第一部分基础知识8051单片机课件

单片机概述（4课时）1.1单片机简介1.2单片机发展历史和趋势1.3单片机应用领域1.4MCS-51单片机简介基础知识部分总目录1、熟练掌握单片机的硬件组成、基本结构；2、掌握单片机研究的内容、应用范围及其作用；3、了解微型计算机与单片机的区别、指令的执行过程和单片机的发展方向。单片机概述基础知识部分教学目的要求：重点：单片机的硬件组成、基本结构、应用范围及其作用难点：指令的执行过程1单片机概述单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工业控制要求设计，所以又称单片微控制器（singlechipMicrocontroller）。它是将组成微型计算机所必须的部件:中央处理器CPU、程序存贮器（ROM)、数据存贮器（RAM)、输入/输出（I/O)接口、定时/计数器、串行口、系统总线等）集成在一个超大规模集成电路芯片上。只要外加少许电子零件和集成电路便可以构成一个功能强大的计算机控制系统，故又称单片微型计算机（singlechipMicrocomputer）1.1单片机简介目录1.2单片机发展历史和趋势1.2.1单片机发展历史第一阶段（1974~1976）：单片机采用双片形式，即需另加其它外围电路才能构成完整的微型计算机。eg:仙童公司的F8+3851第二阶段（1976~1978）：低性能的单片机阶段。单片机由一片芯片构成，性能低。eg:MCS-48(Intel)；8048，8035(I/O少，存贮器容量小)；第三阶段（1978~至今）：高性能单片机阶段。CPU、并行口、串行口、定时器、RAM、ROM、A/D、多级中断处理，RAM、ROM容量大，I/O种类数量多，寻址范围大。eg:MCS-51—8031、Motorona—6801、Zilog—Z8第四阶段（1982~至今）8位单片机巩固发展及16位单片机推出。eg:MCS-51—8031，MCS-96—8096（8098）目录1.2.2单片机发展趋势一、CPU功能的增强◇双CPU提高处理能力。◇增加数据总线宽度。NECPD—7800系列，内部采用16位数据总线。◇采用流水线结构。指令以队列形式出现在CPU中。◇串行总线。SPI、I2C用三条数据总线代替8位数据总线，减少引线，降低成本。二、内部的资源增多◇加大存贮容量。◇片内EPROM开始EEPROM化。鉴于EEPROM中数据写入后就能永久保存，因此，有的单片机将它作为片内RAM使用，有的甚至作片内通用寄存器。◇I/O数量、能力增强（驱动能力，传输速度、控制能力）目录三、外围电路内装化四、低功耗化将外围常用电路集成到内部，使得内部功能越来越强大，使用时往往只需要连接极少量的外围元器件便可实现强大的功能。MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。目录五、主流与多品种化现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。目录1.3单片机应用领域1.3.1智能仪器仪表交直流电压电流表单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。目录1.3.2工业控制数控车床数控线切割机床用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。目录1.3.3家用电器◇智能冰箱、空调◇智能电饭煲◇智能食品配料机◇……………………现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频设备、再到电子秤量设备，五花八门,无所不在。1.3.4计算机网络和通信领域◇手机、电话机◇程控交换机◇楼宇自动通信呼叫系统◇列车无线通信◇日常工作中随处可见的移动电话◇集群移动通信◇无线电对讲机等。可以这样说,现代工业、农业、商业、金融业等无处不出现单片机的身影,这些领域正是利用单片机构成的智能化通讯设备进行高速率的通信。现代学习、生活工作环境更是离不开单片机。目录1.3.3医用设备医用呼吸机各种分析仪监护仪超声诊断设备病床呼叫系统等等电池分析仪医用呼吸机麻醉信息管理系统目录1.4MCS-51单片机简介cpu核心振荡器和时序电路中断控制外部中断内部中断程序存储器4kB数据存储器256B2个16位定时/计数器总线扩展控制器并行可编程I/O口可编程串行口外部时钟外部事件计数控制P0P2P1P3RITX1.4.1单片机内部组成目录中央处理器（CPU）；数据存储器（RAM）；程序存储器（ROM）；2个l6位的定时器/计数器；并行I/O口（32根I/O线，4个P口）；外部存贮器寻址范围ROM、RAM各64K；全双工串行口；中断系统（5个中断源，2个中断优先级）时钟电路。目录1.4.2MCS-51系列单片机系列产品简介型号制造技术片内程序存储器片内数据存储器8051AHHMOSROM(4k)128字节8031AHAHMOS无128字节8751HHMOSEPROM（4K）128字节AT89C51/AT89S51CHMOSFLASHROM（4K）128字节80C31CHMOS无128字节8051HMOSROM（8K）256字节8031HMOS无256字节目录小结：1、单片机的硬件组成。2、基本结构。3、应用范围及其作用。4、冯.诺依曼计算机思想：程序存储+二进制运算。计算机运算器控制器存储器输入设备输出设备CPU微型计算机单片机概述－作业：目录1、什么叫单片机？其主要特点有那些？(P105)2、当前单片机的主要产品有那些？各有何特点？(P107)教学感想：