單片機應(yīng)用技術(shù)冶金工業(yè)出版社課件

第1章單片機概述第1章單片機概述第1章單片機概述1.1單片機簡介1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域1.3單片機的發(fā)展趨勢1.4單片機MCS-51系列習(xí)題

第1章單片機概述1.1單片機簡介1.1單片機簡介常說的微型計算機，包括運算器、控制器、存儲器和輸入/輸出接口等部分。如果把運算器與控制器封裝在一小塊芯片上，則稱該芯片為微處理器(MicroProcessingUnit，MPU)或中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)。如果將它與大規(guī)模集成電路制成的存儲器、輸入/輸出接口電路在印制電路板上用總線連接起來，就構(gòu)成了微型計算機。如圖1-1所示為微型計算機的基本結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，微型計算機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。1.1單片機簡介常說的微型計算機，包括運算器、控1.1單片機簡介圖1-1微型計算機的基本結(jié)構(gòu)1.1單片機簡介圖1-1微型計算機的基本結(jié)構(gòu)如果在一塊芯片上集成了一臺微型計算機的5個基本組成部分，則稱這種芯片為單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)，簡稱單片機。以單片機為核心的硬件電路稱為單片機系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)一般指非PC(PersonalComputer)系統(tǒng)，它也包括硬件和軟件兩部分。硬件部分包括中央處理器、存儲器、外設(shè)器件、I/O(輸入/輸出)端口和圖形控制器等。軟件部分包括系統(tǒng)軟件(要求實時和多任務(wù)操作)、應(yīng)用軟件和程序軟件，單片機的軟件系統(tǒng)只使用管理單片機系統(tǒng)工作的管理程序和用于完成具體任務(wù)的應(yīng)用程序，比較簡單。1.1單片機簡介如果在一塊芯片上集成了一臺微型計算機的5個基本組成部單片機現(xiàn)在已在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。一些半導(dǎo)體公司在單片機內(nèi)部還集成了許多外圍功能的電路和外設(shè)接口，如中斷、定時/計數(shù)和串行通信等單元，使得單片機系統(tǒng)的體積更小，功能更強大。高級一些的單片機在其內(nèi)部甚至還集成了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換(DAC)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)、USB接口、CAN總線、I2C、E2PROM和實時時鐘(RTC)等單元。這些單元極大地豐富了單片機的控制特性。國外目前習(xí)慣稱其為微控制器(MicroControlUnit，MCU)。1.1單片機簡介單片機現(xiàn)在已在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。一些半導(dǎo)體公1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域美國Intel公司分別于1971年生產(chǎn)出4位單片機4004和1972年生產(chǎn)出8位單片機8008。隨著1976年MCS-48單片機的問世，單片機的發(fā)展進入了全盛時期。并在其后的30年里多次更新?lián)Q代，大約每二三年集成度就增大一倍、性能翻一番。單片機由于其體積小、功耗低、價格低廉，且具有邏輯判斷、定時計數(shù)和程序控制等多種功能，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。單片機已經(jīng)完全滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域美國Intel公司分別于11.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域它在工業(yè)自動化、工業(yè)測控、智能儀器表、家用電器、信息和通信、軍用裝備都發(fā)揮了作用。單片機具有較強的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可以使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，所以在工業(yè)測控、航空航天和尖端武器等各種實時控制系統(tǒng)中，都作為控制器件使用。

1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域它在工業(yè)自動化、工業(yè)測控、全世界單片機的年產(chǎn)量數(shù)以億計，應(yīng)用范圍之廣，花樣之多，一時難以詳述。單片機應(yīng)用的意義絕不僅僅限于它的廣闊應(yīng)用范圍及所帶來的經(jīng)濟效益，更重要的還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。過去必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分硬件控制電路，現(xiàn)在可以使用軟件編程的方法來實現(xiàn)。這種以軟代硬的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。隨著單片機應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展和日趨完善，而單片機的應(yīng)用也必將更加深入、更加廣泛。1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域全世界單片機的年產(chǎn)量數(shù)以億計，應(yīng)用范圍之廣，花樣之多1.3單片機的發(fā)展趨勢目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后的發(fā)展趨勢將進一步向低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格、高速化、高可靠性方向發(fā)展。從生產(chǎn)工藝上講，主要是正在CMOS化。(1)

CMOS化。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低價格。近年來隨著CHMOS技術(shù)的進步，單片機全面CMOS化，80C51正在全面取代8051成為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。1.3單片機的發(fā)展趨勢目前單片機正朝著高性能和多1.3單片機的發(fā)展趨勢這種工藝的單片機功耗更低、可控性更強，能夠工作在功耗精細管理狀態(tài)。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已經(jīng)能夠達到LSTTL的傳輸速度，延遲時間小于2ns，其綜合優(yōu)勢已大于TTL電路，所以單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。(2)

低電壓、低功耗化。目前新一代的單片機大都具有WAIT和STOP等省電運行方式，可以在適當(dāng)?shù)臅r候喚醒單片機。電源電壓也呈下降趨勢，3.3V的單片機越來越成為主流單片機的趨勢，而一些低電壓供電的單片機電源下限可達1～2V。目前0.8V供電的MSP430單片機已經(jīng)問世。1.3單片機的發(fā)展趨勢這種工藝的單片機功耗更低、可控性更同時單片機的功耗已從mA級降到μA級，甚至1μA以下。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗降低，同時帶來了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力及便攜化。(3)

大容量化。標(biāo)準(zhǔn)的8031單片機沒有ROM，8051單片機有4KB的ROM，RAM均為128B。在一些復(fù)雜控制的場合，這些存儲容量常常是是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應(yīng)這種需求，須運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。目前，單片機內(nèi)ROM容量已達理論最大值64KB，RAM容量最大值為2KB。1.3單片機的發(fā)展趨勢同時單片機的功耗已從mA級降到μA級，甚至1μA以下。低功耗一些經(jīng)過特殊處理的80C51單片機，甚至突破了這個限制。例如Philips公司的NXP的P87C51MC2/02的ROM為96KB，RAM達到了3KB，完全能夠適應(yīng)一般控制設(shè)備的容量要求。(4)

高速化。這主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運行速度。當(dāng)前指令速度最高者已達100MIPS(MillionInstructionPerSeconds，兆指令每秒)，并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。1.3單片機的發(fā)展趨勢一些經(jīng)過特殊處理的80C51單片機，甚至突破了這個限制。例如美國Cygnal集成產(chǎn)品公司的C8051F系列單片機采用流水線結(jié)構(gòu)，指令周期以時鐘周期為單位，由標(biāo)準(zhǔn)的12個系統(tǒng)時鐘周期降為1個系統(tǒng)時鐘周期，處理能力大大增強，運行速度比標(biāo)準(zhǔn)的51單片機快10倍以上。(5)

低噪聲和高可靠性。為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片機廠家在單片機內(nèi)部電路中都采取了新的技術(shù)措施。1.3單片機的發(fā)展趨勢美國Cygnal集成產(chǎn)品公司的C8051F系列單片機采用流水(6)

小容量、低價格化。與大容量化相反，以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是一個趨勢。這類單片機的特點是把原來用集成電路組成的控制電路單片化，這可廣泛用于家電產(chǎn)品。1.3單片機的發(fā)展趨勢(6)

小容量、低價格化。1.3單片機的發(fā)展趨勢(7)

集成多種外設(shè)功能。隨著集成度的不斷提高，越來越多的單片機把各種外圍設(shè)備的功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM和定時器/計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件常見的還有A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、I2C總線、CAN總線、SPI總線、DMA控制器、PWM控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器和鎖相電路等。1.3單片機的發(fā)展趨勢(7)

集成多種外設(shè)功能。1.3單片機的發(fā)展趨勢1.4單片機MCS-51系列單片機的發(fā)展從4位機發(fā)展到8位機，然后到16位機，現(xiàn)已至32位機?，F(xiàn)在4位機基本上已淘汰，16位機曇花一現(xiàn)，占據(jù)主流地位的是8位機和32位機。這其中8位機又占據(jù)絕大部分市場份額。MCS-51系列單片機作為8位單片機的代表，發(fā)展大致經(jīng)歷了四代。(1)

第一代：以MCS-48系列單片機為代表。這一時期主要是將CPU和計算機外圍電路集成到了一個芯片上，標(biāo)志了單片機的誕生。從此與通用CPU分離開來，為在控制領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用創(chuàng)造了條件。1.4單片機MCS-51系列單片機的發(fā)展從4位機1.4單片機MCS-51系列(2)

以MCS-51系列的8051、8052單片機為代表。MCS-51系列8位高檔單片機是在總結(jié)MCS-48系列單片機的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)80年代初推出的新產(chǎn)品。其主要的技術(shù)特征是：1)

擴大了片內(nèi)存儲容量、外部尋址空間。程序存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址都增加為64KB。4KB位ROM作為片內(nèi)程序存儲器，用來存放系統(tǒng)程序、用戶的專用程序和固定常數(shù)。1.4單片機MCS-51系列(2)

以MCS-51系列在MCS-51系列單片機中，8031、8751與8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。其區(qū)別僅在于8031內(nèi)部不含有程序存儲器，必須由外部擴展；8751內(nèi)部程序存儲器為可編程、可改寫的只讀存儲器EPROM，其內(nèi)部程序由用戶自行寫入。在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器方面，采用8位地址，尋址范圍為256B。2)

增強了I/O功能。4個8位并行I/O接口，可用于地址和數(shù)據(jù)的傳送，也可與8155、8255等連接，進行外部I/O接口的擴展；設(shè)置了一個全雙工串行通信口，可用于數(shù)據(jù)的串行接收和發(fā)送，用于構(gòu)建串行通信網(wǎng)絡(luò)。1.4單片機MCS-51系列在MCS-51系列單片機中，8031、8751與803)

增加了定時器/計數(shù)器的個數(shù)并擴展了長度。定時器/計數(shù)器由一個增為兩個(8052為三個)，計數(shù)長度由8位增為16位，有4種工作方式。4)

增強了中斷系統(tǒng)。MCS-51單片機設(shè)置有5個中斷源、2級中斷優(yōu)先級并可由用戶定義優(yōu)先級的高低。使其適合于數(shù)據(jù)采集與處理、智能儀器儀表和工業(yè)過程控制。5)

具備較強的指令尋址和運算等功能。有111條指令，按指令操作功能可分為5大類，使用了7種尋址方式。提高了CPU的運算與數(shù)據(jù)處理能力。1.4單片機MCS-51系列3)

增加了定時器/計數(shù)器的個數(shù)并擴展了長度。定時器/計數(shù)6)

增設(shè)了頗具特色的布爾處理機。在指令系統(tǒng)中設(shè)置有位操作指令，可用于位尋址空間，這些位操作指令與位尋址空間一起構(gòu)成布爾處理機。布爾處理機對于實時邏輯控制處理具有突出的優(yōu)點?？梢钥闯觯@一代單片機主要的技術(shù)特征是為單片機配置了完善的外部并行總線(AB、DB、CB)和具有多機識別功能的串行通信接口(UART)，規(guī)范了功能單元的特殊功能寄存器(SFR)控制模式及適應(yīng)控制器特點的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng)，為發(fā)展具有良好兼容性的新一代單片機奠定了良好的基礎(chǔ)。1.4單片機MCS-51系列6)

增設(shè)了頗具特色的布爾處理機。在指令系統(tǒng)中設(shè)置有位操作(3)

具有80C51核的增強型單片機。這些增強型單片機包括Intel公司51系列的新一代產(chǎn)品，如8XC152、80C51FA/FB、80C51GA/GB、8XC451、8XC452，以及NXP、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色、與MCS-51兼容的單片機。80C51系列單片機是在MCS-51的HMOS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它們具有CHMOS結(jié)構(gòu)，增設(shè)了可以用軟件進行選擇的低功耗工作方式：空閑方式和掉電方式。

1.4單片機MCS-51系列(3)

具有80C51核的增強型單片機。1.4單片機M新一代的80C51系列單片機向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)微控制器完善的控制功能。例如，NXP公司為80C51系列8XC592單片機引入6通道10位A/D功能、I2C總線和PWM，還引入具有較強功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線——CAN總線。外部接口功能單元的增多使得控制更加方便。(4)

具有8051內(nèi)核，向可編程選擇發(fā)展的單片機?，F(xiàn)在許多大的單片機生產(chǎn)廠商經(jīng)過不懈的努力，使得單片機的種類和型號越來越多，集成了許多嵌入式系統(tǒng)的先進技術(shù)。Cygnal推出的C8051F系列單片機就是其中的代表。1.4單片機MCS-51系列新一代的80C51系列單片機向外部接口電路擴展，以實C8051F系列單片機突破了很多單片機固有的概念。例如，采用CIP-51內(nèi)核大力提升CISC結(jié)構(gòu)運行速度；I/O從固定方式改為交叉開關(guān)配置；從系統(tǒng)時鐘到時鐘系統(tǒng)的概念：片內(nèi)設(shè)置可編程的時鐘振蕩器，可提供多種時鐘編程設(shè)定，外部振蕩器也有多種選擇方式，程序運行時，甚至可實現(xiàn)內(nèi)外時鐘的動態(tài)切換，從傳統(tǒng)的仿真調(diào)試到基于JTAG接口的系統(tǒng)調(diào)試；復(fù)位也從引腳復(fù)位到多源復(fù)位。

1.4單片機MCS-51系列C8051F系列單片機突破了很多單片機固有的概念。例如，采用習(xí)題

1．什么是單片機？什么是單片機的硬、軟件系統(tǒng)？2．單片機的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？3．簡述單片機的發(fā)展趨勢。習(xí)題1．什么是單片機？什么是單片機的硬、軟件第1章單片機概述第1章單片機概述第1章單片機概述1.1單片機簡介1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域1.3單片機的發(fā)展趨勢1.4單片機MCS-51系列習(xí)題

第1章單片機概述1.1單片機簡介1.1單片機簡介常說的微型計算機，包括運算器、控制器、存儲器和輸入/輸出接口等部分。如果把運算器與控制器封裝在一小塊芯片上，則稱該芯片為微處理器(MicroProcessingUnit，MPU)或中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)。如果將它與大規(guī)模集成電路制成的存儲器、輸入/輸出接口電路在印制電路板上用總線連接起來，就構(gòu)成了微型計算機。如圖1-1所示為微型計算機的基本結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，微型計算機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。1.1單片機簡介常說的微型計算機，包括運算器、控1.1單片機簡介圖1-1微型計算機的基本結(jié)構(gòu)1.1單片機簡介圖1-1微型計算機的基本結(jié)構(gòu)如果在一塊芯片上集成了一臺微型計算機的5個基本組成部分，則稱這種芯片為單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)，簡稱單片機。以單片機為核心的硬件電路稱為單片機系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)一般指非PC(PersonalComputer)系統(tǒng)，它也包括硬件和軟件兩部分。硬件部分包括中央處理器、存儲器、外設(shè)器件、I/O(輸入/輸出)端口和圖形控制器等。軟件部分包括系統(tǒng)軟件(要求實時和多任務(wù)操作)、應(yīng)用軟件和程序軟件，單片機的軟件系統(tǒng)只使用管理單片機系統(tǒng)工作的管理程序和用于完成具體任務(wù)的應(yīng)用程序，比較簡單。1.1單片機簡介如果在一塊芯片上集成了一臺微型計算機的5個基本組成部單片機現(xiàn)在已在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。一些半導(dǎo)體公司在單片機內(nèi)部還集成了許多外圍功能的電路和外設(shè)接口，如中斷、定時/計數(shù)和串行通信等單元，使得單片機系統(tǒng)的體積更小，功能更強大。高級一些的單片機在其內(nèi)部甚至還集成了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換(DAC)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)、USB接口、CAN總線、I2C、E2PROM和實時時鐘(RTC)等單元。這些單元極大地豐富了單片機的控制特性。國外目前習(xí)慣稱其為微控制器(MicroControlUnit，MCU)。1.1單片機簡介單片機現(xiàn)在已在嵌入式系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。一些半導(dǎo)體公1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域美國Intel公司分別于1971年生產(chǎn)出4位單片機4004和1972年生產(chǎn)出8位單片機8008。隨著1976年MCS-48單片機的問世，單片機的發(fā)展進入了全盛時期。并在其后的30年里多次更新?lián)Q代，大約每二三年集成度就增大一倍、性能翻一番。單片機由于其體積小、功耗低、價格低廉，且具有邏輯判斷、定時計數(shù)和程序控制等多種功能，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。單片機已經(jīng)完全滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域美國Intel公司分別于11.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域它在工業(yè)自動化、工業(yè)測控、智能儀器表、家用電器、信息和通信、軍用裝備都發(fā)揮了作用。單片機具有較強的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可以使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，所以在工業(yè)測控、航空航天和尖端武器等各種實時控制系統(tǒng)中，都作為控制器件使用。

1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域它在工業(yè)自動化、工業(yè)測控、全世界單片機的年產(chǎn)量數(shù)以億計，應(yīng)用范圍之廣，花樣之多，一時難以詳述。單片機應(yīng)用的意義絕不僅僅限于它的廣闊應(yīng)用范圍及所帶來的經(jīng)濟效益，更重要的還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。過去必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分硬件控制電路，現(xiàn)在可以使用軟件編程的方法來實現(xiàn)。這種以軟代硬的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。隨著單片機應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展和日趨完善，而單片機的應(yīng)用也必將更加深入、更加廣泛。1.2單片機的應(yīng)用領(lǐng)域全世界單片機的年產(chǎn)量數(shù)以億計，應(yīng)用范圍之廣，花樣之多1.3單片機的發(fā)展趨勢目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后的發(fā)展趨勢將進一步向低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格、高速化、高可靠性方向發(fā)展。從生產(chǎn)工藝上講，主要是正在CMOS化。(1)

CMOS化。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低價格。近年來隨著CHMOS技術(shù)的進步，單片機全面CMOS化，80C51正在全面取代8051成為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。1.3單片機的發(fā)展趨勢目前單片機正朝著高性能和多1.3單片機的發(fā)展趨勢這種工藝的單片機功耗更低、可控性更強，能夠工作在功耗精細管理狀態(tài)。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已經(jīng)能夠達到LSTTL的傳輸速度，延遲時間小于2ns，其綜合優(yōu)勢已大于TTL電路，所以單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。(2)

低電壓、低功耗化。目前新一代的單片機大都具有WAIT和STOP等省電運行方式，可以在適當(dāng)?shù)臅r候喚醒單片機。電源電壓也呈下降趨勢，3.3V的單片機越來越成為主流單片機的趨勢，而一些低電壓供電的單片機電源下限可達1～2V。目前0.8V供電的MSP430單片機已經(jīng)問世。1.3單片機的發(fā)展趨勢這種工藝的單片機功耗更低、可控性更同時單片機的功耗已從mA級降到μA級，甚至1μA以下。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗降低，同時帶來了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力及便攜化。(3)

大容量化。標(biāo)準(zhǔn)的8031單片機沒有ROM，8051單片機有4KB的ROM，RAM均為128B。在一些復(fù)雜控制的場合，這些存儲容量常常是是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應(yīng)這種需求，須運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。目前，單片機內(nèi)ROM容量已達理論最大值64KB，RAM容量最大值為2KB。1.3單片機的發(fā)展趨勢同時單片機的功耗已從mA級降到μA級，甚至1μA以下。低功耗一些經(jīng)過特殊處理的80C51單片機，甚至突破了這個限制。例如Philips公司的NXP的P87C51MC2/02的ROM為96KB，RAM達到了3KB，完全能夠適應(yīng)一般控制設(shè)備的容量要求。(4)

高速化。這主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運行速度。當(dāng)前指令速度最高者已達100MIPS(MillionInstructionPerSeconds，兆指令每秒)，并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。1.3單片機的發(fā)展趨勢一些經(jīng)過特殊處理的80C51單片機，甚至突破了這個限制。例如美國Cygnal集成產(chǎn)品公司的C8051F系列單片機采用流水線結(jié)構(gòu)，指令周期以時鐘周期為單位，由標(biāo)準(zhǔn)的12個系統(tǒng)時鐘周期降為1個系統(tǒng)時鐘周期，處理能力大大增強，運行速度比標(biāo)準(zhǔn)的51單片機快10倍以上。(5)

低噪聲和高可靠性。為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片機廠家在單片機內(nèi)部電路中都采取了新的技術(shù)措施。1.3單片機的發(fā)展趨勢美國Cygnal集成產(chǎn)品公司的C8051F系列單片機采用流水(6)

小容量、低價格化。與大容量化相反，以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是一個趨勢。這類單片機的特點是把原來用集成電路組成的控制電路單片化，這可廣泛用于家電產(chǎn)品。1.3單片機的發(fā)展趨勢(6)

小容量、低價格化。1.3單片機的發(fā)展趨勢(7)

集成多種外設(shè)功能。隨著集成度的不斷提高，越來越多的單片機把各種外圍設(shè)備的功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM和定時器/計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件常見的還有A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、I2C總線、CAN總線、SPI總線、DMA控制器、PWM控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器和鎖相電路等。1.3單片機的發(fā)展趨勢(7)

集成多種外設(shè)功能。1.3單片機的發(fā)展趨勢1.4單片機MCS-51系列單片機的發(fā)展從4位機發(fā)展到8位機，然后到16位機，現(xiàn)已至32位機?，F(xiàn)在4位機基本上已淘汰，16位機曇花一現(xiàn)，占據(jù)主流地位的是8位機和32位機。這其中8位機又占據(jù)絕大部分市場份額。MCS-51系列單片機作為8位單片機的代表，發(fā)展大致經(jīng)歷了四代。(1)

第一代：以MCS-48系列單片機為代表。這一時期主要是將CPU和計算機外圍電路集成到了一個芯片上，標(biāo)志了單片機的誕生。從此與通用CPU分離開來，為在控制領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用創(chuàng)造了條件。1.4單片機MCS-51系列單片機的發(fā)展從4位機1.4單片機MCS-51系列(2)

以MCS-51系列的8051、8052單片機為代表。MCS-51系列8位高檔單片機是在總結(jié)MCS-48系列單片機的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)80年代初推出的新產(chǎn)品。其主要的技術(shù)特征是：1)

擴大了片內(nèi)存儲容量、外部尋址空間。程序存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址都增加為64KB。4KB位ROM作為片內(nèi)程序存儲器，用來存放系統(tǒng)程序、用戶的專用程序和固定常數(shù)。1.4單片機MCS-51系列(2)

以MCS-51系列在MCS-51系列單片機中，8031、8751與8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。其區(qū)別僅在于8031內(nèi)部不含有程序存儲器，必須由外部擴展；8751內(nèi)部程序存儲器為可編程、可改寫的只讀存儲器EPROM，其內(nèi)部程序由用戶自行寫入。在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器方面，采用8位地址，尋址范圍為256B。2)

增強了I/O功能。4個8位并行I/O接口，可用于地址和數(shù)據(jù)的傳送，也可與8155、8255等連接，進行外部I/O接口的擴展；設(shè)置了一個全雙工串行通信口，可用于數(shù)據(jù)的串行接收和發(fā)送，用于構(gòu)建串行通信網(wǎng)絡(luò)。1.4單片機MCS-51系列在MCS-51系列單片機中，8031、8751與803)

增加了定時器/計數(shù)器的個數(shù)并擴展了長度。定時器/計數(shù)器由一個增為兩個(8052為三個)，計數(shù)長度由8位增為16位，有4種工作方式。4)

增強了中斷系統(tǒng)。MCS-51單片機設(shè)置有5個中斷源、2級中斷優(yōu)先級并可由用戶定義優(yōu)先級的高低。使其適合于數(shù)據(jù)采集與處理、智能儀器儀表和工業(yè)過程控制。5)

具備較強的指令尋址和運算等功能。有111條指令，按指令操作功能可分為5大類，使用了7種尋址方式。提高了CPU的運算與數(shù)據(jù)處理能力。1.4單片機MCS-51系列3)

增加了定時器/計數(shù)器的個數(shù)并擴展了長度。定時器/計數(shù)6)

增設(shè)了頗具特色的布爾處理機。在指令系統(tǒng)中設(shè)置有位操作指令，可用于位尋址空間，這些位操作指令與位尋址空間一起構(gòu)成布爾處理機。