单片机读书笔记

单片机的分类
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

众多的单片机可以从不同角度进行分类。

Ⅰ按生产厂家分
1.INTEL公司的单片机（MCS-48系列单片机：MCS-48单片机是美国INTEL公司于1976年推出，它是现代单片机的雏形，包含了数字处理的全部功能，外接一定的附加外围芯片即构成完整的微型计算机；MCS-51系列：MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品）
2.ATMEL公司的单片机（AT89系列单片机：AT89系列单片机是ATMEL 公司的8位Flash单片机系列。

这个系列单片机的最大特点是在片内含有Flash存储器。

因此，在应用中有着十分广泛的前途特别是在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用；A VR单片机：A VR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash 的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。

A VR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

）
3.Motorola公司的单片机（MC68300系列单片机：MC68300系列微控制器采用模块化设计，可以根据用户的要求，选择不同的模块，以适应不同的应用场合）
4. MicroChip单片机的单片机（PIC12CXXX系列单片机、PIC16CXXX系列单片机）
5.PHILIPS公司的单片机（通用型单片机：PHILIPS公司的P80C31基于80C51内核采用高密度CMOS技术设计制造，包含中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和6个中断源，4层优先级中断嵌套结构，可用于多机通信的串行I/O口，I/O扩展或全双工UART，片内时钟振荡电路；Flash单片机、低功耗OTP单片机）
6.TI公司的单片机（TI单片机MSP430：德州仪器（TI）超低功率16位RISC混合信号处理器的MSP430产品系列为电池供电测量应用提供了最终解决方案。

德州仪器作为混合信号和数字技术的领导者，TI 创新生产的MSP430，使系统设计人员能够在保持独一无二的低功率的同时同步连接至模拟信号、传感器和数字组件。

）
7.其他公司的单片机（美国SST公司的SST89系列、美国CYGNAL公司的C8051FXXX系列单片机、东芝TLCS-870系列单片机）
Ⅱ按单片机数据总线的位数，可将单片机分为4位、8位、16位、32位
4 位单片机的控制功能较弱,CPU 一次只能处理4 位二进制数。

这类单片机常用于计算器、各种形态的智能单元以及作为家用电器中的控制器。

典型产品有NEC 公司的UPD 75××系列、NS 公司的COP400 系列、松下公司的MN1400 系列、ROCKWELL 公司的PPS/1系列、富士通公司的MB88 系列、夏普公司的SM××系列、Toshiba 公司的TMP47×××系列等等。

8 位单片机8 位单片机的控制功能较强，品种最为齐全。

和4 位单片机相比，它不仅具有较大的存储容量和寻址范围，而且中断源、并行I/O 接口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加，并集成有全双工串行通信接口。

在指令系统方面，普遍增设了乘除指令和比较指令。

特别是8 位机中的高性能增强型单片机，除片内增加了A/D 和D/A 转换器外，还集成有定时器捕捉/比较寄存器、监视定时器(Watchdog)、总线控制部件和晶体振荡电路等。

这类单片机由于其片内资源丰富和功能强大，主要在工业控制、智能仪表、家用电器和办公自动化系统中应用。

代表产品有Intel 公司的MCS-48 系列和MCS-51 系列、Microchip 公司的PIC16C××系列和PIC17C××系列以及PIC1400 系列、Motorola 公司的M68HC05 系列和M68HC11 系列、Zilog 公司的Z8 系列、荷兰Philips 公司的80C51 系列(同MCS-51 兼容)、Atmel公司的AT89 系列(同MCS-51 兼容)、NEC 公司的UPD78××系列等等。

16 位单片机是在1983 年以后发展起来的。

这类单片机的特点是：CPU是16 位的，运算速度普遍高于8 位机，有的单片机的寻址
能力高达1MB，片内含有A/D 和D/A转换电路，支持高级语言。

这类单片机主要用于过程控制、智能仪表、家用电器以及作为计算机外部设备的控制器等。

典型产品有Intel 公司的MCS-96/98 系列、Motorola 公司的M68HC16系列、NS 公司的783××系列、TI公司的MSP430系列等等。

32 位单片机的字长为32 位，是单片机的顶级产品，具有极高的运算速度。

近年来，随着家用电子系统的新发展，32 位单片机的市场前景看好。

32 位单片机具有极高的集成度，内部采用新颖的RISC （精简指令系统计算机）结构，CPU 可与其他微控制器兼容，主频频率可达33MHz 以上，指令系统进一步优化，运算速度可动态改变，设有高级语言编译器，具有性能强大的中断控制系统、定时/事件控制系统、同步/异步通信控制系统。

代表产品有Intel 公司的MCS-80960 系列、Motorola 公司的M68300 系列、Hitachi 公司的Super H(简称SH)系列等等。

这类单片机主要应用于汽车、航空航天、高级机器人、军事装备等方面。

它代表着单片机发展中的高、新技术水平。

Ⅲ按制造工艺分
1. HMOS 工艺高密度短沟道MOS 工艺,具有高速度、高密度的特点。

2. CHMOS(或HCMOS)工艺互补的金属氧化物的HMOS 工艺，是CMOS 和HMOS 的结合，具有高密度、高速度、低功耗的特点。

Intel 公司产品型号中若带有字母“C”，Motorola 公司产品型号中若带有字母“HC”或“L”，通常为CHMOS 工艺。

Ⅳ、按通用性可分为：通用型和专用型。

通用型单片机的主要特点是：内部资源比较丰富，性能全面，可履盖多种应用要求，可以应用在非常广泛的领域。

通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。

小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。

M C S一5 1单片机就是一种通用单片机，其结构及原理对所有的单片机都适用。

专用型单片机的主要特点是：针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最优，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。

专用型单片机功能比较专一，针对不同的产品，功能从弱到强应有尽有。

一般出厂时程序已经一次性固化好，不能再修改的单片机。

这些例如电子表里的单片机就是其中的一种。

日本的Epson单片机的LCD驱动做得特别好，东芝公司的面向VCD，数字相机，图象处理市场的32位机采用MIPS3000 ARIsC的CPU 结构。

流行单片机分类
目前，在我国市场上流行的单片机占据主导地位的仍是51内核及其兼容单片机。

这些单片机和MCS-51单片机的指令完全兼容，资料和开发设备比较齐全，价格也比较便宜。

1.51系列单片机
MCS-51系列单片机有三种基本产品：8031/8051/8751是Intel公司早期的产品。

应用的早，影响很大，已成为世界上的工业标准。

后来很多芯片厂商以各种方式与Intel公司合作，也推出了同类型的单片机，如同一种单片机的多个版本一样，虽都在不断的改变制造工艺，但内核却一样，也就是说这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；在使用上基本可以直接互换。

人们统称这些与8051内核相同的单片机为“51系列单片机”。

8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。

用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。

写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。

8051片内有4k ROM，无须外接外存储器和373，更能体现“单片”的简练。

但是所编的程序无法写入到其ROM中，只有将程序交芯片厂代为写入，并是一次性的，不能改写其内容。

8751与8051基本一样，但8751片内有4k的EPROM，用户可以将自己编写的程序写入单片机的EPROM中进行现场实验与应用，EPROM的改写同样需
要用紫外线灯照射一定时间擦除后再写入。

在众多的51系列单片机中，要算ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。

显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。

写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。

而且，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。

AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品种，除了完全兼容8051外，还多了ISP编程和看门狗功能。

ATMEL公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等品种，这些芯片是在AT89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。

AT89C2051取掉了P0口和P2口，内部的程序FLASH存储器也小到2K，封装形式也由51的P40脚改为20脚，相应的价格也低一些，特别适合在一些智能玩具，手持仪器等程序不大的电路环境下应用；AT89C1051在2051的基础上，再次精简掉了串口功能等，程序存储器再次减小到1k，当然价格也更低。

51 单片机目前已有多种型号，市场上目前供货比较足的芯片还要算ATMEL 的51、52 芯片，HYUNDAI 的GMS97 系列，WINBOND 的78e52，78e58，77e58 等。

GMS97 系列是一次性烧写，一般只有大量生产的人才买。

at89c51,52 因可以很容易地解密，一般人们只用它来做实验，或者用在一些即使解了密也无关紧要的场合。

89c2051
只有20 腿，体积小巧，在一些简单应用和体积有限的场合得到广泛应用。

2.PIC系列
PIC单片机系列是美国微芯公司（Microship）的产品，PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速。

例如: PIC12C508为MicroChip公司产品，采用0.7微米工艺技术制造，它是一个只有3条精简指令集低功耗，高性能CMOS 8位单片机，所有的指令均为单周期或双周期，片内含512 字节只读程序存储器EPROM，25个片内数据存储器（RAM），8位定时/计数器及8位可编程预分频器，定时器复位和上电复位，看门狗（WDT）电路，片内RC时钟振荡器，编程序列号侦测，程序存储时间可达40年，省电模式及睡眠唤醒功能，内部微上拉I/O口，可选择片内、片外RC振荡器或晶体振荡器。

PIC12C508A还具有如下特点：低功耗高速CMOS技术，宽工作电压范围，只有8个引脚，同时具有DIP、JW和SOIC多种封装形式。

在工作电压为5V，时钟频率为4MHz时耗电仅为2mA，当工作电压为3V，时钟频率为32kHz时耗电仅为15uA，而待机模式只有1uA，这个特性特别适合于电池供电的掌上型电子产品。

3.A VR系列
A VR单片机是1997年由A TMEL公司研发出的增强型内置Flash 的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。

A VR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

A VR的主要特性：高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位, 一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。

AVR系列单片机的选型：AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。

AVR单片机有3个档次：
低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；
中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等；(正在淘汰或转型到Mega中)
高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128（存储容量8/16/32/64/128KB）以及ATmega8515/8535等。

4.摩托罗拉系列
Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805,M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12 , 16位机M68HC16, 32位机M683XX. Motorola单片机的特点之一是在同样单片机的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境。

MC68300系列是第一个推出的高性能微控制器，现已达几十个品种，近期又有了新的发展，适合于更广泛的应用范围。

MC68300系列微控制器的特点：MC68300系列微控制器采用模块化设计，可以根据用户的要求，选择不同的模块，以适应不同的应用场合。

现在广泛使用的已有十余种产品。