当前位置:文档之家› 第一部分——基础知识

第一部分——基础知识


1.3 单片机编程语言
单片机常用的编程语言包括机器语言、汇 编语言和高级语言。 汇编语言与硬件关系密切,占用系统资 移植源小,执行速度快,但可读性差。 高级语言可读性好,可移植性强,执行 效率高,应用广泛。 C语言
单片机的内部结构
外部中断请求线
中断控制
VCC GND
内部中断源
外部输入线
程序存贮器 中央 处理器 并行I/O接口
数据存贮器
定时器
特殊I/O接口
时钟电路
并行I/O 特殊I/O
外部时钟
中央处理器

中央处理器(CPU)是单片机的核心部件,它
由运算器、控制器、中断部件、时钟和定时控 制逻辑等组成,CPU控制数据的处理和整个系 统的各种操作。
1.3.2 工业控制
用单片机可以构成形式多样的 控制系统、数据采集系统。例如工 厂流水线的智能化管理,电梯智能 化控制、各种报警系统,与计算机 联网构成二级控制系统等。
数控线切割机床
数控车床
1.3.3 家用电器
◇ 智能冰箱、空调 ◇ 智能电饭煲 ◇ 智能食品配料机 ◇……………………
现在的家用电器基 本上都采用了单片机控制, 从电饭褒、洗衣机、电冰 箱、空调机、彩电、其他 音响视频设备、再到 电 子秤量设备,五花八门, 无所不在。
8位单片机的主要生产厂家和机型
目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主 要机型:
Intel(美国英特尔)公司:MCS-51系列及其增强型系 列 Zilog(美国齐洛格)公司:Z8及系列和SUPER8系 列 Fairchild(美国仙童)公司:F8系列和3870系列 Motorola(美国摩托罗拉)公司:6801系列和6805 系列 Rockwell(美国洛克威尔)公司:6500/1系列
第三阶段——微控制器形成阶段(1983年
一1990年)。这一阶段单片机的主要技术 发展方向是满足测控对象要求的外围电 路的增强,如A/D转换、D/A转换、 高速I/O口、WDT(程序监视定时器)、 DMA(高速数据传输)等,强化了智能 控制的特征。 第四阶段--微控制器全面发展阶段 (1990年以后)。即当前的单片机时代,其 显著特点是百花齐放、技术创新。单片 机正在满足各个方面的需求.从玩具、 小家电、工程控制单元到机器人、智能 仪表,过程控制,个人信息终端等无所 不能。
第二阶段——单片机的完善阶段(1978年一
1982年)。计算机的单芯片集成探索取得成功 后,随后的任务就是要完善单片机的体系结构。 作为这一阶段的典型代表是Inlel公司将MCS— 48向MCS—5l系列的过渡。它在以下几个重要 方面奠定了单片机的体系结构。 (1)完善的外部总线。有8位数据总线、16位地 址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行 通信接口。 (2)CPU外围功能单元的集中管理模式。 (3)设置面向工控的位地址空间及位操作方式。 (4)指令系统突出控制功能。
MCU(EMCU)(Microcontroller Unit)

单片机的特点 功能强、体积小、功耗低、价格便宜、低 电压、低功耗、易于产品化;有较强的抗干扰 性和较高的可靠性,温度适应范围较宽,能够 在各种恶劣环境条件下正常工作;可以方便的 实现多机、分布式的集散控制。
与通用微机相比,单片机的主要特点:
重点:单片机的硬件组成、基本结构、 应用范围及其作用
难点:指令的执行过程
1.1 单片机简介
单片机的由来
单片微型计算机的诞生是计算机发展史上 一个新的里程碑。单片机的出现将计算机系统 一分为二,形成了嵌入式计算机系统和通用计 算机系统两大分支。 单片机作为微型机的一个主要分支,在结构 上的最大特点就是把CPU、存储器、定时器和多 种输入输出接口电路集成在一块超大规模集成电 路芯片上。就其组成和规模而言,一块单片机就 是一台计算机。
通用单片机: 是一个基本芯片,内部资源比较丰富, 性能全面且通用性强,覆盖多种应用需 求。 专用单片机: 针对某一种产品,或某一种控制应用而 专门设计的。设计时已经使系统结构最 简;软硬件资源利用最优;可靠性以及 经济成本最佳。
本课程介绍的MCS-51系列单片机是一种通用单片机, 其结构和原理对所有单片机都是适用的。
低耗化
MOSCMOSCHMOS
MCS-51 系列中的80C31/80C51/87C51 采用的就是CHMOS工艺,正常运行时, 工作电流为16mA。
CHMOS(互补金属氧化物HMOS)是CMOS和 HMOS(高密度沟道MOS工艺)的结合,除了保持 HMOS高速度和高密度之外,还有CMOS低功耗的 特点。 两类器件的功能是完全兼容的,区别在 CHMOS器件具有低功耗的特点。它所消耗的电流 比HMOS器件少很多,主要在于其采用了两种降低 功耗的方式:空闲方式和掉电方式。
存储器的扩展
1)
加大存储器容量 新型单片机 片内RAM:128K256K 片内ROM:可达4KB至8KB,有的高达128KB。
2)
片内EPROM采用EEPROM或闪存
EPROM特点:高压编程写入,紫外线擦抹。 EEPROM(闪存)特点:+5V下读写,读写操 作方便,掉电时不丢失数据。
程序保密化 对片内的EPROM或EEPROM加锁
单片机发展趋势
趋势:大容量、高性能化、外围电路 内装化等。
1. 2. 3.
4.
5.
CPU的改进 存储器的扩展 片内I/O口的改进 外围电路内装化 低耗化
CPU的改进
(1)采用双CPU结构,以提高处理能力。 (2)增加数据总线宽度(16位数据总线),以 提高数据处理能力。 (3)串行总线结构。IIC总线(Inter-IC bus)。 该总线用两根信号线代替现行的8位数据总线, 从而大大地减少了单片机外部引线,简化了单 片机与外部的接口电路,降低了成本。
单片机的定义: 在一块硅片上集成了中央处理器 (CPU),存储器(RAM,ROM,EPROM)和 各种输入、输出接口(定时器,计数器, 并行I/O口,串行口,A/D转换器以及脉 冲调制器PWM等),这样一块芯片具有一 台计算机的属性,因而被称为单片微型 计算机。
单片机英文名称的变更: SCM (Single Chip Microcomputer)
3)
片内I/O口的改进
1) 2) 3)
增加并行口的驱动能力。 增加I/O口的逻辑控制能力。 设置一些特殊的串行接口功能,为构成 分布式、网络化系统提供了方便。
外围电路内装化
随着集成度的提高,尽可能将众多 的外围功能器件都集成在片内。除了一 般必须具有的ROM、RAM、定时/计数 器、中断系统外,片内集成的部件还有 模/数转换器、数/模转换器、DMA控制 器、中断控制器、锁相器、频率合成器、 字符发生器、声音发生器、CRT控制器、 译码驱动器等。
PHILIPS(荷机
MCS-51系列、80C51系列、8051、AT89C51的区别?
MCS是Intel公司专用的单片机的系列符号,例如 20世纪80年代中期,Intel公司以专利转让的形式把 AT89C51是美国 8051是MCS-51系列基本产品当中的一个。 MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。MCS-51系 8051内核技术转让给了许多半导体芯片生产厂家, ATMEL公司的产品。它 列单片机既包括三个基本型8031、8051、8751也包 如ATMEL、PHILIPS、DALLAS公司等。这些厂家 在我国使用较多。该芯片 生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品(指令系统兼 具有低功耗、高性能的特 括对应的低功耗型80C31、80C51、87C51, 因此 容)。这些兼容机与8051的系统结构相同,采用 点,其内部含有4KB的闪 MCS-51系列特指Intel公司的这几种型号的单片机。 CMOS工艺,因此常用80C51系列来称呼所有具有 烁存储器在线编程,价格 8051指令系统的单片机。 较低,在国内很受欢迎。
(1)存储器ROM和RAM严格分工。 ROM用于做程序存储器,RAM用于做数据 存储器。 (2)输入/输出端口引脚通常设计有多种 功能。 (3)硬件功能的通用性。同一种单片机可 以用在不同的控制系统中,只是其中配 置的软件不同。
单片机应用领域 1.3.1 智能仪器仪表
交直流电压电流表
单片机具有体积小、功耗低、控制 功能强、扩展灵活、微型化和使用方便 等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合 不同类型的传感器,可实现诸如电压、 功率、频率、湿度、温度、流量、速度、 厚度、角度、长度、硬度、元素、压力 等物理量的测量。采用单片机控制使得 仪器仪表数字化、智能化、微型化,且 功能比起采用电子或数字电路更加强大。 例如精密的测量设备(功率计,示波器, 各种分析仪)。
◇ ◇ ◇ ◇ ◇ ◇ ◇
手机、电话机 程控交换机 楼宇自动通信呼叫系统 列车无线通信 日常工作中随处可见的移动电话 集群移动通信 无线电对讲机等。
可以这样说,现代工业、农 业、商业、金融业等无处不出现 单片机的身影,这些领域正是利 用单片机构成的智能化通讯设备 进行高速率的通信。现代学习、 生活工作环境更是离不开单片机。
CHMOS器件在掉电方式(CPU停止工作,片内 RAM的数据继续保持)下时,消耗的电流可低于 10μA。
采用CHMOS的器件在编号中用一个C来加以区 别, 如 : 80C51,80C31,89C51等。
单片机的分类:
按其基本操作处理位数可分为:4位单片机,8

位单片机,16位单片机, 32位单片机。 按适用范围可分为:通用型/专用型 按是否提供并行总线来分:总线型/ 非总线型
什么是单片机
一台能够工作的计算机要有这样几个部分: CPU :进行运算、控制 RAM :数据存储
ROM :程序存储
输入/输出设备(例如:串行口、并行输出口等)
在个人计算机上,这些部分被分成若干块 芯片,安装在一个称之为主板的印刷线路 板上。 在单片机中,这些部分全部被做到一块 集成电路芯片中了,所以就称为单片(单 芯片)机。
相关主题