单片机原理及接口技术第一讲

余锡存曹国华编著西安电子科技大学出版社单片机原理及应用参考书第一页，共26页。第二页，共26页。参考书张毅刚主编彭喜元董继成副主编高等教育出版社第三页，共26页。：：54+18=72：大学方案，知识更新：硬件、编程，易学难精，学习态度：总成绩=平时〔期中〕+实验+期末：按课表、共六次实验：知识构造要求，找工作：专业必修课：深圳周立功、清华邵贝贝、北航何立民几个问题第四页，共26页。第一讲单片机概述〔20世纪70年代问世〕一什么是单片机〔SCM〕〔SingleChipMicrocomputer〕 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、输出接口。具有一台计算机的属性。也称为：微控制器MCU〔MicroControllerUnit〕嵌入式控制器EMCU〔EmbeddedMicroControllerUnit〕。第五页，共26页。按用处可分为通用型和专用型两大类：〔1〕通用型可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。第六页，共26页。

〔2〕专用型 专门针对某些产品的特定用处而制作的单片机，针对性强且数量宏大。 对系统构造的最简化、可靠性和本钱的最正确化等方面都作了全面的考虑。 “专用〞单片机具有十清楚显的综合优势。第七页，共26页。二单片机的历史及开展概况四个阶段:第一阶段(1971年～1974年)：初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。第二阶段〔1974年～1978年〕：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1978年～1982)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四阶段(1982年～如今)：8位单片机稳固开展及16位单片机、32位单片机推出阶段。第八页，共26页。

数学的知识的积累

NumberingandcodingsystemsGottfriedWilhelmLeibniz(July1,1646–November14,1716)Leibnizoccupiesaprominentplaceinthehistoryofmathematicsandthehistoryofphilosophy.HedevelopedtheinfinitesimalcalculusindependentlyofIsaacNewton,andLeibniz'smathematicalnotationhasbeenwidelyusedeversinceitwaspublished.Hebecameoneofthemostprolificinventorsinthefieldofmechanicalcalculators.WhileworkingonaddingautomaticmultiplicationanddivisiontoPascal'scalculator,hewasthefirsttodescribeapinwheelcalculatorin1685[4]andinventedtheLeibnizwheel,usedinthearithmometer,thefirstmass-producedmechanicalcalculator.Healsorefinedthebinarynumbersystem,whichisatthefoundationofvirtuallyalldigitalcomputers.Page

9易经与二进制第九页，共26页。DigitalPrimer–GoorgeBooleanGeorgeBoole

(

2November1815–8December1864)wasanEnglish

mathematicianandphilosopher.AstheinventorofBooleanlogic—thebasisofmoderndigitalcomputerlogic—Booleisregardedinhindsightasafounderofthefieldofcomputerscience.Boolesaid,...nogeneralmethodforthesolutionofquestionsinthetheoryofprobabilitiescanbeestablishedwhichdoesnotexplicitlyrecognise...thoseuniversallawsofthoughtwhicharethebasisofallreasoning...[1]第十页，共26页。NumberingandcodingsystemsDecimalandbinarynumbersystem〔十进制和二进制数字系统〕Humanbeingusebase10system(Decimal)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9零，一，二，三，四，五，六，七，八，九Zero,One,two,three,four,five,six,seven,eight,nineI,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,XComputersusebase2system(Binary)0,1YesNoTrueFalseHighLowOnOffThesetwobinarydigitsarecalledbits为什么说计算机识别二进制数方便？电器开关,手机、计算机开关键，0/1第十一页，共26页。三8位单片机的主要消费厂家和机型〔1〕美国Intel公司MCS-51系列及其增强型、扩展型系列。〔2〕美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。〔3〕荷兰PHILIPS〔菲力浦〕公司8xC552系列。此外：AVR、PIC、MICROCHIP等单片机。 MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。第十二页，共26页。Whoprovidesmicrocontrollers第十三页，共26页。四单片机的开展趋势CPU的改进〔1〕采用双CPU构造，进步处理才能〔2〕增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。〔3〕串行总线构造，菲利浦公司的I2C总线〔Inter－ICbus〕。用两根信号线代替现行的8位数据总线。2．存储器的开展〔1〕加大存储容量。〔2〕片内EPROM采用E2PROM或闪烁〔Flash〕存储器。〔3〕程序保密化。第十四页，共26页。3．片内I/O的改进〔1〕增加并行口的驱动才能，能直接输出大电流和高电压。〔2〕增加I/O口的逻辑控制功能。〔3〕设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、网络化系统。4．外围电路内装化器件集成度的不断进步，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。代表：8051F单片机第十五页，共26页。5．低功耗化CMOS化CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向开展。第十六页，共26页。五单片机的应用单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深化到各个领域。使用温度：民品：0°—+70°C工业品：-40—+85°C汽车：-40—+105°C军品：-55—+125°C第十七页，共26页。在下述的各个领域广泛的应用：1.工业自动化2.智能仪器仪表3．消费类电子产品4.通讯5．武器装备6．终端及外部设备控制7．汽车电子第十八页，共26页。Freescale™andtheFreescalelogoaretrademarksofFreescaleSemiconductor,Inc.Allotherproductorservicenamesarethepropertyoftheirrespectiveowners.©FreescaleSemiconductor,Inc.2005汽车电子消费电子工业控制网络应用无线通讯Wherearemicrocontrollers?飞思卡尔半导体公司

第十九页，共26页。FutureofIT?Accordingtoforecastscharac-terizedbythetermssuchas〔据预测〕Post-PCera〔后电脑时代〕Disappearingcomputer〔消失..〕Ubiquitouscomputing〔普适计算〕Pervasivecomputing〔普适计算〕Ambientintelligence〔情境智能〕Embeddedsystems〔嵌入式系统〕信息技术(InformationTechnology)

第二十页，共26页。ApplicationareasAutomotiveelectronicsAircraftelectronicsTrainsTelecommunication第二十一页，共26页。ApplicationareasAuthenticationMilitaryapplicationsMedicalsystems

e.g.“artificialeye〞医疗系统人造眼军事应用鉴定第二十二页，共26页。 六MCS-51系列单片机 20世纪80年代后期:Intel公司以专利或技术交换的形式把8051内核技术转让给其它厂家。 如：AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。这些厂家消费的兼容单片机，与8051的系统构造〔主要是指令系统〕一样，采用CMOS工艺。80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机，不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。

第二十三页，共26页。MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：〔1〕根本型典型产品：8031/8051/8751〔2〕增强型典型产品：8032/8052/8752内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。〔3〕低功耗型典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺适于电池供电或其它要求低功耗的场合。〔4〕专用型8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国Cypress公司的EZUSR-2100单片机－USB接口。第二十四页，共26页。〔5〕超8位型典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单片机。将MCS-96系列〔16位单片机〕I/O部件如：高速输入/输出〔HSI/HSO〕、A/D转换器、脉冲宽度调制〔PWM〕、看门狗定时器〔WDT〕等移植进来构成新一代MCS-51产品。功能介于