單片機微機原理第1章概述

1、第1章 單片機概述 20世紀70年代問世。已廣泛應用在：工業(yè)自動化、自動檢測與控制、智能儀器儀表、機電一體化設備、汽車電子、家用電器等各個方面。那么，什么是單片機呢？1.1 什么是單片機? 在半導體硅片上集成(j chn)了微處理器(CPU)，存儲器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口。 具有一臺計算機的屬性。也稱為：共二十頁微控制器 MCU(MicroController Unit)嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroController Unit）。 我國，習慣使用“單片機”這一名稱。 單片機主要應用于測試和控制領域 按用途可分為通用型和專用型兩大類：（1）通用

2、型可開發(fā)的內部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶,根據(jù)需要，設計一個以通用單片機芯片(xn pin)為核心的測控系統(tǒng)。共二十頁（2）專用型 專門針對某些產品的特定用途而制作的單片機，針對性強且數(shù)量(shling)巨大。 對系統(tǒng)結構的最簡化、可靠性和成本最佳化等方面都作了全面的考慮。 “專用”單片機具有十分明顯的綜合優(yōu)勢。 無論“專用”單片機在用途上有多么“?！?，其基本結構和工作原理都是以通用單片機為基礎。 1.2 單片機的發(fā)展歷史處理的位數(shù)分為：8位、16位、32位單片機。 共二十頁四個階段:第一階段(1974年1976年)：單片機初級階段。雙片的形式， 且功能比較簡單。第

3、二階段（1976年1978年）：低性能單片機階段。以Intel 公司制造的MCS-48單片機為代表。第三階段(1978年現(xiàn)在)：高性能單片機階段。Intel公司的 MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四階段(1982年現(xiàn)在)：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片 機、32位單片機推出階段。世界各公司也開發(fā)了一大批性能優(yōu)越的單片機近年，不少新型單片機涌現(xiàn)，單片機產品(chnpn)豐富多彩的局面。 共二十頁1.3 單片機的發(fā)展趨勢CPU的改進（1）采用雙CPU結構，提高處理能力（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內部采用16位數(shù)據(jù)總線。2存儲器的發(fā)展(fzhn)（1）加大存儲容量, 存儲器容

4、量可達128KB。 （2）片內EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲器3片內I/O的改進（1）增加并行口的驅動能力，能直接輸出大電流和高電壓。直接驅動LED和VFD（熒光顯示器）。 共二十頁（2）設置特殊的串行接口功能，課構成分布式、網(wǎng)絡化系統(tǒng) 。4低功耗化CMOS化CHMOS工藝(gngy)。5外圍電路內裝化集成度不斷提高，把眾多的外圍功能部件集成在片內系統(tǒng)的單片化。典型：美國Cygnal公司C8051F020 8位單片機，采用流水線結構，峰值處理能力為25MIPS。片上集成有8通道A/D、兩路D/A、兩路電壓比較器，內置溫度傳感器、定時器、可編程數(shù)字交叉開關和64個通用I/O口

5、、電源監(jiān)測、看門狗、多種類型的串行總線（兩個UART、SPI）等。共二十頁1.4 單片機的特點(tdin)單片機卓越的性能，得到了廣泛的應用，已深入到各個領域。單片機體積小、價格低、應用方便、穩(wěn)定可靠，因此，給工業(yè)自動化等領域帶來了一場重大革命和技術進步。單片機幾乎可以在任何設施或任意裝置上做成非常小的、功能比較完善的單片機嵌入系統(tǒng)置于其中，以實現(xiàn)各種方式的檢測、計算或控制，在這一點上，一般的微型計算機根本做不到。由于單片機本身就是一個計算機系統(tǒng)，因此只要在單片機的外部適當增加一些必要的外圍擴展接口電路，就可以靈活地構成各種應用系統(tǒng)。 共二十頁為什么能夠獲得大量的應用，原因？ （1）功能齊全，

6、應用可靠，抗干擾能力強。（2）簡單方便，易于普及(pj)（3）發(fā)展迅速，前景廣闊。（4）嵌入容易，用途廣泛總之，單片機軟硬件結合、體積小，很容易應用到嵌入式控制系統(tǒng)中。 1.5 單片機的應用在下述領域廣泛應用： 1. 工業(yè) 2. 儀器儀表共二十頁 3消費類電子產品 4. 通信 5武器裝備 6終端及外部設備(wi b sh bi)控制 7汽車電子設備 8多機分布式系統(tǒng) 1.6 MCS-51系列與AT89C5x系列單片機1.6.1 MCS-51系列單片機共二十頁20世紀80年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速，世界上一些(yxi)著名廠商投放市場的產品就有幾十個系列，數(shù)百個品種。其中有：Intel公司的

7、MCS-48、MCS-51Motorola公司的6801、6802Zilog公司的Z8系列Rockwell公司的6501、6502等。PHILIPS公司NEC公司日立公司各大公司相繼推出了各自的單片機產品。共二十頁單片機問世以來，在我國使用最多的還是Intel公司(n s)的及其兼容單片機。 MCS-51單片機是最早進入我國的單片機主流產品之一。MCS是Intel公司生產的單片機的系列號，如Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列單片機。MCS-51系列單片機既包括三個基本型8031、8051、8751，也包括對應的低功耗型80C31、80C51、87C51。 共二十頁（1

8、）基本型 典型產品：8031/8051/8751（2）增強型 典型產品：8032/8052/8752內部RAM增到256字節(jié)，8052、8752的內部程序存儲器擴展到8KB，16位定時器/計數(shù)器增至3個。（3）低功耗型 典型產品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工藝 適于電池供電或其它(qt)要求低功耗的場合。（4）專用型 8044/8744，用于總線分布式多機測控系統(tǒng)。美國Cypress公司的EZU SR-2100單片機USB接口。共二十頁表1-1列出了MCS-51系列(xli)單片機的內部硬件資源 共二十頁1.6.2 AT89C5x系列單片機20世紀80年代中期以后，Int

9、el公司已把精力集中在CPU芯片的開發(fā)、研制上，并逐漸放棄了單片機芯片的生產。但是以MCS-51為技術核心和主導的單片機已經(jīng)成為許多廠家、電氣公司競相選用的對象，以此為基核。以專利或技術交換的形式把8051內核技術轉讓給各廠家。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。這些廠家的兼容(jin rn)單片機，與8051的系統(tǒng)結構（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝- 80C51系列。80C51系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機，不應直接稱為MCS-51系列單片機，MCS只是Intel公司專用的單片機系列符號 共二十頁習慣把兼容機等衍生產品統(tǒng)稱為51系

10、列單片機或51單片機。在8051的基礎上又進行了一些擴充,稱為增強型、擴展(kuzhn)型，如52子系列單片機，功能和市場競爭力更強。世界單片機芯片生產廠商推出的與8051（80C51）兼容的主要產品如表1-2所示。共二十頁眾多的MCS-51單片機及其各種增強型、擴展型衍生品種，ATMEL公司推出的AT89C5x系列，尤其是該系列中的AT89C51單片機在8位單片機應用中占有相當大的市場份額。ATMEL公司以E2PROM技術與Intel公司的80C51內核的使用權進行交換(jiohun)。該公司技術優(yōu)勢是其閃爍（Flash）存儲器技術，將Flash存儲器與80C51內核相結合，形成了AT89C

11、5x系列。AT89C5x系列與MCS-51系列單片機在功能、引腳及指令系統(tǒng)方面完全兼容。又增加了一些新的功能，如看門狗定時器WDT、ISP及SPI串行接口等， 共二十頁是取代MCS-51系列單片機的主流芯片之一 。表1-3為ATMEL公司生產(shngchn)的AT89系列單片機的主要產品的片內硬件資源。 共二十頁低檔機型 低電壓型 -“LV”盡管AT89C5x系列單片機有多種機型，但是掌握好基本型AT89C51是十分重要的，是具有8051內核的各種型號單片機的基礎，具有典型性、代表性，也是各種增強型、擴展型等衍生品種的基礎。因此(ync)，以AT89C51為51單片機的代表機型來介紹，并簡寫為89C51。除了8位單片機得到廣泛應用外，一些廠家的16位單片機也得到用戶的青睞。共二十頁如TI公司的MSP430、臺灣的凌陽單片機。這些(zhxi)單片機本身帶有A/D轉換器，一片芯片就構成了一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用戶設計使用時非常方便。盡管如此，16位單片機遠遠沒有8位單片機應用得那樣廣泛和普及。共二十頁內容摘要第1章 單片機概述。專門針對某些產品的特定用途而制作的單片機，針對性強且數(shù)量巨大。對系統(tǒng)結構的最簡化、可靠性和成本最佳化等方面都作了全面的考慮。無論“專用”單片機在用途上有多么“?！?，其基本結構和工作(gngzu)原理都是以通用單片機為