对单片机的认识

1、单片机作业姓名：刘瑞峰学号：120612110对单片机的认识根据课本的定义我们知道单片机是一种集成度很高的微型计算机。目前单片机已经广泛应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化等领域。 单片机和计算机还是有很大的区别的，单片机是在半导体硅片上集成了微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM）和各种输入/输出（I/O）接口等形成的芯片级的微型计算机，所以单片机具有一台计算机的属性，其主要应用与测控领域，也成为微控制器MCU。单片机的基本组成和基本工作原理与一般的微型计算机的相同，但在具体结构和处理过程上又有自己的特点。主要特点如下。（1）在存储器结

2、构上，单片机的存储器采用哈佛结构（Harvard），其ROM和RAM是严格分开的。ROM成为程序存储器，只存放程序、固定常数和数据表格。RAM成为数据存储器，用于工作区及存放数据。二者的访问方式也不同，使用不同的寻址方式，通过不同的地址指针访问。单片机的存储器在操作时分为片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器四种情况。（2）在芯片引脚上，单片机大部分采用分时复用技术进行封装。（3）在内部资源访问上，单片机是通过特殊功能寄存器（SFR）的形式来完成资源的访问 。（4）在指令系统上，单片机采用面向控制的指令系统。（5）单片机内部一般都集成有一个全双工的串行接口。（6）单片机

3、有很强的外部扩展能力。51单片机外部可以扩展64kb片外数据存储器。微型计算机系统软件系统输出设备输出接口电路运算器控制器输入接口电路输入设备存储器二、单片机的发展历史单片机的历史可以追溯到20世纪70年代，美国inter公司在1971年推出了4位单片机4004,1972年又推出了8位单片机8008雏形。在1976年推出MCS-48单片机以后的30年中，单片机的发展和其相关的技术经历了数次的更新换代。其发展速度大约为每3、4年更新一代，集成度增加1倍、功能翻1番。以8位单片机的推出为起点，单片机的发展大致可分为四个阶段。第一阶段（1976-1978）：初级单片机阶段。第二阶段（1978-198

4、2）：单片机的完善阶段。第三阶段（1982-1992）：8位单片机巩固发展及16位高级单片机的发展阶段。这个阶段单片机的代表为8051系列。其技术主要特点有。（1） 外部功能集成。（2） 出现了为满足外部串行外部扩展要求而设计的串行扩展总线和接口。eg:SPI、I2C、BUS、单总线等。（3） 出现了为满足分布式系统的功能要求，突出控制功能的现场总线接口，如：CAN、BUS等。（4） 在程序存储器方面，使用了片内存储器技术，出现了片内集成EPROM、EEPROM、flashROM、及maskROM、OTPROM等各种类型的单片机。第四阶段（1993年至今）：百花齐放阶段。技术创新速度不断加快，

5、其创新内容主要有一下几个方面。（1） 单片机嵌入式系统的应用是面对最底层的电子技术的应用。（2） 大力发展专用型单片机。（3） 致力于提高单片机的综合品质。三、单片机的发展趋势目前单片机正朝着高性能和多品种的方向发展，CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外部电路内装化等是其发展的主要特点。四、常用的单片机系列 单片机可分为通用型单片机和专用型单片机俩大类。通用型单片机是把可开发资源全部提供给使用者开发的微控制器。专用型单片机则是为过程控制、参数检测、信号处理等领域的特殊需要而设定的单片机通常所说的单片机即指通用型单片机。1、8位单片机系列1）MCS-51系列单片机2)ST公司的

6、STM8系列单片机3）STC系列单片机4）Microchip公司的PIC系列单片机5）ATMEL公司的AVR系列单片机2、16位单片机系列3、32位单片机系列五、单片机的应用如今单片已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到那个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计

7、算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，单片机的应用领域大致可分如下几个范畴。1) 在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，故可以广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流速、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。2）在工业控制中的应用 使用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采样系统。例如：工厂流水线的智能化管理,电梯的智能化控制，各种报警系统，以及与计算机联网构成二级控制系统等。3

8、）在家用电器中的应用随着单片机技术的快速发展，单片机及其可靠性高、控制功能强、环境适应性好、体积小等优点在家电中得到日益广泛的应用。六、单片机的封装单片机封装常见的有DIP SOP QFP QFN等，以外形的的包装形式不同分类的。像DIP就属于那种插片式的；SOP属于贴片式，这种封装的集成电路引脚均分布在两边，其引脚数目多在28个以下；QFP是方型扁平式封装技术，该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上；QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露的焊盘，具有导热的作用，在大焊盘的封装

9、外围有实现电气连接的导电焊盘。而就51单片机而言有双列直插封装（DIP）和44引脚的方形封装。七、单片机的引脚 关于单片机的外部引脚，我们通过MCS-51来具体进行分析。P1口 VCC P0口EAALEPSENRSTP3口 p XTAL2XTAL1 P2口 GND外部引脚功能：VCC（40）：供电电压。 GND（20）：接地。 P0口（3932）：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输

10、出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口（07）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口（2821）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进

11、行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口（1017）：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故.RST/VPD（9）：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG(30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平

12、用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN(29)：外部程序存储器的选通信号。当单片机外扩程序存储器时，该引脚与外部EPROM的读控制端（OE）相连。该引脚为低电平时，则选通外部EPROM，可以进

13、行读外部程序存储器的操作。EA/Vpp(31):外部程序存储器地址允许输入/编程电压输入引脚。当程序存储器地址允许输入端EA为高电平时，CPU访问片内程序存储器；但当程序存储器地址超过0FFFH（对于8751/89C51来说为4kb）时，CPU将自动转向访问片外程序存储器。当EA为低电平时，CPU只访问片外程序存储器。对于8031单片机来说，由于其内部没有集成程序存储器，故该单片机正常工作时，必须外接外部程序存储器，并且EA必须接低电平。八、与单片机相关的应用软件 protel：Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PC

14、B设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器Protues:早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电路原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到DXP 2004，是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client /Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等。Keil：Keil C51是美国Keil Software