第1章《单片机原理及应用技术》绪论.ppt

Tankertanker Design 第一章 绪论 1.1 什么是单片机 1.2 单片机的发展历史及趋势 1.3 单片机的特点及应用 1.4 MCS-51系列与STC系列单片机 1.5 其他常见系列单片机 1.6 嵌入式系统定义及组成 1.7 常见的各类嵌入式处理器 1.1 什么是单片机 单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口及外围设备（并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线等）的微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。 在个人计算机上，这些部分被分成若干块芯片，安装在一个称之为主板的印刷线路板上。在单片机中，这些部分全部被做到一块集成电路芯片中了，所以被称为单片机。 按照其用途可分为通用型和专用型两大类。 （1）通用型单片机就是其内部可开发的资源（如存储器、I/O等各种外围功能部件等）可以全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心，再配以外围接口电路及其它外围设备，并编写相应的软件来满足各种不同需要的测控系统。通常所说的和本书介绍的是指通用型单片机。 （2）专用型单片机是专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机。例如，各种家用电器中的控制器等。由于用于特定用途，单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产“专用”的单片机芯片。由于在设计中，已经对“专用”单片机的系统结构最简化、可靠性和成本的最优化等方面都做了全面的综合考虑，所以“专用”单片机具有十分明显的综合优势。 无论专用单片机在用途上有多么“专”，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础的。 1.2 单片机的发展历史及趋势 1970年微型计算机研制成功后，随后就出现了单片机。尽管单片机出现的历史并不长，按其处理的二进制位数主要分为：4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。但以8位单片机的推出为起点，单片机的发展史大致分为4个阶段。 第一阶段（1976年-1978年）：初级单片机阶段。以1976年Intel公司推出的MCS-48为代表。这个系列的单片机内集成有8位CPU、I/O接口、8位定时器/计数器，寻址范围不大于4K字节，简单的中断功能，无串行接口。 第二阶段（1978年-1982年）：单片机完善阶段。在这一阶段推出的单片机其功能有较大的加强，能够应用于更多的场合。这个阶段的单片机普遍带有串行I/O口、有多级中断处理系统、16位定时器/计数器，片内集成的RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64K字节，一些单片机片内还集成了A/D转换接口。这类单片机的典型代表有Intel公司的MCS-51、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等。 第三阶段（1982年-1992年）：8位单片机巩固发展及16位高级单片机发展阶段。在此阶段，尽管8位单片机的应用已广泛普及，但为了更好满足测控系统的嵌入式应用的要求，单片机集成的外围接口电路有了更大的扩充。这个阶段单片机的代表为8051系列。许多半导体公司和生产厂以MCS-51的8051为内核，推出了满足各种嵌入式应用的多种类型和型号的单片机。典型代表有Intel公司的MCS-96系列的单片机。 第四阶段（1993年-现在）：百花齐放阶段。现阶段单片机发展的显著特点是百花齐放、技术创新，以满足日益增长的广泛需求。 综观四十多年的发展过程，预计其今后的发展趋势主要体现在以下几方面： （1）CPU的改进 （2）存储器的发展 （3）片内I/O的改进 （4）低功耗化 （5）外围电路内装化 综上所述，单片机正朝着多功能、高性能、高速度、大容量、低功耗、低价格和外围电路内装化的方向发展。 1.3 单片机的特点及应用 单片机之所以能被广泛的应用，主要是因为其具有以下特点： （1）功能较齐全，抗干扰能力很强，使得应用可靠。 （2）简单易学使用方便，使得易于普及。单片机技术是一门较易掌握的技术，应用系统设计、组装、调试已是一件容易的事情，工程技术人员通过学习可很快掌握其应用设计技术。 （3）发展迅速，前景广阔。短短几十年，单片机经过4位机、8位机、16位机、32位机等几大发展阶段。尤其是形式多样、集成度高、功能日臻完善的单片机不断问世，使单片机在工业控制及工业自动化领域获得长足发展和大量应用。目前，单片机内部结构愈加完美，配套的外围功能部件越来越完善，为应用系统向更高层次和更大规模的发展奠定了坚实的基础。 （4）嵌入容易，用途广泛。在单片机出现以后，电路的组成和控制方式都发生了很大变化，因为单片机的体积小、性能价格比高、应用灵活性强等特点，使得制作一套测控系统不再需要大量的分立元件，简化线路的复杂性，提高了电路