单片机基础知识.ppt

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1、单片机原理与应用第第1 1章章 单片机基础知识单片机基础知识引入引入 学习单片机的方法学习单片机的方法1.1 单片机基本概念单片机基本概念1.2 数制及转换数制及转换单片机原理与应用数控车床数控车床数控线切割机床数控线切割机床 用单片机可以构成形式多样的控用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。级控制系统等。 单片机原理与应用数字式测角仪数字式测角仪交直流电压电流表交直流电压电流表位移传感器位移传感

2、器单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪灵活、微型化和使用方便等优点，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、流量、速度、电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大

3、。例如精密的测量设备（功率计，示路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。波器，各种分析仪）。 单片机原理与应用1. 智能冰箱 2智能饭煲 3智能食品配料机 可以这样说，现在的家用可以这样说，现在的家用 电器基本上都采用了单片电器基本上都采用了单片 机控制，从电饭褒、洗衣机控制，从电饭褒、洗衣 机、电冰箱、空调机、彩机、电冰箱、空调机、彩 电、其他音响视频器材、电、其他音响视频器材、 再到电子秤量设备，五花再到电子秤量设备，五花 八门，无所不在。八门，无所不在。 单片机原理与应用 现代的单片机普遍具备现代的单片机普遍具备 通信接口，可以很方便地与通信接口，可以很方便地与 计

4、算机进行数据通信，为在计算机进行数据通信，为在 计算机网络和通信设备间的计算机网络和通信设备间的 应用提供了极好的物质条应用提供了极好的物质条 件，现在的通信设备基本上件，现在的通信设备基本上 都实现了单片机智能控制。都实现了单片机智能控制。手机电话机程控交换机楼宇自动通信呼叫系统列车无线通信日常工作中随处可见的移动电话集群移动通信无线电对讲机等。单片机原理与应用医用呼吸机各种分析仪监护仪超声诊断设备病床呼叫系统等等电池分析仪电池分析仪 医用呼吸机医用呼吸机麻醉信息管理系统麻醉信息管理系统单片机原理与应用n单片微型计算机简称单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工单片机。由于它的结构

5、及功能均按工业控制要求设计，所以又称业控制要求设计，所以又称单片微控制器（单片微控制器（single chip single chip MicrocontrollerMicrocontroller）。）。n它是将组成微型计算机机所必须的部件（它是将组成微型计算机机所必须的部件（中央处理器中央处理器CPUCPU、程序存贮器（、程序存贮器（ROM)ROM)、数据存贮器（、数据存贮器（RAM)RAM)、输入、输入/ /输出（输出（I/O)I/O)接口、定时接口、定时/ /计数器、串行口、系统总线等计数器、串行口、系统总线等）集成在一）集成在一个超大规模集成电路芯片上。个超大规模集成电路芯片上。n单片

6、机应用系统单片机应用系统是指为实现特定的功能，由单片机、外围是指为实现特定的功能，由单片机、外围接口电路及合适的软件等构成的应用系统。接口电路及合适的软件等构成的应用系统。单片机原理与应用1946: 第一台电子计算机诞生第一台电子计算机诞生 单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把还比较小，功能比较简单，一般均把CPUCPU、RAMRAM有的还包括了一些简单的有的还包括了一些简单的I/OI/O口集成到芯口集成到芯片上，象片上，象FarichildFarichild公司就属于这一类型，它还公司就属于这一类型，它还需配上外围的

7、其他处理电路方才构成完整的计需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。类似的单片机还有算系统。类似的单片机还有ZilogZilog公司的公司的Z80Z80微微处理器。处理器。 1973: TI公司注册了世界上第一个单片机专利公司注册了世界上第一个单片机专利单片机原理与应用TI 公司推出公司推出 TMS1000单片机单片机TI 公司高速反雷达导航器公司高速反雷达导航器单片机原理与应用 DALLAS (June 11, 1978) 一种新的单一种新的单片集成电路电子语音合成器由片集成电路电子语音合成器由Texas Instruments 开发开发. 单片机原理与应用1982年以后，16位单片

8、机问世，代表产品是INTEL公司的MCS-96系列，16位单片机比起8位机，数据宽度增加了一倍，实时处理能力更强，主频更高，集成度达到了12万只晶体管，RAM增加到了232字节，ROM则达到了8kB，并且有8个中断源，同时配置了多路的A/D转换通道，高速的I/O处理单元，适用于更复杂的控制系统。 单片机原理与应用4、九十年代以后，单片机获得了飞速的发展、九十年代以后，单片机获得了飞速的发展 世界各大半导体公司相继开发了功能更为强大的单片机。美国Microchip公司发布了一种完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列单片机，引起了业界的广泛关注，特别它的产品只有33条精简指令集吸引了不少用户，使

9、人们从INTEL的111条复杂指令集中走出来。PIC单片机获得了快速的发展，在业界中占有一席之地。单片机原理与应用1.1.3 1.1.3 单片机的发展趋势单片机的发展趋势1、低功耗、低功耗CMOS化化 MCS-51系列的系列的8031推出时的功耗达推出时的功耗达630mW，而现在的，而现在的单片机普遍都在单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺互补金属氧化物半导体工艺)。 象象80C51就采用了就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工

10、即高密度金属氧化物半导体工艺艺)和和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 单片机原理与应用2、微型单片化、微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器现在常规的单片机普遍

11、都是将中央处理器(CPU)、随机存、随机存取数据存储取数据存储(RAM)、只读程序存储器、只读程序存储器(ROM)、并行和串行、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、转换器、PMW(脉宽调制电路脉宽调制电路)、WDT(看门狗看门狗)、有些单片机将、有些单片机将LCD(液晶液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。包含的单元电路就更多，功能就越强大。 单片机厂商可以

12、根据用户的要求量身定做，制造出具有单片机厂商可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。自己特色的单片机芯片。 现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。 现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面表面封装封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。化方向发展。单片机原理与应用3、主流与多品种共存、主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种

13、繁多，各具特色，但仍以现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据为核心的单片机占据了半壁江山。而了半壁江山。而Microchip公司的公司的PIC精简指令集精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一的单片机产量与

14、日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。 单片机原理与应用1.1.4 1.1.4 常用常用单片机的选型单片机的选型1 MCS-511 MCS-51单片机的主要产品单片机的主要产品型型 号号制造技术制造技术片内程序存储器片内程序存储器片内数

15、据存储片内数据存储器器8051AHH MOSROM (4k)128字节字节8031AHAH MOS无无128字节字节8751HH MOSEPROM（4K）128字节字节80C31CHMOS无无128字节字节80C32CHMOS无无256字节字节8051H MOSROM （8K）256字节字节8032H MOS无无256字节字节单片机原理与应用 表中列出了表中列出了Intel公司公司MCS-51单片机系列的芯单片机系列的芯片型号以及它们的技术性能指标，使我们对它们片型号以及它们的技术性能指标，使我们对它们的基本情况有了一个概括的了解。的基本情况有了一个概括的了解。 MCS-51系列又分为系列又分

16、为51和和52两个子系列，并两个子系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51子子系列是基本型，而系列是基本型，而52子系列则属增强型。子系列则属增强型。52子系子系列功能增强的具体方面可查阅有关资料。列功能增强的具体方面可查阅有关资料。单片机原理与应用 ATMEL公司公司AT89系列和系列和AVR系列系列 Philips公司各系列单片机公司各系列单片机 PIC（MICROCHIP公司公司 ）系列单片机）系列单片机 ST公司系列单片机公司系列单片机 TI公司（德州仪器）系列单片机公司（德州仪器）系列单片机 Motorola单片机单片机2 2 其它常用单片机系列其它常用单片机系列 点击单片机型号链接到选型表点击单片机型号链接到选型表单片机原理与应用1. 1. 单片机应用系统的硬件组成单片机应用系统的硬件组成1.1.5 1.1.5 单片机应用系统单片机应用系统单片机原理与应用应用实例：应用实例：印刷机串墨辊和墨斗辊温度自动控制系统印刷机串墨辊和墨斗辊温度自动控制系统 单片机单片机 AT89S51AT89S51温度采集和温度采集和模数转换模数转换输