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1、1.1 什么是单片机1.2 单片机的历史及发展概况1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型1.4 单片机的发展趋势1.5 单片机的应用1.6 MCS-51系列单片机1.7 单片机的开发与开发工具,第1章 单片机概述,1.1 什么是单片机,1、微型计算机硬件结构 常见的微机外形,单片机就是单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)。,微型计算机硬件结构 冯.诺依曼结构,主机,输入设备,输出设备,主存储器,CPU,运算器,控制器,I/O设备,计算机系统通常由多块印刷电路板制成：,单片机,单片机是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口等集成在一小块硅片上的微型机，所以称作单片
2、微型计算机。,单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I/O口,单片机,单片机,单片机是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口等集成在一小块硅片上的微型机，所以称作单片微型计算机。,单片机的英文简称：MCU或EMCU.,MCU:Microcontroller Unit(微控制器),EMCU:Embedded Microcontroller Unit(嵌入式微控制器),区分几个概念,CPU:Central Processing Unit MCU:Microcontroller Unit DSP:Digital Signal Processing DSPs:Digital Si
3、gnal Processors,单片机的分类（按用途）,（2）专用型单片机,（1）通用型单片机,单片机的分类（按字长）,（2）8位机,（1）4位机,字长:在算术逻辑单元中采用运算的基本位数，即CPU能一次处理的二进制位数。,（3）16位机、32位机,1.2 单片机的历史及发展概括,第一阶段（1974-1976）单片机初级阶段 特点:制造工艺落后和集成度低,而且采用双片形式。典型产品:Fairchild公司的F8和Mostek公司的3870等。,1974 年,美国仙童(Fairchild)公司研制的世界第一台单片微型机F8。,第二阶段(1976一1978)低性能单片机阶段 特点:已能在单块芯片内
4、集成CPU、多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器，RAM和ROM等功能部件。缺点:性能低，寻址范围不大于4KB，无串口，中断处理简单。典型产品:Intel公司推出的MCS-48系列单片机。,第三阶段(1978现在)高性能单片机阶段 特点:与前两代相比，片内存储器容量加大，寻址范围达到64KB，多级中断处理，多个16位定时器/计数器，集成了全双工串行口，有的带A/D转换。指令系统趋于丰富和完善，增加了许多突出控制功能的指令。典型产品:Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的MC6801，TI公司的TMS7000系列等。,第四阶段(1982现在)8位单片机发展，16位/3
5、2位单片机推出阶段。特点:1.随着MCS-5l系列的广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51的内核技术，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道AD转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，强化了智能控制器的特征。2.高速、大寻址范围、强运算能力的8位16位32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。典型产品:1.16位单片机 凌阳系列、Intel MCS-96 系列8098/8096、80C198/80C196 2.32位单片机 ARM7、ARM9、ARM10、80960、.,1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型,1.4 单片机的发展状况,1.CPU的改进采用双CPU结构，以提高处
6、理能力。例：Rockwell公司的R6500/21和 R65C29。增加数据总线宽度。例：NEC公司的PD7800将ALU作成16位运算部件，内部采用16位数据总线。采用流水线结构，具有很高的运算速度。串行总线结构。主要有Philips公司的I2C总线（Inter IC BUS：芯片间总线）、DALLAS公司的单总线（1Wire）、MOTOROLA公司的SPI串行外设接口等。,2.存储器的发展加大存储器容量。片内RAM 256B，片内外扩RAM(ERAM)2KB，ROM容量从4K、16K、32K到64K。片内EPROM采用E2PROM或Flash存储器。编程和擦除完全是电气实现。编程和擦除速度
7、快，可以使用通用的编程器脱机编程，也可在线编程（ISP：In-System Program）。程序保密化。如Winbond公司的W78E58B等。编程采用加锁方式，若要读取片内程存代码或重新编程，需先执行片擦除操作。,3.片内I/O的改进增加并行口的驱动能力。减少外部驱动芯片。如LED、LCD等显示驱动器开始集成在8位单片机中。增加I/O口的逻辑控制功能。体现工控特性的位地址空间及I/O口的位操作方式。设置特殊串行接口。如UART、I2C、SPI等，满足多机通讯及外部扩展的要求。,4.外围电路内装化在单片机中尽可能多地把应用所需的存储器、各种功能的I/O口、A/D、D/A、DMA控制器等都集成
8、在一块芯片内，使单片机的功能更加强大。如AT89C5132，内嵌了USB1.1控制器、A/D转换器及硬盘IDE接口等。,5.低电压、低功耗工作电压：一般在36V范围内工作，有的已能在1.2V或0.9V电压下工作。几乎所有的单片机都具有省电运行方式。功耗：从mA级降到A级，甚至1A以下，在一粒钮扣电池下就可长期工作。低功耗化同时带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。,1.5 单片机的应用,1.单片机的特点,体积小、成本低，易于产品化。抗干扰能力强，可靠性好，适应温度范围宽。军品:65125度，主要用于武器系统、航空器;商用品:070度，主要限于机房和办公环境;工业品:4085度。易
9、扩展，控制功能强。MCS-51单片机指令系统中具有加减乘除指令，具有各种逻辑运算和控制转移指令，还具有位操作功能。易于实现多机和分布式系统。,2.单片机的应用,单片机为工业测控而设计，具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。特别适合于嵌入式微型机应用系统。分为单机应用和多机应用两类.,工业方面,民用方面,仪表方面,电讯方面,数据处理方面,汽车方面,多机应用 多机应用是单片机在高科技领域中应用的主要模式。功能集散系统 库房温湿度集散测控系统 并行多机处理系统 并行数据采集系统、处理系统 局域网络系统 楼宇自动化的自动
10、抄表系统,军需库温湿度监测,1.6 MCS-51系列单片机,MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的8位单片机，包含51和52两个子系列。51子系列的典型产品有8031，8051和8751三种机型 52子系列包括8032，8052和8752三种机型 目前有多家著名半导体厂商购买了核，加上自己的外围，生产多种兼容芯片。不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。,1.6 MCS-51系列单片机,MCS-51单片机分类,基本型 8031/8051/8751增强型 8032/8052/8752低功耗型 80C31BH/87C51/80C51专用型 8044/8744超8位型 Philips 80C552/87C552/83C552Flash型 ATMEL AT89C51系列,INTEL 51系列典型产品,本章结束,
