单片机原理与应用第二版精要.ppt

1.1 单片机的概念 1.1.1 单片机的概念 随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，把计算机的运算器和控制器（即CPU），存储器（程序存储器和数据存储器）和多种接口集成在一块芯片上，称为微处理器（Microprocessor），也叫微控制器，在我国习惯上又叫单片机。 微型计算机问世20年来，发展速度之迅猛，应用范围之广泛是以往任何技术都无法比拟的。单片机作为嵌入式微控制器其应用非常普及。是电类专业需要掌握的一门常用电子技术。 ⒈单片机的组成 一个最基本的微型计算机通常由以下几部分组成： （1）中央处理器（CPU），包括运算器、控制器和寄存器组； （2）存储器，包括ROM（只读存储器）和RAM（静态可读写存储器）； （3）多种输入/输出（I/O）接口，与外部输入输出设备连接。 随着计算机微型化的需要，把上述微型计算机的基本功能部件全部集成在一块半导体芯片上，使得一块集成电路芯片就是一个单片机，单片机除了具备一般微型计算机的功能外，为了增强实时控制能力，绝大部分单片机的芯片上还集成有定时器/计数器，某些单片机带有A/D（模拟量转换成数字量）转换器,D/A转换,串行接口等功能部件，使单片机能够满足多功能控制技术要求。 单片机结构上的设计重点是面向控制的需要，因此，它在硬件结构、指令系统和I/O能力等方面均有其独特之处，其显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。所以，单片机不但与一般的微机结构一样是有效的数据处理机，而且还是一个功能很强的过程 控制机。只要加上较少的、所需要的输入/输出设备或驱动电路，就可以构成一个实用的系统，满足各种应用领域的需要。并且也可把有些硬件功能软件化。图1.1是一单片机实验电路，其中较大的一块集成电路是AT89C51单片机，上部是采用数码管显示电路。 图1.1 单片机实验电路图 ⒉单片机的特点 单片机具有集成度高、体积小、功耗低、系列齐全、功能扩展容易、使用灵活方便、抗干扰能力强、性能可靠、价格低廉等特点。用行话讲叫“性/价”比高。 ⒊单片机的发展概况 单片机自从1975年诞生以来，经历了近30年的发展。目前单片机的产品已达60多种系列，300多种型号。每年还有很多新型号产生。就字长而言，单片机主要有4位、8位、16位和32位等多种。这里说的“位”指CPU一次能处理、传送的二进制数位数。 1.1.2 单片机的应用领域 由于单片机具有体积小、使用灵活、成本低、易于产品化等的特点，特别是有强大的、面向控制的能力，使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了广泛的应用。 单片机的主要应用领域有以下几方面。 ⒈智能化产品 单片机与传统的机械产品相结合，使传统的机械产品结构简单化，控制智能化，构成新一代的机、电一代化产品。目前，广泛用于工业自动控制，如数控机床、可编程顺序控制、电机控制、工业机器人，离散与连续过程自动控制等；家用电器，如微波炉、电视机、录像机、音响设备、游戏机等；办公设备，如传真机、复印机、数码相机等；电讯技术，如调制解调器、声像处理、数字滤波、智能线路运行控制；在电传、打印机设计中由于采用了单片机，取代了近千个机械部件；用单片机控制空调机，使制冷量无级调节的优点得到了充分的发挥，并增加了多种报警与控制功能；用单片机实现了通信系统中的临时监控、自适应控制、频率合成、信道有哪些信誉好的足球投注网站等，构成了自动拨号无线电话网、自动呼叫应答设备及程控调度电话分机等等。 ⒉智能化仪表 单片机引入到已有的测量、控制仪表后，能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化发展，并使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量大大减轻，便于携带和使用。同时成本低，提高了性能价格比，长期以来测量仪器中的误差修正、线性化处理等难题也可迎刃而解。单片机智能仪表的这些特点不仅使传统的仪器、仪表发生根本的变革，也给传统的仪器、仪表行业技术改革带来了曙光。 ⒊智能化测控系统 测控系统特点是工作环境恶劣，各种干扰繁杂，而且往往要求控制实时，要求检测与控制系统工作稳定、可靠、抗干扰能力强。单片机最适合应用于工业控制领域，可以构成各种工业检测控制系统。例如，温室人工气候控制、电镀生产线自动控制系统等。在导航控制方面，如在导弹控制、鱼雷制导、智能武器装置、航天导航系统等领域中也发挥着不可替代的作用。 ⒋智能化接口 通用计算机外部设备上已实现了单片机的键盘管理、打印机、绘图仪、、扫描仪、磁盘驱动器、UPS等，并实现了图形终端和智能终端。 在计算机应用系统中，除通用外