第0章第2节华科单片机

单片微型计算机概述单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工业控制要求设计，所以又称单片微控制器（singlechipMicrocontroller）。它是将组成微型计算机机所必须的部件（中央处理器CPU、程序存贮器（ROM)、数据存贮器（RAM)、输入/输出（I/O)接口、定时/计数器、串行口、系统总线等）集成在一个超大规模集成电路芯片上。只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统，故又称单片微型计算机（singlechipMicrocomputer）什么是单片机什么是单片机输入设备运算器输出设备存贮器控制器运算器+控制器单片机的硬件结构什么是单片机单片机与个人PC机相比较优点：使用单片机做设计，降低硬件成本；体积小，适合设计小型而且较简单的控制系统。缺点：由于单片机芯片设计及制造技术方面的原因，在有限的芯片上无法设计出太多的内存空间，因此单片机上的ROM及RAM的容量都比较小。什么是单片机PC计算机的主要用途是科学计算、数据处理、图象分析、数据库人工智能、数字模拟与仿真等。所以CPU发展的动力在于人类无止境的海量数位运算的需求。286、386……奔腾、酷睿等，系统速度越来越快，功能越来越强，价格高。例如Intel酷睿i3系列(2.13-3.3GHz),500～1000元之间。单片机：价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。个人PC的CPU一块多少钱？单片机的呢？单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用P4？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。所以8051出来几十年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。什么是单片机单片机的特点（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。（2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。（3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。（4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。什么是单片机

单片机的种类：——按功能分类(1/7)1.基本型2.增强型3.低功耗型4.高级语言型5.可编程计数阵列（PCA）型6.A/D型7.其他特殊功能型,如DMA型什么是单片机

单片机的种类：——按功能分类(2/7)什么是单片机

基本型特点——８位微型计算机32线并行I/O口;128字节片内RAM；4KB片内ROM：一个全双工串行口;2个16位计数器;5个中断源;32个特殊功能寄存器;典型产品:8031/8051/8751。

单片机的种类：——按功能分类(3/7)什么是单片机

增强型特点（在基本型基础上扩展了）增加了片内RAM容量（256字节）；增加了片内ROM（8KB～32KB）；3个16位计数器;六个中断源;串行口通信速度提高5倍;典型产品:8032/8052/8752。

单片机的种类：——按功能分类(4/7)什么是单片机低功耗型特点降低功率消耗(最低达120mW)(用于航天和便携式产品中)；具有程序存储器保密功能；典型产品:80C31/80C51/87C51。

高级语言型特点固化了高级语言解释程序，使高级语言可以与汇编语言混合使用，如BASIC，C语言等。

单片机的种类：——按功能分类(5/7)什么是单片机

可编程计数阵列型特点具有16位正/负跳变输入捕捉功能；具有16位软件定时器功能；具有16位高速输出功能；具有1个增强的多机通信串口功能；具有8位PWM（脉宽调节）功能。

单片机的种类：——按功能分类(6/7)什么是单片机

A/D型特点具有8路8位A/D转换输入接口功能；具有半双工同步接口功能；具有16位监视定时器功能；增加了2个中断源（A/D转换和串行口）。

单片机的种类：——按功能分类(7/7)什么是单片机其他特殊功能型（略）DMA型；多并行口型；在系统可编程型；在应用可编程型；JTAG调试型。

单片机的种类：——主要生产厂家什么是单片机Intel——MCS-51,MCS-96系列；Motorola——68HCXX系列；Atmel——AT89C系列(80C31内核)Phillps

——P87,P89系列(8051内核)MicrochipZilogTexasSiemens主流产品——Intel单片机主流字长——8位机基础语言——汇编语言核心技术稳定教学机型/典型代表：MCS-51系列（含MCS-52）什么是单片机

单片机的种类：——主流(产品)

单片机的发展与应用：什么是单片机发展的四个阶段电子管计算机（46～58年，5～6万次/秒）晶体管计算机（58～64年，2～3百万次/秒）集成电路计算机（64～71年，2～3千万次/秒）大规模集成电路计算机（71～今，数亿～百亿）微型计算机诞生（71年～）条件——核心部件-中央处理单元（CPU）大大缩小。一、计算机发展的历史

单片机的发展与应用：什么是单片机计算机的性能特点变化对照体积：庞大→微小，缩小几百万倍。速度：很慢→极快，提高20多万倍。价格：昂贵→便宜，下降1万倍。性能：较低→极高，效率提高100多万倍。

单片机的发展与应用：什么是单片机特点及发展简况小而全——体积小，功能全，使用方便；适应面广——有丰富的控制指令，适用于任何场合的控制和智能化要求；诞生（74年）——微控制器——集成于一个芯片上的微型计算机。发展——四个阶段二、单片机的历史

单片机的发展与应用：什么是单片机第一代（1974-1976）：1974年美国仙童公司生产第一个4位单片机F8问世。发展了各种4位机，多用于家用电器、计算器、玩具。第二代（1976-1980）为初级：8位机阶段，发展了各种中、低档8位机。代表产品：Intel8048。片内含有多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器，寻址范围不大于4KB，无串口。可满足一般工业控制和智能化仪表需要。第三代（1980-1983）为高级：8位机阶段，发展了高性能8位机，代表产品：IntelMCS-51系列。普遍带串口，有多级中断处理系统，多个16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大。寻址范围可达64KB。有的带A/D转换器。用于智能终端、局部网络接口。第四代：1983年以后，16位单片机阶段。发展了MCS-96系列16位机，功能强大，价格迅速下降。片内含有A/D、可用于电机控制；网络通讯能力增强。

单片机的发展与应用：什么是单片机单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。MCS-51单片机是目前世界上应用最为广泛的单片机系列。从最早的8031、8051、8751到后来的89C51、89C2051，兼容MCS-51结构和指令.但具有各种新特性的单片机层出不穷，几乎所以单片机厂家的产品中都可以找到兼容MCS-51的成员，熟悉了MCS-51系列的编程和应用就意味着拥有了一个庞大的单片机家族，可以适合绝大多数单片机应用场合。

单片机的发展与应用：什么是单片机1、CPU的改进采用双CPU结构，以提高处理能力。例：Rockwell公司的R6500/21和R65c29。

增加数据总线宽度。例：NEC公司的uPD-7800将ALU作成16位运算部件，内部采用16位数据总线。串行总线结构：I2C和DDB三条数据总线代替现行的8位数据总线，从而大量减少单片机引线，降低成本。例：非力普公司的MAB8420、SCC83C51。2、存储器的发展主要解决容量、ROM的易写、数据不丢失以及软件保密等。三、单片机的发展状况

单片机的发展与应用：什么是单片机3、片内I/O的状况一般单片机都有较多并行口，以满足外围设备、芯片扩展电路的需求，中高档机还配有串口，以满足多机通讯功能要求。

（1）传感器接口；(2)各种工业对象的电气接口；（3）驱动的功率接口；（4）人机对化接口；（5）通讯网络接口。

高速I/O能力、中断处理能力、A/D、D/A的速度和精度、位操作能力、功率驱动能力、程序运行监控能力、信号实时处理能力等。

单片机的发展与应用：什么是单片机4、片内集成更多的外围功能器件。A/D、D/A、DMA控制器、频率合成器、声音发生器、译码驱动器、CRT控制器等。5、半导体工艺技术的发展集成度提高（0.6um工艺）低功耗化（CMOS）总之将向高性能、高可靠性、网络化、低电压、低功耗、低噪音、低成本的方向发展。

单片机的发展与应用：什么是单片机单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机的微小体积和极低的成本，使其可广泛地嵌入到如仪器仪表、工业控制单元、汽车电子系统、办公自动化设备、家用电器、机器人、个人信息终端及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

单片机的发展与应用：什么是单片机

特点小巧灵活，成本低，易于产品化，智能化，主要用于各种智能控制设备，智能仪表中；可靠性高，适应性强，适应于-65-125oC温度范围；控制功能强，扩展性好，容易构成各种规模的应用系统；方便地实现多机通信和分布式控制系统。广泛地应用于工业自动化，智能仪器仪表，家电，通讯，军事终端及外部控制设备及多机分布式系统。四、单片机的应用领域

单片机的发展与应用：什么是单片机1．自动控制单片机已在工业过程控制、机床控制、机器人控制、汽车控制以及飞行器制导系统等方面得到广泛的应用。

2．智能仪器仪表由于单片机具有超微型化的特点，并且有无可比拟的高性能价格比，从而为仪器仪表的智能化提供了可能。

单片机的发展与应用：什么是单片机3．数据采集系统由于单片机可提供多路A／D输入通道，因此很适用于模拟量(温度、压力及流量等)输入采样系统。

4．计算机外设控制器智能化键盘、智能化显示器、智能化打印机、智能化软盘和硬盘驱动器、智能化磁带驱动器及智能化绘图仪等，均可用单片机作为控制器。

5．家用电器电饭锅、电子游戏机、电视机、录音机、组合音响、录像机、洗衣机、电冰箱以及电子玩具等，都使用单片机进行控制。举例：数控机床。