單片機(jī) 第一部分-基礎(chǔ)知識

第一部分

單片機(jī)概述1.1單片機(jī)簡介1.2單片機(jī)發(fā)展歷史和趨勢1.3單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域1.4MCS-51單片機(jī)簡介基礎(chǔ)知識部分總目錄1、熟練掌握單片機(jī)的硬件組成、基本結(jié)構(gòu)；2、掌握單片機(jī)研究的內(nèi)容、應(yīng)用范圍及其作用；3、了解微型計算機(jī)與單片機(jī)的區(qū)別、指令的執(zhí)行

過程和單片機(jī)的發(fā)展方向。

單片機(jī)概述基礎(chǔ)知識部分教學(xué)目的要求：重點(diǎn)：單片機(jī)的硬件組成、基本結(jié)構(gòu)、應(yīng)用范圍及其作用難點(diǎn)：指令的執(zhí)行過程1單片機(jī)概述單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)及功能均按工業(yè)控制要求設(shè)計，所以又稱單片微控制器（singlechipMicrocontroller）。它是將組成微型計算機(jī)所必須的部件:中央處理器CPU、存貯器(M)、輸入/輸出（I/O)接口、定時/計數(shù)器、串行口、系統(tǒng)總線等）集成在一個超大規(guī)模集成電路芯片上。只要外加少許電子零件和集成電路便可以構(gòu)成一個功能強(qiáng)大的計算機(jī)控制系統(tǒng)，故又稱單片微型計算機(jī)（singlechipMicrocomputer）1.1單片機(jī)簡介目錄1.2單片機(jī)發(fā)展歷史和趨勢1.2.1單片機(jī)發(fā)展歷史第一階段（1976-1978）：初級單片機(jī)階段低性能的單片機(jī)階段。單片機(jī)由一片芯片構(gòu)成，性能低。eg:MCS-48(Intel)；8048，8035(I/O少，存貯器容量小，4KB尋址能力)；第二階段（1978-82）：高性能單片機(jī)階段。CPU、并行口、串行口、定時器、RAM、ROM、A/D、多級中斷處理，RAM、ROM容量大，I/O種類數(shù)量多，尋址范圍大，達(dá)64KB。eg:MCS-51—8031、Motorona—6801、Zilog—Z80第三階段（1982-至今）8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出。eg:MCS-51—8031，MCS-96—8096（8098）目錄1.2.2單片機(jī)發(fā)展趨勢一、CPU功能的增強(qiáng)

雙CPU提高處理能力。

增加數(shù)據(jù)總線寬度。NEC

PD—7800系列，內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線。

采用流水線結(jié)構(gòu)。指令以隊列形式出現(xiàn)在CPU中。

串行總線。SPI、I2C用三條數(shù)據(jù)總線代替8位數(shù)據(jù)總線，減少引線，降低成本。二、內(nèi)部的資源增多

加大存貯容量。

片內(nèi)EPROM開始EEPROM化。鑒于EEPROM中數(shù)據(jù)寫入后就能永久保存，因此，有的單片機(jī)將它作為片內(nèi)RAM使用，有的甚至作片內(nèi)通用寄存器。

I/O數(shù)量、能力增強(qiáng)（驅(qū)動能力，傳輸速度、控制能力）目錄三、外圍電路內(nèi)裝化四、低功耗化

將外圍常用電路集成到內(nèi)部，使得內(nèi)部功能越來越強(qiáng)大，使用時往往只需要連接極少量的外圍元器件便可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。

MCS-51系列的8031推出時的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。目錄五、主流與多品種化

現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。目錄1.3單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1智能儀器儀表交直流電壓電流表

單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計，示波器，各種分析儀）。

數(shù)字式測角儀目錄