第0章緒論(內(nèi)容1)2014

主講教師：畢軍北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院系統(tǒng)工程與控制研究所2/5/2023教材1、主講教材

《單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)(第3版)》,

李群芳，張士軍等編著，電子工業(yè)出版社。2、參考教材關(guān)于51單片機(jī)原理、單片機(jī)接口的教材有很多《單片機(jī)原理與應(yīng)用》戴勝華等編著，北京交通大學(xué)出版社，《單片機(jī)中級(jí)教程》，北京航空航天大學(xué)出版社3、瀏覽網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)論壇4、先修課程：電路電子技術(shù)、C語言2/5/2023課程學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)（1-16周）時(shí)間地點(diǎn)：周一（第1節(jié)）：SX502;

周五（第4節(jié)）：SX502授課形式：課堂講授，實(shí)驗(yàn)，大作業(yè)設(shè)計(jì)考核：60%（試卷，40%（大作業(yè)設(shè)計(jì)、作業(yè)、出勤等）2/5/2023個(gè)人簡(jiǎn)介個(gè)人簡(jiǎn)介：畢軍，副教授，運(yùn)輸學(xué)院系統(tǒng)工程與控制研究所。2003年畢業(yè)于北京理工大學(xué)，獲得導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制博士學(xué)位。從事控制理論、預(yù)測(cè)估計(jì)理論、人工智能、嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)的開發(fā)工作。發(fā)表論文20余篇，獲得6項(xiàng)專利，30項(xiàng)軟件著作權(quán)。研發(fā)的“電動(dòng)汽車信息采集與無線發(fā)送設(shè)備”、“電動(dòng)汽車電池遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”在北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)及北京電動(dòng)汽車監(jiān)控中心上得到成功應(yīng)用。2/5/2023★

計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)述★

單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況★

51系列單片機(jī)概述★

單片機(jī)的應(yīng)用第0章（內(nèi)容一）緒論2/5/20231、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)述1.1

電子計(jì)算機(jī)發(fā)展1946年2月15日，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)（ENIAC，即“埃尼阿克”）問世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。2/5/2023五個(gè)時(shí)代：﹡電子管計(jì)算機(jī)；﹡晶體管計(jì)算機(jī)；﹡集成電路計(jì)算機(jī)；﹡大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；﹡超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。2/5/2023

1.2計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)家馮·諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。1946年6月，他又提出了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。迄今計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破這一經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。2/5/2023微機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

微機(jī)系統(tǒng)軟件硬件主機(jī)外圍設(shè)備微處理器（CPU）運(yùn)算器控制器寄存器存儲(chǔ)器（內(nèi)存）RAMROM輸入/輸出接口（I/O接口）并行、串行接口定時(shí)器、A/D、D/A總線系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)語言外部設(shè)備輔助設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輔助存儲(chǔ)器電源電路時(shí)鐘電路2/5/20231.3、微型計(jì)算機(jī)的三種應(yīng)用形態(tài)

◆多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟/硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)機(jī)）。

PC機(jī)屬于多板機(jī)。2/5/2023

◆單板機(jī)

將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單板機(jī)）。單板機(jī)現(xiàn)在已停產(chǎn)，很少使用了。2/5/2023

◆單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)，又稱微控制器MCU(MicroControllerUnit),是將CPU、ROM、RAM、并行I/0、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等集成在一塊芯片上。2/5/20232

單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況2.1

單片機(jī)的發(fā)展過程分為三個(gè)主要階段：

◆48系列階段—形成階段

1976年，Intel公司推出了MCS-48系列單片機(jī)。

片內(nèi)主要配置：8位CPU、1K字節(jié)ROM、64字節(jié)RAM、1個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。

特點(diǎn)是：硬件電路簡(jiǎn)單，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)，現(xiàn)很少用。2/5/2023

◆51系列階段

1980年，Intel公司推出了MCS-51系列單片機(jī).

芯片內(nèi)主要配置：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。

特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。2/5/2023

◆96系列階段基本淘汰，現(xiàn)在很少應(yīng)用。

1982年，Intel推出MCS-96系列單片機(jī)。芯片內(nèi)主要配置：16位CPU、8K字節(jié)ROM、232字節(jié)RAM、5個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K。片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等。2/5/2023（3）單片機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)容量越來越大。由1KB、2KB、4KB、8KB、16KB、32KB、64KB

等。2.2、單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)（1）單片機(jī)的字長由4位、8位、16位發(fā)展到32位。

（2）運(yùn)行速度不斷提高。單片機(jī)的使用最高頻率由6MHz、12MHz、24MHz、33MHz甚至上百兆Hz。2/5/2023（4）ROM存儲(chǔ)器的編程也越來越方便有ROM型（掩模型）、OTP型（一次性編程）、EPROM（紫外線擦除編程）、EEPROM（電擦除編程）及FLASH（閃速編程）。

(5)I/O端口多功能化。單片機(jī)內(nèi)除集成有并行接口、串行接口外，還集成有A/D、D/A、LED/LCD顯示驅(qū)動(dòng)、WDT（看門狗）等。（6）功耗越來越低。

2/5/2023

以上單片機(jī)各種發(fā)展系列并非一代淘汰一代，正如飛機(jī)淘汰不了自行車一樣，各有各的應(yīng)用場(chǎng)合，根據(jù)產(chǎn)品要求、性價(jià)比等情況選擇。

目前為止，51單片機(jī)已有數(shù)百個(gè)品種，同時(shí)，很多專用芯片以它作為控制核心，有廣泛應(yīng)用的前景。因此，51單片機(jī)成為教學(xué)的首選機(jī)型。

2/5/20233、51系列單片機(jī)概述3.1MCS-51系列（1）MCS-51是Intel公司生產(chǎn)的一個(gè)單片機(jī)系列名稱。屬于這一系列的單片機(jī)有多種，如：

﹡8051/8751/8031；

﹡8052/8752/8032；

﹡80C51/87C51/80C31

﹡80C52/87C52/80C32等。

2/5/2023（2）該系列生產(chǎn)工藝有兩種：CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合，既保持了HMOS高速度和高密度的特點(diǎn)，還具有CMOS的低功耗的特點(diǎn)。在產(chǎn)品型號(hào)中凡帶有字母“C”的即為CHMOS芯片，如8051，80C51。HMOS工藝（高密度短溝道MOS工藝）。CHMOS工藝（互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝）。2/5/2023（3）在功能上，該系列單片機(jī)有基本型和增強(qiáng)型兩大類：增強(qiáng)型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31區(qū)別：片內(nèi)硬件配置不同，包括片內(nèi)存儲(chǔ)器容量，定時(shí)器數(shù)量等2/5/2023（4）從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的配置上分，該系列單片機(jī)有三種形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(無片內(nèi)程序存儲(chǔ)器)。如：﹡80C51有4K字節(jié)的掩膜ROM；﹡87C51有4K字節(jié)的EPROM；﹡80C31在芯片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器。2/5/20233.280C51系列

﹡

Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；

﹡ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；

﹡

Philips公司的80C51、80C552系列；

﹡華邦公司的W78C51、W77C51高速低價(jià)系列；另外，ADI、LG、Maxim、Cygnal公司的產(chǎn)品。

以8051為基核開發(fā)出的CMOS工藝單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為80C51系列。當(dāng)前常用的80C51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有：2/5/20233.380C51典型產(chǎn)品資源配置2/5/2023（1）工業(yè)控制數(shù)控機(jī)床，電機(jī)控制，工業(yè)機(jī)器人，自動(dòng)控制等。（2）儀器儀表智能儀器，醫(yī)療器械，數(shù)字示波器等。4、單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的具有小而全，即體積小、功能全、功耗低、、性能價(jià)格比高，易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化裝置，智能化儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。2/5/2023（3）電信技術(shù)調(diào)制解調(diào)器，聲像處理，數(shù)字濾波，通信設(shè)備等。（4）辦公自動(dòng)化和計(jì)