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项目方案：项目分析与项目规划 基础知识：微控制器系统概述 1.1 微控制器发展 二十世纪七十年代初微处理器(MPU)的问世，像一缕春风掀开了电子系统设计方法的新篇章。将具有CPU功能的半导体芯片嵌入到电子系统中，逐渐成为电子系统设计领域的一种现代设计方法。尤其是二十世纪八十年代以后，微控制器(MCU)，数字信号处理器(DSP)，可编程逻辑器件(PLD)以及相关软件等技术的飞速发展，人们对电子系统功能的要求变得愈来愈复杂和智能。 微控制器(Microcontrollers Unit，简称MCU) 也称之为单片机，是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)、随机存取数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)、输入输出电路(I/O口)、可能还包括定时计数器、串行通信口、显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)、脉宽调制电路(PWM)、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。 单片机控制系统可以软件控制来实现，并能够实现智能化，从根本上改变了传统的控制方法和设计思想，是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑。现在单片机的应用领域越来越广泛，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等。 在市场上，单片机品种繁多，各具特色，主要有MCS-51系列、Motorola的68系列、Microchip 公司的PIC16C/17/C系列等。其中，MCS-51系列是其中的主流产品，占据了市场的半壁江山。MCS-51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。这一系列单片机包括了多种型号，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等。该系列单片机起源于Intel的8031单片机，后来随着Flash技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是Atmel公司的AT89系列。Intel公司将MCS-51的核心技术授权给了其它公司，所以有很多公司推出MCS-51系列的兼容机型，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求。MCS-51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。目前主要的生产商及型号有： ◆Intel：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等。 ◆Atmel：89C51、89C52、89C2051、89S51、89S52等。 ◆Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品。 ◆国产宏晶STC单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51单片机较大市场。 1.2 单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。 1.3 典型单片机控制系统组成 我们从图像的采集与处理系统的组成来说明电子系统设计中，在方案选择时的一些基本思路，进而说明本课程所讲的内容和继本课