第1章 单片机概述

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1、12021/10/1单片机原理与应用电子课件第1章单片机概述2021/10/12课程介绍2021/10/13本章主要内容：1.1单片机的概念及其主要特点1.2单片机的分类及发展趋势1.3常见的主流单片机1.4单片机的应用领域2021/10/1单片机(SingleChipMicrocomputer)是单片微型计算机的简称，是指在一块半导体芯片中集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器/计数器等必要部件所构成的完整的微型计算机1.1单片机的概念及其主要特点2021/10/14202

2、1/10/12021/10/151.1单片机的概念及其主要特点单片机一词来源于“SingleChipMicrocomputer”即“SCM”，按照面向对象、突出控制功能，在片内集成了许多外围电路及外设接口，突破了传统意义的计算机结构，发展成microcontroller的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制器MCU（MicroControllerUnit）。鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器EmbeddedMicrocontroller）。2021/10/12021/10/16主要特点:单片机具有集成度

3、高、体积小、功耗低、可靠性高、使用灵活方便、控制功能强、优异的性能价格比和开发方便简单等特点。利用单片机可以较方便地构成控制系统。2021/10/12021/10/171.2单片机的分类及发展趋势1.2.1单片机的分类目前，单片机芯片系列、品种、规格繁多，先后经历了4位机、8位机、16位机、新一代8位机、32位机等几个有代表性的发展阶段。4位单片机现在主要用在各种规模较小的家电类消费产品上，在整个单片机市场中所占的比例逐年减少；8位单片机是目前世界上品种最为丰富、应用最为广泛的单片机，也是我国单片机市场的主流产品。

4、从国内流行的品种上来看，主要分为51系列及其兼容机型和非51系列单片机。2021/10/188位单片机的特点是通用性强，但控制功能有限，不能满足不同应用领域、不同测控系统的要求。在20世纪90年代中后期，各大芯片厂商在原有单片机内核的基础上，除了进一步强化原有功能外，针对不同的应用领域，将不同功能、用途的外部接口电路嵌入到单片机CPU内，形成了规格、品种繁多的新一代8位单片机芯片。2021/10/12021/10/19在今后相当长的一段时间内，8位单片机，尤其是强化了控制接口功能的新一代8位单片机依然是单片机的主流

5、产品。因此，本书后面章节主要依托ATMEL公司的AT89SXX机来讲解8位单片机的原理及应用。2021/10/12021/10/11016位单片机的数据处理速度和能力比8位单片机有较大的提高，其中TI公司的MSP43016位系列单片机凭借其省电和超低功耗的特性，已在水、电、暖的远程抄表、IC卡、无线传感器网络等对电源功耗有着严格要求的行业中获得广泛的应用。尽管16位单片机进入市场已有十余年，但一直未能取代8位机成为主流产品。2021/10/12021/10/11132位单片机是单片机的发展趋势，随着技术的发展、开发

6、成本和产品价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱并在市场上有赶超8位单片机的趋势，目前32位单片机主要用在高端产品上。在32位单片机生产厂家中，以32位ARM嵌入式微处理器应用相对广泛。ARM嵌入式微处理器由英国ARM公司设计，ARM公司是一家以设计半导体技术为主业的知识产权供应商，自身不生产芯片，以转让设计许可由合作伙伴来生产芯片。2021/10/12021/10/112INTER、IBM、SAMSUNG、OKI、LG、NEC、SONY、PHILIPS等30多家半导体公司与ARM公司签定了ARM嵌入式技术使用许可协

7、议。软件系统合作伙伴包括微软、Symbian和MRI等一系列当今最具实力的软件开发和供应商。因此ARM嵌入式微处理器一上市便在32位单片机市场上成为一枝独秀的主流产品。2021/10/12021/10/1131.2.2单片机的发展趋势1、CPU核仍以CISC为主，但向RISC演化。CPU核仍以当初Intel确立的哈佛结构(程序和数据存储器相分立的体系)和复杂指令集系统(CISC)为主。只有少数厂家生产精简指令集计算机，但仍保留了哈佛的分立存储器结构。如Microchip的8位PICl2／16／17／18Fxxx微控

8、制器、Atmel的8位AVR微控制器等。2021/10/12021/10/1142、提高指令的执行速度提高单片机的振荡器频率或减少每机器周期包含的振荡器周期数，都可以提高指令的执行速度。如Philips公司把12MHz的80C51从每机器周期所含振荡器周期数由12改为6，获得2倍速，Winband公司由12改为3，获得4倍速。目前，8位微控制器的频率一般可以