第0章第2節(jié)華科單片機(jī)

單片微型計(jì)算機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)及功能均按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，所以又稱單片微控制器（singlechipMicrocontroller）。它是將組成微型計(jì)算機(jī)機(jī)所必須的部件（中央處理器CPU、程序存貯器（ROM)、數(shù)據(jù)存貯器（RAM)、輸入/輸出（I/O)接口、定時/計(jì)數(shù)器、串行口、系統(tǒng)總線等）集成在一個超大規(guī)模集成電路芯片上。只要外加少許電子零件便可以構(gòu)成一套簡易的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，故又稱單片微型計(jì)算機(jī)（singlechipMicrocomputer）什么是單片機(jī)什么是單片機(jī)輸入設(shè)備運(yùn)算器輸出設(shè)備存貯器控制器運(yùn)算器+控制器單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)什么是單片機(jī)單片機(jī)與個人PC機(jī)相比較優(yōu)點(diǎn)：使用單片機(jī)做設(shè)計(jì)，降低硬件成本；體積小，適合設(shè)計(jì)小型而且較簡單的控制系統(tǒng)。缺點(diǎn)：由于單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)及制造技術(shù)方面的原因，在有限的芯片上無法設(shè)計(jì)出太多的內(nèi)存空間，因此單片機(jī)上的ROM及RAM的容量都比較小。什么是單片機(jī)PC計(jì)算機(jī)的主要用途是科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、圖象分析、數(shù)據(jù)庫人工智能、數(shù)字模擬與仿真等。所以CPU發(fā)展的動力在于人類無止境的海量數(shù)位運(yùn)算的需求。286、386……奔騰、酷睿等，系統(tǒng)速度越來越快，功能越來越強(qiáng)，價格高。例如Intel酷睿i3系列(2.13-3.3GHz),500～1000元之間。單片機(jī)：價格并不高，從幾元人民幣到幾十元人民幣，體積也不大，一般用40腳封裝，當(dāng)然功能多一些單片機(jī)也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10多個或20多個引腳，有的甚至只8只引腳。個人PC的CPU一塊多少錢？單片機(jī)的呢？單片機(jī)的功能肯定不強(qiáng)，干嗎要學(xué)它呢？實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場合都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能，一個控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難道要用P4？應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用，是否有很好的性能價格比。所以8051出來幾十年，依然沒有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中。什么是單片機(jī)單片機(jī)的特點(diǎn)（1）體積小、重量輕、功耗低、功能強(qiáng)、性價比高?？汕度敫鞣N設(shè)備中組成以之為核心的嵌入式系統(tǒng)。（2）數(shù)據(jù)大都在單片機(jī)內(nèi)部傳送，運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。（3）結(jié)構(gòu)靈活，易于組成各種微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。（4）應(yīng)用廣泛，既可用于工業(yè)自動控制等場合，又可用于測量儀器、醫(yī)療儀器及家用電器等領(lǐng)域。什么是單片機(jī)

單片機(jī)的種類：——按功能分類(1/7)1.基本型2.增強(qiáng)型3.低功耗型4.高級語言型5.可編程計(jì)數(shù)陣列（PCA）型6.A/D型7.其他特殊功能型,如DMA型什么是單片機(jī)

單片機(jī)的種類：——按功能分類(2/7)什么是單片機(jī)

基本型特點(diǎn)——８位微型計(jì)算機(jī)32線并行I/O口;128字節(jié)片內(nèi)RAM；4KB片內(nèi)ROM：一個全雙工串行口;2個16位計(jì)數(shù)器;5個中斷源;32個特殊功能寄存器;典型產(chǎn)品:8031/8051/8751。

單片機(jī)的種類：——按功能分類(3/7)什么是單片機(jī)

增強(qiáng)型特點(diǎn)（在基本型基礎(chǔ)上擴(kuò)展了）增加了片內(nèi)RAM容量（256字節(jié)）；增加了片內(nèi)ROM（8KB～32KB）；3個16位計(jì)數(shù)器;六個中斷源;串行口通信速度提高5倍;典型產(chǎn)品:8032/8052/8752。

單片機(jī)的種類：——按功能分類(4/7)什么是單片機(jī)低功耗型特點(diǎn)降低功率消耗(最低達(dá)120mW)(用于航天和便攜式產(chǎn)品中)；具有程序存儲器保密功能；典型產(chǎn)品:80C31/80C51/87C51。

高級語言型特點(diǎn)固化了高級語言解釋程序，使高級語言可以與匯編語言混合使用，如BASIC，C語言等。

單片機(jī)的種類：——按功能分類(5/7)什么是單片機(jī)

可編程計(jì)數(shù)陣列型特點(diǎn)具有16位正/負(fù)跳變輸入捕捉功能；具有16位軟件定時器功能；具有16位高速輸出功能；具有1個增強(qiáng)的多機(jī)通信串口功能；具有8位PWM（脈寬調(diào)節(jié)）功能。

單片機(jī)的種類：——按功能分類(6/7)什么是單片機(jī)

A/D型特點(diǎn)具有8路8位A/D轉(zhuǎn)換輸入接口功能；具有半雙工同步接口功能；具有16位監(jiān)視定時器功能；增加了2個中斷源（A/D轉(zhuǎn)換和串行口）。

單片機(jī)的種類：——按功能分類(7/7)什么是單片機(jī)其他特殊功能型（略）DMA型；多并行口型；在系統(tǒng)可編程型；在應(yīng)用可編程型；JTAG調(diào)試型。

單片機(jī)的種類：——主要生產(chǎn)廠家什么是單片機(jī)Intel——MCS-51,MCS-96系列；Motorola——68HCXX系列；Atmel——AT89C系列(80C31內(nèi)核)Phillps

——P87,P89系列(8051內(nèi)核)MicrochipZilogTexasSiemens主流產(chǎn)品——Intel單片機(jī)主流字長——8位機(jī)基礎(chǔ)語言——匯編語言核心技術(shù)穩(wěn)定教學(xué)機(jī)型/典型代表：MCS-51系列（含MCS-52）什么是單片機(jī)

單片機(jī)的種類：——主流(產(chǎn)品)

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)發(fā)展的四個階段電子管計(jì)算機(jī)（46～58年，5～6萬次/秒）晶體管計(jì)算機(jī)（58～64年，2～3百萬次/秒）集成電路計(jì)算機(jī)（64～71年，2～3千萬次/秒）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（71～今，數(shù)億～百億）微型計(jì)算機(jī)誕生（71年～）條件——核心部件-中央處理單元（CPU）大大縮小。一、計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)計(jì)算機(jī)的性能特點(diǎn)變化對照體積：龐大→微小，縮小幾百萬倍。速度：很慢→極快，提高20多萬倍。價格：昂貴→便宜，下降1萬倍。性能：較低→極高，效率提高100多萬倍。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)特點(diǎn)及發(fā)展簡況小而全——體積小，功能全，使用方便；適應(yīng)面廣——有豐富的控制指令，適用于任何場合的控制和智能化要求；誕生（74年）——微控制器——集成于一個芯片上的微型計(jì)算機(jī)。發(fā)展——四個階段二、單片機(jī)的歷史

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)第一代（1974-1976）：1974年美國仙童公司生產(chǎn)第一個4位單片機(jī)F8問世。發(fā)展了各種4位機(jī)，多用于家用電器、計(jì)算器、玩具。第二代（1976-1980）為初級：8位機(jī)階段，發(fā)展了各種中、低檔8位機(jī)。代表產(chǎn)品：Intel8048。片內(nèi)含有多個8位并行I/O接口、一個8位定時器/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，無串口?？蓾M足一般工業(yè)控制和智能化儀表需要。第三代（1980-1983）為高級：8位機(jī)階段，發(fā)展了高性能8位機(jī)，代表產(chǎn)品：IntelMCS-51系列。普遍帶串口，有多級中斷處理系統(tǒng)，多個16位定時器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大。尋址范圍可達(dá)64KB。有的帶A/D轉(zhuǎn)換器。用于智能終端、局部網(wǎng)絡(luò)接口。第四代：1983年以后，16位單片機(jī)階段。發(fā)展了MCS-96系列16位機(jī)，功能強(qiáng)大，價格迅速下降。片內(nèi)含有A/D、可用于電機(jī)控制；網(wǎng)絡(luò)通訊能力增強(qiáng)。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)單片機(jī)經(jīng)歷了一位、4位、8位、16位及32位的發(fā)展階段，世界上一些著名的半導(dǎo)體器件廠家都開發(fā)了單片機(jī)如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。單片機(jī)的品種日益增加，在眾多的通用型單片機(jī)里，以Intel公司的MCS系列單片機(jī)最為著名。MCS-51單片機(jī)是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)系列。從最早的8031、8051、8751到后來的89C51、89C2051，兼容MCS-51結(jié)構(gòu)和指令.但具有各種新特性的單片機(jī)層出不窮，幾乎所以單片機(jī)廠家的產(chǎn)品中都可以找到兼容MCS-51的成員，熟悉了MCS-51系列的編程和應(yīng)用就意味著擁有了一個龐大的單片機(jī)家族，可以適合絕大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用場合。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)1、CPU的改進(jìn)采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高處理能力。例：Rockwell公司的R6500/21和R65c29。

增加數(shù)據(jù)總線寬度。例：NEC公司的uPD-7800將ALU作成16位運(yùn)算部件，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。串行總線結(jié)構(gòu)：I2C和DDB三條數(shù)據(jù)總線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線，從而大量減少單片機(jī)引線，降低成本。例：非力普公司的MAB8420、SCC83C51。2、存儲器的發(fā)展主要解決容量、ROM的易寫、數(shù)據(jù)不丟失以及軟件保密等。三、單片機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)3、片內(nèi)I/O的狀況一般單片機(jī)都有較多并行口，以滿足外圍設(shè)備、芯片擴(kuò)展電路的需求，中高檔機(jī)還配有串口，以滿足多機(jī)通訊功能要求。

（1）傳感器接口；(2)各種工業(yè)對象的電氣接口；（3）驅(qū)動的功率接口；（4）人機(jī)對化接口；（5）通訊網(wǎng)絡(luò)接口。

高速I/O能力、中斷處理能力、A/D、D/A的速度和精度、位操作能力、功率驅(qū)動能力、程序運(yùn)行監(jiān)控能力、信號實(shí)時處理能力等。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)4、片內(nèi)集成更多的外圍功能器件。A/D、D/A、DMA控制器、頻率合成器、聲音發(fā)生器、譯碼驅(qū)動器、CRT控制器等。5、半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展集成度提高（0.6um工藝）低功耗化（CMOS）總之將向高性能、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、低電壓、低功耗、低噪音、低成本的方向發(fā)展。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)單片機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)的微小體積和極低的成本，使其可廣泛地嵌入到如儀器儀表、工業(yè)控制單元、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、家用電器、機(jī)器人、個人信息終端及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)

特點(diǎn)小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，智能化，主要用于各種智能控制設(shè)備，智能儀表中；可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)于-65-125oC溫度范圍；控制功能強(qiáng)，擴(kuò)展性好，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)；方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信和分布式控制系統(tǒng)。廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化，智能儀器儀表，家電，通訊，軍事終端及外部控制設(shè)備及多機(jī)分布式系統(tǒng)。四、單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)1．自動控制單片機(jī)已在工業(yè)過程控制、機(jī)床控制、機(jī)器人控制、汽車控制以及飛行器制導(dǎo)系統(tǒng)等方面得到廣泛的應(yīng)用。

2．智能儀器儀表由于單片機(jī)具有超微型化的特點(diǎn)，并且有無可比擬的高性能價格比，從而為儀器儀表的智能化提供了可能。

單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用：什么是單片機(jī)3．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于單片機(jī)可提供多路A／D輸入通道，因此很適用于模擬量(溫度、壓力及流量等)輸入采樣系統(tǒng)。

4．計(jì)算機(jī)外設(shè)控制器智能化鍵盤、智能化顯示器、智能化打印機(jī)、智能化軟盤和硬盤驅(qū)動器、智能化磁帶驅(qū)動器及智能化繪圖儀等，均可用單片機(jī)作為控制器。

5．家用電器電飯鍋、電子游戲機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、組合音響、錄像機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱以及電子玩具等，都使用單片機(jī)進(jìn)行控制。舉例：數(shù)控機(jī)床。