单片机原理及应用张毅刚主编课件.ppt

1、第1章 单片机概述 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。20世纪70年代问世。已广泛应用在：工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。1.1 什么是单片机 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。具有一台计算机的属性。也称为：?嵌入式控制器 EMCU（Embedded MicroController Unit）。我国，习惯使用“单片机”这一名称。按用途可分为通用型和专用型两大类：（1）通用型?微控制器 MCU

2、(MicroController Unit)（2）专用型 专门针对某些产品的 特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化 等 方面都作了全面的考虑 。“专用”单片机具有十分 明显的综合优势。1.2 1.2 单片机的历史及发展概况单片机的历史及发展概况 四个阶段:第一阶段(1974年1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。第二阶段（1976年1978年）:低性能单片机阶段。以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1978年现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列

3、等。第四阶段(1982年现在)：8位单片机巩固发展及 16 位单片机、32位单片机推出阶段。1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型（1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展型 系列。（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列。MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。1.4 单片机的发展趋势 1.CPU的改进 （1）采用双CPU结构，提高处理能力 （2）增加数据总线宽度，内部采用 16位数据总线。（3）串行总线结构，菲利浦公司的 I2C总线（Inter

4、 Icbus）。用两根信号线代替现行的 8位数据总线。2存储器的发展 （1）加大存储容量。（2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器（3）程序保密化。3 3片内I/O的改进（1）增加并行口的驱动能力，能直接输出 大电流和高电压。（2）增加I/O口的逻辑控制功能。（3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、网络化系统。4外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内系统的单片化。5低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向发展。1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到

5、各个领域。使用温度：民品：0C+70C 工业品：-40C+85C 军品：-65C+125C。在下述的各个领域广泛的应用：在下述的各个领域广泛的应用：1.工业自动化 2.智能仪器仪表 3消费类电子产品 4.通讯 5武器装备 6终端及外部设备控制 7多机分布式系统 1.6 MCS-51系列单片机 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 8051 内核技术转让给厂家。这些厂家生产的 兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用 CMOS工艺。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Int

6、el公司专用的单片机系列符号。MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 （1）基本型 典型产品：8031/8051/8751 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。（3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4）专用型 8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国Cypress公司的EZU SR-2100单片机USB接口。（2）增强型 典型产品：8032/8052/8752（5）超8位型

7、典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552 系列单片机。将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输 入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制 （PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新 一代MCS-51产品。功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 泛的使用。（6）片内闪烁存储器型 美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢迎。MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型，但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、80C51、87C51）是十分重要的。它们是具有M

8、CS-51内核的各种型号单片机的基础，也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。思考题及习题 1微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 它们之间有何区别？2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为 （）和（）。3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（）、（）、和（）三部分集成于一块芯片上。4单片机的发展大致分为哪几个阶段？5.单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型?6MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？7MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是 什么？88051与8751的区别是：（A）内部数据存储单元数目的不同；（B）内部数据存储器的类型不同；（C）内部程序存储器的类型不同；（D）内部的寄存器的数目不同。9在家用电器中使用单片机应属于微计算机的 （A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计算应用（D）数据处理应用 10说明单片机主要应用在哪些领域？一个完整的单片机系统设计流程：功能定义 方案确定 采购元器件 电路原理图设计 印刷电路板 焊接与调试 软件设计 作品报告 功能电路测试 宝贝车机器人系列宝贝车机器人系列 宝贝车轮式 宝贝车六脚 宝贝车履带 机器人对象机器人对象 相扑机器人 直立步行机器人 机器人对象机器人对象 铁甲虫机器人系列铁甲虫机器人系列 机器人对象机器人对象 机器人对象 六自由度机械手 人形机器人