大连理工大学单片机 第1讲 单片机概述

1、1单片机原理(yunl)与应用大连理工大学软件学院(xuyun)嵌入式系统教研室侯刚共十八页2第1章 单片机概述 20世纪70年代问世。已广泛应用在： 工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电(jdin)一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。那么，什么是单片机呢？1.1 什么是单片机? 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。具有一台计算机的属性，也称为：微控制器 MCU(MicroController Unit),嵌入式控制器EMCU（Embedded MicroController Unit）。 我国，习惯使用“单片机”这

2、一名称。共十八页3单片机按用途可分为(fn wi)通用型和专用型两大类：（1）通用型 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户,根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。（2）专用型 专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。对系统结构的最简化、可靠性和成本最佳化等方面都作了全面的考虑。例如，苹果A6、A7处理器。共十八页1.2 单片机的发展历史处理的位数分为：8位、16位、32位单片机。四个阶段:第一阶段(1974年1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。仙童(xin tn)8位F8单片机。第二阶段（1976年1978

3、年）：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1978年现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四阶段(1982年现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。世界各公司也开发了一大批性能优越的单片机。近年，不少新型单片机涌现，出现了单片机产品丰富多彩的局面。 共十八页51.3 单片机的发展趋势CPU的改进（1）采用双/多CPU结构，提高处理能力（2）增加数据总线宽度(kund)，内部采用16/32/64位数据总线。2存储器的发展（1）加大存储容量, 存储器容量可达128KB。

4、（2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器3片内I/O的改进（1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。 直接驱动LED和VFD（荧光显示器）。（2）设置特殊的串行接口功能，可构成分布式、网络化系统。 共十八页64低功耗化CMOS工艺，CHMOS工艺。等待状态、睡眠状态、关闭状态等多种工作方式。5外围电路内装化集成度不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内系统的单片化。例如：美国Cygnal公司C8051F020 8位单片机，采用流水线结构，峰值处理能力(nngl)为25MIPS。片上集成有8通道A/D、两路D/A、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数

5、字交叉开关和64个通用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行总线（两个UART、SPI）等。共十八页71.4 单片机的特点 由于单片机本身就是一个计算机系统，因此只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展接口电路(dinl)，就可以灵活地构成各种应用系统。 为什么能够获得大量的应用，原因？ （1）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（2）简单方便，易于普及。（3）发展迅速，前景广阔。（4）嵌入容易，用途广泛。总之，单片机软硬件结合、体积小，很容易应用到嵌入式控制系统中。 共十八页81.5 单片机的应用 1. 工业 2. 仪器仪表 3消费类电子产品 4. 通信 5武器装备 6终端及外部设备控

6、制(kngzh) 7汽车电子设备 8多机分布式系统 共十八页91.5 单片机的应用(yngyng)共十八页101.6 MCS-51系列与AT89C5x系列单片机1.6.1 MCS-51系列单片机 20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，世界上一些著名(zhmng)厂商投放市场的产品就有几十个系列，数百个品种。Intel公司的MCS-48、MCS-51；Motorola公司的6801、6802；Zilog公司的Z8系列；Rockwell公司的6501、6502等；PHILIPS公司的P80C58、P87C58等；NEC公司的78KOS系列；Renesas公司的R8C、M16C、M32C等；

7、共十八页11 单片机问世以来，在我国使用最多的还是Intel公司的MCS-51系列及其兼容单片机。MCS-51单片机是最早进入我国的单片机主流产品之一。 MCS是Intel公司生产的单片机的系列号，如Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。 MCS-51系列单片机既包括(boku)三个基本型8031、8051、8751，也包括对应的低功耗型80C31、80C51、87C51。 共十八页12（1）基本型 典型产品：8031/8051/8751（2）增强型 典型产品：8032/8052/8752 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展(kuzh

8、n)到8KB，16位定时器/计数器增至3个。（3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺，适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4）专用型 8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国Cypress公司的EZU SR-2100单片机USB接口。共十八页13表1-1列出了MCS-51系列(xli)单片机的内部硬件资源 共十八页141.6.2 AT89C5x系列单片机 20世纪80年代中期以后，Intel公司已把精力集中在CPU芯片的开发、研制上，并逐渐放弃(fngq)了单片机芯片的生产。但是以MCS-51为技术核心和主导的单片机已经成为许多厂家、电气公司

9、竞相选用的对象，以此为基核，以专利或技术交换的形式把8051内核技术转让给各厂家。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。 51系列：所有具有8051指令系统的单片机，不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。 共十八页15习惯把兼容机等衍生产品统称为51系列单片机或51单片机。在8051的基础(jch)上又进行了一些扩充,称为增强型、扩展型，如52子系列单片机，功能和市场竞争力更强。世界单片机芯片生产厂商推出的与8051（80C51）兼容的主要产品如表1-2所示。共十八页16AT89C51是取代MCS-51系列单

10、片机的主流芯片之一 。表1-3为ATMEL公司生产的AT89系列单片机的主要产品(chnpn)的片内硬件资源。 共十八页17 除了8位单片机得到广泛应用外，一些厂家的16位单片机也得到了广大(gungd)用户的青睐。 TI公司的MSP430、台湾的凌阳单片机。这些单片机本身带有A/D转换器，一片芯片就构成了一个数据采集系统，用户设计使用时非常方便。 尽管如此，16位单片机远远没有8位单片机应用得那样广泛和普及。共十八页内容摘要1。为：微控制器 MCU(MicroController Unit),嵌入式控制器。EMCU（Embedded MicroController Unit）。专门(zhunmn)针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强。第一阶段(1974年1976年)：单片