1、單片機概述（4課時）,1.1 單片機簡介,1.2 單片機發(fā)展歷史和趨勢,1.3 單片機應用領域,1.4 MCS-51單片機簡介,基礎知識部分,1、熟練掌握單片機的硬件組成、基本結構； 2、掌握單片機研究的內(nèi)容、應用范圍及其作用； 3、了解微型計算機與單片機的區(qū)別、指令的執(zhí)行 過程和單片機的發(fā)展方向。,單片機概述,基礎知識部分,教學目的要求：,重點：單片機的硬件組成、基本結構、應用范圍及其作用,難點：指令的執(zhí)行過程,1 單片機概述,單片微型計算機簡稱單片機。由于它的結構及功能均按工業(yè)控制要求設計，所以又稱單片微控制器（single chip Microcontroller）。 它是將組成微型計算

2、機所必須的部件: 中央處理器CPU、程序存貯器（ROM)、數(shù)據(jù)存貯器（RAM)、輸入/輸出（I/O)接口、定時/計數(shù)器、串行口、系統(tǒng)總線等）集成在一個超大規(guī)模集成電路芯片上。 只要外加少許電子零件和集成電路便可以構成一個功能強大的計算機控制系統(tǒng)，故又稱單片微型計算機（single chip Microcomputer）,1.1 單片機簡介,1.2 單片機發(fā)展歷史和趨勢,1.2.1 單片機發(fā)展歷史,第一階段（19741976）： 單片機采用雙片形式，即需另加其它外圍電路才能構成完整的微型計算機。 eg:仙童公司的F8+3851 第二階段（19761978）： 低性能的單片機階段。單片機由一片芯片

3、構成，性能低。eg: MCS-48(Intel)；8048，8035(I/O少，存貯器容量小)； 第三階段（1978至今）： 高性能單片機階段。CPU、并行口、串行口、定時器、RAM、ROM、A/D、多級中斷處理，RAM、ROM容量大，I/O種類數(shù)量多，尋址范圍大。 eg: MCS-518031、Motorona6801、ZilogZ8 第四階段（1982至今） 8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機推出。eg: MCS-518031 ， MCS-968096（8098）,1.2.2 單片機發(fā)展趨勢,一、CPU功能的增強, 雙CPU提高處理能力。 增加數(shù)據(jù)總線寬度。 NEC PD7800系列，內(nèi)部采

4、用16位數(shù)據(jù)總線。 采用流水線結構。指令以隊列形式出現(xiàn)在CPU中。 串行總線。SPI、I2C 用三條數(shù)據(jù)總線代替8位數(shù)據(jù)總線，減少引線，降低成本。,二、內(nèi)部的資源增多, 加大存貯容量。 片內(nèi)EPROM開始EEPROM化。鑒于EEPROM中數(shù) 據(jù)寫入后就能永久保存，因此，有的單片機將它 作為片內(nèi)RAM使用，有的甚至作片內(nèi)通用寄存器。 I/O數(shù)量、能力增強（驅(qū)動能力，傳輸速度、控制能 力）,三、外圍電路內(nèi)裝化,四、低功耗化,將外圍常用電路集成到內(nèi)部，使得內(nèi)部功能越來越強大，使用時往往只需要連接極少量的外圍元器件便可實現(xiàn)強大的功能。,MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機

5、普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導體工藝)。 80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導體工藝)和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征更適合于在要求低功耗象電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。,五、主流與多品種化,現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，兼容其結構和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品

6、和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成、共同發(fā)展的道路。,1.3 單片機應用領域,1.3.1 智能儀器儀表,單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實

7、現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。,數(shù)字式測角儀,1.3.2 工業(yè)控制,數(shù)控車床,數(shù)控線切割機床,用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。,1.3.3 家用電器, 智能冰箱、空調(diào) 智能電飯煲 智能食品配料機 ,1.3.4 計算機網(wǎng)絡和通信領域, 手機、電話機 程控交換機 樓宇自動通信呼叫系統(tǒng) 列車

8、無線通信 日常工作中隨處可見的移動電話 集群移動通信 無線電對講機等。,1.3.3 醫(yī)用設備,醫(yī)用呼吸機 各種分析儀 監(jiān)護儀 超聲診斷設備 病床呼叫系統(tǒng)等等,電池分析儀,醫(yī)用呼吸機,麻醉信息管理系統(tǒng),1.4 MCS-51單片機簡介,1.4.1 單片機內(nèi)部組成,中央處理器（CPU）； 數(shù)據(jù)存儲器（RAM）； 程序存儲器（ROM）； 2個l6位的定時器/計數(shù)器； 并行I/O口（32根I/O線，4個P口）； 外部存貯器尋址范圍ROM、RAM各64K； 全雙工串行口； 中斷系統(tǒng)（ 5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級） 時鐘電路。,1.4.2 MCS-51系列單片機系列產(chǎn)品簡介,小結：,1、單片機的硬件組成。 2、基本結構。 3、應用范圍及其作用。,4、馮.諾