单片机原理与接口技术(电子工业出版社) 第1章 概述

单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录110:48单片机原理与接口技术第1章概述单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录210:48本章教学要求(1)了解单片机与微型计算机的区别。(2)熟悉单片机的结构组成。(3)了解单片机的特点与指标。(4)了解单片机的发展历史、常用产品及应用领域。(5)了解单片机基本应用系统的组成。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录310:48本章目录1.1单片机的结构组成、特点和指标1.1.1微型计算机的基本结构1.1.2单片机的基本结构1.1.3单片机的特点1.1.4单片机的重要指标1.2单片机的发展历史和产品类型1.2.1单片机的发展历史1.2.2单片机的产品类型1.2.380C51系列单片机1.2.4其他系列单片机1.3单片机的应用1.3.1单片机应用领域1.3.2单片机应用举例1.4单片机技术相关网站习题与思考题单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录410:481.1单片机的结构组成、特点和指标微处理器----把运算器与控制器封装在一小块芯片上，称该芯片为微处理器，也称为中央处理器（CPU）。微型计算机----微处理器与存储器、输入/输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，再配以适当的输入/输出设备（如磁盘存储器、键盘和显示器等），就构成了微型计算机。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录510:481.1单片机的结构组成、特点和指标单片机----在一块芯片上，集成一台微型计算机的运算器、控制器、存储器、输入/输出接口四个基本组成部分，则这种芯片称为单片微型计算机，简称单片机。单片机系统----以单片机为核心的系统称为单片机系统。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录610:481.1.1微型计算机基本结构单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录710:48它由控制器、运算器、存储器、输入/输出接口电路、输入设备和输出设备几部分组成，它们之间由总线连接进行信息传输。控制器和运算器综合起来称中央处理器（CPU），也称为微处理器。1.1.1微型计算机基本结构单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录810:48控制器是计算机的控制核心，它负责从内部存储器中1.1.1微型计算机基本结构取出指令并对指令进行分析、根据指令发出控制信号，指挥输入、输出、运算器、存储器等功能部件协调工作。----控制器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录910:48运算器（AithmctiealLogicUnit，ALU）1.1.1微型计算机基本结构运算器又称算术逻辑部件，主要完成算术运算和逻辑运算。----运算器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1010:48存储器用于存储程序和数据。存储器根据其位置不同可分为两类：内部存储器和外部存储器。1.1.1微型计算机基本结构•内部存储器(简称内存)和CPU直接相连，存放当前要运行的程序和数据，故称主存储器(简称主存)。•外部存储器(简称外存)，主要用于保存暂时不用但又需长时间保留的数据和程序。存放在外存的程序必须调入内存才能运行。----存储器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1110:48输入/输出接口又称I/O接口，是CPU与外设之间相连的逻辑电路，外设必须通过接口才能和CPU相连。1.1.1微型计算机基本结构----I/O接口单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1210:48输入和输出设备如：键盘、鼠标、显示器、打印机等。用于完成和计算机进行信息交流的输入和输出操作。1.1.1微型计算机基本结构----输入和输出设备单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1310:48总线是控制器、运算器、存储器、I/O接口之间相连的一组线。1.1.1微型计算机基本结构数据总线DataBus，DB地址总线AddressBus，AB控制总线ControlBus，CB----总线单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1410:481.1.2单片机的基本结构单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1510:481.1.2单片机的基本结构中央处理器程序存储器数据存储器并行输入/输出端口串行输入/输出端口定时/计数器系统时钟单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1610:481.1.2单片机的基本结构现代的单片机又加入了许多新的功能部件，如：模拟/数字转换器（ADC）数字/模拟转换器（DAC）温度传感器液晶驱动电路电压监控“看门狗”电路低压检测电路单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1710:481.1.3单片机的特点存储器ROM和RAM严格分工采用面向控制的指令系统输入/输出端口引脚具有复用功能品种规格的系列化硬件功能具有广泛的通用性单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1810:481.1.4单片机的几个重要指标位数存储器I/O口速度工作电压功耗温度单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1910:481.2单片机的发展历史和产品类型1.2.1单片机的发展历史1976年，Intel公司首先推出了MCS-48系列的单片微型计算机。单片机的发展历史大致可分为三个阶段。第一阶段（1976~1978年）：以Intel公司的MCS-48系列为代表，此单片微型计算机具有8位CPU、并行I/O端口、8位时序同步计数器，寻址范围不大于4KB，但没有串口。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2010:481.2.1单片机的发展历史第二阶段（1978~1982年）：高性能单片微型计算机阶段，如Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z-8等。该类单片微型计算机具有串口、多级中断处理系统和16位时序同步计数器，RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64KB，有的芯片还有A/D转换接口。第三阶段（1982至今）：8位单片微型计算机改良型及16与32位单片微型计算机阶段，如Intel公司的16位单片机MCS-96系列，32位单片机ARM系列。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2110:48Intel公司开发的MCS-51系列单片机，其代表芯片包括8051/8751/8031和增强型8052/8752/8032，随后几年又相继推出了80C51/87C51/80C31和80C52/87C52/80C32，这些统称为51系列单片机。到目前为止，世界各地厂商研制出大约50个系列、300多个各具特色的单片机产品。尽管目前单片机的品种繁多，但其中最具典型性的仍当属Intel公司的MCS-51系列单片机和以51技术为内核的众多派生单片机产品，目前市场上流行并占据主导地位的仍是51内核及其兼容单片机。1.2.1单片机的发展历史单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2210:481.2.2单片机的产品类型80C51系列单片机产品80C51系列单片机产品繁多，是单片机应用的主流产品。以Intel公司的80C51系列产品为主，兼容产品主要有：Atmel公司的AT89系列；宏晶公司的STC89系列；SST公司的SST89系列；Siemens公司的C500系列；ADI公司的ADμC8xx系列；LG公司的GMS90/97系列；Maxim公司的DS89C420系列；Cygnal公司的C8051F系列；Philips公司的80C51、80C552系列；Winbond（台湾华邦）的W78C51、W77C51系列。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2310:481.2.2单片机的产品类型非80C51结构的单片机产品近年来推出的非80C51系列的主要产品有：Intel的MCS-96系列；Microchip的PIC系列；德州仪器的TMS370和MSP430F系列；美国国家半导体公司NSCOP8系列；Atmel公司的AT90系列；Ubicom公司的Scenix系列；Zilog公司的Z86系列；台湾义隆电子的EM78系列。以及Motorola、ARM、NEC、EPSON、东芝、三星、富士通等单片机。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2410:481.2.380C51系列单片机MCS-51系列MCS-51是Intel公司生产的单片机系列名称。属于这一系列的单片机有：HMOS工艺（高速高密度）芯片：8051/8751/8031/8052/8752/8032CHMOS工艺（低功耗高速高密度）芯片：80C51/87C51/80C31/80C52/87C52/80C3280C51系列80C51是MCS-51系列中CHMOS工艺的一个典型品种，其它厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机产品种类繁多，性能各异，各有所长。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2510:481.2.380C51系列单片机Intel公司的MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机是Intel公司生产的功能较强、价格较低，较早应用的单片机，目前仍被广泛应用。Philips公司的80C51系列单片机Philips的80C51性能改善表现在：高速I/O口、A/D转换器、PWM(脉宽调制)、WDT、复位电路等增强功能，并在低电压、微功耗、掉电检测、扩展串行总线(I2C)和控制网络总线(CAN)等功能。在同一时钟频率下，Philips的80C51的运行速度是8051的6倍，应用编程IAP和在线编程ICP功能允许用户EPROM实现简单的串行代码编程，使得程序存储器可用于非易失性数据的存储，芯片仅有8个引脚。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2610:481.2.380C51系列单片机Atmel公司的AT89系列单片机AT89系列兼容C51的单片机，将FlashEEPROM与80C51内核结合起来，采用C51的总体结构和指令系统。在我国单片机应用产品中被大量使用。宏晶公司的STC89系列单片机STC89系列单片机是以8051为内核派生出的一款成本低、高性能单片机，增加了大量的新功能。支持ISP在系统编程及IAP在应用编程技术，可实现停电后保存数据的功能。速度比传统的8051快8~12倍，带ADC，4路PWM，双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2710:481.2.380C51系列单片机SST公司的SST89系列单片机SST89系列单片机以51为内核，与MCS-51系列单片机完全兼容。Siemens公司的C500系列单片机C500系列单片机，与C51指令兼容，在抗干扰性能，电磁兼容和通信控制总线功能上独树一帜，其产品常用于工作环境恶劣的场合。亦适用于通信和家用电器控制领域。Winbond公司的W78/W77系列单片机W78系列与标准的8051兼容，W77系列为增强型51系列，对8051的时序作了改进，在同样时钟频率下，速度提高2.5倍。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2810:481.2.4其他系列单片机德州仪器TMS370系列8位机，具有多种存储模式、多种外围接口模式，适用于复杂的实时控制场合。德州仪器MSP430系列16位低功耗单片机，特别适用于三表（电表、水表、燃气表）等超低功耗场合。Microchip的PIC系列8位单片机，速度快，