關于單片機認識論文

1、關于單片機 姓名：XXX摘要：自從1975年美國德克薩斯儀器公司（TexasInstruments）的第一個單片微型計算機（簡稱單片機）TMS-1000問世以來，單片機技術已成為計算機技術的一個獨特分支，其應用領域越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。單片機是計算機自動化控制中最為流行的一種控制機型，由于其具有控制功能強、價格低廉、可靠性高的特點，廣泛應用于工業(yè)生產、辦公自動化、商業(yè)營銷、汽車通行、等各個領域中，與我們的生活息息相關，密不可分。本文闡述了單片機的定義，發(fā)展及應用，并對單片機的學習作了簡要的描述。一.什么是單片機： 單片機又稱單片微控制器,它不是完成

2、某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇?？梢哉f，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類

3、頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。二.單片機的應用范圍：按照單片機的特點，單片機的應用分為單機應用與多機應用。在一個應用系統(tǒng)中，只使用一片單片機稱為單機應用。單片機的單機應用的范圍包括：(1) 測控系統(tǒng)。 用單片機可以構成各種

4、不太復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等, 達到測量與控制的目的。 (2) 智能儀表。 用單片機改造原有的測量、控制儀表, 促進儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發(fā)展。(3) 機電一體化產品。單片機與傳統(tǒng)的機械產品相結合, 使傳統(tǒng)機械產品結構簡化, 控制智能化。(4) 智能接口。 在計算機控制系統(tǒng), 特別是在較大型的工業(yè)測、控系統(tǒng)中, 用單片機進行接口的控制與管理, 加之單片機與主機的并行工作, 大大提高了系統(tǒng)的運行速度。 (5) 智能民用產品。 如在家用電器、玩具、游戲機、聲像設備、電子秤、收銀機、辦公設備、廚房設備等許多產品中, 單片機控制器的引入, 不僅使產

5、品的功能大大增強, 性能得到提高, 而且獲得了良好的使用效果。單片機的多機應用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機處理及局部網(wǎng)絡系統(tǒng)。(1)功能集散系統(tǒng)。 多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設置的多機系統(tǒng)。(2) 并行多機控制系統(tǒng)。 并行多機控制系統(tǒng)主要解決工程應用系統(tǒng)的快速性問題, 以便構成大型實時工程應用系統(tǒng)。(3) 局部網(wǎng)絡系統(tǒng)。單片機按應用范圍又可分成通用型和專用型。專用型是針對某種特定產品而設計的，例如用于體溫計的單片機、用于洗衣機的單片機等等。在通用型的單片機中，又可按字長分為4位、8位、16/32位，雖然計算機的微處理器現(xiàn)在幾乎是32/64位的天下，8位、16位的微

6、處理器已趨于萎縮，但單片機情況卻不同，8位單片機成本低，價格廉，便于開發(fā)，其性能能滿足大部分的需要，只有在航天、汽車、機器人等高技術領域，需要高速處理大量數(shù)據(jù)時，才需要選用16/32位，而在一般工業(yè)領域，8位通用型單片機，仍然是目前應用最廣的單片機。到目前為止，中國的單片機應用和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)走過了二十余年的歷程，隨著嵌入式系統(tǒng)逐漸深入社會生活各個方面，單片機課程的教學也有從傳統(tǒng)的8位處理器平臺向32位高級RISC處理器平臺轉變的趨勢，但8位機依然難以被取代。國民經(jīng)濟建設、軍事及家用電器等各個領域，尤其是手機、汽車自動導航設備、PDA、智能玩具、智能家電、醫(yī)療設備等行業(yè)都是國內目前急需單片機人

7、才的行業(yè)。行業(yè)高端目前有超過10余萬名從事單片機開發(fā)應用的工程師，但面對嵌入式系統(tǒng)工業(yè)化的潮流和我國大力推動建設“嵌入式軟件工廠”的機遇，我國的嵌入式產品要溶入國際市場，形成產業(yè)，則必將急需大批單片機應用型人才，這為高職類學生從事這類高技術行業(yè)提供了巨大機會。 三.單片機的學習：單片機學習應用的六大重要部分1、總線：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線并不成為一個問題，因為各器件間一般是串行關系，各器件之間的連線并不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路

8、一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機中引入了總線的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當于各個器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數(shù)據(jù)，一個為0，一個為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個器件同時接收）。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線被稱為控制總線。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，由于存儲

9、單元比較多，所以，用于地址分配的線也較多，這些線被稱為地址總線。 2、數(shù)據(jù)、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質都是一樣的數(shù)字，或者說都是一串0和1組成的序列。換言之，地址、指令也都是數(shù)據(jù)。指令：由單片機芯片的設計者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系，不可以由單片機的開發(fā)者更改。地址：是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據(jù)，內部單元的地址值已由芯片設計者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開發(fā)者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執(zhí)行過程）。數(shù)據(jù)：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處

10、理的數(shù)據(jù)可能有這么幾種情況： (1)地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入DPTR。 (2)、方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 (3)、常數(shù)（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數(shù)。 (4)、實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執(zhí)行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實際輸出的值。 理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛，會把數(shù)據(jù)當成指令來執(zhí)行了。 3、P0口、P2口和P3的第二功能用法：初學時往往對P0口、P

11、2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各端口的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執(zhí)行到MOVX指令，就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上不能作為通用I/O口使用也并不是不能而是（使用者）不會將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，并且當單片機執(zhí)行到這條指令時，也會使P3.7變?yōu)楦唠娖?，但使用者不會這么去做

12、，因為這通常會導致系統(tǒng)的崩潰。 4、程序的執(zhí)行過程： 單片機在通電復位后8051內的程序計數(shù)器（PC）中的值為0000，所以程序總是從0000單元開始執(zhí)行，也就是說：在系統(tǒng)的ROM中一定要存在0000這個單元，并且在0000單元中存放的一定是一條指令。 5、堆棧： 堆棧是一個區(qū)域，是用來存放數(shù)據(jù)的，這個區(qū)域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式，即所謂的先進后出，后進先出，并且堆棧有特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令，即PUSH和POP，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆棧指針SP，每當執(zhí)一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執(zhí)行一次POP指令，SP

13、就（在原來值的基礎上）自動減1。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規(guī)定的內存單元中，如在程序開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就時把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往后，而08H到1FH這個區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器區(qū)，經(jīng)常要被使用，這會造成數(shù)據(jù)的混亂。不同作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區(qū)后，并不意味著該區(qū)域成為一種專用內存，它還是可以象普通內存區(qū)域一樣使用，只是一般情況下編程者不會把它當成普通內存用了。 6、單片機的開發(fā)過程： 這里所說的開發(fā)過程并不是一般書中所說的從任務分析開始，我們假設已設計并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實上這些常數(shù)、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好后，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來后，其控制字也就被確定了。然后用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟件，編寫好后，用編譯