單片機(jī) 第一部分—基礎(chǔ)知識(shí)

1、第一部分(b fen) 單片機(jī)概述1.1 單片機(jī)簡介(jin ji)1.2 單片機(jī)發(fā)展歷史和趨勢(shì)1.3 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域1.4 MCS-51單片機(jī)簡介基礎(chǔ)知識(shí)部分總目錄共十八頁1、熟練掌握單片機(jī)的硬件組成、基本結(jié)構(gòu)；2、掌握單片機(jī)研究的內(nèi)容、應(yīng)用范圍及其作用；3、了解微型(wixng)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的區(qū)別、指令的執(zhí)行 過程和單片機(jī)的發(fā)展方向。 單片機(jī)概述(i sh)基礎(chǔ)知識(shí)部分教學(xué)目的要求：重點(diǎn)：單片機(jī)的硬件組成、基本結(jié)構(gòu)、應(yīng)用范圍及其作用 難點(diǎn)：指令的執(zhí)行過程 共十八頁1 單片機(jī)概述(i sh)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（single

2、 chip Microcontroller）。它是將組成微型計(jì)算機(jī)所必須(bx)的部件: 中央處理器CPU、存貯器(M)、輸入/輸出（I/O)接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口、系統(tǒng)總線等）集成在一個(gè)超大規(guī)模集成電路芯片上。只要外加少許電子零件和集成電路便可以構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，故又稱單片微型計(jì)算機(jī)（single chip Microcomputer）1.1 單片機(jī)簡介目 錄共十八頁1.2 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)歷史和趨勢(shì)1.2.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)歷史第一階段（1976-1978）：初級(jí)單片機(jī)階段 低性能的單片機(jī)階段。單片機(jī)由一片芯片構(gòu)成，性能低。eg: MCS-48(Intel

3、)；8048，8035(I/O少，存貯器容量小，4KB尋址能力)；第二階段（1978-82）： 高性能單片機(jī)階段。CPU、并行口、串行口、定時(shí)器、RAM、ROM、A/D、多級(jí)中斷處理，RAM、ROM容量大，I/O種類數(shù)量多，尋址范圍大，達(dá)64KB。 eg: MCS-518031、Motorona6801、ZilogZ80第三階段（1982-至今） 8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出。eg: MCS-518031 ， MCS-968096（8098）目 錄共十八頁1.2.2 單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)一、CPU功能(gngnng)的增強(qiáng) 雙CPU提高(t go)處理能力。 增加數(shù)據(jù)總線寬度。 NEC PD

4、7800系列，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。 采用流水線結(jié)構(gòu)。指令以隊(duì)列形式出現(xiàn)在CPU中。 串行總線。SPI、I2C 用三條數(shù)據(jù)總線代替8位數(shù)據(jù)總線，減少引線，降低成本。二、內(nèi)部的資源增多 加大存貯容量。 片內(nèi)EPROM開始EEPROM化。鑒于EEPROM中數(shù)據(jù)寫入后就能 永久保存，因此，有的單片機(jī)將它作為片內(nèi)RAM使用，有 的甚至作片內(nèi)通用寄存器。 I/O數(shù)量、能力增強(qiáng)（驅(qū)動(dòng)能力，傳輸速度、控制能 力）目 錄共十八頁三、外圍(wiwi)電路內(nèi)裝化四、低功耗化 將外圍常用電路集成到內(nèi)部，使得內(nèi)部功能越來越強(qiáng)大，使用時(shí)往往只需要連接(linji)極少量的外圍元器件便可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。 MCS-51系

5、列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。 80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。目 錄共十八頁五、主流(zhli)與多品種化 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占

6、主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺(tái)灣的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國臺(tái)灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以(dy)延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。 目 錄共十八頁1.3 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1 智能(zh nn)儀器儀表交直流電壓電

7、流表 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能(gngnng)強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能(gngnng)比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 數(shù)字式測(cè)角儀目 錄共十八頁1.3.2 工業(yè)(gngy)控制數(shù)控車床數(shù)控線切割機(jī)床(jchung) 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)

8、，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 目 錄共十八頁1.3.3 家用電器(ji yn din q) 智能(zh nn)冰箱、空調(diào) 智能電飯煲 智能食品配料機(jī) 現(xiàn)在的家用電器基 本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻設(shè)備、再到 電子秤量設(shè)備，五花八門, 無所不在。1.3.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域 手機(jī)、電話機(jī) 程控交換機(jī) 樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng) 列車無線通信 日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話 集群移動(dòng)通信 無線電對(duì)講機(jī)等。 可以這樣說,現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、金融業(yè)等無處不出現(xiàn)單片機(jī)的身影,這些領(lǐng)域正是利用單片機(jī)構(gòu)成的智能化通訊設(shè)備進(jìn)行高速率的通信。現(xiàn)代學(xué)習(xí)、生活工作

9、環(huán)境更是離不開單片機(jī)。目 錄共十八頁1.3.4 醫(yī)用設(shè)備(shbi) 醫(yī)用呼吸機(jī) 各種( zhn)分析儀 監(jiān)護(hù)儀 超聲診斷設(shè)備 病床呼叫系統(tǒng)等等電池分析儀醫(yī)用呼吸機(jī)麻醉信息管理系統(tǒng)目 錄共十八頁1.4 MCS-51單片機(jī)簡介(jin ji)cpu核心振蕩器和時(shí)序電路中斷控制外部中斷內(nèi)部中斷程序存儲(chǔ)器4kB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器總線擴(kuò)展控制器并行可編程I/O口可編程串行口外部時(shí)鐘外部事件計(jì)數(shù)控制P0 P2 P1 P3RI TX1.4.1 單片機(jī)內(nèi)部(nib)組成目 錄共十八頁 中央處理器（CPU）；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）；程序存儲(chǔ)器（ROM）； 2個(gè)l6位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 并行

10、I/O口（32根I/O線，4個(gè)P口）； 外部存貯器尋址范圍ROM、RAM各64K；全雙工串行口；中斷(zhngdun)系統(tǒng)（ 5個(gè)中斷(zhngdun)源，2個(gè)中斷(zhngdun)優(yōu)先級(jí)） 時(shí)鐘電路。目 錄共十八頁1.4.2 MCS-51系列(xli)單片機(jī)系列(xli)產(chǎn)品簡介 型 號(hào)制造技術(shù)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8051AHH MOSROM (4k)128字節(jié)8031AHAH MOS無128字節(jié)8751HH MOSEPROM（4K）128字節(jié)AT89C51/ AT89S51CHMOSFLASHROM （4K）128字節(jié)80C31CHMOS無128字節(jié)8051H MOSROM （8K

11、）256字節(jié)8031H MOS無256字節(jié)目 錄共十八頁小 結(jié)1、單片機(jī)的硬件組成。2、基本結(jié)構(gòu)。3、應(yīng)用(yngyng)范圍及其作用。 共十八頁4、馮.諾依曼計(jì)算機(jī)思想：程序(chngx)存儲(chǔ)+二進(jìn)制運(yùn)算。計(jì)算機(jī)運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入(shr)設(shè)備輸出設(shè)備CPU微型計(jì)算機(jī)共十八頁單片機(jī)概述(i sh)作業(yè)：目 錄1、什么叫單片機(jī)？其主要特點(diǎn)(tdin)有那些？2、當(dāng)前單片機(jī)的主要產(chǎn)品有那些？各有何特點(diǎn)？共十八頁內(nèi)容摘要第一部分 單片機(jī)概述。1.2 單片機(jī)發(fā)展歷史(lsh)和趨勢(shì)。1.4 MCS-51單片機(jī)簡介。2、掌握單片機(jī)研究的內(nèi)容、應(yīng)用范圍及其作用。重點(diǎn)：單片機(jī)的硬件組成、基本結(jié)構(gòu)、應(yīng)用范圍及其作用。 雙CPU提高處理能力。 I/O數(shù)量、能力增強(qiáng)（驅(qū)動(dòng)能力，傳輸速度、控制能。8