单片机第一章 绪论

单片微型计算机原理与接口技术编著者高锋课程学时安排及性质理论课时：32实验课时：8（4个实验）共计：40学时性质：专业技术基础课课程内容以80C51系列为典型，主要包括：(1)单片机的基本概念、常见产品、发展及应用(1)单片机的基本硬件配置、(2)指令系统、(3)常用功能部件的工作原理、方式及应用编程(4)存储器的扩展原理及方法为以后的单片机综合开发、应用奠定基础。第一章绪论学习目标(1)掌握单片机的概念及基本构成(2)了解单片机的发展及应用(3)了解80C51单片机的系列产品1.1单片微机的发展1.1.1单片微机的概念单片微机是单片微型计算机SCMC（SingleChipMicroComputer）的译名简称它包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O等。国际上常把单片微机称为微控制器MCU(microcontrollrtunit)国内则比较习惯称为“单片微机”或“单片机”通常也是微计算机、微处理器、微控制器、嵌入式控制器的俗称根据总线的宽度分类4位机8位机主要用于处理速度要求不太高而又较大需求的领域。(如：家电、电玩、一般性工业控制)16位机32位机主要用于技术要求高但批量较小的场合。(如：图像图形处理、机器人、高速数据通信）1970年微型计算机研制成功之后，随着大规模集成电路的发展又出现了单片微机。1）美国Intel公司1971年生产的4位单片微机40042）1972年生产的雏形8位单片微机80083）1976年Intel公司首先推出MCS－48系列单片微型计算机。它包括计算机的三个基本单元，已成为真正意义的单片微机，为单片微机的发展奠定了基础，成为单片微机发展进程中的一个重要阶段。1.1.2单片微机的发展4）20世纪80年代初：Intel公司的MCS－51系列单片微机，它具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。直到现在MCS－51仍不失为单片微机中的主流机型。5）16位单片机：具有代表性的是1983年Intel公司推出MCS－96系列单片机。应用于在工业控制产品、高档智能仪表、彩色复印机、录像机等领域6）32位单片机：近几年发展起来，如ARM处理器系列⑴多功能在单片微机中尽可能多的把应用系统中所需要的存储器、各种功能的I/O口都集成在一块芯片内，即外围器件内装化，从而成为名副其实的单片微机。⑵高性能为了提高速度和执行效率，在单片微机中开始使用RISC体系结构、并行流水线操作和DSP等的设计技术，使单片微机的指令运行速度得到大大提高，其电磁兼容等性能明显地优于同类型的微处理器。今后发展趋势(3)全盘CMOS化趋势(4)推行串口扩展总线可以显著减少引脚数量，简化系统结构。1.280C51系列单片微机8051是美INTEL公司在1980年推出的MCS-51系列的第一个成员，MCS是Intel公司的注册商标。凡Intel公司生产的以8051为核心单元的其他派生单片微机都可称为MCS-51系列，有事简称51系列。8051系列泛指所有公司（也包括Intel公司）生产的以8051为核心单元的所有单片微机。80C51系列包括Intel公司的MCS-51，又包括了以8051为核心单元的世界许多公司生产的单片微机，它们具有CHMOS结构从MCS－48单片微机发展到如今的新一代单片微机，大致经历了三代。如以Intel8位单片微机为例，第一代：以MCS－48系列单片微机为代表。属于低性能单片微机阶段。第二代：以MCS－5l系列的8051、8052单片微机为代表。主要的技术特征是为单片微机配置了完善的外部并行总线（AB、DB、CB）和具有多机识别功能的串行通信接口（UART），规范了功能单元的特殊功能寄存器（SFR）控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统，为发展具有良好兼容性的新一代单片微机奠定了良好的基础。第三代：以80C51系列单片微机为代表。80C51系列单片微机保留了MCS－51的所有特性，内部组成基本相同。80C51系列增设了两种可以用软件进行选择的低功耗工作方式：空闲方式和掉电方式。此外，还向外部电路扩展，有的公司产品配备了串行扩展总线，例如芯片见总线I2C、设备间网络系统总线（CAN总线）。根据应用的需要，部分产品对总线结构作了重大改进，推出了非总线型单片微机，其对外部不存在并行三总线(AB、DB、CB)，必要时可以通过串行总线进行扩展。l．家用电器领域国内各种家用电器已普遍采用单片微机控制取代传统的控制电路，做成单片微机控制系统，如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭堡、电视机、录像机及其它视频音像设备的控制器。2．办公自动化领域例如PC机中的键盘、鼠标、显示器、CD-ROM、声卡、打印机、软/硬盘驱动器、调制解调器等。现代办公室中所使用的大量通信、信息产品，如绘图仪、复印机、电话、传真机等，多数都采用了单片微机。1.3单片微机的应用3．工业自动化领域的在线应用如工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等，许多都是以单片微机为核心的单机或多机网络系统。如工业机器人的控制系统是由中央控制器、感觉系统、行走系统、擒拿系统等节点构成的多机网络系统。而其中每一个小系统都是由单片微机进行控制的。4.智能仪器仪表与集成智能传感器领域单片微机来对传统的仪器仪表行业的产品进行“更新换代”，提供了非常理想的的条件。5．汽车电子与航空航天电子系统通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统以及运行监视器（黑匣子）等，都要构成冗余的网络系统。比如一台RMW-7系列宝马轿车就用了63个单片微机。表1–1Philips公司80C51系列的部分单片微机表1–2ATMEL公司89C51系列的部分单片微机表1–3华邦公司W78C51和W77C51系列的部分单片微机