第1章 單片機(jī)概述

第1章單片機(jī)概述

在半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器(CPU)，存儲(chǔ)器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口。20世紀(jì)70年代問(wèn)世。已廣泛應(yīng)用在：工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備(如汽車(chē)ABS,ESP）等方面。1.1什么是單片機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)就是將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。因此，一塊芯片就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器(坦克，導(dǎo)彈）、日常生活中最廣泛使用的計(jì)算機(jī)。具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱(chēng)為：按用途可分為通用型和專(zhuān)用型兩大類(lèi)：（1）通用型可開(kāi)發(fā)的內(nèi)部資源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供給用戶。用戶根據(jù)需要，設(shè)計(jì)一個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心的測(cè)控系統(tǒng)。*微控制器MCU(MicroControllerUnit)*嵌入式控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。我國(guó)，習(xí)慣使用“單片機(jī)”這一名稱(chēng)。（2）專(zhuān)用型專(zhuān)門(mén)針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)，針對(duì)性強(qiáng)且數(shù)量巨大。對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡(jiǎn)化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮。

“專(zhuān)用”單片機(jī)具有十分明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。1.2單片機(jī)的歷史及發(fā)展概況四個(gè)階段:第一階段(1974年～1976年)：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。雙片的形式，且功能比較簡(jiǎn)單。第二階段（1976年～1978年）:低性能單片機(jī)階段。以Intel公司制造的MCS-48單片機(jī)為代表。第三階段(1978年～現(xiàn)在)：高性能單片機(jī)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(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。1.38位單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家和機(jī)型（1）美國(guó)Intel公司MCS-51系列及其增強(qiáng)型、擴(kuò)展型系列。（2）美國(guó)ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。

MCS-51系列單片機(jī)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，主流系列（60%）,軟、硬件設(shè)計(jì)資料豐富齊全。1.4單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

CPU的改進(jìn)（1）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，提高處理能力（2）增加數(shù)據(jù)總線寬度，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線（3）串行總線結(jié)構(gòu)，菲利浦公司的I2C總線（Inter－Icbus）。用兩根信號(hào)線代替現(xiàn)行的8位數(shù)據(jù)總線。2．存儲(chǔ)器的發(fā)展（1）加大存儲(chǔ)容量。（2）片內(nèi)EPROM采用E2PROM或閃爍（Flash）存儲(chǔ)器。（3）程序保密化。3．片內(nèi)I/O的改進(jìn)（1）增加并行口的驅(qū)動(dòng)能力，能直接輸出大電流和高電壓。（2）增加I/O口的邏輯控制功能。（3）設(shè)置了一些特殊的串行接口功能，構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。4．外圍電路內(nèi)裝化

器件集成度的不斷提高，把眾多的外圍功能部件集成在片內(nèi)－－系統(tǒng)的單片化。

5．低功耗化

CMOS化CHMOS工藝?？傊蚋咝阅?、高速、低壓、低功耗、低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化方向發(fā)展。1.5單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。使用溫度：民品：

0°C—+70°C工業(yè)品：-40°C—+85°C軍品：-65°C—+125°C在下述的各個(gè)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用：工業(yè)自動(dòng)化2.智能儀器儀表3．消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品4.通訊5．武器裝備6．終端及外部設(shè)備控制7．多機(jī)分布式系統(tǒng)1.6MCS-51系列單片機(jī)20世紀(jì)80年代后期:Intel公司以專(zhuān)利（patant)的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機(jī)，與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝。不應(yīng)直接稱(chēng)為MCS-51系列單片機(jī)，MCS只是Intel公司專(zhuān)用的單片機(jī)系列符號(hào)。MCS-51系列單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類(lèi)：80C51系列：所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)

（1）基本型

典型產(chǎn)品：8031/8051/8751（2）增強(qiáng)型

典型產(chǎn)品：8032/8052/8752內(nèi)部RAM增到256字節(jié)，8052、8752的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到8KB，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器增至3個(gè)。（3）低功耗型

典型產(chǎn)品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工藝適于電池供電或其它要求低功耗的場(chǎng)合。（4）專(zhuān)用型

8044/8744，用于總線分布式多機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。美國(guó)Cypress公司的EZUSR-2100單片機(jī)－USB接口。（5）超8位型

典型產(chǎn)品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列單片機(jī)。將MCS-96系列（16位單片機(jī)）I/O部件如：高速輸入/輸出（HSI/HSO）、A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）等移植進(jìn)來(lái)構(gòu)成新一代MCS-51產(chǎn)品。

功能介于MCS-51和MCS-96之間。目前已得到了較廣泛的使用。（6）片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器型

美國(guó)ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)，受到應(yīng)用設(shè)計(jì)者的歡迎。MCS-51系列以及80C51系列單片機(jī)有多種類(lèi)型，但掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、80C51、87C51）是十分重要的。

它們是具有MCS-51內(nèi)核的各種型號(hào)單片機(jī)的基礎(chǔ)，也是各種增強(qiáng)型、擴(kuò)展型等衍生品種的核心。思考題及習(xí)題1．微處理器、微計(jì)算機(jī)、微處理機(jī)、CPU、單片機(jī)它們之間有何區(qū)別？2．除了單片機(jī)這一名稱(chēng)之外，單片機(jī)還可稱(chēng)為（）和（）。3．單片機(jī)與普通計(jì)算機(jī)的不同之處在于其將（）、（）、和（）三部分集成于一塊芯片上。4．單片機(jī)的發(fā)展大致分為哪幾個(gè)階段？5.單片機(jī)根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為哪幾種類(lèi)型?6．MCS-51系列單片機(jī)的基本型芯片分別為哪幾種？它們的差別是什么？7．MCS-51系列單片機(jī)與80C51系列單片機(jī)的異同點(diǎn)是什么？8．8051與8751的區(qū)別是：（A）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元數(shù)目的不同；（B）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的類(lèi)型不同；（C）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的類(lèi)型不同；（D）內(nèi)部的寄存器的數(shù)目不同。9．在家用電器中使用單片機(jī)應(yīng)屬于微計(jì)算機(jī)的（A）輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用（B）測(cè)量、控制應(yīng)用（C）數(shù)值計(jì)算應(yīng)用（D）數(shù)據(jù)處理應(yīng)用10．說(shuō)明單片機(jī)主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？E-mail:xjq_usts@126.comxjq@

單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）片內(nèi)的RAM采用寄存器結(jié)構(gòu)形式，這樣可以提高存取的速度;（2）在存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)上，嚴(yán)格的將程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM在空間上分開(kāi);（3）它的引出管腳一般都設(shè)計(jì)成多功能的;（4）增加了一個(gè)全雙工的串行接口，以擴(kuò)充I/O口和外接同步輸入和輸出設(shè)備;（5）有21個(gè)特殊功能寄存器;(6)有豐富的指令系統(tǒng)，內(nèi)部設(shè)置了可以位尋址的位地址空間。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8051AHHMOSR