第1部分——基础知识.PPT

1、熟练掌握单片机的硬件组成、基本结构； 2、掌握单片机研究的内容、应用范围及其作用； 3、了解微型计算机与单片机的区别、指令的执行 过程和单片机的发展方向。 单片机概述 基础知识部分 教学目的要求： 重点：单片机的硬件组成、基本结构、应用范围及其作用 难点：指令的执行过程 教学方法手段: 讲解、演示、问答 教具： 计算机多媒体设备 单片机概述（4课时） 1.1 单片机简介 1.2 单片机发展历史和趋势 1.3 单片机应用领域 1.4 MCS-51单片机简介 基础知识部分 总目录 1 单片机概述 单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工业控制要求设计，所以又称单片微控制器（single chip Microcontroller）。 它是将组成微型计算机所必须的部件: 中央处理器CPU、程序存贮器（ROM)、数据存贮器（RAM)、输入/输出（I/O)接口、定时/计数器、串行口、系统总线等）集成在一个超大规模集成电路芯片上。 只要外加少许电子零件和集成电路便可以构成一个功能强大的计算机控制系统，故又称单片微型计算机（single chip Microcomputer） 1.1 单片机简介 目 录 1.2 单片机发展历史和趋势 1.2.1 单片机发展历史 第一阶段（1974~1976）： 单片机采用双片形式，即需另加其它外围电路才能构成完整的微型计算机。 eg:仙童公司的F8+3851 第二阶段（1976~1978）： 低性能的单片机阶段。单片机由一片芯片构成，性能低。eg: MCS-48(Intel)；8048，8035(I/O少，存贮器容量小)； 第三阶段（1978~至今）： 高性能单片机阶段。CPU、并行口、串行口、定时器、RAM、ROM、A/D、多级中断处理，RAM、ROM容量大，I/O种类数量多，寻址范围大。 eg: MCS-51—8031、Motorona—6801、Zilog—Z8 第四阶段（1982~至今） 8位单片机巩固发展及16位单片机推出。eg: MCS-51—8031 ， MCS-96—8096（8098） 目 录 1.2.2 单片机发展趋势 一、CPU功能的增强 ◇ 双CPU提高处理能力。 ◇ 增加数据总线宽度。 NEC ?PD—7800系列，内部采用16位数据总线。 ◇ 采用流水线结构。指令以队列形式出现在CPU中。 ◇ 串行总线。SPI、I2C 用三条数据总线代替8位数据总线，减少引线，降低成本。 二、内部的资源增多 ◇ 加大存贮容量。 ◇ 片内EPROM开始EEPROM化。鉴于EEPROM中数 据写入后就能永久保存，因此，有的单片机将它 作为片内RAM使用，有的甚至作片内通用寄存器。 ◇ I/O数量、能力增强（驱动能力，传输速度、控制能 力） 目 录 三、外围电路内装化 四、低功耗化 将外围常用电路集成到内部，使得内部功能越来越强大，使用时往往只需要连接极少量的外围元器件便可实现强大的功能。 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。 80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 目 录 五、主流与多品种化 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。 目 录 1.3 单片机应用领域 1.3.1 智能仪器仪表 交直流电压电流表 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和