单片机ppt

第1章
绪论
第三阶段(1978年～1981年)：高性能单片机阶段。这个阶段 推出的单片机一般都带有串行口，支持多源多优先级中断系统， 片内RAM和ROM的容量都有不同程度的扩大，寻址范围也被扩 大，执行速度亦有提高，部分类型的单片机已经具有A/D功能。 这个阶段有代表性的单片机有：Intel的MCS-51系列、Motorola的 6801和Zilog的Z80系列等。由于这些类型的单片机的性能价格比 较高，目前它们仍被不断改进和发展，应用领域日趋广泛。
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通用型单片机的特点是其片内所有的可开发资源(如存
储器、I/O等)对用户都是开放的。这种类型的单片机可以 应用于各种领域。 专用型单片机的硬件结构和指令都是为某个特殊应用 而设计的，例如频率合成调谐器、打印机控制器等。专用 型单片机又称为专用控制器，这种类型的单片机一般不能 在其他领域应用。
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(5) Microchip(微芯)公司的PIC16、17、18系列单片机。该系 列单片机采用精简指令集、哈佛总线结构、2级流水线取指令和执 行指令方式，片内带有ROM、RAM和EEPROM存储器、I/O端口、 ADC和PWM等资源，具有功耗低、体积小、速度高、价位低等特 点，部分型号的PIC单片机的片内还具有LCD驱动能力。但是，该 系列单片机不支持外围直接扩展数据或程序存储器。 其他主要的8位单片机还有Hitachi(日立)公司的HD63系列单片 机，Mitsubishi(三菱)公司的M3850单片机，NEC(日电)公司的 µPD78系列单片机，NS(美国国家半导体)公司的COP8系列单片机， Epson公司的EOC88系列单片机等。
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在上面所有的8位单片机中，以Intel公司的MCS-51系列单片 机应用最为广泛，占有8位单片机市场较大的份额。由于MCS-51 系列单片机不仅具有丰富的片内资源，以“单片”结构的系统就 可以实现强大的功能，而且扩展外围器件简单，容易组成“大系 统”，因此可满足复杂的嵌入式应用系统的需求。 随着PIC16、17、18系列单片机和AVR系列单片机的快速发展 和推广，这些高性能的RISC型8位单片机也已成为后起之秀，各 自占有8位单片机市场的一定份额。
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(5) Infineon(亿恒，原西门子半导体)公司的C166系列单片机。 它们都是基于C166S内核，目前有V1和V2两种版本，其中V2版本 具有高性能DSP的结构，5级执行流水线，具有高速处理能力及16 MB线性寻址能力，多达128个中断源(其中包括2个快速中断)，支 持位处理，片内带有可编程I/O端口和高速异步串行通信端口。 C166系列单片机是一款高性能的16位单片机，广泛应用于各种复 杂工业过程控制和集散控制系统(DCS)。 (DCS) (6) NS公司的CR16系列单片机。它们是一种RISC单片机，片 内带有ROM、RAM和EEPROM存储器，以及8位分辨率的ADC部 件、多个可编程通用I/O端口、同步/异步串行通信接口单元等资源， 支持32个可屏蔽中断源和1个不可屏蔽中断源。 在上面这些常见的16位单片机中，MCS-196系列、M68HC12 /16系列单片机应用最为广泛，使用这些单片机可以组成任何从简 单到复杂的嵌入式计算机系统。MSP430系列单片机是TI公司近年 才推出的适合于智能仪器、仪表领域应用的低功耗、高速单片机。
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单片机的发展历史可以分为下面几个阶段。 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。由于受当 时的半导体技术、集成电路工艺的限制，此阶段的单片机不得 不采用双片结构，而且功能比较简单。如Fairchild Semiconductor的F8单片机，它仅包含了一个8位CPU、64字节 RAM和2个并行端口，没有内部程序存储器，必须增加一片 3851(包括1 KB ROM、定时/计数器和2个并行I/O端口)才能构成 一台完整的微型计算机。 第二阶段(1976年～1978年)：低性能单片机阶段。以Intel 的MCS-48为代表，完全采用单芯片结构，片内带有一个8位 CPU、并行I/O端口、8位定时/计数器、中断系统、RAM和 ROM等资源。但是，其片内无串行口，中断处理比较简单， RAM和ROM的容量较小，寻址范围有限(一般小于4 KB)。
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3．高集成度 ． 在嵌入式计算机系统的应用领域中，输入/输出控制和特殊器 件扩展都可以通过对I/O端口的编程实现。大多数的单片机都具有 一定数量的I/O端口，以满足外围功能器件的扩展。随着集成电路 技术和工艺的不断提高，单片机技术的发展及其应用领域不断拓 展，提高单片机的集成度，增加片内功能器件，减少外围器件的 扩展，实现真正的“单片”系统，已成为发展的趋势： 集成更多的I/O端口和特殊接口，直接驱动LED、VFD、LCD 等显示器，带有直接中断方式键盘端口等，在单片机系统中实现 人机操作界面而无须扩展外围器件。
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1.2 单片机的发展趋势
单片机作为嵌入式计算机系统的核心，将实时控制作为其主要 发展方向，不断增强其控制性能，降低成本，减小体积，提高可靠 性和稳定性，将逐步取代传统的纯电路的电子控制系统。单片机技 术的飞速发展，也极大地推动了嵌入式系统的发展。 目前，为了适应各种嵌入式系统的应用需求，单片机将向着高 集成度、增强功能、提高速度、降低成本和功耗等方向发展。这主 要表现在以下几个方面。
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2．各种16位单片机的主要特点 ．各种 位单片机的主要特点 (1) Intel公司的MCS-251系列8位/16位结构单片机。该系列单 片机兼容Intel公司的MCS-51系列8位单片机，是从MCS-51单片机 衍生出来的高性能16位增强型单片机，兼容MCS-51单片机的基本 指令集和扩展指令集。 (2) Intel公司的MCS-96和MCS-196系列单片机。该系列单片 机具有高速运算和高速处理能力，片内具有ROM、RAM型存储 器，带有采样/保持电路的多通道高分辨率ADC功能部件、脉宽调 制(PWM)输出通道、片内“看门狗(Watchdog)”定时器、高速输入/ 输出(HSI/HSO)通道以及串行和并行端口等，支持16位乘法和除 法指令。
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1．处理性能的增强 ． 单片机的处理性能取决于其内部数据总线宽度、指令执行速度、 片内存储器容量等指标。近年发展起来的16位和32位单片机就体现 了这个发展趋势。 为了适应更加复杂以及要求快速的数学运算可以植入专用的数 学协处理器。很明随着嵌入式系统功能的复杂，系统软件自然会越 来越庞大，将要求单片机的存储空间越来越大。
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2．增强功能 ． 未来单片机的增强功能主要在网络功能、A/D和D/A功能、 ISP(In System Programmable)功能、DMA功能、显示器驱动等方 面。 嵌入式计算机系统网络技术的高速发展，使我们进入了后PC 时代，网络不是通用计算机系统的专利，嵌入式计算机系统通过 Internet Internet网络相互连接也已经实现。后PC时代出现了信息家电、 PC PDA(Personal Digital Assistant)、可视电话、机顶盒(Set Top Box) 等信息设备，它们都是具有强大网络功能的嵌入式信息设备。 单片数据采集系统的发展是高速单片机被植入高速、高分辨 率A/D功能部件的混合信号微处理器，为了适应智能传感器、智 能仪器仪表和工业实时控制系统的应用需要，在这些领域应用的 单片机片内带有A/D和D/A功能部件是发展趋势。
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(3) Motorola公司的HCS12系列、M68HC12系列、M68HC16 系列和DSP56F8系列单片机。前三种都是适合于过程控制领域应 用的高档16位单片机；DSP56F8系列是采用数字信号处理器(DSP) 结构的单片机，比较适合于那些复杂系统的应用。Motorola公司 的16位单片机的片内一般都带有多通道的12/16位分辨率的ADC部 件、多个PWM通道、ROM和RAM存储器、可编程并行和串行端 口等资源。 (4) TI(德州仪器)公司的MSP430系列单片机。该系列单片机 具有片内FlashROM型程序存储器，并且支持JTAG(Joint Test Action Group，测试行动联合组织)方式的在系统编程、仿真和调 试。片内还具有RAM型数据存储器、高分辨率的ADC部件、 DAC部件、片内“看门狗(Watchdog)”定时器、可编程并行端口和 同步/异步串行端口，部分型号的MSP430单片机的片内还具有直 接LCD显示器驱动接口。MSP430系列单片机的最大特点是功耗 极低，但是这些单片机不支持直接扩展外围程序或数据存储器。
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4．低功耗、宽供电电源 ．低功耗、 利用电池供电的移动式、便携式嵌入式计算机系统，CPU和 外围功能电路的功耗是每位产品设计者都关心的重要指标。宽供 电电源范围有利于减少系统电源电路的成本开销，甚至不需要稳 压电路而直接采用电池供电。CMOS器件具有功耗低的优点，目 前绝大多数单片机都采用CMOS技术，以降低单片机的功耗。为 了充分降低CMOS型单片机的功耗，大多数单片机都具有全速运 行模式、空闲模式和睡眠模式。
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ章
绪论
第1章 章
绪
论
1.1 单片机的发展概况 1.2 单片机的发展趋势 1.3 各种单片机的主要性能特点 1.4 MCS-51系列单片机的性能特点 系列单片机的性能特点 1.5 MCS-51单片机的应用和开发步骤 单片机的应用和开发步骤 习题一
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1.1
单片机的发展概况
单片机:将微处理器、一定容量的RAM、ROM以及I/O口、 定时器等电路集成在一块芯片上，构成单片微型计算机，简 称单片机。 单片机按照其用途可以划分为通用型和专用型两大类。 目前在国内常用的是通用型单片机。
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1.3 各种单片机的主要性能特点
下面分别介绍目前应用比较广泛的各类单片机的主要性能特 点。 1．各种8位单片机的主要特点 ．各种 位单片机的主要特点 (1) Intel公司的MCS-51系列单片机。以8051或8052为内核的 MCS-51系列单片机是目前应用最广泛的单片机之一。 (2) Zilog公司的Z80、Z180和eZ80系列单片机。eZ80单片机 是Zilog公司近年才推出的、适合于网络应用的高档8位单片机； Z80和Z180系列是早期的通用型8位单片机，目前仍被广泛使用。