第一章单片机原理及应用张毅刚主编.pptx

第一章单片机原理及应用张毅刚主第一章单片机原理及应用张毅刚主编编 可开发得内部资源可开发得内部资源:RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等功能部件等功能部件,全全部提供给用户。用户根据需要部提供给用户。用户根据需要,设计一个以通用单片设计一个以通用单片机芯片为核心得测控系统。机芯片为核心得测控系统。具有一台计算机得属性。也称为具有一台计算机得属性。也称为:嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU(Embedded icroController Embedded icroController Unit Unit)。我国我国,习惯使用习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。按用途可分为通用型与专用型两大类按用途可分为通用型与专用型两大类:(1 1)通用型通用型 微控制器微控制器 MCU(MicroController Unit)MCU(MicroController Unit)(2 2)专用型专用型 专门针对某些产品得特定用途而制作得单片机专门针对某些产品得特定用途而制作得单片机,针对性强且数量巨大。针对性强且数量巨大。对系统结构得最简化、可靠性与成本得最佳化等对系统结构得最简化、可靠性与成本得最佳化等方面都作了全面得考虑方面都作了全面得考虑 。“专用专用”单片机具有十分明显得综合优势。单片机具有十分明显得综合优势。1 1、2 2 单片机得历史及发展概况单片机得历史及发展概况四个阶段四个阶段:第一阶段第一阶段(1974(1974年年19761976年年):单片机初级阶段。双片得单片机初级阶段。双片得形式形式,且功能比较简单。且功能比较简单。第二阶段第二阶段(19761976年年19781978年年):低性能单片机阶段。低性能单片机阶段。以以Intel Intel 公司制造得公司制造得MCS-48MCS-48单片机为代表。单片机为代表。第三阶段第三阶段(1978(1978年现在年现在):高性能单片机阶段。高性能单片机阶段。IntelIntel公司得公司得MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司得公司得68016801系列等。系列等。第四阶段第四阶段(1982(1982年现在年现在):8 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及1616 位单片机、位单片机、3232位单片机推出阶段。位单片机推出阶段。1 1、3 83 8位单片机得主要生产厂家与机型位单片机得主要生产厂家与机型(1 1)美国美国IntelIntel公司公司 MCS-51MCS-51系列及其增强型、扩展型系列及其增强型、扩展型系列。系列。(2 2)美国美国ATMELATMEL公司公司89C5189C51、89C5289C52、89C5589C55、89S5289S52等。等。(3 3)荷兰荷兰PHILIPSPHILIPS(菲力浦菲力浦)公司公司 8xC5528xC552系列系列。MCS-51MCS-51系列单片机在我国得到了广泛得应用系列单片机在我国得到了广泛得应用,主流系主流系列列,软、硬件设计资料丰富齐全。软、硬件设计资料丰富齐全。1 1、4 4 单片机得发展趋势单片机得发展趋势 1 1、CPU CPU得改进得改进 (1 1)采用双采用双CPUCPU结构结构,提高处理能力提高处理能力(2 2)增加数据总线宽度增加数据总线宽度,内部采用内部采用1616位数据总线。位数据总线。(3 3)串行总线结构串行总线结构,菲利浦公司得菲利浦公司得I I2 2C C总线总线(InterInterIcbusIcbus)。用两根信号线代替现行得。用两根信号线代替现行得8 8位数据总线。位数据总线。2 2、存储器得发展存储器得发展 (1 1)加大存储容量。加大存储容量。(2 2)片内片内EPROMEPROM采用采用E E2 2PROMPROM或闪烁或闪烁(FlashFlash)存储器存储器(3 3)程序保密化。程序保密化。3 3、片内、片内I/OI/O得改进得改进(1 1)增加并行口得驱动能力增加并行口得驱动能力,能直接输出大电流与高能直接输出大电流与高电压电压。(2 2)增加增加I/OI/O口得逻辑控制功能口得逻辑控制功能。(3 3)设置了一些特殊得串行接口功能设置了一些特殊得串行接口功能,构成分布式、网构成分布式、网络化系统络化系统 。4 4、外围电路内装化、外围电路内装化 器件集成度得不断提高器件集成度得不断提高,把众多得外围功能部件集把众多得外围功能部件集成在片内系统得单片化。成在片内系统得单片化。5 5、低功耗化、低功耗化 CMOSCMOS化化CHMOSCHMOS工艺。工艺。总之总之,向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、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外围电路内装化方向发展。1 1、5 5 单片机得应用单片机得应用 单片机卓越得性能单片机卓越得性能,得到了广泛得应用得到了广泛得应用,已深入到已深入到各个领域。各个领域。使用温度使用温度:民品民品:0C 0C+70C+70C工业品工业品:-40C-40C+85C+85C军品军品:-65C-65C+125C+125C。在下述得各个领域广泛得应用在下述得各个领域广泛得应用:1 1、工业自动化工业自动化2 2、智能仪器仪表智能仪器仪表3 3、消费类电子产品、消费类电子产品4 4、通讯通讯5 5、武器装备、武器装备6 6、终端及外部设备控制、终端及外部设备控制7 7、多机分布式系统、多机分布式系统1 1、6 MCS-516 MCS-51系列单片机系列单片机2020世纪世纪8080年代后期年代后期:Intel:Intel公司以专利得形式把公司以专利得形式把 80518051内核技术转让给厂家。内核技术转让给厂家。大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持继续保持安静安静这些厂家生产得兼容单片机这些厂家生产得兼容单片机,与与80518051得系统结构得系统结构(主要主要就是指令系统就是指令系统)相同相同,采用采用CMOSCMOS工艺。工艺。如如:AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESANALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。不应直接称为不应直接称为MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机,MCSMCS只就是只就是IntelIntel公司公司专用得单片机系列符号。专用得单片机系列符号。MCS-51MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类:80C5180C51系列系列:所有具有所有具有80518051指令系统得单片机指令系统得单片机 (1 1)基本型基本型 典型产品典型产品:8031/8051/87518031/8051/8751内部内部RAMRAM增到增到256256字节字节,80528052、87528752得内部程序存储器得内部程序存储器扩展到扩展到8KB8KB,1616位定时器位定时器/计数器增至计数器增至3 3个。个。(3 3)低功耗型低功耗型 典型产品典型产品:80C31/87C51/80C5180C31/87C51/80C51。采用。采用CMOSCMOS工艺工艺 适于电池供电或其它要求低功耗得场合。适于电池供电或其它要求低功耗得场合。(4 4)专用型专用型 8044/87448044/8744,用于总线分布式多机测控系统。美国用于总线分布式多机测控系统。美国CypressCypress公司得公司得EZU SR-2100EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口。接口。(2 2)增强型增强型 典型产品典型产品:8032/8052/87528032/8052/8752(5 5)超超8 8位型位型 典型产品典型产品:PHILIPSPHILIPS公司公司80C552/87C552/83C55280C552/87C552/83C552系列系列单片机。单片机。将将MCS-96MCS-96系列系列(1616位单片机位单片机)I/OI/O部件如部件如:高速输高速输入入/输出输出(HSI/HSOHSI/HSO)、A/DA/D转换器、脉冲宽度调制转换器、脉冲宽度调制(PWMPWM)、瞧门狗定时器、瞧门狗定时器(WDTWDT)等移植进来构成新等移植进来构成新一代一代MCS-51MCS-51产品。产品。功能介于功能介于MCS-51MCS-51与与MCS-96MCS-96之间。目前已得到了较广之间。目前已得到了较广泛得使用。泛得使用。(6 6)片内闪烁存储器型片内闪烁存储器型 美国美国ATMELATMEL公司得公司得AT89C51AT89C51单片机单片机,受到应用设计者受到应用设计者得欢迎。得欢迎。MCS-51 MCS-51系列以及系列以及80C5180C51系列单片机有多种类型系列单片机有多种类型,但但掌握好掌握好MCS-51MCS-51得基本型得基本型(80318031、80518051、87518751或或80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51)就是十分重要得。就是十分重要得。它们就是具有它们就是具有MCS-51MCS-51内核得各种型号单片机得基础内核得各种型号单片机得基础,也就是各种增强型、扩展型等衍生品种得核心。也就是各种增强型、扩展型等衍生品种得核心。思考题及习题思考题及习题1 1、微处理器、微计算机、微处理机、微处理器、微计算机、微处理机、CPUCPU、单片机、单片机它们之间有何区别？它们之间有何区别？2 2、除了单片机这一名称之外、除了单片机这一名称之外,单片机还可称为单片机还可称为()()与与()()。3 3、单片机与普通计算机得不同之处在于其将、单片机与普通计算机得不同之处在于其将()()、()()、与、与()()三部分集成于一块芯片上。三部分集成于一块芯片上。4 4、单片机得发展大致分为哪几个阶段？、单片机得发展大致分为哪几个阶段？5 5、单片机根据其基本操作处理得位数可分为哪单片机根据其基本操作处理得位数可分为哪几种类型几种类型?6 6、MCS-51MCS-51系列单片机得基本型芯片分别为哪几种？系列单片机得基本型芯片分别为哪几种？它们得差别就是什么？它们得差别就是什么？7 7、MCS-51MCS-51系列单片机与系列单片机与80C5180C51系列单片机得异同点就是系列单片机得异同点就是什么？什么？8 8、80518051与与87518751得区别就是得区别就是:(A A)内部数据存储单元数目得不同内部数据存储单元数目得不同;(;(B B)内部数据存储内部数据存储器得类型不同器得类型不同;(;(C C)内部程序存储器得类型不同内部程序存储器得类型不同;(;(D D)内内部得寄存器得数目不同。部得寄存器得数目不同。9 9、在家用电器中使用单片机应属于微计算机得、在家用电器中使用单片机应属于微计算机得(A A)辅助设计应用辅助设计应用(B B)测量、控制应用测量、控制应用(C C)数值计算应用数值计算应用(D D)数据处理应用数据处理应用1010、说明单片机主要应用在哪些领域？、说明单片机主要应用在哪些领域？一个完整得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轮式宝贝车六脚宝贝车六脚宝贝车履带宝贝车履带机器人对象机器人对象相扑机器人相扑机器人直立步行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