單片機課件第一章

單片機課件第一章第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日學(xué)習(xí)指導(dǎo)

內(nèi)容：單片機及發(fā)展概況；類型和特點；應(yīng)用及發(fā)展趨勢；學(xué)習(xí)方法。重點難點：單片機、單片微控制器等基本概念。要求：掌握基本概念，熟悉單片機的基本應(yīng)用、特點、發(fā)展趨勢；了解本課程的學(xué)習(xí)方法。第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日引言

六十多年以來，計算機的發(fā)展已經(jīng)歷了四代。其發(fā)展動向：

1大型、巨型化發(fā)展(超高速、大容量、實時和智能化方向)如：海量數(shù)值計算。通用計算機；

2小型、微型化發(fā)展(低功耗、低價格)如：控制領(lǐng)域。嵌入式(Embedded)計算機。

第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

一、概念

1、通用計算機系統(tǒng)：滿足海量高速數(shù)值計算的計算機。

2、嵌入式計算機系統(tǒng)：面對工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た叵到y(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機。

特點：面對工控領(lǐng)域的測控對象。工控領(lǐng)域的測量對象都是一些物理參量，如：力、熱、速度、加速度、位移等；控制對象都是一些機械參量。第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

3、通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)比較

通用計算機系統(tǒng)：為了實現(xiàn)海量高速數(shù)值計算，對計算機運行速度的要求是無限的，而對計算機控制功能的要求是有限的。CPU從8位過渡到16位、32位，并向64位發(fā)展。

嵌入式計算機系統(tǒng)：對采集、處理、控制的速度是有限的，而要求控制方式與控制能力是無限的。從1976年8月單片機誕生以來，在單片機應(yīng)用領(lǐng)域中一直以8位機為主流機型，預(yù)計這種現(xiàn)象還將持續(xù)下去。第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

二、嵌入式計算機系統(tǒng)的種類

種類：有工控計算機、通用CPU模塊、嵌入式微處理器(EmbeddedProcessor)和嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontrollers)。前兩者是基于通用CPU的計算機系統(tǒng)；后兩者是芯片形態(tài)的計算機系統(tǒng)。

1、工控機

它是早期嵌入式計算機系統(tǒng)常常采用的方式。大多將通用計算機系統(tǒng)進行機械加固、電氣加固后構(gòu)成。工控機適用于具有大空間嵌入應(yīng)用的環(huán)境中,如：第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

艦船、大型試驗裝置、分布式測控系統(tǒng)等。

2、通用CPU模塊它是由通用CPU構(gòu)成的各種形式的主機板系統(tǒng)。通用CPU模塊與工控機相比體積較小，常用在需要進行大量數(shù)據(jù)處理及邏輯判斷的系統(tǒng)中，如中、大型試驗系統(tǒng)和收銀機等。

3、嵌入式微處理器

早期的微處理器MPU(MicroProcessorUnit)主要用來構(gòu)成通用計算機系統(tǒng)，而后隨著嵌入式應(yīng)用的發(fā)

第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

展及其龐大的市場潛力，眾多的MPU生產(chǎn)廠家開始發(fā)展嵌入式微處理器。

構(gòu)成：“通用微處理器MPU”+“外圍單元”+“滿足對象測控要求的外圍接口電路”。

應(yīng)用：嵌入式微處理器由于其總線、I/O口地址與微處理器構(gòu)成的PC機兼容，易于開發(fā)，有較好的操作系統(tǒng)支持，又是單片形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)，因此在許多中小型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)(家電、醫(yī)療設(shè)備)中被廣泛使

用。例如：8位機、單片機MCS-51系列、本課程范疇。第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

4、單片機（微控制器）

構(gòu)成：“CPU”+“外圍芯片”+“外圍接口電路”。

應(yīng)用：工控領(lǐng)域。

例如：16位機、單片機MCS-96系列等以上機型。

說明：

1、“嵌入”是指嵌入到寄主系統(tǒng)中應(yīng)用，而不是指本身由各種電路單片機相嵌而成。

2、在四種嵌入式系統(tǒng)中，單片機有專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的惟一的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，因此它最能滿足嵌入式的應(yīng)用要求。目前，國內(nèi)外公認的標準體第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

是Intel公司的MCS-51系列，其中8051已被許多廠家作為基核，發(fā)展了許多兼容系列，所有這些兼容系列都統(tǒng)稱為80C51系列。

3、單片機是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。

第十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)嵌入式技術(shù)的歷史發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史，嵌入式技術(shù)歷經(jīng)了四個發(fā)展階段。

第一階段：以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時具有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。這種系統(tǒng)大部分應(yīng)用于一些專業(yè)性極強的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，通過匯編語言編程對系統(tǒng)進行直接控制，運行結(jié)束后清除內(nèi)存。第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

系統(tǒng)主要特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶接口。由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡便、價格很低，以前在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍，但是已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)高效的、需要大容量存儲介質(zhì)的現(xiàn)代化工業(yè)控制和新興的信息家電等領(lǐng)域的需求。第十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

第二階段：以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。

系統(tǒng)主要特點：⑴CPU種類繁多，通用性比較弱；⑵系統(tǒng)開銷小，效率高；⑶操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴展性；⑷應(yīng)用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；⑸系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運行。

第十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

第三階段以嵌入式操作系統(tǒng)為標志的嵌入式系統(tǒng)。

系統(tǒng)主要特點：⑴嵌入式操作系統(tǒng)能運行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；⑵操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴展性；⑶具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；⑷具有大量的應(yīng)用程序接口（API），開發(fā)應(yīng)用程序簡單；⑸嵌入式應(yīng)用軟件豐富。第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.1嵌入式計算機系統(tǒng)

第四階段以基于Internet為標志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.2

單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機。1.2

單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機。

定義：是一個具有優(yōu)異控制功能，把CPU及外圍電路、外設(shè)接口集成在一塊半導(dǎo)體硅片上，并用于構(gòu)成各種工業(yè)控制單元，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的智能化微控制器。它的結(jié)構(gòu)及功能均是按工業(yè)控制要求設(shè)計的。

第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.2

單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機。

DIP封裝芯片

QFP封裝芯片

說明：

1、教材中對單片機的定義：它是在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器(CPU)、存儲器(RAM，ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口(定時/計數(shù)器、并行I/O口、串行口、A/D轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器PWM等)。第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.2

單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機。目前國外已普遍稱之為微控制器(MicroControllersUnit)。

2、教材中因為主要介紹80C51系列的機器，它屬于單片機的概念范疇，所以如果沒有特殊說明，則一律用單片機這一提法。第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況

1.3

單片微型計算機發(fā)展概況

單片微型計算機雖然歷史非常短暫，但發(fā)展十分迅猛。根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為：4位、8位、16位及32位單片機。自1971年美國Intel公司首先研制出4位單片機4004以來，它的發(fā)展大致分為5個階段：第一階段(1971～1976年)：萌芽階段，發(fā)展了各種4位單片機。多用于家用電器、計算器、高級玩具等。

第十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況第二階段(1976～1980年)：初級8位機階段，發(fā)展了各種低檔8位單片機。典型代表：Intel公司的MCS-48系列單片機，此系列的單片機在片內(nèi)集成了8位CPU、多個并行I/O口、一個8位定時/計數(shù)器、RAM等，無串行I/O口，尋址范圍不大于4K。其功能可以滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器儀表的需要，這時將單片機推向市場，促進了單片機的變革。第二十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況第三階段(1980～1983年)：高性能單片機階段，發(fā)展了各種高性能8位單片機。以MCS-51系列為代表，這個系列的單片機均帶有串行I/O口，具有多級中斷處理系統(tǒng)，多個16位定時/計數(shù)器，片內(nèi)RAM和ROM容量相對增大，且尋址范圍可達64K。這一階段進一步拓寬了單片機的應(yīng)用范圍，使之能用于智能終端、局部網(wǎng)絡(luò)的接口，并擠入個人計算機領(lǐng)域，所以該類單片機的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，又由于其優(yōu)良的性價比，特別適合我國的國情，故在我國得到廣泛的應(yīng)用，是目前應(yīng)用數(shù)量較多的單片機。第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況第四階段(1983～1986年)：16位微控制器階段，發(fā)展了MCS-96系列等16位單片機。除了CPU為16位之外，片內(nèi)RAM和ROM容量進一步增大，片內(nèi)RAM增加為232字節(jié),ROM為8K字節(jié),且?guī)в懈咚佥斎胼敵霾考⒍嗤ǖ?0位A/D轉(zhuǎn)換器，具有8級中斷等。其網(wǎng)絡(luò)通信能力提高，且可用于高速的控制系統(tǒng)。近年來，16位單片機已進入實用階段。

第二十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況第五階段(1986年至今)：32位微控制器階段。

1986年英國Inmos公司推出32位IMST414單片機；

1990年2月美國推出i8086032位超級單片機轟動了整個計算機界，它的運算速度為1.2億次/秒，可進行32位整數(shù)運算，64位浮點運算，同時片內(nèi)具有一個三維圖形處理器，可構(gòu)成超級圖形工作站，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，巨型計算機單片化將成為現(xiàn)實。但此類使用不多。

第二十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況

說明：

目前國際市場上8位、16位單片機系列已有很多，需用時可查閱其他資料。在國內(nèi)使用較多的是Intel公司的產(chǎn)品。Intel公司自1976年推出8位單片機MCS-48系列至今，相繼推出了三個系列幾十種產(chǎn)品，詳見表1-1。MCS-48單片機已逐步趨于淘汰，MCS-51系列單片機可以滿足用戶的一般要求，其用途極為廣泛，MCS-96系列單片機的應(yīng)用也日趨增多。

第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況生產(chǎn)廠家單片機型號美國Intel公司MCS-51系列及其增強型、擴展型系列美國ATMEL公司89C51、89C52、89C55等荷蘭PHILIPS公司8*C552系列美國Motorola公司6801系列和6805系列美國Zilog公司Z8系列及SUPER8美國Fairchild公司F8系列和3870系列美國Rockwell公司6500/1系列美國TI公司美國TI公司TMS700系列目前世界上較為著名的8位單片機的主要生產(chǎn)廠家和機型

接下頁第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.3

單片微型計算機發(fā)展概況生產(chǎn)廠家單片機型號美國NS(國家半導(dǎo)體)公司NS8070系列日本松下(National)公司MN6800系列美國RCA(無線電)公司CDP1800系列日本HITACHI(日立)公司HD6301，HD63L05，HD6305日本NEC(電氣)公司μCOM87(μPD7800)系列接上頁第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.4

80C51單片微型計算機特點

1.4

80C51單片微型計算機特點

(1)體積小、重量輕、價格低、耗電少、電源單一。

(2)抗干擾能力強，可靠性高。芯片本身是按工業(yè)測、控環(huán)境要求設(shè)計的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的通用CPU；程序指令及常數(shù)、表格固化在ROM中，不易被破壞；許多信號通道均在一個芯片內(nèi)。

(3)面向控制，控制功能強，運行速度快。其結(jié)構(gòu)組成與指令系統(tǒng)都著重滿足工控要求。指

第二十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.4

80C51單片微型計算機特點

令系統(tǒng)中均有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作及位處理功能。一般來說，單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。可以很方便地實現(xiàn)多機和分布式控制系統(tǒng)。

(4)受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小。一般ROM少于8KB，RAM少于256字節(jié)，但可在外部擴展，通常ROM、RAM可分別擴展至64KB。

(5)開發(fā)應(yīng)用方便，研制周期短。片內(nèi)具有計算機正常運行所必須的部件，芯片外部有許多供擴展用三總線及并行、串行輸入/輸出管腳很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.5

單片微型計算機的分類1.5

單片微型計算機的分類

根據(jù)發(fā)展情況，可以分為以下幾種：

(1)按適用范圍劃分為通用型與專用型。

通用型具有比較豐富的內(nèi)部資源，性能全面且適應(yīng)性強，可滿足多種應(yīng)用需求。它把可開發(fā)資源(如ROM、I/O口等)全部提供給使用者，如80C51屬通用型，它并不是為某一種專門用途設(shè)計的單片機；

專用型是針對某一類產(chǎn)品甚至某個產(chǎn)品需要而設(shè)計、生產(chǎn)的單片機；其特點是針對性強且數(shù)量巨大。

第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.5

單片微型計算機的分類

如為滿足電子體溫計的要求，在片內(nèi)集成有熱敏電阻、ADC接口和段式液晶驅(qū)動器接口的溫度計量控制用單片機以及錄音機機芯控制器等。專用型芯片在設(shè)計中，已經(jīng)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮，所以專用單片機具有明顯的綜合優(yōu)勢，也是單片機發(fā)展的一個重要方向。但是，無論專用單片機在用途上有多么“?！保浠窘Y(jié)構(gòu)和工作原理都是以通用單片機為基礎(chǔ)的。

第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.5

單片微型計算機的分類(2)按是否提供并行總線分為總線型與非總線型。總線型設(shè)置有DB、AB、CB三種引腳，用于擴展并行外圍器件；非總線型的外圍器件通過串行接口連接。

(3)按大致的應(yīng)用領(lǐng)域分為工控型與家電型。工控型滿足工業(yè)控制用機；家電型多數(shù)為專用單片機。

(4)按含有的ROM形式分為以下幾種類型：

內(nèi)含廠家已用掩膜編好程序的ROM(MaskROM供應(yīng)狀態(tài))。屬專用單片機，

ROM內(nèi)的程序已在出廠前固化第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.5

單片微型計算機的分類

好，不可改變。如較流行的MCS-51系列的8051，MCS-96系列的8398，Philps公司的83C552等。

內(nèi)含EPROM(EPROM供應(yīng)狀態(tài))。屬通用型單片機，如8751、87C552、MC68C05M4FN等，芯片帶有透明窗口，可通過紫外線擦除存儲器中的程序代碼。用戶可將自己的程序?qū)懭肫渲小?/p>

無ROM(ROMLess供應(yīng)狀態(tài))。需外接EPROM或E2PROM，如8031、80C318098等。

OTP(OneTimeProgrammable)ROM供應(yīng)狀態(tài)。用戶可一次性編程寫入的程序存儲器供應(yīng)狀態(tài)。用戶可通

第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.5

單片微型計算機的分類

過專用寫入器將應(yīng)用程序?qū)懭隣TPROM中，但只允許寫入一次。

FlashROM(MTPROM)供應(yīng)狀態(tài)。一種可由用戶多次編程寫入的程序存儲器供應(yīng)狀態(tài)。與EPROM相比，不需紫外線擦除，成本低，開發(fā)調(diào)試十分方便，是目前大力發(fā)展的一種供應(yīng)狀態(tài)，有替代EPROM的趨勢，能滿足一般應(yīng)用系統(tǒng)要求，如AT89C51、AT89C52、P89C58等。

第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.6

單片微型計算機的應(yīng)用

1.6

單片微型計算機的應(yīng)用由單片機具有的特點。特別是它強大的面向控制的能力，使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)使用情況，大致可分為以下幾類：

一、單片機在智能儀器儀表中的應(yīng)用。

在各類儀器儀表中，引入單片機使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化且功能大大提高，例如精密數(shù)字溫度計、智能電度表、智能流速儀、微機多功能PH測試儀等等。

第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.6

單片微型計算機的應(yīng)用

二、單片機在工業(yè)測控中的應(yīng)用。

用單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)測控系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，例如：MCS-51單片機控制電鍍生產(chǎn)線、溫室人工氣候控制、報警系統(tǒng)控制、IBM-PC/XT和單片機組成的二級計算機控制系統(tǒng)等。

三、單片機在計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用。

例如：MCS-51系列單片機控制的串行自動呼叫應(yīng)答系統(tǒng)、列車無線通信系統(tǒng)、MCS-51單片機無線遙控系統(tǒng)等。四、單片機在日常生活及家電中的應(yīng)用。例如電子秤、銀行計息電腦、電腦縫紉機、心率監(jiān)護儀、電冰箱控制、彩色電視機、洗衣機控制、手

第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.6

單片微型計算機的應(yīng)用

機、IC卡、汽車電子設(shè)備等等。

機電一體化(Mechtronics)是機械工業(yè)發(fā)展的方向。它是通過機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合而形成的一個新的學(xué)科領(lǐng)域。這種結(jié)合形成一種技術(shù)趨勢，涌現(xiàn)了嶄新的產(chǎn)品及先進的制造技術(shù)，因而使整個機械、儀表、控制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化。

機電一體化產(chǎn)品：指集機械、微電子技術(shù)、機電轉(zhuǎn)換技術(shù)、自動控制技術(shù)與計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品。采用單片機作為機電產(chǎn)品的控制器，可充分發(fā)揮其體積小、功能強、可靠性高、第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.6

單片微型計算機的應(yīng)用

價格低、安裝靈活方便等優(yōu)點，提高產(chǎn)品的自動化、智能化水平。第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.7

單片微型計算機的發(fā)展趨勢1.7

單片微型計算機的發(fā)展趨勢

近年來，單片機的發(fā)展速度很快，就其整體的發(fā)展趨勢而言，應(yīng)該說是大容量高性能化，小容量低價格化和外圍電路內(nèi)裝化。

大容量高性能化：

指CPU的功能強，內(nèi)存容量大，多用于復(fù)雜控制的場合。CPU功能強，主要體現(xiàn)在其數(shù)據(jù)處理速度快，精度高和系統(tǒng)控制的可靠性好等方面。目前單片機片內(nèi)

ROM可達6～8KB，RAM可達128～256字節(jié)。第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.7

單片微型計算機的發(fā)展趨勢

小容量低價格化：

指數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化。這類單片機產(chǎn)品，CPU多為4位，ROM容量只有0.5～1KB，它借助于軟件的靈活編程來實現(xiàn)單片機的多功能性，是目前單片機發(fā)展的另一方向。

外圍電路內(nèi)裝化：

旨在增加單片機的內(nèi)部資源，以降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性。如多路8～10位A/D轉(zhuǎn)換器、DMA通道、D/A輸出電路及系統(tǒng)故障監(jiān)視器等都可封裝在片內(nèi)。

第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.7

單片微型計算機的發(fā)展趨勢

總之：發(fā)展是多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路內(nèi)裝化以及片內(nèi)存儲器容量增加和Flash存儲器。但其位數(shù)不一定繼續(xù)增加。即功能更強、集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便。

第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1.8“單片機原理與應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)1.8

“單片機原理與應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)

1、先修課：“計算機文化基礎(chǔ)”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬、數(shù)字)”、“微機原理及應(yīng)用”。

2、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)軟、硬件兼顧并重，既要注意單片機的結(jié)構(gòu)原理，也要注意其匯編語言指令和程序，做到兩者融會貫通。

3、對于非計算機專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)本課程的目的是應(yīng)用。

4、宜結(jié)合習(xí)題、實驗、課設(shè)等，以提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，鞏固和擴大學(xué)習(xí)收獲，對如何組成系統(tǒng)和試編程應(yīng)有比較充分的練習(xí)機會。第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第一章

緒論小結(jié)

本章概括介紹了嵌入式計算機的概念、單片機的發(fā)展及發(fā)展趨勢，重點闡述單片機的概念、特點、分類及應(yīng)用，使我們對單片機有了初步的認識。主要內(nèi)容和重點掌握：

1、概念

單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機。它是在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU)、存儲器（RAM，ROM)、定時/計數(shù)器和各種輸入輸出（I/O)接口等。第四十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日第一章

緒論小結(jié)

2、單片機種類

分為：通用型與專用型；總線型與非總線型；工控型與家電型；按含有的ROM形式分為以下幾種類型：內(nèi)含廠家已用掩膜編好程序的ROM(MaskROM供應(yīng)狀態(tài))。屬專用單片機，MCS-51系列的8051，MCS-96系列的8398，Philps公司的83C552等。

內(nèi)含EPROM(EPROM供應(yīng)狀態(tài))。屬通用型單片機，如8751、87C552、MC68C05M4FN等，可紫外線擦除存儲器中的程序代碼。用戶可將自己的程序?qū)懭肫渲小?/p>

無ROM(ROMLess供應(yīng)狀態(tài))，需外界EPROM或第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日第一章

緒論小結(jié)

E2PROM，如8031、80C31、8098等。

OTP(OneTimeProgrammable)ROM供應(yīng)狀態(tài)。用戶可一次性編程寫入程序。

FlashROM(MTPROM)供應(yīng)狀態(tài)。可由用戶多次編程寫入程序。電擦除，成本低，開發(fā)調(diào)試十分方便，是目前大力發(fā)展的一種供應(yīng)狀態(tài)，如AT89C51、AT89C52、P89C58等。

3、單片機應(yīng)用范圍單片機具有體積小、使用靈活、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強、可在各種惡劣的條件下工作等第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日第一章

緒論小結(jié)

特點。特別是它強大的面向控制的能力，使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日1思考與練習(xí)題

1．什么是嵌入式系統(tǒng)?它有哪些類型?為什么說單片機是典型的嵌入式系統(tǒng)？

2．通用計算機系統(tǒng)與嵌入式（計算機）系統(tǒng)的主要區(qū)別在哪里？

3．什么是單片機?為什么在未來較長一段時間內(nèi)，8位單片機仍是主流機型？

4．簡述單片微型計算機的發(fā)展概況。

5．MCS－51單片微型計算機特點是什么？

6．單片機的類型有哪些？

第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日1思考與練習(xí)題7．單片機的供應(yīng)狀態(tài)主要是指哪些技術(shù)狀態(tài)?通常單片機有哪幾種供應(yīng)狀態(tài)?8．單片機主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域?9．單片機的主要技術(shù)發(fā)展方向是什么?第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第1題

1.答：⑴嵌入到工控系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機稱為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）。⑵嵌入式計算機系統(tǒng)通常有工控計算機、通用CPU模塊、嵌入式微處理器（EmbeddedProcessor）和嵌入式微控制器。⑶單片機有專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的惟一的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，因此它最能滿足嵌入式的應(yīng)用要求。第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第2題2.答：通用計算機系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)海量高速數(shù)值計算，對計算機運行速度的要求是無限的，而對計算機控制功能的要求是有限的。而嵌入式系統(tǒng)最顯著的特點是面對工控領(lǐng)域的測控對象。要求嵌入式計算機系統(tǒng)采集、處理、控制的速度是有限的，而要求控制方式與控制能力是無限的。第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第3題3.答：單片機是在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器（RAM，ROM）、定時/計數(shù)器和各種輸入輸出（I/O）接口等。高性能8位單片機。以MCS-51系列為代表，這個系列的單片機均帶有串行I/O口，具有多級中斷處理系統(tǒng)，其功能可以滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器儀表的需要，有優(yōu)良的性價比。第五十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第4題

4.答：它的發(fā)展大致分為5個階段：

第一階段（1971～1976年）：屬萌芽階段，發(fā)展了各種4位單片機，多用于家用電器、計算機、高級玩具等。第二階段（1976～1980年）：為初級8位機階段，集成了8位CPU、多個并行I/O口、一個8位定時/計數(shù)器、RAM等，無串行I/O口，尋址范圍不大于4K。其功能可以滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器儀表的需要。第五十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第4題

第三階段（1980～1983年）：高性能單片機階段，發(fā)展了各種高性能8位單片機。以MCS-51系列為代表，這個系列的單片機均帶有串行I/O口，具有多級中斷處理系統(tǒng)，多個16位定時/計數(shù)器，片內(nèi)RAM和ROM容量相對增大，且尋址范圍可達64K。該類單片機的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，又由于其優(yōu)良的性價比。第四階段（1983～1986年）：16位微控制器階段，發(fā)展了MCS-96系列等16位單片機。第四階段（1983～1986年）：16位微控制器階段，發(fā)展了MCS-96系列等16位單片機。除了CPU為16位之外，片內(nèi)RAM和ROM容量進一步增大，片內(nèi)RAM增加232字節(jié)，ROM為第五十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第4題8K字節(jié)，且片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件、多通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有8級中斷等。其網(wǎng)絡(luò)通信能力提高，且可用于高速的控制系統(tǒng)。

第五階段（1986年至今）：32位超級單片機運算速度為1.2億次/秒，可進行32位整數(shù)運算，64位浮點運算，同時片內(nèi)具有一個三維圖形處理器，可構(gòu)成超級圖形工作站。

第五十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日1答案-第5題

5.答：⑴體積小、重量輕、價格低、耗電少、電源單一

⑵抗干擾能力強，可靠性高。

⑶面向控制，控制功能強，運行速度快。

⑷受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小。一般ROM少于8KB，RAM少于256字節(jié)，但可在外部擴展，通常ROM、RAM可分別擴展至64KB。

⑸開發(fā)應(yīng)用方便，研制周期短。片內(nèi)具有計算機正常運行所必須的部件，芯片外部有許多供擴展用三總線及并行、串行輸入