单片机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 朱玉红 单元1 单片机概述

1、单元1 单片机概述,机械工业出版社,学习目的： 了解什么是单片机，单片机的功能及单片机的分类，熟悉单片机的应用领域。 重点、难点： 单片机概念及分类,1.1 初识单片机,1.1.1单片机的外观,C51单片机系列中的AT89C51单片机，外观与常见集成电路块类似，体积较小，左右两侧各有一排金属引脚，共40个引脚（DIP40封装），用来与外部电路连接，尺寸一般为52mm15mm。,1.1.2单片机结构及概念,单片机的概念 （1）微型计算机 在通用计算机中，计算机的硬件系统都是由中央处理器CPU（运算器和控制器）、存储器、输入设备、输出设备等单元组成，这些单元被分成若干块独立的芯片，通过电路连接而构成一台完整的计算机。,（2）单板机 如果将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。 （3）单片机 如果在一片集成电路芯片上集成中央处理器、存储器、I/O接口电路，即一块芯片就构成了一个完整的计算机系统，称为单片微型计算机，因此就简称为单片机（Single C

2、hip Microcomputer）。,单片机是由美国Intel公司发明的。MCS-51是指由Intel公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等。 8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。 8031和8751的结构与8051基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上的不同。 8051 内部设有4KB的掩膜ROM程序存储器， 8031片内没有存储器，而8751则是以4KB的EPROM代替了8051内部4KB的掩膜ROM。 单片机具有体积小、质量轻、 价格便宜的特点， 为应用和开发提供了便利条件。,2、单片机的组成,准确反映单片机本质的叫法应该是微控制器（microcontroller unit），目前国外大多数厂家、学者已普遍采用用MCU。 目前也有人根据单片机的结构和微电子设计特点将单片机称为嵌入式微处理器（enmbedded

3、 microprocesser）或嵌入式微控制器（enbedded microcontroller），本书仍用单片机这一叫法。,1.1.2 单片机的功能及应用,1、功能 单片机的功能很强大，是电子产品的发展方向。单片机只要外接一些简单的电子元器件，并将编译好的程序下载到单片机的存储器中，就可以成为一个新的电子产品。单片机接上键盘可以进行信号输入；接上显示器可以实现数据显示；接上喇叭可以发出声音；可以定时计数；可以控制电机和机器人；可以控制酒店门口的装饰彩灯。凡是与控制或简单计算有关的电子设备都可以用单片机来实现。 2、应用 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，手机，电视，冰箱，洗衣机，门禁系统，航空航天，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，医疗器械，智能仪表，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。,1.2 单片机基本知识简介,1、基本型和增强型 80C51系列又分为基本型（51子系列）和增强型（52子系列），并以芯片型号的最末位数字是1还是2来区别。增强型与基

4、本型相比，其功能有以下变化 （1）片内ROM从4KB增加到8KB。 （2）片内RAM从128B增加到256B。 （3）定时/计数器从2个增加到3个。 （4）中断源从5个增加到6个。,2、芯片中“C”和“S”的含义 MCS-51系列单片机采用两种半导体工艺生产。一种是采用红高速度、高密度和短沟道HMOS工艺。另外一种是采用高速度、高密度、高功耗的互补金属氧化物的CHMOS工艺。 带“C”的芯片具有低功耗（例如8051的功耗为630mW，而80C51的功耗只有只有120mW）的特点之外，还具有各I/O口电平既与TTL电平兼容，也与MOOS电平兼容的特点。 AT89S51/89S52带“S”的系列产品最大的特点是具有“在系统可编程”功能。用户只要连接好下载电路，就可以在不拔下51芯片的情况下，直接在系统中进行编程。编程期间系统是不能运行程序的。,3、单片机环境温度问题 单片机应用中的环境温度问题，是指单片机应用中的抗干扰特性和温度特性。由于单片机的应用是面向工业现场。 民用级：0-+70 工业级：-40-+85 军用级：-65-+125,4、常用存储器类型： RAM：随机存取存储器。每一存储

5、单元都可方便而快速地存取。通常,RAM是指任何快速可写的易失性存储器。 ROM：只读存储器。一旦写入,存储内容便不能再更改。通常,ROM是指不易写入的非易失性存储器。 EPROM：电可编程ROM。可以使用特定的设备写入,并可用紫外线擦除重新写入。 EEPROM：电可擦除可编程ROM。用电擦除而不是像EPROM那样用紫外线擦除,可利用微控制器写入。 Flash：一种容易写入,但速度较慢的非易失性存储器。,5. 80C51与AT80C51 Intel公司在1980年推出80C51系列单片机，由于80C51单片机应用早，影响面很大，已经成为工业标准。后来很多著名厂商如Atmel、Philips等公司申请了版权，生产了各种与80C51兼容的单片机系列。虽然制造工艺在不断地改进，但内核却没有变化，指令系统完全兼容，而且大多数管脚也兼容。因此，我们称这些与80C51内核相同的单片机为80C51系列单片机或51系列单片机。 AT89C51单片机是Atmel公司1989年生产的产品，Atmel率先把80C51内核与Flash技术相结合，推出了轰动业界的AT89系列单片机。AT89C51单片机指令系统和

6、管脚完全与80C51兼容。,6、AT89C51和AT89S51 AT89S51单片机是AT89C51单片机的改进版，新增加了很多功能，性能有了较大的提升，价格基本不变，甚至比AT89C51更低，使用上与80C51单片机完全兼容。 AT89S51相对于AT89C51增加的新功能主要有：ISP在线编程功能、最高工作频率提升为33MHz，具有双工UART串行通道、内部集成看门狗计时器、双数据指示器、电源关闭标识、全新的加密算法，程序的保密性大大加强等。 注意，向AT89C51单片机写入程序与向AT89S51单片机写入程序的方法有所不同，所以，购买的编程器，必须具有写入AT89S51单片机的功能，以适应产品的更新。Atmel公司现已停止生产AT89C51型号的单片机，被AT89S51型号的单片机所替代。,1.3单片机的分类,Intel公司将MCS-51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求。 目前世界上单片机生产厂商很多, 如: Intel、Atmel、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、 Zilog等公司, 其主流产品有几十个系列, 几百个品种。 尽管其各具特色, 名称各异, 但其原理大同小异。 8051结构单片机主要产品有： Intel公司的MCS -51系列单片机 Atmel公司的AT89系列单片机 深圳宏晶科技有限公司的STC系列单片机 Philips公司的80C51、80C552系列； 恩智浦公司：P89系列、LPC系列； Silicon Laboratories公司的C8051系列单片机； 非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非80C51系列的主要产品有： Atmel公司的AVR系列单片机 Microchip的PIC系列单片机 ； TI的MSP430F系列16位低功耗单片机； Zilog公司的Z8系列单片机；,

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