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第1章单片机概述在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。20世纪70年代问世。已广泛应用在：工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方面。1.1什么是单片机可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。具有一台计算机的属性。也称为：•嵌入式控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。我国，习惯使用“单片机”这一名称。按用途可分为通用型和专用型两大类：（1）通用型•微控制器MCU(MicroControllerUnit)（2）专用型专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑。“专用”单片机具有十分明显的综合优势。1.2单片机的历史及发展概况四个阶段:第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。1.38位单片机的主要生产厂家和机型（1）美国Intel公司MCS-51系列及其增强型、扩展型系列。（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。1.4单片机的发展趋势1.CPU的改进（1）采用双CPU结构，提高处理能力（2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。（3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。2．存储器的发展（1）加大存储容量。（2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器（3）程序保密化。3．片内I/O的改进（1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。（2）增加I/O口的逻辑控制功能。（3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、网络化系统。4．外围电路内装化器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。5．低功耗化CMOS化CHMOS工艺。总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向发展。1.5单片机的应用单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。使用温度：民品：0°C—+70°C工业品：-40°C—+85°C军品：-65°C—+125°C。在下述的各个领域广泛的应用：1.工业自动化2.智能仪器仪表3．消费类电子产品4.通讯5．武器装备6．终端及外部设备控制7．多机分布式系统1.6MCS-51系列单片机20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把8051内核技术转让给厂家。这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机（1）基本型典型产品：8031/8051/8751内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。（3）低功耗型典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4）专用型8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国Cypress公司的EZUSR-2100单片机－USB接口。（2）增强型典型产品：8032/8052/8752（5）超8位型典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单片机。将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制（PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新一代MCS-51产品。功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广泛的使用。（6）片内闪烁存储器型美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢迎。MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型，但掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、80C51、87C51）是十分重要的。它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础，也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。思考题及习题1．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机它们之间有何区别？2．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（）和（）。3．单片机与普通计算机的不同之处在于其将（）、（）、和（）三部分集成于一块芯片上。4．单片机的发展大致分为哪几个阶段？5.单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型?6．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？7．MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是什么？8．8051与8751的区别是：（A）内部数据存储单元数目的不同；（B）内部数据存储器的类型不同；（C）内部程序存储器的类型不同；（D）内部的寄存器的数目不同。9．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的（A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计算应用（D）数据处理应用10．说明单片机主要应用在哪些领域？一个完整的单片机系统设计流程：功能定义方案确定采购元器件电路原理图设计印刷电路板焊接与调试软件设计作品报告功能电路测试宝贝车机器人系列宝贝车－轮式宝贝车－六脚宝贝车－履带机器人对象相扑机器人直立步行机器人机器人对象铁甲虫机器人系列机器人对象机器人对象六自由度机械手人形机器人