单片机芯片的认识与理解.ppt

模块一、 单片机芯片的认识与理解,一、 单片机应用系统的形式与规模 1 单个发光二极管的闪亮控制 硬件电路 程序,2 其他应用形式简介 以下给出几种应用形式的电路原理或实物图,单片机,单片机,内含： CPU 存储器 I/O接口,交通灯模拟控制系统电路图,图9-1 单片机应用系统配置框图,二、 单片机的概念与特点,1 单片机的概念 单片机定义 是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、 多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能电路（可能还包括显示驱动电路，脉宽调制电路，模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块芯片上构成的一个小而完善的计算机系统。 已具有了计算机系统的基本属性，所以可以称为单片微型计算机，简称单片机。（Single Chip Micro Computer，SCMC）,单片机硬件结构,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能,内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。,内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。,定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。,并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一个全双工串行口。,中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）,时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,复位电路,通用单片机和专用单片机,通用型是一种基本芯片,如市场上常见的MCS-51、ATMEL、PHILIPS、AVR、PIC、WINBOND等系列的单片机产品，他们的资源比较丰富，性能全面，适用性强，在生产、科研等得到广泛应用，本课程所介绍的单片机是通用型单片机。 专用型单片机也叫专用微处理器，是专门针对某个特定产品而设计的,各方面均经过最优化的考虑，具有十分明显的综合优势。例如数码相机、手机、洗衣机功能控制器、空调控制器、IC卡读写器中所应用的单片机等。,单片机的硬件系统与软件系统,以单片机芯片为核心组建的一个能完成特定应用功能的硬件组合实体，称为单片机的硬件系统。 软件是指用来完成一定任务的所有程序及数据，即为运行、管理和维护计算机所编制的程序的总和。 软件系统简单，不需要复杂的操作系统进行系统管理，只有简单的管理程序（监控程序）和完成具体任务的应用程序。简单的应用系统，只有为实现控制目的的应用程序。 单片机应用系统编程方式：汇编语言和高级语言。,2 单片机的特点与技术发展的特点,单片机长寿命 8位、32位单片机共同发展 单片机速度越来越快 低电压与低功耗 低噪声与高可靠性技术 ISP及IAP技术,1、单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的 ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。 RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。 2、采用面向控制的指令系统 为满足控制的需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。,单片机的特点,3、单片机的I/O引脚通常是多功能的 由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。 4、单片机的外部扩展能力强 在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展（如扩展ROM、RAM，I/O接口，定时器/计数器，中断系统等），与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。,5、体积小，成本低，运用灵活 易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。 6、面向控制 能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。 7、适应性强、抗干扰 在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其它类型计算机无法比拟的。 8、方便实现多机和分布式控制 使整个控制系统的效率和可靠性大为提高,三、 单片机的应用领域,工业过程控制 智能仪表 机电一体化产品 计算机网络与通信 家用电器,四、 单片机的发展与种类型号,1 单片机的发展历程 单片机诞生至今已有30多年的历史，通常按数据总线的位数将其分为4位机、8位机、16位机和32位机。 1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机，起到8位机的引领和带头作用。 1982年以后，16位单片机问世，代表产品是INTEL公司的MCS-96系列。,上世纪90年代以来, 世界各大半导体公司相继研制出功能更为强大的各种型号的单片机，单片机向着功能强、功耗低、体积小和适应多种需要的封装形式方向突飞猛进的发展，这些具有许多新特点的单片机，可称之为第三代单片机。 现在单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流。 依存互补，相辅相成，共同发展。,2 单片机的种类和型号 概述,8位单片机： MCS-51系列及其兼容机型(占主导地位) ATMEL、PHILIPS、WINBOND 非MCS-51系列单片机 MOTOROLA68HC05/08系列 、PIC单片机、ATMEL的AVR 16位单片机： INTEL的MCS-96/196系列 、TI的MSP430系列 、MOTOROLA的68HC11系列 32位单片机： MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI,芯片的可靠性及温度等级：,民用级：070 工业级：-4085 军用级：-65125 片内ROM供应状态： 片内无ROM 、片内带ROM 、片内带EPROM、片内带E2PROM 、片内带FLASH 半导体工艺状态: HMOS 、CMOS、 CHMOS,MCS-51单片机系列及兼容系列,MCS-51单片机可分为2个子系列和4种类型。2个子系列为： 51子系列和52子系列，其中51子系列是基本型，如8031、8051、8751；52子系列是增强型，如8032、8052、8752。它们以芯片型号最末位数字的“1”和“2”作区分标志。,4种类型为：,无片内ROM、有片内掩模ROM 、有EPROM或Opt ROM、EEPROM或Flash ROM。分类情况如下面的表1.1所示。 在产品型号中凡是不带字母“C”的为HMOS工艺芯片，带有字母“C”的芯片即为CHMOS工艺芯片，如80C31、80C51、87C51、89C51等。,目前常用的与MCS-51系列的兼容芯片： MCS-51增强型单片机： MCS-51系列单片机除了89C51之外，主要包括89C52、89C54、89C58、89C516等型号，它们的区别主要是三个方面：一是片内RAM由128B增加到256B；二是多一个定时器/计数器；三是片内Flash ROM由4KB分别增加到了8KB、16KB、32KB和64KB。 不同厂家的产品可能还增加有其它外设或功能，但引脚和指令都是完全兼容的。 为了讨论方便起见，将89C51（包括8031、8051等）称为基本型，其他的型号称为增强型。,ATMEL89系列单片机,Atmel公司生产的89系列单片机是市场上比较具有代表性的MCS-51单片机。 （1）ATMEL89系列单片机型号说明 AT89系列单片机型号由三个部分组成，它们分别是前缀、型号、后缀，其格式如下： AT89C（LV、S）XXXX-XXXX 前缀 前缀由字母“AT”组成，它表示该器件是ATMEL公司的产品。,型号 型号由“89CXXXX”或“89LVXXXX”或“89SXXXX”等表示。 “9”表示芯片内部含Flash存储器； “C”表示是CMOS产品； “LV”表示低电压产品； “S”表示含可下载的Flash存储器。 “XXXX”为表示型号的数字，如：51、52、2051、8252等。,后缀 后缀由“XXXX”四个参数组成，与产品型号间用“-”号隔开。 后缀中第一个参数“X”表示速度 后缀中第二个参数“X”表示封装 后缀中第三个参数“X”表示温度范围 后缀中第四个参数“X” 说明产品的处理情况,（2）AT89C51单片机 AT89C51单片机特点： 与MCS-51产品完全兼容； 具有4K字节可在系统编程的Flash内部程序存储器，可写/擦1000次； 全静态操作：0Hz24MHz； 三级程序存储器加密； 128字节内部RAM；,32根可编程I/O线； 2个16位定时器/计数器； 6个中断源； 可编程串行UART通道； 低功耗空闲和掉电方式；,（3）AT89S52单片机 AT89S52单片机特点： 与MCS-51产品兼容； 具有8K字节可在系统编程的Flash内部程序存储器，可写/擦1000次； 4.0V5.5V的工作电压范围； 全静态操作：0Hz24MHz； 三级程序存储器加密； 256字节内部RAM；,全双工异步串行通信通道； 低功耗空闲和掉电方式； 通过中断中止掉电方式； 看门狗定时器； 两个数据指针。,STC89/12系列单片机,STC 89C51RC/RD系列单片机 STC 89C51RC/RD系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机。 指令代码完全兼容传统8051 单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。,STC 89C51RC/RD系列单片机特点如下： 增强型6/12时钟/机器周期8051 CPU； 工作电压：5.5V3.4V（5V单片机）/ 3.8V2.0V（3V 单片机）； 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051 的080MHz； 用户应用程序空间 4K 64K 字节； 片上集成1280字节/512字节RAM； 通用I/O口32 / 36 个； ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器；,内部E2PROM 功能； 硬件看门狗； 内部集成MAX810专用复位电路（D版本才有）,外部晶体20M以下时，可省外部复位电路； 共3个