单片机第1章 单片机概述

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1、11单片机原理及应用22第1章单片机概述33什么是单片机单片机的发展历史与发展趋势单片机的特点单片机的应用51系列单片机与其他单片机各类嵌入式处理器：区别与联系主要内容4420世纪70年代问世，广泛地应用在工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。1.1什么是单片机一片半导体硅片集成：中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。具有微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。1.2单片机的发展历史1、芯片化探索阶段２０世纪

2、７０年代，美国Fairchild(仙童)公司首先推出第一款单片机Ｆ-8,同期有Intel公司的4004（四位微处理器），拉开了研制单片机的序幕。代表芯片：MCS-48单片机系列8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点：嵌入式计算机系统的芯片集成设计，资源少，只保证基本控制功能。存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强2、结构体系完善阶段（80年代）代表芯片：MCS-51、MCS-96（16位机）特点：（奠定了典型的通用总线型单片机总线结构）总线结构：并行总线：８位数据总线、16位地址总线，两个独

3、立的地址空间串行总线：通信总线，扩展总线指令系统：位处理功能和逻辑控制功能，满足工业控制等方面需要功能单元的SFR（特殊功能寄存器）集中管理现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种3、高速发展阶段（90年代至今）电气商、半导体商的普遍介入使单片机的性价比显著提高，品种增多，应用范围扩大。大力发展专用单片机（MCS-51属通用型单片机）为某一专门用途设计的单片机，如加了液晶驱动接口等专用于家电、玩具等领域。优点：小封装，价格低，集成度高、提高综合品质体系结构：CISC(繁杂指令集结构)易学易用，如MCS-51RISC（精简指令集结构）速度快，如PIC99发展过程中衍化

4、出两种用途：通用型和专用型（1）通用型单片机就是其内部可开发的资源（如存储器、I/O等各种外围功能部件等）可以全部提供给用户。（2）专用型单片机是专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机。如各种家用电器中的控制器等。由于用于特定用途，单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产“专用”的单片机芯片。无论“专用”单片机在用途上有多么“专”，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础的10单片机的发展趋势单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。1．CPU的改进（1）增加CPU数据总线宽度。例

5、如，各种16位单片机和32位单片机，数据处理能力要优于8位单片机。另外，8位单片机内部采用16位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机。（2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。10112．存储器的发展（1）片内程序存储器普遍采用闪烁（Flash）存储器。可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。（2）加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达128KB甚至更多。3．片内I/O的改进（1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD（荧光显示器）。（2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能，

6、为构成分布式、网络化系统提供方便条件。11124．低功耗化CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电的便携式、手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。5．外围电路内装化众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发展趋势之一。综上所述，单片机正在向多功能、高性能、高速度（时钟达40MHz）、低电压（2.7V即可工作）、低功耗、低价格（几元钱）、外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存储器容量不断增大的方向发展。12131.3单片机的特点单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。体积小、价格低、应

7、用方便、稳定可靠，因此，给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。由于体积小，很容易地嵌入到系统之中，以实现各种方式的检测、计算或控制，这一点，一般微机根本做不到。由于单片机本身就是一个微型计算机，因此只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵活地构成各种应用系统，如工业自动检测监视系统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。1314为什么应用广泛？具有以下优点：（1）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（2）简单方便，易于普及。单片机技术是易掌握技术。应用系统设计、组装、调试已经是一件容易的事情，工程技术人员通