单片微型计算机原理及应用 教学课件 作者 赵广复 第1章　单片机概述.ppt

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1、单片微型计算机原理及应用单片微型计算机原理及应用赵广复主编第1章　单片机概述第1章　单片机概述1.1　单片机1.2　单片机系统1.3　单片机技术的发展及应用1.4　MCS—51系列单片机1.1　单片机1.1.1　单片机的定义单片微型计算机，简称单片机，是在一块芯片上集成了中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)、随机存储器RAM(RandomAccessMemory)、只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)、中断系统、定时/计数器和多种I/O端口(Input/OutputPorts)的不带外部设备的超微型计算机

2、。1.1.2　单片机的分类单片机分为通用型和专用型两大类。1.2　单片机系统一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，单片机也不例外，不同的是单片机仅仅集成了计算机系统的基本组成部分，还有部分电路在芯片外以分立元件(如石英晶体、电容)组成。此外，在实际应用中应根据不同的功能需求，扩展外部电路，连接输入、输出设备等。我们把在实际应用中，以单片机芯片为核心组建的一个能完成某种具体功能的硬件组合实体，称为单片机的硬件系统。单片机的硬件系统仅仅为单片机的应用提供了物质基础，它必须在人们编制的软件控制下才能完成预定的任务(硬件系统与软件

3、系统的关系正如人的躯体和大脑神经系统一样)。所谓软件，是相对硬件而言的，是指由计算机硬件执行，用来完成一定任务的所有程序和数据的集合。计算机的软件系统包括系统软件和应用软件两大类，但单片机的软件系统比较简单，它不需要复杂的操作系统来进行系统管理，只有用于管理单片机系统工作的管理程序和用于完成实际具体任务的应用程序。1.3　单片机技术的发展及应用1.3.1　单片机技术的发展历史单片机出现的历史并不长，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体上同步。世界上一些著名的半导体厂商大多生产单片机，美国Intel公司是最早推出单片机的公司之一。下面我

4、们以Intel公司的产品为例来介绍单片机的发展历史。1.3.2　单片机技术的发展趋势目前，单片机正朝着高性能化、大容量、微型化、外围电路内装化等方向发展。1.CPU的改进(1)采用双CPU结构　以提高处理速度和处理能力，如Rockwell公司的R65C29单片机采用了双CPU的结构，其中每个CPU都是增强型R6502。1.3　单片机技术的发展及应用(2)增加数据总线宽度　以提高数据处理速度和处理能力，例如NEC公司的Mpd7800系列单片机将算术/逻辑运算部件ALU做成一个16位运算部件，内部采用16位数据总线，因此它的处理能力明显优于一般的

5、单片机。(3)采用流水线结构　指令以队列形式出现在CPU中，从而具有很高的运算速度，如Sharp公司的SM—812单片机。(4)串行总线结构　飞利浦公司开发了一种新型I2C总线(Intel—ICBUS)，该总线采用3条数据线代替现行的8位数据总线，从而大大减少了单片机的引线，降低了单片机的成本，特别适用于电子仪器的微型化。2.存储器的发展1.3　单片机技术的发展及应用(1)增大存储容量　新型单片机片内ROM一般可达4～8KB，有的甚至可达128KB，片内RAM可达256KB。(2)片内EPROM开始E2PROM化　片内EPROM由于需要高压编

6、程写入、紫外线擦抹删除，故存在诸多不便。(3)程序保密化　一般EPROM中的程序很容易被复制，为防止复制，某些公司开始采用KEPROM(KeyedaccessEPROM)编程写入，对片内EPROM或E2PROM采用加锁方式，加锁后无法读出其中的程序，可防止应用程序被抄袭。3.片内I/O接口的改进(1)提高并行口的驱动能力　这样可减少外围驱动芯片，有的单片机能直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD等。1.3　单片机技术的发展及应用(2)增加I/O的逻辑控制功能　中高档单片机的处理系统能够对I/O口线进行位寻址及位操作，加强I/O口

7、线控制的灵活性。(3)特殊的串行接口功能　此功能可为单片机构成网络系统提供更便利的条件。4.外围电路内装化5.低功耗化1.3.3　单片机技术的应用目前单片机的应用已深入到国民经济的各个领域，凡是有自动控制要求的地方，都会有单片机的使用。单片机的应用有利于系统的小型化，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起到了重要的推动作用。由于单片机具有独特的优点，所以它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。1.3　单片机技术的发展及应用1.单片机在智能仪器仪表中的应用2.单片机在机电一体化中的应用3.单片机在实时控制领域中的应用4.单片机在军工领域

8、中的应用5.单片机在分布式多机系统中的应用6.单片机在民用电子产品中的应用1.4　MCS—51系列单片机表1-1　MCS—51系列单片机分类