单片机的硬件结构特点及其应用.ppt

1、2020/8/15,1,单片机SCMC(Single Chip MicroComputer) -属于微型机的一种 -具有一般微机的基本组成和功能 又称为微控制器MCU（MicroController Unit）,5.3 单片机的硬件结构特点及其应用,2020/8/15,2,微 处 理 器 CPU,ROM,RAM,I/O接口,外设,地址总线AB,数据总线DB,控制总线CB,微型机组成框图,2020/8/15,3,MCS-51单片机组成框图,2020/8/15,4,(1)优异的性能价格比。,一、单片机的特点,单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单

2、片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。 此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。,(2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。,2020/8/15,5,为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。,(3)控制功能强。,(4)单片机的系统扩展、系统配置较典型、规 范，容易构成各种规模的应用系统。,2020/8/15,6,二、单片机的应用,1单片机应用的特点 软硬件结合、多学科交叉； 应用现场环境恶劣（电磁干扰、电源波动、 冲击振动、

3、高低温湿度等）； 应用领域广泛且意义重大（硬件软化-微控 制技术）。,2020/8/15,7,3.单片机的应用领域 在在工业自动化方面（过程控制、数据采集和测控 技术、机器人技术、机械电子计算机一体化技术）； 仪器仪表方面（测试仪表和医疗仪器-数字化、智能 化、高精度、小体积、低成本、便于增加显示报警和自诊断功能）； 在家用电器方面（冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备等）； 信息和通信产品方面（计算机的键盘、打印机、磁 盘驱动器；传真机、复印机、电话机、考勤机）； 在军事方面（飞机、大炮、坦克、军舰、导弹、火箭、雷达等）。,2020/8/15,8,3.单片机的发展趋势 CMOS化

4、CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。 低功耗化 单片机的功耗甚至可达1uA以下；使用电压在36V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。 低噪声与高可靠性 高性能化 主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。 外围电路内装化 这是单片机发展的主要方向。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有ADC、DAC、PMW、WDT(看门狗)、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等 主流与多品种共存 现

5、在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，此外还有MOTOROLA公司、Zilog公司等多家公司的产品。,2020/8/15,9,常用单片机系列介绍,1、综述,自单片机诞生以来的近30年中，单片机已有70多个系列的近500个机种。国际上较有名、影响较大的公司及他们的产品如下所述： CISC结构：Intel8051系列、Motorol

6、a和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond(华邦) W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列等； RISC结构：Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel 的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列,2020/8/15,10,常用单片机系列介绍,1、综述,自单片机诞生以来的30年中，单片机已有70多个系列的近500个机种。国际上较有名、影响较大的公司及他们的产品如下所述： 51系列单片机，Intel公司的MCS48、MCS51、MCS96系列；Atmel公司的AT89系列； AMD、SIMENS

7、、PHILIPS 、LG、NEC等公司的51兼容系列等 Motorola公司（世界上最大的单片机厂商）的68HC系列、683XX系列产品。 MicroChip单片机，主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机,CPU采用RISC结构 。,2020/8/15,11,Zilog公司的Z8、Super8、eZ8、eZ80系列产品。 ATMEL公司利用ATMEL公司的Flash新技术,研发出增强型内置Flash的RISC高速8位单片机，简称AVR。有ATtiny、AT90、Atmega系列。 MCS-51内核系列兼容的单片机是应用的主流产品，产量最大,应用也最广泛,业界有人推测8051可能最终

8、形成事实上的标准MCU芯片。,2020/8/15,12,2、MCS-51系列和AT89系列单片机,MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8951，8032，8052，8752，8952等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机，而8031是前十几年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。,（1） MCS-51系列,2020/8/15,13,MCS-51系列单片机分类,2020/8/

9、15,14,数据存储器RAM（Random Access Memory） 程序存储器ROM（Read Only Memory） 闪速存储器Flash Memory EPROM（UV）Erasable Programmable ROM EEPROM/E2PROMElectrical Erasable Programmable ROM 静态存储器 SRAMStatic RAM 动态存储器 DRAMDynamic RAM,几个有关的基础概念：,2020/8/15,15,8051,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20,40 39 38 3

10、7 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21,P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/ P3.0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss,Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/Vpp ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,2020/8/15,16,INTEL公司将MCS-51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，如已经停产的89C51，前几年流行的89S51，都是由美国ATMEL公司开发生产的。,（2）AT89系列,2020/8/15,17,单片机的开发过程,开发过程 确定任务、拟制总体设计方案 确定仪器的功能、技术指标及设计任务 总体设计 硬件和软件设计 硬件电路设计和功能模板的研制 软件框图的设计和程序的编制 系统调试和性能测试,2020/8/15,18,软件开发 开发环境 Keil C51