中山大学单片机课件1绪论.ppt

* 第1章　绪　　论 1.1 单片机的发展概况 1.2 单片机的发展趋势 1.3 各种单片机的主要性能特点 1.4 MCS-51系列单片机的性能特点 1.5 MCS-51单片机的应用和开发步骤 习题一 1.1　　单片机的发展概况 　　单片机是把CPU和外设都集成在单个芯片中的单片计算机，其内部一般都带有程序存储器和数据存储器、I/O端口、模拟输入和输出通道、定时/计数器、并行通信端口、串行通信端口、中断等资源，它是一种单芯片结构的微型计算机。 　　单片机按照其用途可以划分为通用型和专用型两大类。目前在国内常用的是通用型单片机。 　　通用型单片机的特点是其片内所有的可开发资源(如存储器、I/O等)对用户都是开放的。这种类型的单片机可以应用于各种领域。 　　专用型单片机的硬件结构和指令都是为某个特殊应用而设计的，例如频率合成调谐器、打印机控制器等。专用型单片机又称为专用控制器，这种类型的单片机一般不能在其他领域应用。 　　单片机按照其基本操作处理的位数分类，可以分为1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。 　　单片机的发展历史可以分为下面几个阶段。 　　第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。由于受当时的半导体技术、集成电路工艺的限制，此阶段的单片机不得不采用双片结构，而且功能比较简单。如Fairchild Semiconductor的F8单片机，它仅包含了一个8位CPU、64字节RAM和2个并行端口，没有内部程序存储器，必须增加一片3851(包括1 KB ROM、定时/计数器和2个并行I/O端口)才能构成一台完整的微型计算机。 　　第二阶段(1976年～1978年)：低性能单片机阶段。以Intel的MCS-48为代表，完全采用单芯片结构，片内带有一个8位CPU、并行I/O端口、8位定时/计数器、中断系统、RAM和ROM等资源。但是，其片内无串行口，中断处理比较简单，RAM和ROM的容量较小，寻址范围有限(一般小于4 KB)。 　　第三阶段(1978年～1981年)：高性能单片机阶段。这个阶段推出的单片机一般都带有串行口，支持多源多优先级中断系统，片内RAM和ROM的容量都有不同程度的扩大，寻址范围也被扩大，执行速度亦有提高，部分类型的单片机已经具有A/D功能。这个阶段有代表性的单片机有：Intel的MCS-51系列、Motorola的6801和Zilog的Z80系列等。由于这些类型的单片机的性能价格比较高，目前它们仍被不断改进和发展，应用领域日趋广泛。 　　第四阶段(1982年至今)：8位单片机巩固发展及16位和32位单片机的推出阶段。在这个阶段中，不仅涌现出了许多高性能、增强型8位单片机，而且还逐步推出了各种系列的16位、32位单片机及专用控制器。比较典型的16位单片机是Intel的MCS-96系列单片机，其内部不仅包含了一定容量的RAM和ROM、多源多优先级中断系统，而且还带有10位分辨率的A/D功能部件和高速输入/输出部件(HSIO)。32位单片机的代表是ARM公司的ARM7系列单片机，它们具有16/32位双指令集，支持全32位总线宽度的寻址空间，而且具有DSP(Digital Signal Processor)应用功能。目前的ARM系列单片机已经形成ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10等4个通用系列，在无线通信、图像和语音处理、自动化、工业、网络、智能卡和SIM卡等领域被广泛应用。8位单片机结构和处理能力经过这个阶段的不断完善和发展，在性能、速度、体积和功耗等方面也有了非常大的改善，譬如由8051单片机衍生出来的MCS-51系列单片机出现了数百种之多。 同时为了适应单片机日益广泛的应用，在这个阶段还出现了数十种RISC(Reduced Instruction Set Computer)单片机，如Microchip的PIC16/17/18系列单片机、Atmel的AVR90系列单片机。它们具有高速、高可靠性、更低功耗等特点，在许多领域也得到了广泛应用。 1.2 单片机的发展趋势 　　计算机两大分支的出现，使得通用计算机系统已经不需要兼顾控制功能，而是向海量存储、高速数值计算、图像和语音处理、模拟仿真、人工智能、多媒体和网络通信等应用方向发展。而单片机作为嵌入式计算机系统的核心，将实时控制作为其主要发展方向，不断增强其控制性能，降低成本，减小体积，提高可靠性和稳定性，将逐步取代传统的纯电路的电子控制系统。单片机技术的飞速发展，也极大地推动了嵌入式系统的发展。近些年来，以通用单片机为控制核、扩展一些外围功能器件的通用嵌入式控制系统已经成为工业现场的过程控制主流设备，在早些年这些领域的应用主要是以工业控制计算机(或称为工控机、IPC)为主。 　　目前，为了适应各种嵌