單片機(jī)介紹整套課件完整版電子教案最全ppt整本書課件全套教學(xué)教程(最新)

1、第一章 單片機(jī)介紹模塊概述單片機(jī)是一個(gè)單芯片形態(tài)、面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的出現(xiàn)及發(fā)展使計(jì)算機(jī)技術(shù)從通用型數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)入到智能化的控制領(lǐng)域。從此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩個(gè)重要領(lǐng)域通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展，并正在深深地改變著我們的社會(huì)。單片機(jī)作為一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM ) ,輸入輸出電路(I/O)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口(SCI )，顯示驅(qū)動(dòng)電路(LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM )，模擬

2、多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。下一頁第一章 單片機(jī)介紹教學(xué)目標(biāo)1.了解單片機(jī)的概念、發(fā)展歷史。2.了解單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。3.了解單片機(jī)的發(fā)展趨勢。4.掌握單片機(jī)的特點(diǎn)以及基本組成。下一頁第一章 單片機(jī)介紹1.1單片機(jī)的概念1.2單片機(jī)發(fā)展歷程1.3常見單片機(jī)的類型介紹1.4單片機(jī)的發(fā)展趨勢1.5練習(xí)1.1單片機(jī)的概念1.1.1單片機(jī)的特點(diǎn)1.高集成度、高可靠性 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，

3、內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪聲性能優(yōu)于一般通用的CPU.單片機(jī)程序指令、常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。2.控制功能強(qiáng) 為了滿足對對象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力、I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。下一頁返回1.1單片機(jī)的概念 3.低電壓、低功耗 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8 -3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。 4.優(yōu)異的性能價(jià)格比 單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已

4、可達(dá)到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB , RAM容量則可達(dá)2MB。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高。下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念1.1.2單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件:CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通信接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒有開發(fā)前

5、，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它與單板機(jī)或個(gè)人電腦(PC機(jī))有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其他集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性

6、等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊中得到。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對電源的要求等。開發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)及硬件資源。要利用某型號(hào)單片機(jī)開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特征是將組成計(jì)算機(jī)的基本部件集成在一塊晶體芯片上，構(gòu)成一臺(tái)功能獨(dú)特的、完整的單片微型計(jì)算機(jī)。圖1-1為單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)框圖。下面簡要介紹各組成部分。 1.中央處理器單片機(jī)中的中央處理器CPU和通用微處理器基本

7、相同，由運(yùn)算器和控制器組成，另外增設(shè)了“面向控制”的處理功能，如位處理、查表、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運(yùn)算、狀態(tài)檢測、中斷處理等，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念2.存儲(chǔ)器 單片機(jī)的存儲(chǔ)空間有兩種基本結(jié)構(gòu)。一種是普林斯頓結(jié)構(gòu)(Princeton，將程序和數(shù)據(jù)合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間，即ROM和RAM的地址同在一個(gè)空間里分配不同的地址。CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)，一個(gè)地址對應(yīng)唯一的一個(gè)存儲(chǔ)單元，可以是ROM，也可以是RAM，用同類的訪問指令。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)。CPU用不同的指令訪問不同的存儲(chǔ)器空間。由于單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用中“面向控制”的

8、特點(diǎn)，一般需要較大的程序存儲(chǔ)器。目前，包括MCS一51和80C51系列的單片機(jī)均采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開的哈佛結(jié)構(gòu)。下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念 (1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)在單片機(jī)中，用隨機(jī)存取的存儲(chǔ)器(RAM)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，暫存運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、緩沖和標(biāo)志位等，所以稱之為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置一定容量(64 -256B)的RAM，并以高速RAM的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)的運(yùn)行速度。同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)還把專用的寄存器和通用的寄存器放在同一片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址，以利于運(yùn)行速度的提高。對于某些應(yīng)用系統(tǒng)，還可以外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 (2)程序存儲(chǔ)器(ROM)單片機(jī)的

9、應(yīng)用中常常將開發(fā)調(diào)試成功后的應(yīng)用程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，因?yàn)椴辉俑淖儯赃@種存儲(chǔ)器都采用只讀存儲(chǔ)器ROM的形式。下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器常有以下幾種形式: 掩膜ROM ( Mask ROM)它是由半導(dǎo)體廠家在芯片生產(chǎn)封裝時(shí)，將用戶的應(yīng)用程序代碼通過掩膜工藝制作到單片機(jī)的ROM區(qū)中，一旦寫入后用戶則不能修改。所以它適合于程序已定型，并大批量使用的場合。8051就是采用掩膜ROM的單片機(jī)型號(hào)。 EPROM此種芯片帶有透明窗口，可通過紫外線擦除程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容。應(yīng)用程序可通過專門的寫入器脫機(jī)寫入到單片機(jī)中，需要更改時(shí)可通過紫外線擦除后重新寫入。8751就是采用EPR

10、OM的單片機(jī)型號(hào)。 ROMLESS這種單片機(jī)內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，使用時(shí)必須在外部并行擴(kuò)展一片EPROM作為程序存儲(chǔ)器。8031就是ROMLESS型的單片機(jī)。 下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念.OTP ( one time programmable) ROM這是用戶一次性編程寫入的程序存儲(chǔ)器。用戶可通過專用的寫入器將應(yīng)用程序?qū)懭隣TPROM中，但只允許寫入一次。 Flash ROM ( MTP ROM)閃速存儲(chǔ)器這是一種可由用戶多次編程寫入的程序存儲(chǔ)器。它不需紫外線擦除，編程與擦除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，可保存10年。編程/擦除速度快，4KB編程只需數(shù)秒，擦除只需10ms。例如AT89系列

11、單片機(jī)，可實(shí)現(xiàn)在線編程，也可下載。這是目前大力發(fā)展的一種ROM，大有取代EPROM型產(chǎn)品之勢。 (3)并行vo口單片機(jī)為了突出控制的功能，提供了數(shù)量多、功能強(qiáng)、使用靈活的并行vo口。使用上不僅可靈活地選擇輸入或輸出，還可作為系統(tǒng)總線或控制信號(hào)線，從而為擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器和vo接口提供了方便。下一頁上一頁返回1.1單片機(jī)的概念(4)串行I/O口高速的8位單片機(jī)都可提供全雙工串行I/O口，因而能和某些終端設(shè)備進(jìn)行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相連接。(5)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在實(shí)際的應(yīng)用中，單片機(jī)往往需要精確地定時(shí)，或者需對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，因而在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器電路，通過中斷，實(shí)現(xiàn)定時(shí)/

12、計(jì)數(shù)的自動(dòng)處理。上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)發(fā)展分支，1969-1973年這個(gè)階段是微處理器的產(chǎn)生和初級(jí)發(fā)展的階段。相繼出現(xiàn)的具有代表性的微處理器機(jī)型有Intel公司的4004 , TI公司的TMS1000系列等。1969年，Intel公司受日本Busicom計(jì)算器公司委托，為其一個(gè)計(jì)算器研制一套程序控制器。Busicom公司提出一個(gè)方案是采用12片專用的集成芯片，而Intel公司的一位叫Ted Hoff的電氣工程師則大膽地提出了一種新的理念，即采用通用型的數(shù)據(jù)處理芯片。正是這一理念帶來了微處理器的誕生。下一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程隨著集成電路的產(chǎn)生，集成度朝著中規(guī)

13、模方向發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)也朝著小型化、微型化方向發(fā)展。1971年，Intel公司發(fā)布了具有4位并行處理能力的微處理器4004，標(biāo)志著人類歷史上第一塊微處理器的誕生。它內(nèi)部集成了2 000多個(gè)晶體管，采用P一MQS工藝技術(shù)制造，雖然其面積不足lc擴(kuò)，但卻具有比ENIAC強(qiáng)大的計(jì)算能力，同時(shí)開創(chuàng)了集成電路計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生至今，只有60年的時(shí)間，依靠微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，從電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路，現(xiàn)在一塊芯片上完全可以集成幾百萬甚至上千萬只晶體管，使得計(jì)算機(jī)體積更小，功能更強(qiáng)。特別是近20年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工農(nóng)業(yè)、科研、教育、

14、國防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，像Fairchid公司研制的F8單片微型計(jì)算機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit，也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM ) ,程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他vo通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)

15、展時(shí)期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把CPU,RAM有的還包括了一些簡單的vo口集成到芯片上，像Farichild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程1976年Intel公司推出了MCS - 48單片機(jī)，這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的8位單片微型計(jì)算機(jī)，并推向市場。它以體積小，功能全，價(jià)格低贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。在MCS-48的帶領(lǐng)下，其后，各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī)，像Zilog公司的Z8

16、系列。到了80年代初，單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，像Intel公司的MCS - 51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等，80年代，世界各大公司均競相研制出品種多功能強(qiáng)的單片機(jī)，約有幾十個(gè)系列，300多個(gè)品種，此時(shí)的單片機(jī)均屬于真正的單片化，大多集成了CPU,RAM,ROM、數(shù)目繁多的vo接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，功能越來越強(qiáng)大，RAM和ROM的容量也越來越大，尋址空間甚至可達(dá)64KB，下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程可以說，單片機(jī)發(fā)展到了一個(gè)全新階段，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，許多家用電器均走向利用單片機(jī)控制

17、的智能化發(fā)展道路。1982年以后，16位單片機(jī)問世，代表產(chǎn)品是Intel公司的MCS-96系列，16位單片機(jī)比起8位機(jī)，數(shù)據(jù)寬度增加了一倍，實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)，主頻更高，集成度達(dá)到了12萬只晶體管，RAM增加到了232字節(jié)，ROM則達(dá)到了8KB，并且有8個(gè)中斷源，同時(shí)配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換通道，高速的vo處理單元，適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代以后，單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展，世界各大半導(dǎo)體公司相繼開發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)。美國Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS一51的新一代PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有33條精簡指令集吸引了不少用戶，使人們從In

18、tel的111條復(fù)雜指令集中走出來。PIC單片機(jī)獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程隨后更多的單片機(jī)品種蜂擁而至，Motorola公司相繼發(fā)布了MC68HC系列單片機(jī)，日本的幾個(gè)著名公司都研制出了性能更強(qiáng)的產(chǎn)品，但日本的單片機(jī)一般均用于專用系統(tǒng)控制，而不像Intel等公司投放到市場形成通用單片機(jī)。例如NEC公司生產(chǎn)的uCOM87系列單片機(jī)，其代表作uPC7811是一種性能相當(dāng)優(yōu)異的單片機(jī)。Motorola公司的MC68HC05系列其高速低價(jià)等特點(diǎn)贏得了不少用戶。Zilog公司的Z8系列產(chǎn)品代表作是28671，內(nèi)含ASIC Debug解釋程序，極大地方便用

19、戶。而美國的COP800系列單片機(jī)則采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。Atmel公司則把單片機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的Flash存儲(chǔ)技術(shù)完美地結(jié)合起來，發(fā)布了性能相當(dāng)優(yōu)秀的AT89系列單片機(jī)。包括中國的臺(tái)灣Holtek和Winbond等公司也紛紛加入了單片機(jī)發(fā)展行列，憑著他們廉價(jià)的優(yōu)勢，分享一杯美羹。下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程1990年美國Intel公司推出了80960超級(jí)32位單片機(jī)引起了計(jì)算機(jī)界的轟動(dòng)，產(chǎn)品相繼投放市場，成為單片機(jī)發(fā)展史上又一個(gè)重要的里程碑。此期間，單片機(jī)園地里，單片機(jī)品種異彩紛呈，爭奇斗艷。有8位、16位甚至32位機(jī)，但8位單片機(jī)仍以它的價(jià)格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開

20、發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。而Intel公司憑著他們雄厚的技術(shù)，性能優(yōu)秀的機(jī)型和良好的基礎(chǔ)，目前仍是單片機(jī)的主流產(chǎn)品。只不過是90年代中期，Intel公司忙著開發(fā)他們個(gè)人電腦微處理器，已沒有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù).而由Philips等公司繼續(xù)發(fā)展C51系列單片機(jī)。下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇: 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域匯總 .用圖像傳感器測量系統(tǒng); .衛(wèi)星電視的串口模擬SPI,I2C的應(yīng)用，如雷達(dá)錄取的數(shù)據(jù)傳送; .直接與AD芯片配合進(jìn)行各種數(shù)據(jù)傳感器

21、配合; .利用單片機(jī)與PC機(jī)的232通信進(jìn)行控制，單片機(jī)為控制對象; .通過IC卡、單片機(jī)、PC機(jī)構(gòu)成的各種收費(fèi)系統(tǒng);下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程.通過單片機(jī)控制各種步進(jìn)電機(jī)完成工控任務(wù)系統(tǒng);.通過單片機(jī)控制各種電磁設(shè)備完成工控任務(wù)系統(tǒng)(如程控交換系統(tǒng)); .可應(yīng)用在電機(jī)的變頻技術(shù)上的控制領(lǐng)域中; .各種測量工具如水位尺，它在水文上的應(yīng)用很普及; .大型指針鐘控制器，主要根據(jù)時(shí)間控制電機(jī)帶動(dòng)指針; .電子配料控制儀，基于小型生產(chǎn)的自動(dòng)或半自動(dòng)控制，如控制上料、攪拌等; .用定時(shí)器和捕獲功能進(jìn)行某一系統(tǒng)的檢測?？商峁﹫?bào)警、控制等。如水位控制、溫度控制，全自動(dòng)洗衣機(jī)等;.電子稱重計(jì);.教學(xué)

22、用儀器、醫(yī)療儀器;下一頁上一頁返回1.2單片機(jī)發(fā)展歷程.由單片機(jī)構(gòu)成的霓虹燈控制器;.在鋼的熱處理中采用熱磁儀測量;.各種金屬探傷儀器;.礦山生產(chǎn)智能監(jiān)測儀;.煤礦的產(chǎn)煤計(jì)數(shù)器;.汽車安全系統(tǒng);.智能玩具;.用超聲波測量江河水位;.交流電監(jiān)測儀;總之，單片機(jī)技術(shù)使用范圍廣，在各種儀器儀表生產(chǎn)單位、石油、化工，紡織、機(jī)械的加工等各個(gè)行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹自單片機(jī)誕生以來近30年中，由于單片機(jī)所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，單片機(jī)已成為大眾電器產(chǎn)品、儀器儀表中的一個(gè)非常重要的組成部分。目前國際上有眾多的單片機(jī)制造商，市場上流行的單片機(jī)品種類型繁多。由于國際上各單片機(jī)制

23、造商生產(chǎn)的單片機(jī)所具備的功能、特性都有各自的特色，因而，各公司在國際市場上都占有一席之地。目前，我國市場上普遍使用的單片機(jī)為51系列或其兼容系列(如AT89系列)機(jī)型。下面，本書將就 Intel公司51系列單片機(jī)、Atmel公司的AT89系列單片機(jī)、Microchip公司PIC系列單片機(jī)、TI公司的MSP430單片機(jī)和其他部分單片機(jī)制造商生產(chǎn)的單片機(jī)進(jìn)行介紹。希望通過對這些主流單片機(jī)的介紹，使初學(xué)者可以對單片機(jī)的性能、特點(diǎn)有一個(gè)基本的了解。下一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹1.3.1 Intel公司MCS系列單片機(jī)美國Intel公司是世界上最早生產(chǎn)、研制新型單片機(jī)的制造商之一。該公司相繼推出

24、的單片機(jī)品種有:MCS一48系列機(jī)、MCS-51系列機(jī)、MCS一96系列機(jī)、MCS一196系列機(jī)等。1. MCS-51系列 MCS -51系列單片機(jī)是由Intel公司于1980年推出的8位單片機(jī)，其中的典型產(chǎn)品就是8051。之后不久，Intel公司徹底開放了8051單片機(jī)的技術(shù)，引來世界上很多半導(dǎo)體廠商加入到開發(fā)和改造8051單片機(jī)的行列中。這其中Philips公司著力發(fā)展了單片機(jī)的控制功能和外圍單元;Atmel公司在單片機(jī)內(nèi)部植人了Flash ROM，從而使單片機(jī)的應(yīng)用變得更為靈活，同時(shí)也使其在我國擁有了大量的用戶;ADI公司推出了AduC8XX系列單片機(jī)，在單片機(jī)向SOC發(fā)展的模/數(shù)混合集

25、成電路發(fā)展過下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹程中扮演了很重要的角色;Cygnal公司則采用一種全新的流水線設(shè)計(jì)思路，使單片機(jī)的運(yùn)算速度得到了極大的提高，在向SOC發(fā)展的過程中邁出了一大步。不論這些制造商對8051如何改進(jìn)，但它們都保留了8051原有的指令系統(tǒng)和內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)，因此，所有這些單片機(jī)的指令都是相互兼容的，開發(fā)的工具也大致相同，業(yè)界把這類單片機(jī)統(tǒng)稱為MCS一51系列單片機(jī)。如圖1-2所示，MCS-51系列單片機(jī)仍然是8位CPU。其內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的。專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶

26、數(shù)據(jù)。所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹 另外，MCS-51單片機(jī)共有40%個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序、原始數(shù)據(jù)或表格。它有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷，用于控制程序轉(zhuǎn)向。在輸入/輸出端口方面，MCS-51共有4組8位I/O口(P0. P1. P2或P3 )，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。MCS - 51還內(nèi)置了一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其他設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。在中斷與時(shí)鐘電路方面，8051具備較完善的中斷功

27、能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。此外，8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12 MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但需外置振蕩電容。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹 2. MCS-96系列和MCS-196系列 Intel公司于1984年推出16位高性能MCS-96系列單片機(jī)，也就是8X9X系列。該系列機(jī)采用“多累加器”和“流水線作業(yè)”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，運(yùn)算速度快，精度高。典型產(chǎn)品為8397BH。其主要功能為16位CPU , 232字節(jié)寄存器文件;具有采樣保持的10位A/D轉(zhuǎn)換器;20個(gè)中斷源,5個(gè)8位I/O口;8 K

28、B的ROM存儲(chǔ)器;一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)專用串行口;波特率發(fā)生器;兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一個(gè)16位監(jiān)視定時(shí)器;4個(gè)16位軟件定時(shí)器;16位乘法和32/16除法，操作速度為6. 25 MCS-196系列單片機(jī)是Intel公司繼8X9X之后推出的16位嵌人式微控制器。它除了保留8X9X全部功能外，在功能部件和指令支持上又有很大改進(jìn)，性能上也有了顯著提高，下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹使其適用于更復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場合。MCS-196單片機(jī)有多種型號(hào)，不同型號(hào)配置有不同的功能部件，且具有不同存儲(chǔ)器空間和尋址能力，可以滿足不同場合的要求。MCS-196系列單片機(jī)都有1個(gè)基于寄存器到寄存器結(jié)

29、構(gòu)的內(nèi)核。這種結(jié)構(gòu)消除了累加器的瓶頸現(xiàn)象，加快了數(shù)據(jù)傳輸。另有多種功能部件，在不同型號(hào)中進(jìn)行不同配置。這些功能部件除包括在8X9X中就有的vo口、to位A/D轉(zhuǎn)換器、PWM(脈寬調(diào)制器),SIO(全雙工串行I/O口)、中斷源、看門狗定時(shí)器、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、HSVO(高速輸入/輸出口)等外，還包括在MCS-196中出現(xiàn)的PTS(外圍事務(wù)服務(wù)器),EPA(事件處理器陣列),WG(波形發(fā)生器)等。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹與其他系列(如51系列、PIC系列等)相比，HSI/0, PTS, EPA, WG是MCS一196最具特色的功能部件。HSI/0 ( High Speed In

30、puts and Outputs ):其中HSI用于記錄某一外部事件相對于時(shí)間基準(zhǔn)(如定時(shí)器1)的發(fā)生時(shí)刻。此功能部件在檢測到引腳上規(guī)定的跳變事件(包括正跳變、負(fù)跳變、每次正跳變、8個(gè)正跳變)后，將發(fā)生事件的類型與時(shí)刻記錄下來，并產(chǎn)生相關(guān)中斷。此部件適用于信號(hào)的時(shí)間參數(shù)測量。HSO則用于按程序規(guī)定的時(shí)間去觸發(fā)某一事件(如置位/清零口線、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換等)，要求CPU的開銷極小，速度極高。此部件便于實(shí)時(shí)輸出控制，可用來產(chǎn)生多種信號(hào)波形。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹EPA ( Event Processor Array ):實(shí)質(zhì)上是捕捉/比較模塊。所謂“捕捉”，就是捕獲產(chǎn)生于引腳上的

31、跳變事件(有正跳變、負(fù)跳變、正負(fù)跳變等)，記載這些輸入事件相對于時(shí)基定時(shí)器發(fā)生的時(shí)刻;“比較”則是和預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間作比較，預(yù)定時(shí)間一到就去執(zhí)行某種輸出功能(比如輸出置為高、輸出置為低、輸出翻轉(zhuǎn)、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、復(fù)位定時(shí)器等)。可見，EPA和HS1/0的功能類似，但EPA在CPU開銷上要求更少，性能更好一些。表1-1所列的是在不同時(shí)鐘頻率下HSI/0和EPA分辨能力的比較。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹PTS ( Peripheral Transaction Server ):實(shí)質(zhì)上是中斷服務(wù)機(jī)制的改進(jìn)。對正常的中斷服務(wù)，CPU都要“親自”去執(zhí)行，而現(xiàn)在的PTS提供了一種類似DMA

32、的操作。當(dāng)中斷發(fā)生后，由微代碼執(zhí)行PTS周期。該周期就像DMA周期那樣插人正常的指令流中，完成中斷服務(wù)，這樣CPU的開銷比一般的中斷響應(yīng)要少得多。WG ( Waveform Generator ):可產(chǎn)生獨(dú)立的、具有相同頻率和工作方式的3對PWM波形。特別適合控制三相交流感應(yīng)電機(jī)、直流無刷電機(jī)和其他需要多個(gè)PWM輸出的場合。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹另外，MCS-196單片機(jī)總線控制器還具有可編程的等待狀態(tài)發(fā)生器，可方便地與慢速外設(shè)接口;在運(yùn)行中可動(dòng)態(tài)選擇8位或者16位的總線寬度，并能通過HOLD/HLDA協(xié)議方便地實(shí)現(xiàn)多處理器通信。目前，MCS -196系列主要有3種:HSl

33、/O系列，這類芯片具有高速輸入、輸出口;E以系列，這類芯片內(nèi)部具有事件處理器陣列;Motor Control系列，這類芯片適用于電機(jī)控制。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹1.3.2 Atmel公司AT89系列和AT90系列單片機(jī)1. AT89系列AT89系列單片機(jī)是Atmel公司的8位Flash單片機(jī)。AT89系列單片機(jī)的核心是8031，在軟件和硬件方面與51系列完全兼容，指令和有關(guān)定義與51系列完全相同，為51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)編寫的程序可以直接用于AT89 。 AT89系列的引腳排列、定義與51系列完全一致，可以直接替換。由于內(nèi)部有Flash ROM，所以編寫的程序燒錄很方便，易

34、于電擦除，可以反復(fù)使用，非常方便用戶對程序進(jìn)行修改，縮短了研制周期，降低了研制成本。在單片機(jī)內(nèi)部有Flash存儲(chǔ)器，功耗很低，F(xiàn)lash ROM的容量從A89C1051的1KB到AT89S55的20KB，有許多品種，選擇余地大。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT89系列單片機(jī)的型號(hào)由三部分組成:前綴、型號(hào)、后綴。前綴:由AT字母組成，表示Atmel公司。 型號(hào):由89Cx x x或89LVxxxx來表示。 89Cx x x x中的9表示內(nèi)部有Flash存儲(chǔ)器，C為CMOS產(chǎn)品。 89LV x x x x中的LV表示低電壓產(chǎn)品。 89Sx x x x中的S表示含有串行下載的Flash

35、存儲(chǔ)器。 xxxx表示器件的型號(hào)。例如，AT89C52-12PI，表示為Atmel公司產(chǎn)品，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器，CMOS芯片，速度為12 MHzDIP封裝，工業(yè)產(chǎn)品，按標(biāo)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)。AT89系列單片機(jī)常用型號(hào)見表1-2所列。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹Atmel公司的AT89系列單片機(jī)品種較多，本書不可能一一進(jìn)行介紹。因此，在下面的介紹中，將對目前初學(xué)單片機(jī)和進(jìn)行單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)常用的幾種單片機(jī)類型予以介紹。 (1)AT89C51單片機(jī)AT89C51單片機(jī)是過去一些年在中國國內(nèi)使用得最為普遍的一種單片機(jī)類型。雖然現(xiàn)在Atmel公司已停止生產(chǎn)該類芯片，而且目前市場上正逐步用AT89

36、S51來替代AT89C51，但對于單片機(jī)初學(xué)者來說，了解AT89C51的基本性能還是非常必要的。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT89C51是一種低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)。片內(nèi)含4 KB的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)。同時(shí)，它還兼容標(biāo)準(zhǔn)51指令系統(tǒng)，其片內(nèi)含有通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)。AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。另外，AT89C51也是一種低功耗、高性能單片機(jī)，其引腳排列如圖1-3所示，其具有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向

37、輸入/輸出(vo)端口，同時(shí)內(nèi)含兩個(gè)外中斷口、兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器和兩個(gè)全雙工串行通信口。此外，AT89C51既可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線進(jìn)行編程。它把通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，而且其中的Flash存儲(chǔ)器是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器，因此，使用這種單片機(jī)可以有效地降低開發(fā)成本。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT89C51具有PDIP,PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求。(2) AT89 S51與AT89C51性能的對比在中國的單片機(jī)市場上，過去使用率最高的單片機(jī)是AT89C51。由于AT89C51在性能上不支持

38、ISP(在線更新程序)功能，必須加上ISP等新功能才能更好地延續(xù)51的傳奇，因此AT89C51已經(jīng)停產(chǎn)，并被AT89 S51所取代?，F(xiàn)在，AT89 S51已經(jīng)成為實(shí)際應(yīng)用市場上新的寵兒。AT89S51在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，它采用了0. 35 x,m新工藝，降低了成本，而且將功能提升，增強(qiáng)了競爭力。89 SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。正是由于目前的市場現(xiàn)狀，在后面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，本書使用的單片機(jī)型號(hào)就是AT89 S51。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹 AT89S51相對于AT89C51來說，其特點(diǎn)和增加的新功能主要可以歸納為以下的幾個(gè)方面。雖然新增了許多功能，其性能也有了較

39、大提升，但是其價(jià)格基本不變，甚至比AT89C51更低。增加了ISP在線編程功能。這個(gè)功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序時(shí)不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。這是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。最高工作頻率為33 MHz。過去的AT89C51的極限工作頻率是24 MHz，也就是說AT89S51具有更高的工作頻率，從而具有更快的計(jì)算速度。.具有雙工DART串行通道;.具有內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像AT89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路;.具有雙數(shù)據(jù)指示器和電源關(guān)閉標(biāo)識(shí);下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹 .擁有全新的加密算法，使得人們對于AT89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這

40、樣就可以有效地保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯; .兼容性方面，AT89S51向下完全兼容51全部系列產(chǎn)品。早期MCS - 51上可以運(yùn)行的程序在AT89 S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。總而言之，AT89 S51與AT89C51相比，性能是大大提高了，兼容性也增強(qiáng)了，成本卻并未提高很多。因此，AT89S51會(huì)成為單片機(jī)初學(xué)者在今后選擇單片機(jī)時(shí)首先考慮的一個(gè)機(jī)型。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹 (3)AT89C52單片機(jī)AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有8 KB的閃速可編程及電可擦寫只讀存儲(chǔ)器。該芯片的制造采用了Atmel公司高密度固定存儲(chǔ)器的生產(chǎn)技術(shù)，是一種低功耗、高性能的8位CMO

41、S微處理芯片。與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的80C51和80C52指令集及引腳排列相兼容，片內(nèi)的閃速存儲(chǔ)器可以在線對程序存儲(chǔ)器重新編程，也可用常規(guī)的固定存儲(chǔ)器編程器編程。Atmel的AT89 C52將功能多樣的8位CPU與閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在同一個(gè)芯片上，為許多嵌人式控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了高度靈活有價(jià)值的設(shè)計(jì)方案。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT89C52單片機(jī)與8052相仿，有8 KB的閃速存儲(chǔ)器、256字節(jié)的RAM,32條vo線、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源的中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)雙工的串行口、片上振蕩器和時(shí)鐘電路。此外，AT89C52穩(wěn)態(tài)邏輯的設(shè)計(jì)使工作頻率可以降為零，并且支持兩種軟件可選的省電模

42、式。在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口與中斷系統(tǒng)仍然起作用;在掉電模式下，僅保存RAM的內(nèi)容，振蕩器停止振動(dòng)，關(guān)閉芯片的其他功能，直到下一次硬件復(fù)位到來。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT89C52的引腳功能與8052相同。在閑置模式時(shí)，CPU自身處于凍結(jié)狀態(tài)，而其他部分仍然有效。該模式的進(jìn)人由軟件控制，在此模式下，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容都保持不變，任何開中斷或硬件復(fù)位都會(huì)喚醒。如果是硬件復(fù)位喚醒，則單片機(jī)從閑置狀態(tài)開始恢復(fù)程序運(yùn)行，執(zhí)行兩個(gè)機(jī)器周期后由內(nèi)部復(fù)位算法控制，此時(shí)片內(nèi)的硬件禁止訪問內(nèi)部RAM，但不禁止訪問端口的引腳。因此為排除閑

43、置被復(fù)位喚醒后意外對端口的寫入，要求跟在閑置命令后的指令不得是向端口引腳或外部存儲(chǔ)器的寫命令。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹尚未使用的AT89C52片內(nèi)閃速存儲(chǔ)器陣列處于擦除狀態(tài)，內(nèi)容全為FFH，并可立即編程。該器件的編程接口接受12 V高壓或Vc。低壓編程允許信號(hào)，低電壓編程模式為用戶系統(tǒng)對AT89 C52編程提供了方便。高電壓編程模式與常規(guī)的第三方閃速存儲(chǔ)器或EPROM編程器兼容。在對AT89C52編程前，應(yīng)按閃速存儲(chǔ)器編程模式建立地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。編程順序?yàn)?首先，在地址線上輸入所需的存儲(chǔ)器地址;然后，在數(shù)據(jù)線上輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié);接下來，將正確的控制信號(hào)組合變?yōu)橛行?之

44、后，如果是高電壓編程模式，將EA/Vpp升至12 V;最后，給ALE/PROG一個(gè)脈沖，在閃速存儲(chǔ)器陣列或鎖定位中編程一字節(jié)，寫字節(jié)周期由自身提供時(shí)序，典型情況不超過1. 5ms。改變地址和數(shù)據(jù)值重復(fù)上述步驟，直到全部陣列或目標(biāo)文件結(jié)束。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹( 4) AT89 58252單片機(jī)AT89S8252是低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)。片內(nèi)含8 KB的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM o SPI串行口用于編程向下裝載，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和

45、Flash存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大的AT89S8252單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)的控制。 AT89S8252有40個(gè)引腳、32個(gè)外部雙向輸入/輸出(vo)端口、9個(gè)中斷源;內(nèi)含2個(gè)外中斷口、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、可編程DART串行通信口、SPI串行口。AT89S8252可按常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。如果將其通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是與可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器相結(jié)合可有效地降低開發(fā)成本。 AT89S8252有PDIP,TQFP及PLCC三種封裝形式，以適應(yīng)不同應(yīng)用系統(tǒng)的需求。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT89S825的主要功能特性.兼容5

46、1指令系統(tǒng); 32個(gè)雙向I/O口;3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷; SPI串行口;2個(gè)外部中斷源,2個(gè)讀寫中斷口線;.低功耗空閑和掉電功能;.8KB可反復(fù)擦寫(1 000次)Flash ROM;256x8位內(nèi)部RAM;.全靜態(tài)操作0一24 MHz;4.06.0V工作電壓范圍;下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹.可編程DART串行通道;3級(jí)加密位;.兩種軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。 2. AT90系列Atmel公司的AT90系列單片機(jī)，也就是常說的AVR系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)吸收了PIC系列單片機(jī)與51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮了Flash存儲(chǔ)器的特長，是性價(jià)比極高的單片機(jī)。AVR系列單

47、片機(jī)有很多型號(hào),這里介紹幾款。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹AT90是增強(qiáng)RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī)，具有精簡指令集RISC結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件性能。目前，單片機(jī)使用高級(jí)語言編程已成為一種標(biāo)準(zhǔn)編程方法。AVR結(jié)構(gòu)單片機(jī)的開發(fā)目的就在于使之能夠采用C語言編程，從而能高效地開發(fā)出目標(biāo)產(chǎn)品。為了對目標(biāo)代碼大小、性能及功耗進(jìn)行優(yōu)化，AVR單片機(jī)采用了大型快速存取寄存器文件和快速單周期指令。在AVR單片機(jī)中，使用了32個(gè)通用工作寄存器來代替累加器，這樣可以避免累加器和存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送。在AVR單片機(jī)的指令中，在前一條指令執(zhí)行的時(shí)候，就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個(gè)周期

48、執(zhí)行指令。AVR單片機(jī)用一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令，在8位單片機(jī)中是真正的RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹 AVR單片機(jī)是用低功耗、非揮發(fā)式的CMOS工藝制造的，通過SPI口和一般的編程器，就可以對AVR單片機(jī)的Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程。這種系列的單片機(jī)有良好的性能價(jià)格比。由于AVR單片機(jī)采用Harvard結(jié)構(gòu)，所以其程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分開的，可以直接訪問8MB程序存儲(chǔ)器和8 MB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，寄存器文件被雙向映射，能夠快速訪問SRAM存儲(chǔ)器。AT90系列單片機(jī)目前有AT90S1200,AT90S2313,AT90S4414,AT90S8515,AT90S23

49、23,AT90S2343,AT90SMEG603,AT90SMEG103,AT90S4434,AT90S8535等多種型號(hào)，其性能都比89系列單片機(jī)優(yōu)越。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹1.3.3 Microchip公司PIC系列單片機(jī)美國Microchip公司是當(dāng)今世界第二大8位單片機(jī)生產(chǎn)商，它生產(chǎn)的單片機(jī)主要機(jī)型就是PIC系列單片機(jī)。PIC系列單片機(jī)是具有低功耗、低價(jià)格、小體積、片內(nèi)帶EPROM等優(yōu)點(diǎn)的CMOS單片機(jī);指令速度比同類單片機(jī)提高了五倍左右，程序存儲(chǔ)器可節(jié)約一半;具有易學(xué)易用的精簡指令集RISC結(jié)構(gòu)和一次性的編程技術(shù)(OTP型)，可大大縮短開發(fā)周期。PIC系列有多種型

50、號(hào)，下面簡單介紹幾種常用的PIC系列的單片機(jī)。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹1. PICI2CXXX系列PICI2CXXXX系列單片機(jī)是小體積、低功耗、大驅(qū)動(dòng)能力的單片機(jī)。單片機(jī)一共只有8個(gè)引腳，非常適用于微型儀器儀表、通信、家電、玩具等小規(guī)模的應(yīng)用場合，而且它的vo端口驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，片內(nèi)自帶振蕩器，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方.便，外圍電路極少.這一類單片機(jī)的共同特點(diǎn)是:.引腳少，體積小;.無需設(shè)計(jì)振蕩器;.有6個(gè)vo端口;.驅(qū)動(dòng)、吸收電流為20 25 mA ;2.5 V低電壓供電，低功耗;.指令少，只有33條，便于編寫程序。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹2. PIC16C5X系列

51、PIC16C5X系列單片機(jī)屬于高性能，片內(nèi)帶EPROM的8位CMOS單片機(jī)系列。其共有33條單字節(jié)指令，其中跳轉(zhuǎn)指令為雙周期指令。該系列單片機(jī)內(nèi)置WDT技術(shù)，有12-20個(gè)大電流I/O端口，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)簡單，使用方便。時(shí)鐘頻率達(dá)20 MHz，指令字長12位，數(shù)據(jù)字長8位，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(EPROM,OTPROM,ROM)為512-2K x12位，通用存儲(chǔ)器(RAM)為2472 x 8位，還有78個(gè)專用寄存器。片內(nèi)有上復(fù)位電路(POR)和振蕩器起振定時(shí)器(OST)，內(nèi)置抗干擾看門狗定時(shí)器(WDT )。有12-20個(gè)I/O引腳，可獨(dú)立編程為輸入/輸出端口，8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(RTCC)，位可編程預(yù)分

52、頻器PRESCALER)，供電電壓為2. 5-6. 25 V .下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹3. PIC16C71系列PIC16C71是PICI6CSX系列的增強(qiáng)型單片機(jī)。用PICI6CSX系列編寫的程序轉(zhuǎn)換成可以為PIC16C71應(yīng)用的程序，要作適當(dāng)調(diào)整，因?yàn)槠瑑?nèi)有RC振蕩的看門狗定時(shí)器WDT，指令字長增加為14位，增加了4條指令(RETURN, RETFIE, ADDLW, SUBLW )。它具有低功耗、高性能、全靜態(tài)設(shè)計(jì)，內(nèi)部自帶4路8位A/D轉(zhuǎn)換器和4個(gè)中斷源、一個(gè)8級(jí)硬件堆棧，另有一個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(具有8位預(yù)分頻),13個(gè)雙向I/O端口。下一頁上一頁返回1.3常見單

53、片機(jī)的類型介紹PIC16C71單片機(jī)有35條單字節(jié)指令，除跳轉(zhuǎn)指令外，其余指令均為單周期指令，指令周期為200 ns，時(shí)鐘頻率達(dá)20 MHz。片內(nèi)具有(EPEOM, OPTROM, QTPROM)存儲(chǔ)器，容量為1 024 x 14位，通用(RAM)寄存器容量為36 x 8位，15個(gè)特殊功能寄存器，8級(jí)硬件堆棧,4個(gè)中斷源，分別是INT引腳外部觸發(fā)中斷，RTCC定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷，A/D轉(zhuǎn)換完成中斷，RIM一RB7端口電平變化引起中斷。“定義EPROM”中的保密熔絲可保護(hù)程序不被非法復(fù)制。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹1.3.4 TI公司MSP430單片機(jī)TI公司生產(chǎn)的MSP43

54、0單片機(jī)在超低功耗方面有突出的表現(xiàn)，經(jīng)常被電池應(yīng)用設(shè)計(jì)師所選用，被業(yè)界稱為綠色MCU。同時(shí)它內(nèi)部有豐富的片內(nèi)外圍模塊，是一個(gè)典型的片上系統(tǒng)(SOC)，又是16位的精簡指令結(jié)構(gòu)，功能相當(dāng)強(qiáng)大。 1.特性 .功耗極低，待機(jī)電流1. 5 x,A/MHz，工作電流小于350 wA/MHz (3 V工作電壓); .有五種節(jié)能工作模式; .正常工作溫度為一40一+80 。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹2.內(nèi)部結(jié)構(gòu) (1)CPU CPU由16位的ALU,16個(gè)寄存器和一套指令控制邏輯組成。在16個(gè)寄存器中，除了程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針SP、狀態(tài)寄存器SR、常數(shù)發(fā)生器CG1,CG2外，所有寄存器都

55、可以作為通用寄存器用于指令的操作。在CPU內(nèi)部還有16位的地址總線和數(shù)據(jù)總線。 (2)存儲(chǔ)器MSP430的ROM,RAM和外圍模塊，都用一個(gè)公共空間進(jìn)行尋址，特殊寄存器及外圍模塊的地址在OOOOH-1FFFH,RAM,ROM共享2000H-FFFFH地址，ROM的容量為1 - 60 KB。對于Flash型的單片機(jī)，內(nèi)部還集成有兩段128字節(jié)的信息存儲(chǔ)器和1 KB存放自舉程序。代碼存儲(chǔ)器的訪問以字形式取得代碼，數(shù)據(jù)則以字或字節(jié)方式訪問。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹(3)外圍模塊MSP430單片機(jī)的外圍模塊包括基本定時(shí)器、16位定時(shí)器、A/D轉(zhuǎn)換器、I/O端口、異步同步串行通信口以及

56、液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊。 (4)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生器在MSP430單片機(jī)的內(nèi)部有專門為通用的低功耗32 768 Hz時(shí)鐘晶振設(shè)計(jì)的LFXT1振蕩器，片內(nèi)還有一個(gè)可接人高速晶振的振蕩器。其他公司的單片機(jī)Z8單片機(jī)是Zilog公司的產(chǎn)品，采用多累加器結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的中斷處理能力，開發(fā)工具價(jià)廉物美。Z8單片機(jī)以低價(jià)位面向低端應(yīng)用。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹Epson公司的單片機(jī)以低電壓、低功耗和內(nèi)置LCD驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)而聞名于世，尤其是LCD驅(qū)動(dòng)部分做得很好，廣泛用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、儀器儀表、通信設(shè)備和手持式消費(fèi)類產(chǎn)品等領(lǐng)域。目前Epson公司已推出4位單片機(jī)SMC62系列、SMC

57、63系列、SMC60系ylj和8位單片機(jī)SMC88系ylj。東芝公司單片機(jī)門類齊全，4位機(jī)在家電領(lǐng)域有很大市場，8位機(jī)主要有870系列、90系列。該類單片機(jī)允許使用慢模式，采用32 kHz時(shí)鐘時(shí)功耗降至10 wA數(shù)量級(jí)。東芝的32位單片機(jī)采用MIPS 3000A,RISC的CPU結(jié)構(gòu)，面向VCD、數(shù)字相機(jī)、圖像處理等市場。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹臺(tái)灣的Micon公司生產(chǎn)的MDT20XX系列單片機(jī)屬于工業(yè)級(jí)OTP單片機(jī)，與PIC單片機(jī)引腳完全一致。海爾集團(tuán)的電冰箱控制器、TCL通信產(chǎn)品、長安奧拓鈴木小橋車功率分配器就是采用了這種單片機(jī)。 COP8單片機(jī)是NS(美國國家半導(dǎo)體公司

58、)的產(chǎn)品，內(nèi)部集成了16位A/D，這是不多見的。同時(shí)，COP8單片機(jī)在看門狗多路及STOP方式下單片機(jī)的喚醒方式等方面都有獨(dú)到之處。另外，COP8的程序加密也做得比較好。下一頁上一頁返回1.3常見單片機(jī)的類型介紹臺(tái)灣華邦公司的W77 , W78系列8位單片機(jī)的引腳和指令集與8051兼容，但每個(gè)指令周期只需要4個(gè)時(shí)鐘周期，速度提高了3倍，工作頻率最高可達(dá)40 MHz。同時(shí)它增加了看門狗時(shí)鐘(Watch Dog Timer) ,6組外部中斷源,2組UART,2組Data pointer及Wait state con- trol pin o W741系列的4位單片機(jī)具有帶液晶驅(qū)動(dòng)、在線燒錄、保密性高

59、、低操作電壓(1. 2-1. 8 V)等優(yōu)點(diǎn)。 LG公司生產(chǎn)的GMS90系ylj單片機(jī)，與Intel 51系列 ,Atmel 89C51/52. 89C2051等單片機(jī)兼容。它采用了CMOS技術(shù)，具有高達(dá)40 MHz的時(shí)鐘頻率，應(yīng)用于多功能電話、智能傳感器、電度表、工業(yè)控制、防盜報(bào)警裝置、各種計(jì)費(fèi)器、各種IC卡裝置、DVD,VCD,CD-ROM等各種領(lǐng)域。上一頁返回1.4單片機(jī)的發(fā)展趨勢現(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放、百家爭鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)

60、用提供廣闊的天地。綜觀單片機(jī)30多年的發(fā)展過程，再從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展和微電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，我們可以預(yù)見未來單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢。單片機(jī)將朝著大容量高性能化、小容量低價(jià)格化、外圍電路的內(nèi)裝化以及I/O接口功能的增強(qiáng)、功耗降低等方向發(fā)展?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致如下。下一頁返回1.4單片機(jī)的發(fā)展趨勢1.4.1 技術(shù)高新化目前的單片機(jī)由16位向32位系列發(fā)展，其內(nèi)部的性能發(fā)展情況主要有:CPU功能增強(qiáng)，運(yùn)算速度和精度不斷提高，新穎的RISC機(jī)構(gòu)也不斷被采用，擴(kuò)展了內(nèi)部資源，也增強(qiáng)了內(nèi)部資源的功能。當(dāng)前，單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器容量較過去大為增加了，ROM從4 KB擴(kuò)展到