单片机概述-华信教育资源网.PDF

第 1 章 单片机概述 导读：本章介绍单片机的基础知识、发展历史、发展趋势及应用领域。在8 位单片机机型 中，Intel 8051 单片机已成为国内外公认的标准体系结构，被许多厂家作为基核，推出了多种 兼容机型，已在世界范围内得到广泛应用。在众多的兼容机型中，美国 ATMEL 公司的 AT89S5x 系列，尤其是该系列中的AT89S51 （或AT89S52 ）单片机仍是目前应用较为广泛的8 位机型，也是单片机初学者首选的入门机型。本章除了对 AT89S51 单片机进行简单介绍外， 同时也对嵌入式处理器家族中其他成员，如 DSP 、嵌入式微处理器进行概括性介绍，以使读 者对其有初步了解，为后续学习DSP 、嵌入式微处理器打下基础。 单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，已广泛应用在工业自动化、自动控制与检测、智能仪 器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。那么，什么是单片机呢？ 1.1 单片机简介 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 ）、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的用于测 控领域的单片微型计算机，简称单片机。 由于单片机在使用时，通常处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片 机称为嵌入式微控制器（Embedded MicroController Unit，EMCU ）或微控制器（MicroController Unit ，MCU ）。而在我国，大部分工程技术人员则习惯于使用“单片机”这一名称。 单片机的问世，是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，它标志着计算机正式形成了通 用计算机和嵌入式计算机两大分支。单片机芯片体积小、成本低，可广泛嵌入到如工业控制单 元、机器人、智能仪器仪表、武器系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、汽车电 子系统、玩具、个人信息终端以及通信产品中。 单片机按照其用途可分为通用型和专用型两大类。 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）可全部 提供给用户。用户可根据实际需要，设计一个以通用单片机芯片为核心，再配以外围接口电路 及其他外围设备（简称外设），并编写相应的程序来控制功能，以满足各种不同测控系统的功 能需求。通常所说的和本书所介绍的单片机是指通用型单片机。 专用型单片机是专门针对某些产品的特定用途而制作的。例如，各种家用电器中的控制器 等。因此，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。在设计 中，已经对“专用”单片机的系统结构最简化、可靠性和成本最佳化等方面都做了全面综合考 虑，所以“专用”单片机具有十分明显的综合优势。但是，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 单片机根据其基本操作处理的二进制位数主要分为：8 位单片机、16 位单片机和 32 位单 ·1 · 片机。 单片机的发展历史大致可分为 4 个阶段。 第一阶段（1974—1976 年）：初级单片机阶段。因工艺限制，单片机采用双片形式，且功 能简单。1974 年 12 月，仙童公司推出了 8 位 F8 单片机，实际上它只包括了 8 位 CPU、64B RAM 和 2 个并行口。 第二阶段（1976—1978 年）：低性能单片机阶段。1976 年 Intel 公司推出的 MCS-48 单片 机（8 位）极大地促进了单片机的变革和发展。1977 年 GI 公司推出了 PIC1650，但这一阶段 的单片机仍然处于低性能阶段。 第三阶段（1978—1983 年）：高性能单片机阶段。该阶段使应用跃上了一个新的台阶。这 一阶段推出的单片机普遍带有串行 I/O 口，多级中断系统，16 位定时器/计数器，片内 ROM 、 RAM 容量加大，且寻址范围可达 64KB，有的片内还带有 A/D 转换器。由于其性价比高，所以 得到广泛应用。典型产品为 Intel 公司的