第二章 单片机概述doc.doc

单片机概述 第一节 单片机的概念 一、单片机的概念 通常所说的微机是指由CPU、存储器、I/O接口电路等各种大型集成电路芯片组装在一块或者由几块印制电路板组装而成的机器。 其中，用几块印制电路板组装成的微机则称之为多板微机或多板机，如现在广泛使用的台式或笔记本式PC微机都是这种结构。 随着大型集成电路技术的不断进步，20世纪80年代开发出了能在一个芯片上集成CPU、存储器、I/O接口等电子电路的超微型计算机，这种单个芯片式的微型计算机就被命名为单片微型计算机。 由于单片机在应用时通常是处于被控系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其“嵌入”的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU。 二、通用单片机和专用单片机 根据控制应用的需要，可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。 通用型单片机是一种基本芯片，它的内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应用需求。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个再设计的过程。 专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的，设计时已经对系统结构的最简化、软硬件资源利用的最优化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了通盘的考虑和论证，所以专用单片机具有十分明显的综合优势。例如电度表和IC卡读写器上的单片机等。 三、单片机与单片机系统 单片机通常是指芯片本身。 单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。 四、单片机应用系统与单片机开发系统 单片机应用系统是为控制应用而设计的，该系统与控制对象结合在一起使用，是单片机开发应用的成果。 单片机开发系统是单片机应用系统开发调试的工具。主要有： 逻辑分析仪：只能用于简单的单片机系统； 微型计算机：用于复杂的单片机系统； 在线仿真器：进行单片机应用系统的软硬件开发和EPROM写入。 五、单片机的程序设计语言和软件 机器语言是用二进制代码表示的单片机指令，用机器语言构成的程序称之为目标程序。 汇编语言是用符号表示的指令，汇编语言是对机器语言的改进，是单片机最常用的程序设计语言。 注意：这两种语言均与单片机硬件关系密切，这就要求程序设计人员必须精通单片机的硬件系统和指令系统。 高级语言：编译型语言有PL/M51、C-51、C、MBASIC-51等； 解释型的有MBASIC和MBASIC-52等。 第二节 单片机的发展 一、单片机的历史及发展概况 根据单片机发展过程中各个阶段的特点，其发展历史大概可划分为以下四个阶段： 第一阶段（1974～1976）：单片机的初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式，而且功能简单。 第二阶段（1976一1978）：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48系列单片机为代表 第三阶段（1978一现在）：高性能单片机阶段。这个阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口，多级中断处理系统，16位定时器／计数器，片内ROM、RAM容量加大，且寻址范围可达64K字节，有的还内置有A/D转换器。这类单片机的代表是Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6810和Zilog公司的Z8等。 第四阶段（1982一现在）：8位单片机的巩固发展以及16位单片机、32位单片机推出阶段。此阶段的主要特征是一方面发展16位单片机、32位单片机及专用型单片机；另一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足不同用户的需要。16位单片机的典型产品如Intel公司生产的MCS-96系列单片机。而32位单片机除了具有更高的集成度外，其振荡频率已达20MHz或更高，这使32位单片机的数据处理速度比16位单片机快许多，性能同8位、16位单片机相比，具有更大的优越性。 计算机厂家已投放市场的产品就有70多个系列，500多个品种。单片机的产品已占整个微机（包括一般的微处理器）产品的80%以上，其中8位单片机的产量又占整个单片机的产量的60%以上，因此可以看出，8位单片机在最近若干年里，在工业检测、控制应用的上将继续占有一定的市场份额。 二、单片机的特点及应用领域 1、单片机的特点： （1）小巧灵活、成本低、易于产品化。能组装成各种智能式测控设备及智能仪器仪表。 （2）可靠性好，应用范围广。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，抗干扰性强，能适应各种恶劣的环境，这是其他机种无法比拟的。 （3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能指令，可以对逻辑功能比较复杂的系统进行控制。 （4）具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远程控制。 单片机的应用 （1）工业方面：各种测控系统。数据采