单片机的开发工具和仿真调试方式讲解材料.ppt

1.1 单片微型计算机及其发展趋势 1.2 MCS-51及其兼容的单片机 1.3 单片机的应用领域 1.4 单片机的开发工具和仿真调试方式 习题与思考题  第1章 绪论 1.1 单片微型计算机及其发展趋势 1.1.1 单片机的概念 　　单片微型计算机简称单片机(Single Chip Computer)，通常是为实时控制应用而设计制造的，因此，又称为微控制器(Micro-Controller Unit，MCU)。单片机是在一块芯片上将中央处理器(CPU)、存储器(RAM，ROM)、定时器/计数器、中断控制、各种输入/输出(I/O)接口(如并行I/O口、串行I/O口和A/D转换器)等集成为一体的器件。 　　单片微型计算机是20世纪70年代初期发展起来的，它是微型计算机发展中的一个重要分支，并以其独特的结构和性能被广泛应用于工业、农业、国防、网络、通信以及人们的日常工作和生活中。 　　不同生产厂家的不同型号的单片机，由于用途、功能等的不同，具体的结构和性能也有较大的差异，但总的模块结构是一样的，因此我们只要掌握了某个型号的单片机的原理及应用，就可以触类旁通，通过自学很快地掌握其他型号的单片机知识。 　　单片机自问世以来，其性能不断提高和完善，其资源不仅能满足很多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。因此，单片机在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、网络系统、汽车工业、国防工业、高级计算器具、家用电器等领域的应用日益广泛，其应用潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低、使用的温度范围大、抗干扰能力强，故能满足一些特殊要求。而特殊功能的专用单片机的推出，如单片收音机芯片、单片DVD芯片等，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展。 1.1.2 单片机的发展趋势　　当前，单片机在以8位机为主流的基础上正朝着多功能、精简指令集、低功耗、专用的方向发展。就市场上已出现的单片机而言，其技术革新与进步主要表现在以下几个方面：　　1. ?CPU的发展　　改变CPU的字长或提高其时钟频率均可提高CPU的数据处理能力和运算速度。CPU的字长目前有8位、16位和32位。时钟频率高达40?MHz的单片机也已出现。 　　2. 片内存储器的发展 　(1) 扩大存储容量。早期单片机的片内存储器，一般RAM为64～128?B，ROM为1～2?KB，寻址范围为4?KB。新型单片机片内RAM为256?B、2048?B，ROM多达64?KB。如华邦公司的W78E516，片内Flash ROM为64?KB，Dallas Semiconductor 的DS87C550片内RAM容量为2?KB。新型单片机的寻址范围可扩大到64?KB，甚至128 KB。　　(2) 片内EPROM开始由Flash ROM、EEPROM代替。早期单片机内ROM有的采用可擦除的只读存储器EPROM，然而EPROM必须要高压编程，紫外线擦除，给使用带来不便。近年来推出的闪速存储器Flash ROM、电擦除可编程只读存储器EEPROM可在正常工作电压下进行读写，并能在断电的情况下保持信息不丢失。 　　3．片内输入/输出接口功能　　最初的单片机只有并行输入/输出接口、定时器/计数器，它们的功能较弱，实际应用中往往需要通过特殊的接口扩展功能，从而增加了应用系统结构的复杂性。　　近年来，新型单片机内的接口无论类型还是数量上都有很大的发展，这不仅大大提高了单片机的功能，而且使系统的总体结构也大大简化了。例如，有些单片机的并行I/O口能直接输出大电流和高电压，可直接用于驱动荧光显示管(VFD)、液晶显示器(LCD)和数码显示管(LED)等，应用系统中就不再需要外部驱动电路；有些单片机片内含有A/D转换器，在一些实时控制系统中可省掉外部A/D转换器。 　　目前，在单片机中包含的各种接口有数十种，如A/D转换器、D/A转换器、DMA控制器、CRT控制器、LCD驱动器、LED驱动器、VFD驱动器、正弦波发生器、声音发生器、字符发生器、波特率发生器、锁相环、频率合成器、脉宽调制器等。虽然一个单片机内只含若干种接口，但其功能却比初期的单片机强得多。 1.2 MCS-51及其兼容的单片机 1.2.1 MCS-51系列单片机 　　MCS-51系列单片机是Intel公司早期推出的性能优越的单片机，该系列有8031、8051、8751及8032、8052、8752等多种产品，其中8051、8052片内带有4?KB的ROM，8751、8752片内带有4?KB的EPROM，8031、8032片内没有ROM(使用时，需要在其外部扩展程序存储器)。另外，