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第01讲单片机概述主要内容：1.1什么是单片机，单片机能做什么？1.2有哪些公司生产单片机，什么是MCS-51系列？1.3什么是单片机应用系统，单片机应用系统的开发过程是怎样的？1.4如何才能学好单片机？第01讲单片机概述本讲重点：1.什么是单片机2.单片机应用系统的开发过程3.如何才能学好单片机？1.1什么是单片机，单片机能做什么？作为初次接触单片机课程的同学，最感兴趣的问题莫过于以下几类问题：1.什么是单片机；2.单片机能够做些什么；3.我能学好单片机吗；4.如何学好单片机呢？这些问题将在本讲一一给大家作解答，根据本人的经验，我认为学好单片机的关键在于对学习方法的研究。1.1.1什么是单片机？单片机是单片微型计算机的简称，它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路以及定时器/计数器等计算机的主要功能部件集成在一块芯片上而构成的芯片级的微型计算机。由于单片机的硬件结构与指令功能均是按工业控制要求设计的，常用于工业的检测、控制装置中，因而又称为微控制器(Microcontroller)。1.1.2单片机能做什么？一、工业过程控制单片机广泛应用于工业自动化控制系统中，无论是数据采集、过程控制、过程测控、生产线上的机器人系统，都是用单片机作为控制器。二、智能仪器仪表在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化、数字化、自动化，提高测试精度和准确度，简化结构、减小体积及重量，提高其性能价格比。1.1.2单片机能做什么？三、信息和通信技术单片机在信息和通信技术领域的应用有：传真机、打印机、绘图仪、复印机、电话机、考勤机、调制解调器、数字滤波、声像处理等。四、家电领域的应用单片机的参与进一步提高了家电产品智能化的程度，例如“微电脑控制”的洗衣机、电冰箱、微波炉、空调、电视机及视频音响设备等，这里的“微电脑”实际上就是指单片机。1.1.2单片机能做什么？五、其它方面的应用现代化军舰、坦克、导弹火箭、雷达等军事装备上，商业营销领域中自动售货机、电子收款机、银行计统机以及汽车中的点火控制、防滑车控制、排气控制、计费器等，都有单片机在其中发挥作用。1.1.3单片机的特点1.面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，以获得最佳的性能价格比；2.抗干扰能力强，适应温度范围宽，能在各种恶劣的环境下可靠性地工作；3.能方便地实现多机和分布式控制，从而使整个控制系统的效率和可靠性大大提高；4.体积小、功耗低、低成本、控制功能强、易于产品化，能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，并做到机、电、仪一体化。1.2有哪些公司生产单片机，什么是MCS-51系列？单片机的发展经历了由4位机到8位机，再到16位机的发展过程，但目前8位单片机仍是单片机的主流机型。1.2.1哪些公司生产单片机美国微芯片公司主要有:PIC16CXX系列、PIC17CXX系列、PIC1400系列；美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列；美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列；美国齐洛格公司的Z8系列；日本电气公司的uPD78XX系列；美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8(3870)系列等。1.2.2什么是MCS-51系列本课程将以目前使用最为广泛的MCS-51系列8位单片机为学习和研究对象，介绍51系列单片机的硬件结构、工作原理和单片机应用系统的设计。1.2.2什么是MCS-51系列一、Intel公司的MCS-51系列单片机MCS-51系列是Intel公司于1980年推出的高档8位单片机，它具有性价比高、品种多、兼容性强、开发用的仿真机较完善等优点，所以在国际上和国内的占有率相当高。表1.1列出了部分芯片的结构和性能。1.2.2什么是MCS-51系列1.2.2什么是MCS-51系列按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列则是增强型，以芯片型号的最末位数字为标志。1.2.2什么是MCS-51系列按单片机片内ROM的配置状态可分4种：片内掩膜式ROM单片机(如8051)，这种机型适合于定型大批量产品的生产；片内EPROM型单片机(如8751)，适合于研制产品样机；片内无ROM型单片机(如8031)，这种单片机需要在片外扩展EPROM，扩展比较灵活，这种机型适用于研制新产品；EEPROM(或FlashROM)型单片机(如89C51)，内部程序存储器电可擦除，使用更方便。1.2.2什么是MCS-51系列表1.1中单片机型号带字母“C”表示所用的工艺是CHMOS。它是CMOS和HMOS的结合，除了保持HMOS高速度和高密度的特点外，还具有CMOS低功耗的特点，如8051的功耗为630mW，而80C51功耗只有12mW。CHMOS单片机芯片应用在低功耗的便携式、手提式或野外作业的仪器仪表设备上十分有利。1.2.2什么是MCS-51系列二、Atmel公司的MCS-51系列单片机Atmel公司的MCS-51系列单片机是目前最受欢迎的单片机，它提供了丰富的外围接口和专用控制器，例如电压比较、USB控制、MP3解码及CAN控制等。Atmel公司还把ISP技术集成在MCS-51单片机中，使用户能够方便地改变程序代码，方便地进行系统调试。1.2.2什么是MCS-51系列Atmel公司应用最为广泛的89系列单片机的特点如下：1.内部含Flash存储器。在系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。2.与80C51的引脚兼容。3.静态时钟方式。AT89系列单片机采用了静态时钟方式，可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。4.可进行反复系统试验。1.2.2什么是MCS-51系列1.2.2什么是MCS-51系列目前，单片机正朝着低功耗、高性能、多品种方向发展。近年来32位单片机已进入实用阶段。但是由于位单片机在性价比上占有优势，且8位增强型单片机在速度和功能上可以向16位单片机挑战，因此，8位单片机仍是当前单片机的主流机型。要更好地了解和学习MCS-51系列单片机，同学们可以浏览网站。1.3什么是单片机应用系统为了说明什么是单片机应用系统，我们先来看一个实例，也就是本章节的一个设计任务。1.3.1任务1：让单片机控制发光二极管闪烁一、任务目的二、任务要求三、电路原理四、元件清单五、硬件电路板制作六、程序设计七、程序下载八、任务小结1.3.2什么是单片机应用系统任务1中的信号灯控制系统就是一个功能简单的单片机应用系统，它除了单片机最小系统外，还连接了发光二极管作为外部设备，并通过程序控制实现闪烁功能。单片机应用系统是指以单片机芯片为核心，再配以输入、输出、显示等外围接口电路和软件，能够实现一种或多种功能的实用系统。1.3.3单片机应用系统的基本组成单片机应用系统由硬件和软件两部分组成，二者相互依赖，缺一不可。硬件是应用系统的基础，软件是在硬件的基础上，对其资源进行合理调配和使用，控制其按照一定顺序完成各种时序、运算或动作，从而实现应用系统所要求的任务。单片机应用系统设计人员必须从硬件结构和软件设计两个角度来深入了解单片机，将二者有机地结合起来，才能开发出具有特定功能的单片机应用系统。1.3.3单片机应用系统的开发过程我们现在对任务1设计过程进行简单的回顾，让我们了解单片机应用系统开发的过程。1.4如何才能学好单片机？许多掌握了单片机技术并且能够结合实际从事单片机应用系统开发的工程师都有着不同的成长经历，就如何学好单片机也有不同的看法，在此本人只是凭借经验，谈谈学好单片机的必要条件：一、了解单片机的内部结构解剖单片机，看看黑匣子里面有哪些为我们所利用的重要资源，这是我们选型的前提。1.4如何才能学好单片机？二、熟悉单片机的指令系统单片机内部的CPU有一套专门的指令系统，它们是构成程序的基本单位。了解指令集中各种不同指令的功能，是我们编程的基础。三、单片机的程序设计方法选用合适的语言，并掌握正确的程序设计方法，有助于我们针对应用系统的需求，编写高质量、高效率的应用程序。1.4如何才能学好单片机？四、创造实践条件在学习单片机的过程中，要加强动手能力的培养，这就需要有比较好的实践条件，如果现在条件不允许，我们也可以利用三大软件利器构建单片机虚拟实验平台，将单片机实验室搬到寝室或家中。五、硬件电路设计以教材为基础，广泛查阅各种资料，每接触一个实际的电路，就用Protel软件画一个电路，这样可以方便我们在对具体的应用系统进行设计时，进行硬件电路的积木式搭建。1.4如何才能学好单片机？六、模块化的程序设计方法完成应用系统软件设计七、学习-实践-总结-积累-活用