單片機(jī)-概述課件

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》

電子教案泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室《單片機(jī)原理與應(yīng)用》

電子教案泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教1教材及參考書1.《單片機(jī)初級(jí)教程-------單片機(jī)基礎(chǔ)》《單片機(jī)中級(jí)教程-------原理與應(yīng)用》《單片機(jī)高級(jí)教程-------應(yīng)用與設(shè)計(jì)》何立民主編北京航空航天大學(xué)出版社

2.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》李朝青編著北京航空航天大學(xué)出版社3.《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》李建中編著西安電子科大出版社參考網(wǎng)址周立功單片機(jī)單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)站

泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室教材及參考書泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室2學(xué)習(xí)單片機(jī)的意義1.硬件電子產(chǎn)品容易出成果與經(jīng)商軟件開發(fā)比較2.人才短缺單片機(jī)C++等（特色）3.單片機(jī)的特點(diǎn)所決定

體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化。4.控制領(lǐng)域的產(chǎn)品利潤(rùn)可觀

家電等成本很低

公司產(chǎn)品泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室學(xué)習(xí)單片機(jī)的意義泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室3有關(guān)本課程學(xué)習(xí)的幾點(diǎn)建議

本課程是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科僅僅聽懂還不夠,重在培養(yǎng)動(dòng)手能力硬件/軟件同樣重要、不可偏廢

硬件是骨架，軟件是皮肉器臟及思想本課程的前期基礎(chǔ)課程是數(shù)字電路與微機(jī)原理這方面知識(shí)掌握得不夠好的請(qǐng)自己補(bǔ)上預(yù)習(xí)、聽課、復(fù)習(xí)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)環(huán)環(huán)都重要用科學(xué)的方法學(xué)習(xí)本課程是一門繼承了硬件的特點(diǎn)：枯燥乏味獨(dú)立的特點(diǎn)：獨(dú)立性、多樣性以MCS51為線索學(xué)習(xí)泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室有關(guān)本課程學(xué)習(xí)的幾點(diǎn)建議本課程是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)4溝通：教材與實(shí)驗(yàn)的選擇與安排（方法）會(huì)一點(diǎn)與一點(diǎn)不會(huì)等對(duì)大家的要求：責(zé)任、信心、紀(jì)律、考勤、作業(yè)嚴(yán)格、按時(shí)、守約方法：筆記、看書、理解、思維、比較、總結(jié)、自學(xué)（問題）網(wǎng)絡(luò)工具成績(jī)與能力：建議---共同提高泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室溝通：教材與實(shí)驗(yàn)的選擇與安排（方法）對(duì)大家的要求：方法：成5課程章節(jié)的安排：

自編教材《單片機(jī)原理及應(yīng)用》

內(nèi)容分為十章，以MCS-51系列單片機(jī)為介紹對(duì)象，分別介紹MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用技術(shù)。1.概述2.基礎(chǔ)知識(shí)3.單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理4.指令系統(tǒng)5.匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)6.定時(shí)/計(jì)數(shù)器與中斷技術(shù)7.串行通信技術(shù)8.擴(kuò)展技術(shù)(存儲(chǔ)器、I/O、擴(kuò)展芯片8155/8255）9.接口技術(shù)（A/D轉(zhuǎn)換接口、鍵盤與顯示器接口技術(shù)）10.產(chǎn)品設(shè)計(jì)等內(nèi)容。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室課程章節(jié)的安排：自編教材《單片機(jī)原理及應(yīng)用》泰山學(xué)院6第1章概述1.1單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展背景1.2單片機(jī)的發(fā)展概況1.3單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用1.4常用單片機(jī)系列介紹1.5單片機(jī)的發(fā)展方向泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室第1章概述1.1單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展背景泰山學(xué)71.1單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展背景電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu)1946年2月15日，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。（CALCULATOR）ENIAC泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室1.1單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展背景電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu)1948

◆ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100KHz，但能在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成5000次加法運(yùn)算。

◆與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，有許多不足，但它的問世開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室◆ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100KHz，但9

匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮·諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。1946年6月，他又提出了“程序存儲(chǔ)”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。（EDVAC-ELECTRONICDISCRETEVARIABLEAUTOMATICCOMPUTER）泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮·諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。110電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代：﹡電子管計(jì)算機(jī)；﹡晶體管計(jì)算機(jī)；﹡集成電路計(jì)算機(jī)；﹡大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；﹡超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮·諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代：﹡電子管計(jì)算機(jī)；計(jì)11微型計(jì)算機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài)

1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在與日本商業(yè)通訊公司合作研制臺(tái)式計(jì)算器時(shí)，將原始方案的十幾個(gè)芯片壓縮成三個(gè)集成電路芯片。其中的兩個(gè)芯片分別用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，另一芯片集成了運(yùn)算器和控制器及一些寄存器，稱為微處理器（即Intel4004）。4004微處理器泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室微型計(jì)算機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài)1971年1月，INTEL公12現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支：

通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，不必兼顧嵌入式應(yīng)用要求，通用微處理器迅速?gòu)?86、386、486到奔騰系列；操作系統(tǒng)則迅速擴(kuò)張計(jì)算機(jī)基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力，使通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入到盡善盡美階段。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則走上了一條完全不同的道路，這條獨(dú)立發(fā)展的道路就是單芯片化道路。它動(dòng)員了原有的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領(lǐng)域的廠家與專業(yè)人士，接過起源于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)，承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代。因此，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支的里程碑意義在于：將發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)的任務(wù)擴(kuò)展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域，使計(jì)算機(jī)成為進(jìn)入人類社會(huì)全面智能化時(shí)代的有力工具

泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入13嵌入式系統(tǒng)的理解

按照歷史性、本質(zhì)性、普遍性要求，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)定義為：“嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”?！扒度胄浴?、“專用性”與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素。對(duì)象系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。不同的嵌入式系統(tǒng)其特點(diǎn)會(huì)有所差異。與“嵌入性”的相關(guān)特點(diǎn)：由于是嵌入到對(duì)象系統(tǒng)中，必須滿足對(duì)象系統(tǒng)的環(huán)境要求；軟、硬件的裁剪性；滿足對(duì)象要求的最小軟、硬件配置等；嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對(duì)象系統(tǒng)控制要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為設(shè)備級(jí)（工控機(jī)）、板級(jí)（單板、模塊）、芯片級(jí)（MCU、SoC）。有些人把嵌入式處理器當(dāng)作嵌入式系統(tǒng)，但由于嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此，只有將嵌入式處理器構(gòu)成一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并作為嵌入式應(yīng)用時(shí)，這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才可稱作嵌入式系統(tǒng)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室嵌入式系統(tǒng)的理解泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室14嵌入式的兩種模式：

由于嵌入式系統(tǒng)有過很長(zhǎng)的一段單片機(jī)的獨(dú)立發(fā)展道路，大多是基于8位單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)最底層的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，帶有明顯的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式特點(diǎn)。大多數(shù)從事單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)人員，都是對(duì)象系統(tǒng)領(lǐng)域中的電子系統(tǒng)工程師，加之單片機(jī)的出現(xiàn)，立即脫離了計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域，以“智能化”器件身份進(jìn)入電子系統(tǒng)領(lǐng)域，沒有帶入“嵌入式系統(tǒng)”概念。因此，不少?gòu)氖聠纹瑱C(jī)應(yīng)用的人，不了解單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系，在談到“嵌入式系統(tǒng)”領(lǐng)域時(shí)，往往理解成計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域的，基于32位嵌入式處理器，從事網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體等的應(yīng)用。這樣，“單片機(jī)”與“嵌入式系統(tǒng)”形成了嵌入式系統(tǒng)中常見的兩個(gè)獨(dú)立的名詞。但由于“單片機(jī)”是典型的、獨(dú)立發(fā)展起來的嵌入式系統(tǒng)，從學(xué)科建設(shè)的角度出發(fā)，應(yīng)該把它統(tǒng)一成“嵌入式系統(tǒng)”。考慮到原來單片機(jī)的電子系統(tǒng)底層應(yīng)用特點(diǎn)，可以把嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用分成高端與低端，把原來的單片機(jī)應(yīng)用理解成嵌入式系統(tǒng)的低端應(yīng)用，含義為它的底層性以及與對(duì)象系統(tǒng)的緊耦合。

單片機(jī)即單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，是將計(jì)算機(jī)主機(jī)(CPU、內(nèi)存和I/O接口)集成在一小塊硅片上的微型機(jī)。

泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室嵌入式的兩種模式：由于嵌入式系統(tǒng)有過很長(zhǎng)的一段單片機(jī)15單片機(jī)的定義的理解：

單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，在不同的時(shí)期又稱作SCM、MCU、SoC等。SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。

MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。

單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC（SystemonChip）化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)的定義的理解：?jiǎn)纹瑱C(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，16單片機(jī)組成框圖單片機(jī)的組成：泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)組成框圖單片機(jī)的組成：泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教17

(1)單板機(jī)：將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路以及簡(jiǎn)單的輸入/輸出設(shè)備組裝在一塊印刷電路板上，稱其為單板微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單板機(jī)。(2)單片機(jī)：將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和相應(yīng)實(shí)時(shí)控制器件集成在一塊芯片上，稱其為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。(3)微型計(jì)算機(jī)：微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路由總線有機(jī)地連接在一起的整體，稱為微型計(jì)算機(jī)。(4)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：微型計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備、電源、系統(tǒng)軟件一起構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。相關(guān)術(shù)語(yǔ)的區(qū)別泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室(1)單板機(jī)：將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、18(1)通用微機(jī)的CPU主要面向數(shù)據(jù)處理，其發(fā)展主要圍繞數(shù)據(jù)處理功能、計(jì)算速度和精度的進(jìn)一步提高。例如，現(xiàn)今微機(jī)的CPU都支持浮點(diǎn)運(yùn)算，采用流水線作業(yè)，并行處理、多級(jí)高速緩沖(Cache)技術(shù)等。CPU的主頻達(dá)到數(shù)百兆赫茲(MHz)，字長(zhǎng)普遍達(dá)到32位。單片機(jī)主要面向控制，控制中的數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)處理相對(duì)簡(jiǎn)單，所以單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能比通用微機(jī)相對(duì)要弱一些，計(jì)算速度和精度也相對(duì)要低一些。例如，現(xiàn)在的單片機(jī)產(chǎn)品的CPU大多不支持浮點(diǎn)運(yùn)算，CPU還采用串行工作方式，其振蕩頻率大多在百兆赫茲范圍內(nèi);在一些簡(jiǎn)單應(yīng)用系統(tǒng)中采用4位字長(zhǎng)的CPU，在中、小規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)合廣泛采用8位字長(zhǎng)單片機(jī)，在一些復(fù)雜的中、大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)中才采用16位字長(zhǎng)單片機(jī)，32位單片機(jī)產(chǎn)品目前應(yīng)用得還不多。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室(1)通用微機(jī)的CPU主要面向數(shù)據(jù)處理，其發(fā)19(2)通用微機(jī)中存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)主要針對(duì)增大存儲(chǔ)容量和CPU對(duì)數(shù)據(jù)的存取速度?，F(xiàn)今微機(jī)的內(nèi)存容量達(dá)到了數(shù)百兆字節(jié)(MB)，存儲(chǔ)體系采用多體、并讀技術(shù)和段、頁(yè)等多種管理模式。單片機(jī)中存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)器芯片直接掛接在單片機(jī)的總線上，CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫按直接物理地址來尋址存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)器的尋址空間一般都為64KB。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室(2)通用微機(jī)中存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)主要針對(duì)增大存20(3)通用微機(jī)中I/O接口主要考慮標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)(如CRT、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、硬盤、光盤等)。用戶通過標(biāo)準(zhǔn)總線連接外設(shè)，能達(dá)到即插即用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的外設(shè)都是非標(biāo)準(zhǔn)的，且千差萬(wàn)別，種類很多。單片機(jī)的I/O接口實(shí)際上是向用戶提供的與外設(shè)連接的物理界面。用戶對(duì)外設(shè)的連接要設(shè)計(jì)具體的接口電路，需有熟練的接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室(3)通用微機(jī)中I/O接口主要考慮標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)211.2單片機(jī)的發(fā)展概況1．4位單片機(jī)階段自1975年美國(guó)德克薩斯儀器公司首次推出4位單片機(jī)TMS-1000后，各個(gè)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)公司競(jìng)相推出4位單片機(jī)。例如美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(NationalSemiconductor)的COP402系列，日本電氣公司(NEC)的μPD75XX系列，美國(guó)洛克威爾公司(Rockwell)的PPS/1系列，日本松下公司的MN1400系列，富士通公司的MB88系列等。4位單片機(jī)主要用于家用電器、電子玩具等。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室1.2單片機(jī)的發(fā)展概況1．4位單片機(jī)階段222．8位單片機(jī)階段1976年9月，美國(guó)Intel公司首先推出了MCS-48系列8位單片機(jī)以后，單片機(jī)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，8位單片機(jī)紛紛應(yīng)運(yùn)而生。例如，莫斯特克(Mostek)和仙童(Fairchild)公司共同合作生產(chǎn)的3870(F8)系列，摩托羅拉(Motorola)公司的6801系列等。在1978年以前各廠家生產(chǎn)的8位單片機(jī)，由于受集成度(幾千只管/片)的限制，一般沒有串行接口，并且尋址空間的范圍小(小于8KB)，從性能上看屬于低檔8位單片機(jī)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室2．8位單片機(jī)階段泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)23隨著集成電路工藝水平的提高，在1978年到1983年期間集成度提高到幾萬(wàn)只管/片，因而一些高性能的8位單片機(jī)相繼問世。例如，1978年摩托羅拉公司的MC6801系列，齊洛格(Zilog)公司的Z8系列，1979年NEC公司的μPD78XX系列，1980年Intel公司的MCS-51系列。這類單片機(jī)的尋址能力達(dá)64KB，片內(nèi)ROM容量達(dá)4~8KB，片內(nèi)除帶有并行I/O口外，還有串行I/O口，甚至某些還有A/D轉(zhuǎn)換器功能。因此，把這類單片機(jī)稱為高檔8位單片機(jī)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室隨著集成電路工藝水平的提高，在1978年到124在高檔8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上，單片機(jī)功能進(jìn)一步得到提高，近年來推出了超8位單片機(jī)。如Intel公司的8X252、UPI-45283C152，Zilog公司的Super8，Motorola公司的MC68HC等，它們不但進(jìn)一步擴(kuò)大了片內(nèi)ROM和RAM的容量，同時(shí)還增加了通信功能、DMA傳輸功能以及高速I/O功能等。自1985年以來，各種高性能、大存儲(chǔ)容量、多功能的超8位單片機(jī)不斷涌現(xiàn)，它們代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)，被廣泛用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室在高檔8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上，單片機(jī)功能進(jìn)一步得253．16位單片機(jī)階段1983年以后，集成電路的集成度可達(dá)十幾萬(wàn)只管/片，16位單片機(jī)逐漸問世。這一階段的代表產(chǎn)品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel公司又推出的80C96，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的HPC16040和NEC公司推出的783XX系列等。16位單片機(jī)把單片機(jī)的功能又推向了一個(gè)新的階段。如MCS-96系列的集成度為12萬(wàn)只管/片，片內(nèi)含16位CPU、8KBROM、232字節(jié)RAM、5個(gè)8位并行I/O口、4個(gè)全雙工串行口、4個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、8級(jí)中斷處理系統(tǒng)。MCS-96系列還具有多種I/O功能，如高速輸入/輸出(HSIO)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)輸出、特殊用途的監(jiān)視定時(shí)器(Watchdog)等等。16位單片機(jī)可用于高速?gòu)?fù)雜的控制系統(tǒng)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室3．16位單片機(jī)階段泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自264．32位單片機(jī)近年來，各個(gè)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家已進(jìn)入更高性能的32位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段。由于控制領(lǐng)域?qū)?2位單片機(jī)需求并不十分迫切，所以32位單片機(jī)的應(yīng)用并不很多。需要提及的是，單片機(jī)的發(fā)展雖然按先后順序經(jīng)歷了4位、8位、16位的階段，但從實(shí)際使用情況看，并沒有出現(xiàn)推陳出新、以新代舊的局面。4位、8位、16位單片機(jī)仍各有應(yīng)用領(lǐng)域，如4位單片機(jī)在一些簡(jiǎn)單家用電器、高檔玩具中仍有應(yīng)用，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)合仍占主流地位，16位單片機(jī)在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中才有應(yīng)用。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室4．32位單片機(jī)泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教27

單片機(jī)發(fā)展階段第一階段（1976~1978年）：低性能單片機(jī)的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表，8位CPU、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行I/O口、RAM和ROM等。第二階段（1978~1982年）：高性能單片機(jī)階段，這一類單片機(jī)帶有串行I/O口，8位數(shù)據(jù)線、16位地址線可以尋址的范圍達(dá)到64K字節(jié)、控制總線、較豐富的指令系統(tǒng)等。。第三階段（1982~1990年）：16位單片機(jī)階段。第四階段（1990年~）：微控制器的全面發(fā)展階段，各公司的產(chǎn)品在盡量兼容的同時(shí)，向高速、強(qiáng)運(yùn)算能力、尋址范圍大以及小型廉價(jià)方面發(fā)展泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室

單片機(jī)發(fā)展階段泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室281.3單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用1.3.1單片機(jī)的特點(diǎn)

(1)單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。這樣的結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲(chǔ)器空間，把開發(fā)成功的程序固化在ROM中，而把少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)存放在RAM中。這樣，小容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能以高速RAM形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加速單片機(jī)的執(zhí)行速度。但單片機(jī)內(nèi)的RAM是作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用，而不是當(dāng)作高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)使用。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室1.3單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用1.3.1單片機(jī)的特點(diǎn)29(2)采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力，特別是具有很強(qiáng)的位處理能力。(3)單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的。由于單片機(jī)芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號(hào)線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法。引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。

(4)單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力強(qiáng)。在內(nèi)部的各種功能部分不能滿足應(yīng)用需求時(shí)，均可在外部進(jìn)行擴(kuò)展(如擴(kuò)展ROM、RAM，I/O接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等)，與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的方便和靈活性。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室(2)采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需301.3.2單片機(jī)的應(yīng)用(1)體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化。(2)面向控制，能針對(duì)性地解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價(jià)格比。(3)抗干擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其它類型計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的。(4)可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室1.3.2單片機(jī)的應(yīng)用(1)體積小，成本31

單片機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：(1)工業(yè)控制。單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。如數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線控制、電機(jī)控制、溫度控制等。(2)儀器儀表。如智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。(3)計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與智能接口。如圖形終端機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀、磁盤/磁帶機(jī)、智能終端機(jī)等。(4)商用產(chǎn)品。如自動(dòng)售貨機(jī)、電子收款機(jī)、電子秤等。(5)家用電器。如微波爐、電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)、錄像機(jī)、音響設(shè)備等?？梢赃@樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：泰32單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列1數(shù)字式測(cè)角儀交直流電壓電流表位移傳感器泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列1數(shù)字式測(cè)角儀交直流電壓電流表位移傳感器泰山學(xué)33單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列2數(shù)控車床數(shù)控線切割機(jī)床泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列2數(shù)控車床數(shù)控線切割機(jī)床泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系34單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列3醫(yī)用呼吸機(jī)各種分析儀監(jiān)護(hù)儀超聲診斷設(shè)備病床呼叫系統(tǒng)等等電池分析儀

醫(yī)用呼吸機(jī)泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列3醫(yī)用呼吸機(jī)電池分析儀醫(yī)用呼吸機(jī)泰山學(xué)院信息35單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列4泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室單片機(jī)應(yīng)用實(shí)列4泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室36泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室37常用單片機(jī)系列介紹MCS-51系列MC68系列PIC16系列MSP430系列AVR系列泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室常用單片機(jī)系列介紹MCS-51系列泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)38MCS-51系列Intel公司的高性能8位單片機(jī)，該系列機(jī)有8051、8031、8751。80C51系列是其兼容性單片機(jī)，與8051系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，但采用CMOS工藝，對(duì)8051做了一些擴(kuò)充，更有特點(diǎn)，功能更強(qiáng)。泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室MCS-51系列Intel公司的高性能8位單片機(jī)，該系列機(jī)有39MCS51單片機(jī)和8051、8031、89C51等的關(guān)系這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，它是由美國(guó)ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。MCS-51系列又分為51和52兩個(gè)子系列，并以芯片型號(hào)的最末位數(shù)字作為標(biāo)志。其中，51子系列是基本型，而52子系列則屬增強(qiáng)型。52子系列功能增強(qiáng)的具體方面，從表所列內(nèi)容中可以看出：泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室MCS51單片機(jī)和8051、8031、89C51等的關(guān)系40表1.1MCS-51系列單片機(jī)分類表

子系列片內(nèi)ROM形式片內(nèi)ROM容量片內(nèi)RAM容量尋址范圍I/O特性中斷源無(wú)ROMEPROM計(jì)數(shù)器并行口串行口51子系列8031805187514KB128B2×64KB2×164×81580C3180C5187C514KB128B2×64KB2×164×81552子系統(tǒng)8032805287528KB256B2×64KB3×164×81680C3280C5287C528KB256B2×64KB3×164×816泰山學(xué)院信息科學(xué)技術(shù)系自動(dòng)化教研室表1.1MCS-51系列單片機(jī)分類表

子系列片內(nèi)ROM形41MC68系列Motorola公司的8