單片機(jī)芯片的認(rèn)識與理解.ppt

模塊一、 單片機(jī)芯片的認(rèn)識與理解,一、 單片機(jī)應(yīng)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(yīng)用形式簡介 以下給出幾種應(yīng)用形式的電路原理或?qū)嵨飯D,單片機(jī),單片機(jī),內(nèi)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)配置框圖,二、 單片機(jī)的概念與特點(diǎn),1 單片機(jī)的概念 單片機(jī)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(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)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(qū)動電路，脈寬調(diào)制電路，模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊芯片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。 已具有了計算機(jī)系統(tǒng)的基本屬性，所以可以稱為單片微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)。（Single Chip Micro Computer，SCMC）,單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu),中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能,內(nèi)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(nèi)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(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ,復(fù)位電路,通用單片機(jī)和專用單片機(jī),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(jī)產(chǎn)品，他們的資源比較豐富，性能全面，適用性強(qiáng)，在生產(chǎn)、科研等得到廣泛應(yīng)用，本課程所介紹的單片機(jī)是通用型單片機(jī)。 專用型單片機(jī)也叫專用微處理器，是專門針對某個特定產(chǎn)品而設(shè)計的,各方面均經(jīng)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(jī)、手機(jī)、洗衣機(jī)功能控制器、空調(diào)控制器、IC卡讀寫器中所應(yīng)用的單片機(jī)等。,單片機(jī)的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng),以單片機(jī)芯片為核心組建的一個能完成特定應(yīng)用功能的硬件組合實體，稱為單片機(jī)的硬件系統(tǒng)。 軟件是指用來完成一定任務(wù)的所有程序及數(shù)據(jù)，即為運(yùn)行、管理和維護(hù)計算機(jī)所編制的程序的總和。 軟件系統(tǒng)簡單，不需要復(fù)雜的操作系統(tǒng)進(jìn)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(wù)的應(yīng)用程序。簡單的應(yīng)用系統(tǒng)，只有為實現(xiàn)控制目的的應(yīng)用程序。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)編程方式：匯編語言和高級語言。,2 單片機(jī)的特點(diǎn)與技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn),單片機(jī)長壽命 8位、32位單片機(jī)共同發(fā)展 單片機(jī)速度越來越快 低電壓與低功耗 低噪聲與高可靠性技術(shù) ISP及IAP技術(shù),1、單片機(jī)的存儲器ROM和RAM是嚴(yán)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(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力，特別是具有很強(qiáng)的位處理能力。,單片機(jī)的特點(diǎn),3、單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的 由于單片機(jī)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(fù)用的方法。引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。 4、單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力強(qiáng) 在內(nèi)部的各種功能部分不能滿足應(yīng)用需求時，均可在外部進(jìn)行擴(kuò)展（如擴(kuò)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(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的方便和靈活性。,5、體積小，成本低，運(yùn)用靈活 易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化。 6、面向控制 能針對性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價格比。 7、適應(yīng)性強(qiáng)、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(jī)無法比擬的。 8、方便實現(xiàn)多機(jī)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(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,工業(yè)過程控制 智能儀表 機(jī)電一體化產(chǎn)品 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信 家用電器,四、 單片機(jī)的發(fā)展與種類型號,1 單片機(jī)的發(fā)展歷程 單片機(jī)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(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)和32位機(jī)。 1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機(jī)，起到8位機(jī)的引領(lǐng)和帶頭作用。 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。,上世紀(jì)90年代以來, 世界各大半導(dǎo)體公司相繼研制出功能更為強(qiáng)大的各種型號的單片機(jī)，單片機(jī)向著功能強(qiáng)、功耗低、體積小和適應(yīng)多種需要的封裝形式方向突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這些具有許多新特點(diǎn)的單片機(jī)，可稱之為第三代單片機(jī)。 現(xiàn)在單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流。 依存互補(bǔ)，相輔相成，共同發(fā)展。,2 單片機(jī)的種類和型號 概述,8位單片機(jī)： MCS-51系列及其兼容機(jī)型(占主導(dǎo)地位) ATMEL、PHILIPS、WINBOND 非MCS-51系列單片機(jī) MOTOROLA68HC05/08系列 、PIC單片機(jī)、ATMEL的AVR 16位單片機(jī)： INTEL的MCS-96/196系列 、TI的MSP430系列 、MOTOROLA的68HC11系列 32位單片機(jī)： 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(nèi)ROM供應(yīng)狀態(tài)： 片內(nèi)無ROM 、片內(nèi)帶ROM 、片內(nèi)帶EPROM、片內(nèi)帶E2PROM 、片內(nèi)帶FLASH 半導(dǎo)體工藝狀態(tài): HMOS 、CMOS、 CHMOS,MCS-51單片機(jī)系列及兼容系列,MCS-51單片機(jī)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(qiáng)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(biāo)志。,4種類型為：,無片內(nèi)ROM、有片內(nèi)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(chǎn)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(qiáng)型單片機(jī)： MCS-51系列單片機(jī)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(nèi)RAM由128B增加到256B；二是多一個定時器/計數(shù)器；三是片內(nèi)Flash ROM由4KB分別增加到了8KB、16KB、32KB和64KB。 不同廠家的產(chǎn)品可能還增加有其它外設(shè)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(qiáng)型。,ATMEL89系列單片機(jī),Atmel公司生產(chǎn)的89系列單片機(jī)是市場上比較具有代表性的MCS-51單片機(jī)。 （1）ATMEL89系列單片機(jī)型號說明 AT89系列單片機(jī)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(chǎn)品。,型號 型號由“89CXXXX”或“89LVXXXX”或“89SXXXX”等表示。 “9”表示芯片內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器； “C”表示是CMOS產(chǎn)品； “LV”表示低電壓產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的處理情況,（2）AT89C51單片機(jī) AT89C51單片機(jī)特點(diǎn)： 與MCS-51產(chǎn)品完全兼容； 具有4K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內(nèi)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(nèi)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(jī) AT89S52單片機(jī)特點(diǎn)： 與MCS-51產(chǎn)品兼容； 具有8K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內(nèi)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(nèi)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(jī),STC 89C51RC/RD系列單片機(jī) STC 89C51RC/RD系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)。 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 單片機(jī)，12時鐘/機(jī)器周期和6時鐘/機(jī)器周期可任意選擇。,STC 89C51RC/RD系列單片機(jī)特點(diǎn)如下： 增強(qiáng)型6/12時鐘/機(jī)器周期8051 CPU； 工作電壓：5.5V3.4V（5V單片機(jī)）/ 3.8V2.0V（3V 單片機(jī)）； 工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051 的080MHz； 用戶應(yīng)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(yīng)用可編程），無需專用編程器/仿真器；,內(nèi)部E2PROM 功能； 硬件看門狗； 內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（D版本才有）,外部晶體20M以下時，可省外部復(fù)位電路； 共3個