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1、第第1 1章章 单片机概述单片机概述 2020世纪世纪7070年代问世。年代问世。已广泛应用在：已广泛应用在：工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方面。电器、电力电子、机电一体化设备等方面。1.1 1.1 什么是单片机什么是单片机在在半导体硅片半导体硅片上集成了微处理器上集成了微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器(RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口。和各种输入、输出接口。具有具有一台计算机的属性一台计算机的属性。也称为：。也称为：微控制器微控制器 MCU(MCU(
2、MicroControllerMicroController Unit)Unit)嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU（Embedded Embedded icroControllericroController Unit Unit）。）。我国，我国，习惯使用习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。按用途可分为按用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类：两大类：（1 1）通用型）通用型可开发的内部资源：可开发的内部资源：RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等功能部件，全等功能部件，全部提供给用户部提供给用户。用户根据需要，设计一个。用户根据需要，设计一个以通用以通用单片机芯片
3、为核心单片机芯片为核心的测控系统。的测控系统。（2 2）专用型）专用型专门针对某些产品的专门针对某些产品的特定用途特定用途而制作的单片机，而制作的单片机，针对针对 性强性强且且数量巨大数量巨大。对对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面等方面 都作了全面的考虑。都作了全面的考虑。“专用专用”单片机具有十分单片机具有十分明显的综合优势。明显的综合优势。1.2 1.2 单片机的历史及发展概况单片机的历史及发展概况四个阶段四个阶段:第一阶段第一阶段(1974(1974年年19761976年年)：单片机：单片机初级阶段。初级阶段。双片双片的形式，且功能比较简
4、单。的形式，且功能比较简单。第二阶段（第二阶段（19761976年年19781978年）年）：低性能低性能单片机阶段。单片机阶段。以以Intel Intel 公司制造的公司制造的MCS-48MCS-48单片机为代表。单片机为代表。第三阶段第三阶段(1978(1978年现在年现在)：高性能高性能单片机阶段。单片机阶段。IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的68016801系列系列等。等。第四阶段第四阶段(1982(1982年现在年现在)：8 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及1616 位位单片机、单片机、3232位
5、位单片机推出阶段。单片机推出阶段。1.3 81.3 8位单片机的主要生产厂家和机型位单片机的主要生产厂家和机型（1 1）美国）美国IntelIntel公司公司 MCS-51MCS-51系列及其增强型、扩展系列及其增强型、扩展型系列。型系列。（2 2）美国）美国ATMELATMEL公司公司89C5189C51、89C5289C52、89C5589C55、89S5289S52等。等。（3 3）荷兰）荷兰PHILIPSPHILIPS（菲力浦）公司（菲力浦）公司 8xC5528xC552系列系列 。此外：此外：AVRAVR、PICPIC、MICROCHIPMICROCHIP等单片机等单片机 广泛应用广
6、泛应用MCS-51MCS-51系列系列单片机在我国得到了广泛的应用，单片机在我国得到了广泛的应用，主流主流 系列系列,软、硬件设计软、硬件设计资料资料丰富齐全。丰富齐全。1.4 1.4 单片机的发展趋势单片机的发展趋势1.1.CPUCPU的改进的改进（1 1）采用双）采用双CPUCPU结构，提高处理能力结构，提高处理能力（2 2）增加数据总线宽度，内部采用）增加数据总线宽度，内部采用1616位数据总线。位数据总线。（3 3）串行总线结构，菲利浦公司的）串行总线结构，菲利浦公司的I I2 2C C总线总线（InterInterIcbusIcbus）。用两根信号线代替现行的）。用两根信号线代替现行
7、的8 8位数据总线。位数据总线。2 2存储器的发展存储器的发展（1 1）加大存储容量。）加大存储容量。（2 2）片内片内EPROMEPROM采用采用E E2 2PROMPROM或或闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器）存储器（3 3）程序保密化。）程序保密化。3 3片内片内I/OI/O的改进的改进（1 1）增加并行口的驱动能力，能直接输出）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高大电流和高 电压。电压。（2 2）增加）增加I/OI/O口的逻辑控制功能。口的逻辑控制功能。（3 3）设置了一些）设置了一些特殊的串行接口功能特殊的串行接口功能，构成，构成分布式、分布式、网络化网络化系统系统 。
8、4 4外围电路内装化外围电路内装化器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成 在片内在片内系统的单片化系统的单片化。代表：代表：8051F8051F单片机单片机5 5低功耗化低功耗化CMOSCMOS化化CHMOSCHMOS工艺。工艺。总之，向总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化外围电路内装化方向发展。方向发展。1.5 1.5 单片机的应用单片机的应用单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到 各个领域。各个领域。使用温度：使用温度：民品：民品
9、：0+70C 0+70C 工业品：工业品：-40 +85C-40 +85C汽车：汽车：-40+105C-40+105C 军品：军品：-55 +125C-55 +125C在下述的各个领域广泛的应用：在下述的各个领域广泛的应用：1.1.工业自动化工业自动化 2.2.智能仪器仪表智能仪器仪表 3 3消费类电子产品消费类电子产品 4.4.通讯通讯 5 5武器装备武器装备 6 6终端及外部设备控制终端及外部设备控制 7 7汽车电子汽车电子1.6 MCS-511.6 MCS-51系列单片机系列单片机2020世纪世纪8080年代后期年代后期:IntelIntel公司以公司以专利或技术交换专利或技术交换的形的
10、形 式把式把80518051内核技术转让给厂家内核技术转让给厂家。如：如：AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESANALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。这些厂家生产的这些厂家生产的兼容单片机兼容单片机，与，与80518051的系统结构（主的系统结构（主要是指令系统）相同，采用要是指令系统）相同，采用CMOSCMOS工艺工艺。80C5180C51系列：系列：所有所有具有具有80518051指令系统指令系统的单片机的单片机，不应直，不应直接称为接称为MCS-51MCS-51系列单片机，系列单片机，MCSMCS只是只是IntelIn
11、tel公司专用公司专用的单片机系列符号。的单片机系列符号。MCS-51MCS-51系列单片机及其系列单片机及其兼容产品兼容产品通常分成以下几类：通常分成以下几类：（1 1）基本型）基本型 典型产品：典型产品：8031/8051/87518031/8051/8751（2 2）增强型）增强型 典型产品：典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752内部内部RAMRAM增到增到256256字节，字节，80528052、87528752的的内部程序存储器内部程序存储器扩展到扩展到8KB8KB，1616位位定时器定时器/计数器计数器增至增至3 3个。个。（3 3）低功耗型）低功耗型
12、典型产品：典型产品：80C31/87C51/80C5180C31/87C51/80C51。采用。采用CMOSCMOS工艺工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4 4）专用型）专用型 8044/87448044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国，用于总线分布式多机测控系统。美国CypressCypress公司公司的的EZU SR-2100EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口。接口。（5 5）超）超8 8位型位型 典型产品典型产品：PHILIPSPHILIPS公司公司80C552/87C552/83C55280C552/87C552
13、/83C552系列系列单片机。单片机。将将MCS-96MCS-96系列（系列（1616位单片机）位单片机）I/OI/O部件部件如：高速输如：高速输 入入/输出（输出（HSI/HSOHSI/HSO）、）、A/DA/D转换器、脉冲宽度调转换器、脉冲宽度调制（制（PWMPWM）、看门狗定时器（）、看门狗定时器（WDTWDT）等移植进来）等移植进来构成新一代构成新一代MCS-51MCS-51产品。产品。功能介于功能介于MCS-51MCS-51和和MCS-96MCS-96之间之间。目前已得到了较广泛的使用。目前已得到了较广泛的使用。（6 6）片内闪烁存储器型）片内闪烁存储器型 美国美国ATMELATMEL公司公司的的AT89C51AT89C51单片机，受到应用设计者单片机，受到应用设计者的欢迎。的欢迎。MCS-51MCS-51系列以及系列以及80C5180C51系列单片机有系列单片机有多种类型多种类型，但掌但掌握好握好MCS-51MCS-51的的基本型基本型（80318031、80518051、87518751或或80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51）是十分重要的。）是十分重要的。它们是具有它们是具有MCS-51MCS-51内核的内核的各种型号单片机的基础，各种型号单片机的基础，也也是是各种各种增强型增强型、扩展型扩展型等衍生品种的核心。等衍生品种的核心。