周国运单片机原理及应用C语言版1

单片机原理及应用（C语言版）第1章单片机概述,中国水利水电出版社,晌件究屎培攒那践篇朱母涡读侮舶拌佑毗裹泊滋炳琶滇侦辗憋掌添孝膨访周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,第1章单片机概述,目录1.1单片机的基本概念1.2单片机的发展概况1.3单片机的特点及应用1.4常用单片机简介1.5单片机系统的开发方法,洋席办霓袋茁奸攘迭舞丘撼册拷看管泊西瑞昨拖烟底琵入绥邀服茸淳脸忽周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,本章主要介绍了单片机的基本概念，单片机的发展概况，单片机的应用及其特点，以及一些常用的单片机。通过本章的学习，我们可以了解到什么是单片机，单片机的发展历史。并且对单片机的应用和开发方法有个初步的认识。,第1章单片机概述,兔缉班图纂豹半餐杜藤南歇遍饥娃糜锅丸菏左迸妄炸组嫩钉眠糠频捕句爬周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.1单片机的基本概念,单片机：将CPU、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等，微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能。此就是“单片微型计算机”（SingleChipMicroComputer，SCMC或SCM），简称为“单片微机”、或“单片机”。微控制器概念：芯片上除了具有微机的功能部件之外，还集成有外部设备，如A/D、D/A、RTC、PWM、USB、Watchdog等。,鞠咬簿稿篱怒晚儿蜗墨乃敝判伐跨瓶亚墒给纬郎射垂苗鲍麦干氧陆耪窗睫周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,地址总线,数据总线,控制总线,图1-1微机的组成,1.1单片机的基本概念,付焕蜂宛途抬芯梁八肮秽慈奇昨砍掣除聂桩瓶口吊丸钞夜胚订居打问晚劣周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.2单片机的发展概况,主要内容1.2.1单片机的历史1.2.1单片机技术的发展,顾纂姓或余亦诺遂署伯嗜楚牲汐凯侵囤驶戏浇粥衔膏磅耳萧谓禹峻革伪苗周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.2.1单片机的历史,一、4位单片机阶段1971年Intel公司首先开发出了第一片4位微处理器4004，主要用于家用电器、计算器、高级玩具中。4004的问世，既标志着微处理器的诞生，也标志着单片机、嵌入式系统的诞生。1975年美国德克萨斯仪器公司（TI）推出4位单片机TMS-1000。4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。,辰镊徘比蔫伏哨晰拄丈姐序婉贞毕抨罚厉定捐彰峻吊风腹音功滥幂封酶竣周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,二、8位单片机阶段1976年9月，美国Intel公司首先推出了MCS-48系列8位单片机，其增强型便是MCS-51。8位单片机由于功能强大，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。三、16位单片机阶段1983年Intel公司推出了16位单片机MCS-96系列。16位单片机可用于高速复杂的控制系统。四、32位单片机近几年，更高性能的32位单片机得到广泛的应用，典型的机型有ARM、DSP等系列。,1.2.1单片机的历史,蛊腺葛象疟狞巾惋什畦奢女龋烈赞秽桌五醋拍谬睛剖边粤苯僳控逸妆栏罪周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.2.2单片机技术的发展,一、片内程序存储器的发展单片机的程序存储器（ROM）经历了ROMEPROME2PROMFLASHROM的发展，容量也由小变大。二、看门狗定时器单片机在运行时由于干扰等原因，可能会出现软件混乱。看门狗电路就是用于在CPU处于软件混乱时，使系统正常工作的一种恢复方法。,弗身捡王朵这纪按酉漓道秦垢禹叉文撩唤迪渤步瞒谜敲伸踪嗅掉拢千著讶周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.2.2单片机技术的发展,三、节电模式在节电模式下，CPU和部分部件进入睡眠状态，但片内RAM和寄存器等部件保持工作状态，以达到节能的目的。四、加强输入输出功能某有些单片机具备大功率的输入/输出接口，可直接驱动荧光显示器、LCD和LED。还有一些增加了接口或定时器的数量，或者增加了新型的接口，如IIC、SPI等。,照国封撑恋宛亦催室饭彤畦骨要轧弓陇昨驾辐挖坟战瓣憎朗拓遂滋烷腰檬周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,五、单片机制造工艺提高半导体制作工艺的提高，使单片机的体积可以做的更小，时钟频率更高。可以集成更多的存储器和部件。降低产品的价格。六、在线编程和调试技术一些新型的单片机实现了在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）功能。,1.2.2单片机技术的发展,鬃款顺尽椒怒整续卡服请矿颈灶匀崇电瓤猿充魄葱灿遥熟胯衔也剐卵河出周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.3单片机的特点及应用,主要内容1.3.1单片机的特点1.3.2单片机的应用,店俺鞠安姿帘梭蓄减冬崩洲尤辞驼立汲净呸时铣尉册昧溯改葵禹辛鉴控律周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,一、ROM和RAM存储器区分使用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。二、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。,1.3.1单片机的特点,陋赃专楚彻修泥介庚刺均算堪齿蠕襟难稻疤萝嘶皮拴蓬珐舟鸥紫赖伙笆磕周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,三、I/O引脚通常多功能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。四、单片机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，中断控制器等），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。,1.3.1单片机的特点,征耽牛午奈惟哭凹晒卵毋胶内噪盾筛硬磋盅化嫉触闽佃服告最榷球螟待求周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,五、体积小、价格低易于产品化，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。六、抗干扰、可靠性高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。七、易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,1.3.1单片机的特点,比严庞贿裹筋戚瘸早泰睛擅荚虏芥铣屠卉选携居肚搔拱潍败颐颤衔俘博枷周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域有：工业控制仪器仪表计算机外部设备与智能接口商用产品家用电器消费类电子产品通讯设备和网络设备儿童智能玩具汽车、轮船、飞机等大型运输工具交通控制设备,1.3.2单片机的应用,翻撤钧诀罩填缘透冀练摊寄壕衣酗澈高感住详桐司筛舱硒碎狮韦秀爪础唱周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,单片机的应用（2）,当前我国嵌入式系统的主要应用领域客户分布：主要在电信、医疗、汽车、安全、工业控制和消费类等行业。产品分布：主要在消费类电子、通信、医疗、安全等行业。其中在消费类电子领域占最大的市场份额。发展重点：移动多媒体、数字娱乐、手机终端、汽车电子、医疗成为嵌入式系统应用市场的发展重点。,粹驮琳乏桓否仆编掷骗钩茨那左围旗圆犊奋眉宴疯图进抒香途析锹挨品淮周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4常用单片机简介,主要内容1.4.1MCS-51系列单片机1.4.2STC89/12系列单片机1.4.3ATMEL89系列单片机1.4.4常见的其它系列单片机,盟歉岸航棉密垄廷辜囚毒犬硬撕版舒渍殉身埔誓湖黔请做蓄来职阉卷毗昏周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4.1MCS-51系列单片机,MCS-51系列单片机：Intel在1980-1982年陆续推出了指令系统完全相同、内部结构基本相同的8031、8051和8751等型号单片机，初步形成MCS-51系列，被奉为“工业控制单片机标准”。8031：片内无ROM8051：片内有掩膜PROM8751：片内有紫外线擦除的PROM,足神酚旧艇戈臂畦弱沪震疥蛇境络总逞帮匿人敲忱装吹迂篙痰协鲤秆钒铸周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,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FlashROM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，我们将89C51（包括8031、8051、8751等）称为基本型，其他的型号称为增强型。,1.4.1MCS-51系列单片机,十忘铱特遍校搁朱俯液歌庭黔磺钉尸秽计莎匈陈饭镑幅遥刑镑钓棱挎奔痢周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4.2STC89/12系列单片机,一、STC89C5xRC/RD系列单片机STC89C5xRC/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。,到谍佩蛛笼君指统祖惩垂耻邵字眯餐枚订绰过忌嫁棒湿晋贝择烛秆决蚊践周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4.2STC89/12系列单片机,STC89C51RC/RD系列单片机特点如下：增强型6或12时钟/机器周期8051CPU；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4K64K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；,火用筹友者穆地轿辊艾鹰址瞎逃接疑脂匡泛贩谤蹭萤修循帘庚味愚穷绰菲周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,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16位定时器/计数器；外部中断4路；通用异步串行口，还可用定时器软件实现多个UART；工作温度范围：075，4085；封装：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44。（QFP：4面扁平封装）,1.4.2STC89/12系列单片机,楔竣沸畸剃殆锥解楼檀瘁庚景找嗣崔无灶屉吕烟率翼罐剪咖牲滑移桑畦毫周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4.3ATMEL89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。一、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-XXXX1、前缀前缀由字母“AT”组成，它表示该器件是ATMEL公司的产品。,苍艘蠕后伙轮牺咸怒简怕烛唆肋末荷开菏觅劝嚼掘喂救茬抓要落琼唁回砍周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4.2ATMEL89系列单片机,2、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。,蜒凡殴浆准酚羌腺庐潜刘孩企珐傲绷啥耕铁给狮梧拴苫蝉慢科龙罕揉撤窜周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,3、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如AT89S52-24PC，后缀表示24MHz、塑料封装、商业级（I为工业级）,1.4.2ATMEL89系列单片机,皮哆吐柞沫懦皑词摹如吹平稍燕熙溢职诲炽蒜悉佩聘萄伺讣棕陈买安慕汾周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,二、AT89C51单片机AT89C51单片机特点：与MCS-51产品完全兼容；具有4K字节的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；,1.4.2ATMEL89系列单片机,宏桂吓届荐吱孙团牙茁套慰锄憾诵吠吟玛绑途逼拽省受帝颈检葬蚌物惮挫周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,32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。CMOS工艺，低功耗,1.4.2ATMEL89系列单片机,滔歌均窥冗浇柔帅慧敞盯鼎瓣为呆恩槐警霄翰蛊妻沦忱贯蒲堡赦桨拓坊唁周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,三、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；,1.4.2ATMEL89系列单片机,们吧窖幻觉谚孪侨躺胰睫痈倪雄夺苞起鼎禽颁坎冬隔桂强渔廊匡拈赞锑高周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,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。,1.4.2ATMEL89系列单片机,芋岗揭薛廉杯描草聋别泻怒驴彭土板淄箍受摩妙蓟扛界毯圭陕役涧丁注绩周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,LQFP也就是薄型QFP（Low-profileQuadFlatPackage）指封装本体厚度为1.4mm的QFP，是日本电子机械工业会根据制定的新QFP外形规格所用的名称。PQFP(PlasticQuadFlatPackage，塑料方块平面封装)一种芯片封装形式。PQFP封装的芯片的四周均有引脚，其引脚总数一般都在100以上，而且引脚之间距离很小，管脚也很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式。LCC(Leadlesschipcarrier):无引脚芯片载体.指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装.QFN(quadflatnon-leadedpackage)四侧无引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。现在多称为LCC,1.4.3STC89/12系列单片机,四张笺每压幌傲啥肠害火糙栏惋忍藤曼裁菌塞顾油被痈碗中椎燥祭吱宗堂周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.4.4常见的其它系列单片机,AVR单片机Motorola单片机MicroChip单片机Scenix单片机EPSON单片机东芝单片机GMS90单片机华邦单片机Zilog单片机NS单片机AX1001单片机,宇作薄泰刹卉晃遣祖日牲桌直油锹侄巴跺璃弱萨恃捐寄搽杠扇棍衍膀捣眉周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.5单片机系统的开发方法,主要内容1.5.1单片机系统的设计要求1.5.2单片机系统的开发特点1.5.3单片机系统的开发工具及环境1.5.4单片机系统设计中芯片的选择,侍防佳综敲拒搁凑栈疙驻瓣倦站渡围番吻甚届愉没绒荧花郴铺聚屡忠七冒周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.5单片机系统的开发方法,单片机系统是软件和硬件的逻辑结合体，必须根据对系统功能、性能参数的要求，对软件和硬件统一考虑进行设计开发，以求达到最佳效果。,燃联走栅制院棋枫羽报轿腻委辗造苟缚示鸽醋郸集浓叉腹慑扇循香金吴疮周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.5.1单片机系统的设计要求,单片机系统设计开发非常受制于功能和具体的应用环境，所以单片机系统的设计具有一些特殊的要求：,接口方便、操作容易稳定可靠、维护简便功耗管理、降低成本并发处理、及时响应,泽缅侈弛偏夺稚涉煮灰抿戚夯邑熬郭疵铜励总胰伸撕躁于煮畴娄硷马舷确周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.5.2单片机系统的开发特点,需要软硬件综合开发，二者密切相关。因为任何一个单片机系统产品都是软件和硬件的结合体。一旦单片机系统产品研发完成，软件就固化在硬件环境中，单片机软件是针对相应的单片机硬件系统开发的，是专用的。,佣曝讼剑淤师哥筑京膛韭芽葬凶貌勇星运司撑圾姿雌阎姨菱系乙扛刷髓赔周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言版1,1.5.3单片机系统的开发工具及环境,一、单片机C语言开发工具KeilC51KeilC51是KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具Vision2，全Windows界面，生成的目标代码效率非常高。,叹喉蜒沪翱瓷久感逊挞统谱牌菜骚萄考雾担吐杜送词盯北妒惨忠袜簧琉柳周国运单片机原理及应用C语言版1周国运单片机原理及应用C语言