1、單片機(jī)作業(yè)姓名：劉瑞峰學(xué)號(hào)：120612110對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)根據(jù)課本的定義我們知道單片機(jī)是一種集成度很高的微型計(jì)算機(jī)。目前單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化等領(lǐng)域。 單片機(jī)和計(jì)算機(jī)還是有很大的區(qū)別的，單片機(jī)是在半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM、EPROM）和各種輸入/輸出（I/O）接口等形成的芯片級(jí)的微型計(jì)算機(jī)，所以單片機(jī)具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，其主要應(yīng)用與測(cè)控領(lǐng)域，也成為微控制器MCU。單片機(jī)的基本組成和基本工作原理與一般的微型計(jì)算機(jī)的相同，但在具體結(jié)構(gòu)和處理過程上又有自己的特點(diǎn)。主要特點(diǎn)如下。（1）在存儲(chǔ)器結(jié)

2、構(gòu)上，單片機(jī)的存儲(chǔ)器采用哈佛結(jié)構(gòu)（Harvard），其ROM和RAM是嚴(yán)格分開的。ROM成為程序存儲(chǔ)器，只存放程序、固定常數(shù)和數(shù)據(jù)表格。RAM成為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于工作區(qū)及存放數(shù)據(jù)。二者的訪問方式也不同，使用不同的尋址方式，通過不同的地址指針訪問。單片機(jī)的存儲(chǔ)器在操作時(shí)分為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器四種情況。（2）在芯片引腳上，單片機(jī)大部分采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)進(jìn)行封裝。（3）在內(nèi)部資源訪問上，單片機(jī)是通過特殊功能寄存器（SFR）的形式來(lái)完成資源的訪問 。（4）在指令系統(tǒng)上，單片機(jī)采用面向控制的指令系統(tǒng)。（5）單片機(jī)內(nèi)部一般都集成有一個(gè)全雙工的串行接口。（6）單片機(jī)

3、有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展能力。51單片機(jī)外部可以擴(kuò)展64kb片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)輸出設(shè)備輸出接口電路運(yùn)算器控制器輸入接口電路輸入設(shè)備存儲(chǔ)器二、單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)的歷史可以追溯到20世紀(jì)70年代，美國(guó)inter公司在1971年推出了4位單片機(jī)4004,1972年又推出了8位單片機(jī)8008雛形。在1976年推出MCS-48單片機(jī)以后的30年中，單片機(jī)的發(fā)展和其相關(guān)的技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)次的更新?lián)Q代。其發(fā)展速度大約為每3、4年更新一代，集成度增加1倍、功能翻1番。以8位單片機(jī)的推出為起點(diǎn)，單片機(jī)的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段。第一階段（1976-1978）：初級(jí)單片機(jī)階段。第二階段（1978-198

4、2）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的完善階段。第三階段（1982-1992）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位高級(jí)單片機(jī)的發(fā)展階段。這個(gè)階段單片機(jī)的代表為8051系列。其技術(shù)主要特點(diǎn)有。（1） 外部功能集成。（2） 出現(xiàn)了為滿足外部串行外部擴(kuò)展要求而設(shè)計(jì)的串行擴(kuò)展總線和接口。eg:SPI、I2C、BUS、單總線等。（3） 出現(xiàn)了為滿足分布式系統(tǒng)的功能要求，突出控制功能的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，如：CAN、BUS等。（4） 在程序存儲(chǔ)器方面，使用了片內(nèi)存儲(chǔ)器技術(shù)，出現(xiàn)了片內(nèi)集成EPROM、EEPROM、flashROM、及maskROM、OTPROM等各種類型的單片機(jī)。第四階段（1993年至今）：百花齊放階段。技術(shù)創(chuàng)新速度不斷加快，

5、其創(chuàng)新內(nèi)容主要有一下幾個(gè)方面。（1） 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用是面對(duì)最底層的電子技術(shù)的應(yīng)用。（2） 大力發(fā)展專用型單片機(jī)。（3） 致力于提高單片機(jī)的綜合品質(zhì)。三、單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種的方向發(fā)展，CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外部電路內(nèi)裝化等是其發(fā)展的主要特點(diǎn)。四、常用的單片機(jī)系列 單片機(jī)可分為通用型單片機(jī)和專用型單片機(jī)倆大類。通用型單片機(jī)是把可開發(fā)資源全部提供給使用者開發(fā)的微控制器。專用型單片機(jī)則是為過程控制、參數(shù)檢測(cè)、信號(hào)處理等領(lǐng)域的特殊需要而設(shè)定的單片機(jī)通常所說(shuō)的單片機(jī)即指通用型單片機(jī)。1、8位單片機(jī)系列1）MCS-51系列單片機(jī)2)ST公司的

6、STM8系列單片機(jī)3）STC系列單片機(jī)4）Microchip公司的PIC系列單片機(jī)5）ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)2、16位單片機(jī)系列3、32位單片機(jī)系列五、單片機(jī)的應(yīng)用如今單片已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到那個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)

7、算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域大致可分如下幾個(gè)范疇。1) 在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，故可以廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流速、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 使用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)。例如：工廠流水線的智能化管理,電梯的智能化控制，各種報(bào)警系統(tǒng)，以及與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。3

8、）在家用電器中的應(yīng)用隨著單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)及其可靠性高、控制功能強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)在家電中得到日益廣泛的應(yīng)用。六、單片機(jī)的封裝單片機(jī)封裝常見的有DIP SOP QFP QFN等，以外形的的包裝形式不同分類的。像DIP就屬于那種插片式的；SOP屬于貼片式，這種封裝的集成電路引腳均分布在兩邊，其引腳數(shù)目多在28個(gè)以下；QFP是方型扁平式封裝技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上；QFN是一種無(wú)引腳封裝，呈正方形或矩形，封裝底部中央位置有一個(gè)大面積裸露的焊盤，具有導(dǎo)熱的作用，在大焊盤的封裝

9、外圍有實(shí)現(xiàn)電氣連接的導(dǎo)電焊盤。而就51單片機(jī)而言有雙列直插封裝（DIP）和44引腳的方形封裝。七、單片機(jī)的引腳 關(guān)于單片機(jī)的外部引腳，我們通過MCS-51來(lái)具體進(jìn)行分析。P1口 VCC P0口EAALEPSENRSTP3口 p XTAL2XTAL1 P2口 GND外部引腳功能：VCC（40）：供電電壓。 GND（20）：接地。 P0口（3932）：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸

10、出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口（07）：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口（2821）：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)

11、行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口（1017）：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故.RST/VPD（9）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG(30)：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平

12、用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。PSEN(29)：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳與外部EPROM的讀控制端（OE）相連。該引腳為低電平時(shí)，則選通外部EPROM，可以進(jìn)

13、行讀外部程序存儲(chǔ)器的操作。EA/Vpp(31):外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入/編程電壓輸入引腳。當(dāng)程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端EA為高電平時(shí)，CPU訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；但當(dāng)程序存儲(chǔ)器地址超過0FFFH（對(duì)于8751/89C51來(lái)說(shuō)為4kb）時(shí)，CPU將自動(dòng)轉(zhuǎn)向訪問片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只訪問片外程序存儲(chǔ)器。對(duì)于8031單片機(jī)來(lái)說(shuō)，由于其內(nèi)部沒有集成程序存儲(chǔ)器，故該單片機(jī)正常工作時(shí)，必須外接外部程序存儲(chǔ)器，并且EA必須接低電平。八、與單片機(jī)相關(guān)的應(yīng)用軟件 protel：Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PC

14、B設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器Protues:早期的PROTEL主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無(wú)硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client /Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等。Keil：Keil C51是美國(guó)Keil Software