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时间:2019-07-22
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1、单片机原理、接口及应用——嵌入式系统技术基础高等学校教材·计算机应用李群芳肖看编著清华大学出版社绪论★计算机的新分类★嵌入式系统★单片机♦单片机的应用♦单片机的发展趋势♦MCS-51系列单片机类型一、计算机的新分类■长期以来人们按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域,将其分为大型计算机、中型机、小型机和微型计算机。■随着计算机技术的迅速发展,计算机技术和产品对其它行业的广泛渗透,人们以应用为中心、按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用进行新的分类,将其分为嵌入式计算机和通用计算机。■通用计算机具有计算机的标准形态,通过
2、装配不同的应用软件,以类同面目出现,并应用在社会的各个方面,其典型产品为PC机;嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中。什么是嵌入式系统嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、针对具体应用系统、对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器,键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、网卡、Modem、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处理器控
3、制的。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、家电产品等方面无不是嵌入式计算机的应用领域。二、嵌入式系统1.嵌入式系统的种类嵌入式系统的核心部件有以下三类:(1)嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU):功能同标准的CPU,但在工作温度、电磁干扰、可靠性等方面做了各种增强。(2)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU又称单片机)。(3)嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP):D
4、SP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。2.嵌入式系统的特点(1)产品稳定性不象PC机那样更新换代很快,51单片机问世20多年,至今方兴未艾。(2)不可垄断性PC机垄断全世界,Windows垄断全世界,而单片机没有一个能垄断全世界,各种单片机各有自己的市场。(3)产品的多样性、分散性、创新性(4)软件特性:不是以磁盘的形式存储,而是固化在芯片中(5)嵌入式系统的开发需要开发工具嵌入式系统自身无开发能力,需借助开发工具,如编程器、仿真器。全称单片微型计算机(Singl
5、eChipMicrocomputer)又称微控制器MCU(MicroControllerUnit),是将计算机的基本部分微型化,使之集成在一块芯片上的微机。片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/0、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等,它本身就是一个嵌入式系统,同时它也可作更大的嵌入式系统的核心。单片机的特点是小而全,即体积小、功能全、功耗低、、性能价格比高。三、单片机1.单片机的应用由于单片机小而全,易于推广应用等显著优点,在自动化装置,智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛的应用。下面仅列举一些
6、典型的应用领域。(1)工业控制数控机床,电机控制,工业机器人,自动控制等(2)仪器仪表智能仪器,医疗器械,数字示波器等。(3)电信技术调制解调器,声像处理,数字滤波,通信设备等。(4)办公自动化和计算机外部设备传真机,复印机,打印机,绘图仪,扫描仪等(5)汽车与节能点火控制,变速控制,防滑车控制,排气控制,计费器,交通控制等。(6)导弹导弹控制,鱼雷制导,智能武器装置,航天导弹系统等。(7)商用产品电子收款机,电子秤,银行统计机等。(8)家用电器微波炉,电视机,录像机,音响设备,游戏机等以上可见它无处不有、无时不在,像个万能的
7、螺丝钉。2.单片机的发展趋势(1)单片机的字长由4位、8位、16位发展到32位。这几种字长的MCU目前同时存在于市场,由于单片机主要用于控制,目前8位的MCU仍然占主流地位,只有在精度要求特别高的场合如图像处理等,才采用16位的MCU,用户可以根据产品的需要进行选择。(2)运行速度不断提高。单片机的使用最高频率由6MHz、12MHz、24MHz、33MHz、发展到40MHz。(3)单片机内的存储容量越来越大。由1KB、2KB、4KB、8KB、16KB、32KB、发展到64KB等。(4)ROM存储器的编程也越来越方便有ROM型(
8、掩模型)、OTP型(一次性编程)、EPROM(紫外线擦除编程)、EEPROM(电擦除编程)及FLASH(闪速编程)。编程(烧录)方式也越来越方便,目前有脱机编程、在系统编程(ISP)、在应用编程(IAP)。各类产品并存,可供用户选择。(5)I/O端口多功能化单片机内除集成有并
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