第1章单片机概述

1、第第1 1章章 单片机概述单片机概述 在半导体硅片上集成了微处理器在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器(RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口。和各种输入、输出接口。2020世纪世纪7070年代问世。年代问世。已广泛应用在：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、机电一体化设备电器、电力电子、机电一体化设备( (如汽车如汽车 ABS,ESPABS,ESP）等）等方面方面。1.1 1.1 什么是单片机什么是单片机 单片微型计算机就是将单片微型计算机就是将C

2、PUCPU、RAMRAM、ROMROM、定时、定时/ /计数器和多种接口都集计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计成到一块集成电路芯片上的微型计算机。算机。 因此，一块芯片就构成了一台计算因此，一块芯片就构成了一台计算机。机。 它已成为工业控制领域、智能仪器它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器仪表、尖端武器( (坦克，导弹坦克，导弹）、日常）、日常生活中最广泛使用的计算机。生活中最广泛使用的计算机。具有具有一台计算机的属性一台计算机的属性。也称为：。也称为： 按用途可分为按用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类：两大类：（1 1）通用型）通用型可开发的内部资源：可开发

3、的内部资源：RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等功能部件，等功能部件，全部提供给用户全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通。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。用单片机芯片为核心的测控系统。 * * 微控制器微控制器 MCU(MCU(MicroController Unit)MicroController Unit)* * 嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU（Embedded MicroController Embedded MicroController Unit Unit）。）。 我国，习惯使用我国，习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。（2 2

4、）专用型）专用型 专门针对某些产品的专门针对某些产品的特定用途特定用途而制作的单片机而制作的单片机 ，针对性强且数量巨大。针对性强且数量巨大。 对对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等等方面都作了全面的考虑方面都作了全面的考虑 。 “专用专用”单片机具有十分单片机具有十分明显的综合优势。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四个阶段: :第一阶段第一阶段(1974(1974年年19761976年年) )：单片机：单片机初级初级阶段。双片阶段。双片 的形式，且功能比较简单。的形式，且功能比较简单。第二阶段（第

5、二阶段（19761976年年19781978年）年）: :低性能低性能单片机阶段。以单片机阶段。以Intel Intel 公司制造的公司制造的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) )：高性能高性能单片机阶段。单片机阶段。IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的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

6、段。1.3 81.3 8位单片机的主要生产厂家和机型位单片机的主要生产厂家和机型（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）公司（菲力浦）公司 8xC5528xC552系列系列 。 MCS-51MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流主流系列（系列（60%60%）, ,

7、软、硬件设计软、硬件设计资料丰富齐全。资料丰富齐全。 1.4 1.4 单片机的发展趋势单片机的发展趋势 CPUCPU的改进的改进 （1 1）采用双）采用双CPUCPU结构，提高处理能力结构，提高处理能力 （2 2）增加数据总线宽度，内部采用）增加数据总线宽度，内部采用1616位数据总线位数据总线（3 3）串行总线结构，菲利浦公司的）串行总线结构，菲利浦公司的I I2 2C C总线总线（InterInterIcbusIcbus）。用两根信号线代替现行的）。用两根信号线代替现行的8 8位位数据总线。数据总线。2 2存储器的发展存储器的发展（1 1）加大存储容量。）加大存储容量。（2 2）片内）片内

8、EPROMEPROM采用采用E2PROME2PROM或或闪烁（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的改进的改进（1 1）增加并行口的驱动能力，能直接输出）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和大电流和高电压高电压。（2 2）增加）增加I/OI/O口的逻辑控制功能。口的逻辑控制功能。（3 3）设置了一些）设置了一些特殊的串行接口功能特殊的串行接口功能，构成，构成分布式、分布式、网络化网络化系统系统 。4 4外围电路内装化外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集

9、成在片内成在片内系统的单片化系统的单片化。 5 5低功耗化低功耗化 CMOS CMOS化化 CHMOSCHMOS工艺。工艺。 总之，向总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化价格、外围电路内装化方向发展。方向发展。1.5 1.5 单片机的应用单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。到各个领域。使用温度：使用温度： 民品：民品： 0 0C +70C +70C C 工业品：工业品： -40-40C +85C +85C C 军品：军品： -65-65C +125C +125C C在下

10、述的各个领域广泛的应用：在下述的各个领域广泛的应用：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1.6 MCS-511.6 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: :IntelIntel公司以专利（公司以专利（patant)patant)的形式把的形式把 80518051内核技术转让给厂家内核技术转让给厂家。如：如：AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESA

11、NALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。这些厂家生产的这些厂家生产的兼容单片机兼容单片机，与，与80518051的系统结构（主的系统结构（主要是指令系统）相同，采用要是指令系统）相同，采用CMOSCMOS工艺。工艺。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只是只是IntelIntel公司公司专用的单片机系列符号。专用的单片机系列符号。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指令系统的单片机指令系统的单片

12、机 （1 1）基本型）基本型 典型产品：典型产品：8031/8051/8751 8031/8051/8751 （2 2）增强型）增强型 典型产品：典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752 内部内部RAMRAM增到增到256256字节，字节，80528052、87528752的内部程序存的内部程序存储器扩展到储器扩展到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

13、低功耗的场合。适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（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公司的公司的EZU SR-2100EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口接口。（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系系列列单片机。单片机。 将将MCS-96MCS-96系列（系列（1616位单片机）位单片机）I/OI/O部件部件如：高速输如：高速输入

14、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）、看门狗定时器（）、看门狗定时器（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和和MCS-96MCS-96之间之间。目前已得到了较。目前已得到了较广泛的使用。广泛的使用。（6 6）片内闪烁存储器型）片内闪烁存储器型 美国美国ATMELATMEL公司的公司的AT89C51AT89C51单片机，受到应用设计单片机，受到应用设计者的欢迎。者的欢迎。 MCS-51 MCS-51系列以及系列以

15、及80C5180C51系列单片机有多种类型，系列单片机有多种类型， 但掌握好但掌握好MCS-51MCS-51的基本型（的基本型（80318031、80518051、87518751或或80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51）是十分重要的。）是十分重要的。 它们是具有它们是具有MCS-51MCS-51内核的内核的各种型号单片机的基各种型号单片机的基础，础，也是也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。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

16、们之间有何区别？2 2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（ ）和（）和（ ）。）。3 3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、）、（ ）、和（）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。）三部分集成于一块芯片上。4 4单片机的发展大致分为哪几个阶段？单片机的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的位数可分为哪几种类单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型型? ?6 6MCS-51MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？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？它们的差别

17、是什么？7 7MCS-51MCS-51系列单片机与系列单片机与80C5180C51系列单片机的异同点是系列单片机的异同点是什么？什么？8 880518051与与87518751的区别是：的区别是：（A A）内部数据存储单元数目的不同；）内部数据存储单元数目的不同；（B B）内部数据存储器的类型不同；）内部数据存储器的类型不同；（C C）内部程序存储器的类型不同；）内部程序存储器的类型不同；（D D）内部的寄存器的数目不同。）内部的寄存器的数目不同。9 9在家用电器中使用单片机应属于微计算机的在家用电器中使用单片机应属于微计算机的（A A）辅助设计应用）辅助设计应用 （B B）测量、控制应用（）

18、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？E-mail:xjq_ E-mail:xjq_ 单片机的结构特点单片机的结构特点 （1 1）片内的）片内的RAMRAM采用寄存器结构形式，这样可以提高采用寄存器结构形式，这样可以提高存取的速度存取的速度; ; （2 2）在存储器结构上，严格的将程序存储器）在存储器结构上，严格的将程序存储器ROMROM和数和数据存储器据存储器RAMRAM在空间上分开在空间上分开; ; （3 3）它的引出管脚一般都设计成多功能的）它的引出管脚一般都设计成多功能的; ; （4 4）增加了一个全双工的串行接口，以扩充）增加了一个全双工的串行接口，以扩充I/OI/O口和口和外接同步输入和输出设备外接