《单片机原理与应用》课件第一章 概述.pptVIP

第1章 概 述 1.1 单片机的概念及其应用特点 1.1.1 单片机的概念 在一块芯片上集成了计算机的所有基本功能部件， 包括中央处理器CPU、 随机存储器RAM、 只读存储器ROM、 输入输出（I/O）接口电路、 中断系统、 定时／计数器(T/C)和串行通信接口等电路。 名称：单片机（Single Chip MicroComputer） 微控制器 MCU（MicroController Unit） 嵌入式微控制器 EMCU（Embedded MicroController Unit） 1.1.2单片机的特点 基本特点： 功能强、 体积小、 功耗低、 价格便宜、 低电压、低功耗、宽电压适应范围、易于产品化，有较强的抗干扰性和较高的可靠性， 温度适应范围较宽等。 与通用微机相比，单片机在硬件结构和指令设置上具有以下特点： （1）存储器ROM和RAM严格分工。ROM用于做程序存储器， 只存放程序、 常数和数据表格， 而RAM用于做数据存储器， 存放临时数据和变量，确保了程序的安全性。 （2）采用面向控制的指令系统，有很强的位操作能力。 （3）输入/输出端口引脚通常设计有多种功能。 （4）品种规格的系列化。 （5）单片机的硬件功能具有广泛的通用性。 1.1.3 单片机的应用领域 （1） 仪器仪表。单片机广泛应用于仪器仪表中， 单片机的使用加速了仪器仪表向数字化、 智能化、 多功能化和柔性化方向发展。 （2）机电一体化。单片机作为机电一体化产品中的控制器， 能大大提高产品的自动化、 智能化水平。 （3）实时控制。单片机的实时数据处理能力和控制功能， 使其广泛地应用于工业测控、 航空航天、 尖端武器等各种实时控制系统中。 （4）分布式多机系统。在比较复杂的系统中， 常采用分布式多机系统。单片机在这种系统中经常作为一个终端机， 安装在系统的某些节点上， 对现场信息进行实时测量和控制。 （5）消费类电子产品控制。 （6）终端及外部设备控制。 1.2 单片机的种类及发展概况 1.2.1 单片机的体系结构 图1-1 典型单片机的基本构成 （1）中央处理器（CPU） 它是单片机的核心单元， 由算术逻辑部件ALU和控制器构成。其结构可分为CISC（ 复杂指令集计算机， 如Intel系列单片机）和RISC（ 精简指令集计算机， 如Motorola系列单片机）两种。 （2）随机存取存储器（RAM） 用来存放程序运行时的工作变量和数据。 （3）程序存储器（ROM） 用来存放用户程序， 可分为ROM（ Mask ROM、 OTP ROM ）、 EPROM、 EEPROM 和Flash 等类型。 （4）并行输入／输出端口 通常为双向I/O端口，一般用于扩展总线，也可位操作。 （5）串行输入／输出端口 它用于单片机与串行设备或其他单片机的通信。常用的串行通信接口有：UART（通用异步串行通信接口）、 SPI（ 串行外围接口）、 I2C（ 内部集成电路总线）、 MicroWire、 1-Wire(单总线)、 CAN( 控制器局域网)等。 （6）定时器/计数器(T/C) 它用于单片机内部精确定时或对外部事件(输入脉冲信号)进行计数。 （7）系统时钟 通常需要外接石英晶体或其他振荡源提供时钟信号输入， 也有的使用内部RC振荡器。 1.2.2 单片机的主要技术指标 （1） 位数：它指单片机能够一次处理的数据宽度。 4位：MCS-48系列 8位：MCS-51系列 16位：MCS-96/196系列 32位：ARM7、ARM9系列 （2）存储器：它包括程序存储器和数据存储器。新一代的单片机具有在系统编程（ISP）或应用再编程（IAP）功能。 （3） I/O端口数：它一般有几个到几十个， 用户可以根据自己的需要进行选择。 （4）速度：它指CPU的处理速度， 以每秒执行多少条指令衡量。常用单位是MIPS（百万条指令/秒）， 目前运行速度最快的单片机已超过100MIPS。 （5）工作电压：单片机的工作电压通常是5V， 也有3V/3.3V电压的产品， 更低的可在1.5V电压下工作。新一代单片机出现了宽电压范围型， 即在2.5～6.5V电压范围内都可以正常工作。 （6）功耗