单片微型计算机原理及其应用 第1章 概论

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1、《单片微型计算机原理及其应用》课件张春来制作安徽水利水电职业技术学院2006.10第1章概述1.1引言1.2单片机的应用领域1.3单片机的产生与发展方向1.4单片机厂商1.1引言1.1.1微型计算机的结构计算机由运算器、控制器、存储器及输入输出设备五部分组成。随着大规模集成电路技术的发展，人们把运算器、控制器集成在一块芯片上，成为一个器件，即中央处理单元（CPU），存储器也集成为一个独立的芯片。在微型计算机中这五部分被分成若干块集成电路芯片，安装在一个被称为主板的多层印刷线路板上。各芯片之间通

2、过主板上被称为总线的导线连接。总线有三种,即地址总线、数据总线和控制总线。在地址总线、数据总线、控制总线上传输的都是由电平高低表示的0、1信号，这些0、1信号由CPU发出的不同时刻及连接不同的器件端口而分为地址信号、数据信号、控制信号，连接到总线上的设备具有三态特性；只有被CPU允许的设备才能使用总线；而其余设备均处于高阻抗状态，既不输出电流也不灌入电流。1.1.2单片机的结构及其特点单片机是单片微计算机的简称，它打破了典型微机按逻辑功能划分芯片结构的传统观念，以不求规模大、力争小而全为宗旨，把

3、CPU、RAM、ROM或E2PROM以及I/O口集成到一片半导体芯片上。这样一块芯片就构成了一台计算机，故称为单片机。它和微型机没有本质的区别。单片机是计算机的一个分支，在国外单片机被称为微控制器（Microcontroller）。单片机有以下特点：（1）系统结构方面。微型计算机采用冯·诺依曼系统结构，其特点是ROM和RAM统一编址。而单片机则采用哈佛型系统结构，其特点是ROM和RAM分别编址，即地址重叠，CPU访问这两个空间时会发出不同的控制信号。（2）位处理方面。单片机能够对一个字节中某一位

4、进行操作，比如取反、置位、清零以及数据传送等。而微型计算机只能对一个字节等进行运算操作，不能访问到某一个字节的某一位。（3）种类多。目前至少有35家国外半导体厂商的单片机进入中国市场，而每一家的单片机依据RAM、ROM容量，I/O口以及计时器/计数器等配置不同分成不同系列。封装形式也有多种，引脚数量从8脚到68脚不等。（4）功耗低、体积小、价格低廉。（5）工作电压范围宽，抗干扰能力强。1.2单片机的应用领域单片机的应用范围很广，几乎出现在人类生活的各个领域中，可以分为以下四大类：（1）在智能仪器

5、仪表中的应用传统仪器仪表一旦和单片机结合起来，就是智能仪器仪表，它不仅能完成测量，还能进行误差纠正、线性化、零漂处理以及联网通信等。例如智能电度表、数字温度仪、智能的心电图仪等。（2）在家用电器中的应用单片机在家用电器中的使用也越来越广泛。许多家电厂商把单片机作为其产品的控制硬件，使家电产品越来越智能化、人性化，例如全自动洗衣机、网络冰箱和微波炉等。（3）在工业测控中的应用用单片机可以组成各种工业控制系统、数据采集系统等，广泛应用于石油、化工、冶金、航天、矿山、食品生产和环境保护等领域。（4）单

6、片机在计算机外设及通信设备中的应用单片机具有通信接口，可以和微型机进行通信，许多外设中由于采用了单片机从而减轻了微型机的工作，如打印机、扫描仪、数字化仪等。1.3单片机的产生与发展方向1.3.1单片机的产生20世纪70年代中期是8位微型计算机的极盛时期，为了满足更广泛的实时应用的需求，从微型机家族中派生出新的一员，形成了一个新的发展分支：单片机。1976年9月，美国Intel公司的MCS-48单片微机问世，成为单片微机划时代的里程碑，标志着大规模集成电路技术和计算机技术的伟大成就。它在一块半导体

7、芯片上集成了一台计算机。单片机的发展主要分为以下三个阶段：第一阶段（1974~1978年）为初级单片机阶段。其典型产品是Intel公司的MCS48系列。主要特点是：8位CPU、并行I/O接口，8位定时器/计数器，没有串行接口，寻址范围小于4kB。第二阶段（1978~1983年）为高性能单片机阶段。其典型产品是MCS51系列。具有串行通信接口、多级中断、16位定时/计数器及64kB的寻址空间。第三阶段（1983年~）为8位单片机功能完善提高及16位单片机MCS-96推出阶段。16位CPU，片内

8、RAM和ROM容量增大，具有高速输入输出接口及多通道A/D转换器。1.3.2单片机的发展方向随着科学技术的进步以及用户对单片机厂商更高的要求，单片机发展特别迅速。8位机中，低档机逐渐被淘汰，新的、高性能的大容量多功能单片机正不断涌现。今后一段时期单片机发展方向将具有以下特点：（1）高档、高性能化（2）外围电路内置化（3）低电压与低功耗1.4单片机厂商据不完全统计，全世界单片机品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列，其中8051体系的占多半。生产具有8051内核单片机的半导体厂家