第1章单片机概述

1、1第一章第一章 单片机概述单片机概述1.1、单片机的基本概念、单片机的基本概念1.2、单片机的发展历程、单片机的发展历程1.3、8位单片机的主要系列位单片机的主要系列1.4、单片机的应用、单片机的应用2课程目的 本课程为电子类专业的主干课程，从理论和实践两方面解决计算机应用中的多种问题。 本课程是在学生学完电子技术类基础课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。 本课程的任务是使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。初步具备应用

2、单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。3课程的先修课程v数字电路、模拟电子技术、计算机原理、微机原理后期训练后期训练 单片机课程设计单片机课程设计深入应用深入应用 电子设计竞赛、毕业设计。电子设计竞赛、毕业设计。工程应用工程应用 企业电子产品开发企业电子产品开发学习特点学习特点要记的多，要记的多，111条指令，条指令，40条引脚的功能和用途，内部结构条引脚的功能和用途，内部结构和工作方式。和工作方式。 所以必须经常复习和练习所以必须经常复习和练习 41.1 单片机的基本概念一、什么是单片机一、什么是单片机单片机就是单片微型计算机单片机就是单片微型计算机(Single-Chip Microco

3、mputer)。 单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接接口、定时器口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一块集成电路芯片上形成的微型计算机。简称为单片机。块集成电路芯片上形成的微型计算机。简称为单片机。 主要特点：主要特点：体积小、可靠性高。体积小、可靠性高。性能价格比高。性能价格比高。使用方便。使用方便。工艺先进。工艺先进。适用于工业控制、仪器仪表、家电自动化、智能化等。适用于工业控制、仪器仪表、家电自动化、智能化等。5运算器运算器+控制控制器器输入输入设备设备输出输出设备设备存储存储

4、器器输入设备输入设备运算器运算器输出设备输出设备控制器控制器存储器存储器微型计算机系统微型计算机系统的硬件部分通常的硬件部分通常由五部分组成由五部分组成:6在单片机使用上注意以下几个相互有相同点也有区别的概念。在单片机使用上注意以下几个相互有相同点也有区别的概念。（1）单板机：）单板机：（2）单片机：）单片机：（3）多板机：）多板机：7这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：多板机多板机 主板显卡显卡声卡声卡存储器接口存储器接口网卡网卡输入输出接口输入输出接口内存条内存条CPU8CPUCPU芯片芯片内存条内存条存储器接口存储器接口存储器芯片存储器芯片输入

5、输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口芯片芯片定时计数器定时计数器芯片芯片A/D、D/A芯片芯片单板机 印印 刷刷 电电 路路 板板9 单单 硅硅 晶晶 片片 CPU存储器存储器控制电路控制电路 定时器定时器时钟电路时钟电路I / O口口单片机10典型单片机产品v器件厂家美国：Intel、 Motorola、 Microchip 、Atmel 荷兰: Philips 德国：Siemens日本：Nec中国台湾：Winbond、SST中国大陆：STC11预备知识：元器件实物图预备知识：元器件实物图单片机芯片单片机芯片12通信芯片通信芯片MAX232CPE 时钟芯片时钟芯片 DS130213瓷

6、片小电容瓷片小电容零压力插座零压力插座万用焊接板万用焊接板14晶 振电阻和排电阻15EEPROM24C02温度传感器18B20AD变换器0832稳压片78L0516液晶字符显示屏液晶字符显示屏液晶图形点阵显示屏液晶图形点阵显示屏17拨动开关拨动开关18红外遥控用红外遥控用 发射接受一体管发射接受一体管继电器继电器19各类接插件各类接插件2088二极管点阵二极管点阵 八段数码管八段数码管211.2 单片机的发展历程单片机的发展历程 1.2.1 4位单片机位单片机1.2.2 8位单片机位单片机 1976年年9月，美国月，美国Intel公司首先推出了公司首先推出了MCS-48系列系列8位单片位单片机

7、。机。 1978年以前的年以前的8位单片机，由于集成度的限制，一般都没有位单片机，由于集成度的限制，一般都没有串行接口，寻址空间小于串行接口，寻址空间小于8KB，性能较低，称低档，性能较低，称低档8位单片机。位单片机。 1975年美国德克萨斯仪器公司（年美国德克萨斯仪器公司（TI）首次推出）首次推出4位单片机位单片机TMS-1000。 价格便宜，主要用于控制洗衣机、微波炉等家用电器及高价格便宜，主要用于控制洗衣机、微波炉等家用电器及高档电子玩具。档电子玩具。 SHARP的的SM系列，东芝的系列，东芝的TLCS系列等。系列等。22 1978年以后，集成电路水平提高，年以后，集成电路水平提高，8位

8、单片机的寻址能力达位单片机的寻址能力达到了到了64KB，片内带串行和并行，片内带串行和并行I/O口这类单片机称为高档口这类单片机称为高档8位单位单片机。片机。 INTEL的的MCS-51系列等。系列等。 近年来，近年来，8位单片机性能进一步提高，有些内部还集成了位单片机性能进一步提高，有些内部还集成了ADC、PWM、WDT等，称为超等，称为超8位单片机。如位单片机。如INTEL的的8X252、宏晶公司的宏晶公司的STC单片机等。单片机等。 8位单片机主要用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个位单片机主要用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。领域。1.2.3 16位单片机位单片机 1983

9、年以后，出现了年以后，出现了16位单片机。内部集成了多个位单片机。内部集成了多个CPU，8KB以上的存储器，多个并串口，特殊用途的监视定时器等电以上的存储器，多个并串口，特殊用途的监视定时器等电路，主要用于高速复杂的控制系统。路，主要用于高速复杂的控制系统。 INTEL的的MCS-96系列等。系列等。231.2.4 32位单片机位单片机 目前，各个计算机生产厂家已相继推出高性能的目前，各个计算机生产厂家已相继推出高性能的32位单片位单片机产品。包括数据、图像、语言处理等，英国机产品。包括数据、图像、语言处理等，英国ARM公司的公司的ARM嵌入式微处理器应用广泛。嵌入式微处理器应用广泛。 主要应

10、用领域：移动主要应用领域：移动 、车载导航、数字视频、游戏机、车载导航、数字视频、游戏机、数码照相机、电子付费终端、智能卡等。数码照相机、电子付费终端、智能卡等。1.2.5 64位单片机位单片机 近年来，各单片机生产厂家已进入更高性能的近年来，各单片机生产厂家已进入更高性能的64位单片机位单片机研制和生产阶段。如英国研制和生产阶段。如英国Inmos公司的公司的Transputer T800。 64位单片机在引擎控制、智能机器人、磁盘控制、语音位单片机在引擎控制、智能机器人、磁盘控制、语音/图图像通信等场合已有应用。像通信等场合已有应用。 24单片机技术的发展 一、片内程序存储器的发展单片机的程

11、序存储器（ROM）经历了ROMEPROME2PROMFLASH MEMORY的发展，容量也由小变大。 二、看门狗定时器 单片机在运行时由于干扰等原因，可能会出现软件混乱。 看门狗电路就是用于在CPU处于软件混乱时使系统正常工作的一种恢复方法。 25 三、节电模式 在节电模式下，CPU和部分部件进入睡眠状态，但片内RAM和寄存器等部件保持工作状态，以达到节能的目的。 四、加强输入输出功能 某有些单片机具备大功率的输入/输出接口，可直接驱动荧光显示器、LCD和LED。 还有一些增加了接口或定时器的数量，或者增加了新型的接口。26 五、单片机制造工艺提高 半导体制作工艺的提高，使单片机的体积可以做的

12、更小，时钟频率更高。可以集成更多的存储器和部件。降低产品的价格。 六、在线编程和调试技术 一些新型的单片机实现了在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）功能。271.38位单片机的主要系列v目前市场上的8位单片机主要分为以MCS51为内核的系列单片机和非MCS51内核的单片机。其中51内核单片机因开发工具及软硬件齐全在市场上占主导地位。51内核系列单片机v1Intel公司的MCS51系列单片机v2Atmel公司的89系列单片机v3Philips公司的增强型89C51系列单片机v4华邦公司的51内核单片机v5宏晶科技公司的51内核STC系列单片机281.3.2 非51内核单片机v1. Moto

13、rola的M68HC系列v2. Atmel公司的AVR系列v3. MicroChip PIC系列及兼容芯片291. 1. 智能仪器仪表智能仪器仪表交直流电压电流表交直流电压电流表 单片机结合不同类型的传感器，单片机结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。理量的测量。 采用单片机控制使得仪器仪表采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。比起采用电子或

14、数字电路更加强大。数字数字式测式测角仪角仪1.4 单片机的应用单片机的应用 302. 2. 工业控制工业控制数控车床数控车床数控线切割机床数控线切割机床 用单片机可以构成形式多样的用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。联网构成二级控制系统等。 313. 3. 医用设备医用设备 医用呼吸机医用呼吸机 各种分析仪各种分析仪 监护仪监护仪 超声诊断设备超声诊断设备 病床呼叫系统等等病床呼叫系统等等电池电池分析分

15、析仪仪医用医用呼吸呼吸机机麻醉信息麻醉信息管理系统管理系统324. 4. 家用电器家用电器 智能冰箱、空调智能冰箱、空调 智能电饭煲智能电饭煲 智能食品配料机智能食品配料机 现在的家用电器基现在的家用电器基 本上都采用了单片机控制，本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他箱、空调机、彩电、其他音响视频设备、再到音响视频设备、再到 电电子秤量设备，五花八门子秤量设备，五花八门, 无所不在。无所不在。5. 5. 计算机网络和通信领域计算机网络和通信领域 手机、手机、 机机 程控交换机程控交换机 楼宇自动通信呼叫系统楼宇自动通信呼叫系统 列车无线通信列车无线通信 日常工作中随处可见的移动日常工作中随处可见的移动 集群移动通信集群移动通信 无线电对讲机等。无线电对讲机等。 可