DPTRDPTR，看門狗定時(shí)器，具有低功耗空閑工作方式和掉電，看門狗定時(shí)器，具有低功耗空閑工作方式和掉電工作方式，工作方式，AT89S5XAT89S5X系列已逐漸取代系列已逐漸取代AT89C5XAT89C5X。增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：AT89C52/AT89S52AT89C52/AT89S52基本型：基本型：AT89C51/AT89S51

43、AT89C51/AT89S51 與與MCS-51MCS-51的的87C5187C51相比相比，AT89C51/AT89S51AT89C51/AT89S51片內(nèi)的片內(nèi)的4KB 4KB FlashFlash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器取代了取代了87C5187C51片內(nèi)的片內(nèi)的4KB PROM4KB PROM，且可在線編程，且可在線編程或使用編程器重復(fù)編程?；蚴褂镁幊唐髦貜?fù)編程。41型號(hào)型號(hào)片內(nèi)片內(nèi)FlashFlash ROM(KB)ROM(KB)片內(nèi)片內(nèi)RAM(B)RAM(B)最大最大I/OI/O口口（位）（位）定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)計(jì)數(shù)器數(shù)器串行口串行口最大工作頻最大工作頻率（率（MHzMHz）工作電工作電壓（壓（

44、V V）AT89S205AT89S2051 12 225625615152 21 124242.7-5.52.7-5.5AT89S405AT89S4051 14 425625615152 21 124242.7-5.52.7-5.5AT89S51AT89S514 412812832322 21 133334-5.54-5.5AT89S52AT89S528 825625632323 31 133334-5.54-5.5AT89LS51AT89LS514 412812832322 21 116162.7-4.02.7-4.0AT89C51EAT89C51ED2D26464EEPROMEEPROM(

45、2KB)(2KB)2K2K32324 42 2其中其中SPI(1)SPI(1)60602.7-5.52.7-5.5表表1-2 AT891-2 AT89系列單片機(jī)片上資源系列單片機(jī)片上資源42 注注2 2：AT89C2052/4051AT89C2052/4051為為非總線型單片機(jī)非總線型單片機(jī)。 非總線型單片機(jī)已經(jīng)將用于外部并行總線擴(kuò)展用的非總線型單片機(jī)已經(jīng)將用于外部并行總線擴(kuò)展用的I/OI/O口線和控制功能線去掉，從而使單片機(jī)的口線和控制功能線去掉，從而使單片機(jī)的引腳數(shù)減少、引腳數(shù)減少、體積減小體積減小。對(duì)于不需進(jìn)行并行外圍擴(kuò)展，裝置的體積要求。對(duì)于不需進(jìn)行并行外圍擴(kuò)展，裝置的體積要求苛刻且程

46、序量不大的系統(tǒng)極其適合?？量糖页绦蛄坎淮蟮南到y(tǒng)極其適合。注注1 1：“L”“L”代表代表低電壓低電壓，工作電壓為，工作電壓為2.7-4.0V2.7-4.0V?？梢詰?yīng)用?？梢詰?yīng)用在在便攜式便攜式、無(wú)交流電源供電無(wú)交流電源供電的環(huán)境中。特別適用于電池供的環(huán)境中。特別適用于電池供電的儀器儀表或各種野外操作的設(shè)備中。電的儀器儀表或各種野外操作的設(shè)備中。43 此外，還有多種此外，還有多種擴(kuò)展機(jī)型擴(kuò)展機(jī)型，比如帶有，比如帶有CANCAN控制器控制器接口接口的機(jī)型，如的機(jī)型，如AT89C51CC01AT89C51CC01：32K32K Flash Flash、4444PinsPins、40MHz40MHz、

47、34P34P Max I/O Max I/O、1UART1UART、1CAN1CAN、8 8通道通道1010位位ADCADC、1.25KB1.25KB SRAM SRAM、2048B EEPROM2048B EEPROM、4 4個(gè)定時(shí)器、個(gè)定時(shí)器、WatchDogWatchDog（看門狗）工作電壓（看門狗）工作電壓3.0-5.5V3.0-5.5V；AT89C51CC02AT89C51CC02： 16K16K Flash Flash、3232PinsPins、40MHz40MHz、20P20P Max I/O Max I/O、1UART1UART、1CAN1CAN、8 8通道通道1010位位AD

48、CADC、512B512B SRAM SRAM、2048B EEPROM2048B EEPROM、4 4個(gè)定時(shí)器、個(gè)定時(shí)器、WatchDogWatchDog（看門狗）、工作電壓（看門狗）、工作電壓3.0-5.5V3.0-5.5V；AT89C51CC03AT89C51CC03： 64K64K Flash Flash、6464PinsPins、40MHz40MHz、37P 37P Max I/OMax I/O、1UART1UART、1CAN1CAN、1SPI1SPI、8 8通道通道1010位位ADCADC、2.25K2.25K SRAM SRAM、2048B EEPROM2048B EEPROM、

49、4 4個(gè)定時(shí)個(gè)定時(shí)器、器、WatchDogWatchDog（看門狗）、工作電壓（看門狗）、工作電壓3.0-5.5V3.0-5.5V44 美國(guó)美國(guó)ADI(Analog Device IncADI(Analog Device Inc）公司生產(chǎn)的高性能單片）公司生產(chǎn)的高性能單片機(jī)。如機(jī)。如ADAD C812C812：內(nèi)部包含：內(nèi)部包含高精度高精度的自校準(zhǔn)的自校準(zhǔn)8 8通道通道1212位數(shù)模位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（ADCADC），2 2通道通道1212位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。8 8位與位與80518051單片機(jī)單片機(jī)兼容的兼容的MCUMCU內(nèi)核，指令系統(tǒng)與內(nèi)核，指令系統(tǒng)與MCS-51MCS-51系列

50、兼容。系列兼容。 片內(nèi)有片內(nèi)有8KB Flash8KB Flash程序存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、640B Flash640B Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、256B256B數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)SRAMSRAM。集成了。集成了WDTWDT、電源監(jiān)視器、溫度監(jiān)控器、基、電源監(jiān)視器、溫度監(jiān)控器、基準(zhǔn)電壓源。最大準(zhǔn)電壓源。最大16MHz16MHz，3 3個(gè)定時(shí)個(gè)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，2 2優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)的9 9個(gè)中個(gè)中斷源，斷源，3232條可編程的條可編程的I/OI/O線、包含與線、包含與I I2 2C C兼容的兼容的SPISPI串行接口和串行接口和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)UARTUART串行接口。串行接口。 內(nèi)核和數(shù)模轉(zhuǎn)換器

51、均設(shè)有內(nèi)核和數(shù)模轉(zhuǎn)換器均設(shè)有正常正常、空閑空閑和和掉電掉電工作模式工作模式，軟件可以控制模式切換，在掉電模式下，消耗總電流約軟件可以控制模式切換，在掉電模式下，消耗總電流約5 5 。ADAD C8XX系列單片機(jī)系列單片機(jī)45 美國(guó)美國(guó)ADI(Analog Device IncADI(Analog Device Inc）公司生產(chǎn)的）公司生產(chǎn)的高性能高性能單單片機(jī)，片機(jī)，ADAD C834C834：內(nèi)部包含：內(nèi)部包含雙通道差分輸入雙通道差分輸入2424位位- - 主數(shù)主數(shù)模轉(zhuǎn)換器（模轉(zhuǎn)換器（ADCADC），），3 3通道單端輸入通道單端輸入1616位輔模數(shù)轉(zhuǎn)換器，位輔模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兩兩路路PWMPW

52、M輸出輸出，與，與80518051單片機(jī)兼容的單片機(jī)兼容的MCUMCU內(nèi)核，指令系統(tǒng)與內(nèi)核，指令系統(tǒng)與MCS-51MCS-51系列兼容。系列兼容。 片內(nèi)有片內(nèi)有62KB Flash62KB Flash程序存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、4K Flash4K Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、2K2K數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)SRAMSRAM；集成了精密溫度傳感器、；集成了精密溫度傳感器、WDTWDT、電源監(jiān)視器、電源監(jiān)視器、溫度監(jiān)控器、基準(zhǔn)電壓源；溫度監(jiān)控器、基準(zhǔn)電壓源；3 3個(gè)定時(shí)個(gè)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，2 2優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)的1111個(gè)中斷源；個(gè)中斷源；2626條可編程的條可編程的I/OI/O線、包含與線、包含與I

53、I2 2C C、SPISPI串行接口串行接口和標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)UARTUART串行接口。串行接口。 應(yīng)用于應(yīng)用于高精度傳感器高精度傳感器、數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集、高精度檢測(cè)高精度檢測(cè)等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。C8051FXXXC8051FXXX單片機(jī)單片機(jī)46 美國(guó)美國(guó)Silicon LabsSilicon Labs公司，公司，80518051內(nèi)核。內(nèi)核。典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品為為C8051F020C8051F020。內(nèi)部采用。內(nèi)部采用流水線流水線結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)間為間為1 1到到2 2個(gè)時(shí)鐘周期，峰值處理能力為個(gè)時(shí)鐘周期，峰值處理能力為25MIPS25MIPS。高速。高速8 8位位單片機(jī)

54、。單片機(jī)。 片內(nèi)資源片內(nèi)資源：1 1個(gè)個(gè)8 8通道通道8 8位位ADCADC、1 1個(gè)個(gè)8 8通道通道1212位位ADCADC、1 1個(gè)雙路個(gè)雙路1212位位DACDAC；64KB64KB片內(nèi)片內(nèi)FlashFlash程序存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器，4352B RAM4352B RAM；8 8組組I/OI/O端口端口6464根根I/OI/O口線；口線；5 5個(gè)個(gè)1616位通用定時(shí)器，位通用定時(shí)器，5 5路路PCAPCA捕捉捕捉/ /比較模塊；比較模塊；2 2個(gè)個(gè)UARTUART串口、串口、1 1個(gè)個(gè)SMBusSMBus（兼容（兼容I I2 2C)C)串串口、口、1 1個(gè)個(gè)SPISPI串口；串口；2 2路

55、電壓比較器，電源監(jiān)測(cè)模塊，內(nèi)置路電壓比較器，電源監(jiān)測(cè)模塊，內(nèi)置溫度傳感器；溫度傳感器；2.7-3.6V2.7-3.6V工作電源。工作電源。47 該結(jié)構(gòu)可通過(guò)該結(jié)構(gòu)可通過(guò)設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器將片內(nèi)計(jì)數(shù)將片內(nèi)計(jì)數(shù)器器/ /定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADCADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出及單片機(jī)內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào)配置在端口比較器輸出及單片機(jī)內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào)配置在端口I/OI/O引腳，這樣用戶可以根據(jù)自己的需要選擇所需的數(shù)字資引腳，這樣用戶可以根據(jù)自己的需要選擇所需的數(shù)字資源和通用源和通用I/OI/O口?？凇?C8051F C8051

56、F系列單片機(jī)最突出的改進(jìn)是引入了系列單片機(jī)最突出的改進(jìn)是引入了數(shù)字交叉開(kāi)數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)關(guān)。改變了以往內(nèi)部功能與外部引腳的固定對(duì)應(yīng)關(guān)系。它。改變了以往內(nèi)部功能與外部引腳的固定對(duì)應(yīng)關(guān)系。它是一個(gè)大的數(shù)字開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)大的數(shù)字開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源分配允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源分配給端口給端口I/OI/O引腳引腳。48 是宏晶科技公司生產(chǎn)的系列高性能單片機(jī)。是宏晶科技公司生產(chǎn)的系列高性能單片機(jī)。8 8位與位與80518051單片機(jī)兼容的單片機(jī)兼容的MCUMCU內(nèi)核，指令系統(tǒng)與內(nèi)核，指令系統(tǒng)與MCS-51MCS-51系列兼容。資源系列兼容。資源配置和品種豐富，價(jià)格低。配置和品種豐富，價(jià)格低。 產(chǎn)

57、品主要有產(chǎn)品主要有STC89STC89、9090、1010、1111、1212、1515這幾大系列。這幾大系列。每個(gè)系列又分為幾個(gè)子系列，如每個(gè)系列又分為幾個(gè)子系列，如STC15STC15系列有系列有ATC15F/L/WATC15F/L/W幾幾個(gè)子系列，個(gè)子系列，F(xiàn) F：工作電壓：工作電壓3.8-5.5V3.8-5.5V；L L：2.4-3.6V2.4-3.6V；W W：2.4-2.4-5.5V.5.5V.STCSTC系列單片機(jī)系列單片機(jī)49非非80518051系列單片機(jī)系列單片機(jī)也有很多也有很多，在國(guó)內(nèi)得到，在國(guó)內(nèi)得到較為廣泛應(yīng)用較為廣泛應(yīng)用。1.5.3 1.5.3 非非80518051系列

58、單片機(jī)系列單片機(jī) 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISCRISC-Reduced Instruction Set -Reduced Instruction Set ComputerComputer）是相對(duì)于）是相對(duì)于復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISCCISC-Complex -Complex Instruction Set ComputerInstruction Set Computer）來(lái)說(shuō)的，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)廢）來(lái)說(shuō)的，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)廢除機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)追求指令完備的做法。減除機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)追求指令完備的做法。減少了指令的數(shù)量，只保留了那些常用的指令

59、，以字作為指令少了指令的數(shù)量，只保留了那些常用的指令，以字作為指令長(zhǎng)度單位，將長(zhǎng)度單位，將操作數(shù)與操作碼安排在一字之中，指令長(zhǎng)度固操作數(shù)與操作碼安排在一字之中，指令長(zhǎng)度固定、指令格式與種類相對(duì)較少、尋址方式也相對(duì)較少，絕大定、指令格式與種類相對(duì)較少、尋址方式也相對(duì)較少，絕大部分指令都為單周期指令部分指令都為單周期指令。 取值周期短，可以預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速取值周期短，可以預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。執(zhí)行指令。501.5.3 1.5.3 非非80518051系列單片機(jī)系列單片機(jī)AVRAVR系列單片機(jī)系列單片機(jī) 美國(guó)美國(guó)AtmelAtmel公司的高速公司的高速8 8位位R

60、ISCRISC單片機(jī)單片機(jī)(High-(High-performance and Low-power RISC Architectureperformance and Low-power RISC Architecture）（1 1）高速、高可靠性、功能強(qiáng)、低功耗和低價(jià)位。）高速、高可靠性、功能強(qiáng)、低功耗和低價(jià)位。（2 2）采用）采用片內(nèi)片內(nèi)FlashFlash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器給用戶的開(kāi)發(fā)帶來(lái)方便。另給用戶的開(kāi)發(fā)帶來(lái)方便。另外，片內(nèi)大容量外，片內(nèi)大容量RAMRAM不僅能滿足一般場(chǎng)合使用，同時(shí)也更不僅能滿足一般場(chǎng)合使用，同時(shí)也更有效的支持使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)程序，并可像有效的支持使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)