基于8位单片机的C语言程序设计(第二版) 第一章.ppt

第一章 嵌入式控制系统概论 【本章知识架构】 【本章教学目标和要求】 了解单片机、嵌入式控制器、嵌入式控制系统的定义 学会嵌入式开发环境KEIL C的安装，并在自己的计算 机上安装一种嵌入式开发环境 熟练掌握开发环境的使用，了解系统软件资源并学会使用 熟练掌握项目的编辑、编译、联接和调试方法 1.1单片机和嵌入式控制系统的定义、嵌入式系统的分类 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）和各种I/O接口的微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的功能，因此被称为单片微型计算机，简称单片机。 有些单片机功能比较齐全，我们称之为通用单片机；有些单片机是专门为某一应用领域研制的，突出某一功能，例如专门的数控芯片、数字信号处理芯片等，我们称之为专用单片机。有时我们也把这两种单片机统称为微处理器。 单片机主要应用在测试和控制领域，由于单片机在使用时，通常处于测试和控制领域的核心地位并嵌入其中，因此我们也常把单片机称为嵌入式控制器（Embedded MicroController Unit ），把嵌入某种微处理器或单片机的测试和控制系统称为嵌入式控制系统（Embedded Control System）。 在本书后面的叙述中单片机和嵌入式控制器意义是相同的。 嵌入式控制系统在航空航天、机械电子、家用电器、自动控制等各个领域都有广泛应用，特别是家用电器领域是嵌入式控制系统最大的应用领域，MP3、MP4、MP5、数码像机、扫描仪、个人PC、车载电视、DVD、PDA (掌上电脑)，到处都可以看到嵌入式控制系统的应用。 随着超大规模集成电路工艺和集成制造技术的不断完善，单片机的硬件集成度也在不断提高，已经出现了能满足各种不同需要、具有各种特殊功能的单片机。在8位单片机得到广泛应用的基础上，16位单片机和32位单片机也应运而生，特别是以ARM技术为基础的32位精减指令系统单片机（RISC Microprocessor）的出现，由于其性能优良、价格低廉，大有取代16位单片机而成为高挡主流机型的趋势。 嵌入式控制系统由于其内核嵌入的微处理器不同，在应用上大致分为两个层次，在系统简单、要求不高，成本低的应用领域，大多采用以MCS-51为代表的8位单片机。 随着嵌入式控制系统与Internet的逐步结合，PDA、手机、路由器、调制解调器等复杂的高端应用对嵌入式控制器提出了更高的要求，在少数高端应用领域以ARM技术为基础的32位精减指令系统单片机得到越来越多的青睐。嵌入式控制系统在高端应用领域还分为代嵌入式操作系统支持和不代嵌入式操作系统支持两种情况。 1.2 MCS-51单片机在嵌入式控制系统中的地位和作用 1980年，Intel公司在MCS-48单片机基础上推出MCS-51单片机，MCS-51单片机包括三个基本型8031、8051、8751，还包括三个CMOS工艺的低功耗型80C31、80C51、87C51。 虽然它们是8位单片机，但是它们品种多，兼容性好，功能强，价格低廉，性能稳定和使用方便，特别是设计和应用资料齐全，受到广大工程技术人员的青睐，成为我国应用最为广泛的机种。在今后相当一段时间，MCS-51单片机还是嵌入式控制系统的主流机型。 由于MCS-51单片机技术先进，性能稳定，世界上许多大的半导体公司也在根据Intel公司技术生产MCS-51单片机或改进型MCS-51单片机。因此，MCS-51单片机也成为8位单片机的实际技术标准，也是嵌入式控制系统中使用最多的嵌入式控制器。 在计算机技术飞跃发展的今天，16位和32位单片机已经出现并逐步得到推广应用，但MCS-51单片机的应用还是非常广泛。MCS-51单片机的设计思想在16位和32位单片机中得到了进一步的继承和发展。 我们掌握了MCS-51单片机的C语言程序设计方法，可以完全满足一般嵌入式控制系统的设计要求，因为嵌入式控制系统大多具有小、巧、轻、灵、薄的特点，中小简单系统占嵌入式控制系统的绝大多数，少数高端应用我们遇到较少。同时掌握了8位嵌入式控制系统的设计方法为进一步学习16位和32嵌入式控制系统打下基础。 1.3 嵌入式控制系统的研究方法 1.3.1 交叉编译环境Keil C 做为嵌入式控制器的单片机，不管是8位单片机还是16位单片机或32位单片机，由于受其本身资源限制，其应用程序都不能在其本身上开发，我们开发其应用程序，还需要一台通用计算机，如常用的IBM-PC机或兼容机，Mindows95/98/2000或XP操作系统，16M以上内存，20M以上硬盘内存空间（运行交叉编译环境Keil C最低配置）。我们也称这台通用计算机为“宿主机”，称做为嵌入式控制器的单片机为“目标机”，应用程序在“宿主机”上开发，在“目标机