单片机技术及应用项目化教程 第1章

பைடு நூலகம் (2) 单片机的初级阶段：以1976年Intel公司研制的MCS48为代表，这个系列的单片机内集成有8位CPU、并行I/O口、 8位定时/计数器、RAM、ROM等，资源少、无软件，只能 保证最基本的控制功能。这一阶段的单片机产品还有 Motorola公司的6801系列和Zilog公司的Z8系列。
(3) 单片机的完善阶段：以Intel公司的MCS-51系列为代 表，在这一阶段推出的单片机中普遍带有串行口、多级中断 处理系统、16位定时/计数器，同时加大了片内RAM、ROM 的容量，其寻址范围可达64 KB，有的片内还带有A/D转换 器接口。由于这类单片机的应用领域极其广泛，各大公司竞 相研制，共约有几十个系列、300多个品种。其中，MCS-51 系列单片机因其优良的性能价格比处于主导地位。
(7) 可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系 统的效率和可靠性大为提高。
4．单片机的应用 单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域如下： (1) 工业控制方面的应用：单片机可以构成各种工业控 制系统、数据采集系统等。如数控机床、自动生产线控制、 电机控制、温度控制、航空航天导航系统、电梯智能控制等。 (2) 仪器仪表方面的应用：如智能仪器、医疗器械、数 字示波器、各种物理量的测量仪器等。 (3) 计算机外部设备与智能接口方面的应用：如图形终 端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、 程控交换机、通信终端等。
2．单片机的发展概况 单片机诞生至今，已发展成上百种系列的近千个品种。 单片机的发展大致分为如下5个阶段。 (1) 单片机的诞生：从1971年美国Intel公司研制的4位微 处理器Intel 4004，到1972年该公司研制的功能较强的8位微 处理器Intel 8008，及1974年美国Fairchild公司研制的8位微 处理器F8，拉开了研制单片机的序幕。
3．单片机的特点 单片机具有以下特点： (1) 体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，能方便 地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。 (2) 单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的，即把开 发成功的程序固化在ROM中，而把少量的随机数据存放在 RAM中。这样，小容量的数据存储器能以高速RAM形式集 成在单片机内，以加速单片机的执行速度。
项目一 单片机最小系统
任务1 认识单片机 任务2 制作单片机最小系统 任务3 单片机应用系统的开发流程
任务1 认 识 单 片 机
知识目标：了解单片机的发展概况、特点及应用，掌握 单片机的内部结构、组成及工作原理，掌握单片机存储器的 结构分布。
能力目标：通过了解单片机的内部资源、封装及引脚， 认识常见型号单片机芯片，并能简要描述其功能。
(4) 商用产品方面的应用：如自动售货机、电子收款机、 电子秤等。
(5) 家用电器方面的应用：如微波炉、电视机、空调、 洗衣机、录像机、音响设备等。
单片机在工业、农业、商业、金融、教育、科研、国防 等领域有着十分广泛的应用。
5．MCS-51单片机的封装及引脚功能 1) MCS-51单片机的封装 单片机的种类繁多，封装形式各异。MCS-51单片机的 封装主要有DIP、PLCC及LQFP三种形式，如有20引脚封装 的AT89C2051，44引脚贴片型封装的STC89C52RC(如图1-1 所示)，40引脚DIP封装的AT89S51(如图1-2所示)等。
(3) 采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单 片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。
(4) 单片机的I/O引脚通常是多功能的。由于单片机芯片 上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛 盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于何种功能，可由 指令来设置或由机器状态来区分。
图1-1 STC89C52RC的实物图
图1-2 AT89S51的实物图
以如图1-2所示AT89S51单片机为例，介绍其引脚分布 及功能。
AT89S51共40个引脚，如图1-3所示，大致分为如下四 类。
(1) 电源引脚。 VCC(40脚)：电源端，接+5 V电源。 VSS(20脚)：接地端(GND)。 (2) 时钟电路引脚。 XTAL1(19脚)：外接晶振输入端。 XTAL2(18脚)：外接晶振输出端。
1．单片机的概念 单片微型计算机简称单片机。它把组成微型计算机的中 央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器 (ROM)、I/O接口电路、定时/计数器及串行通信接口等功能 部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。 国际上通常称单片机为微控制器(MCU)，又称为嵌入式微控 制器(EMCU)。
(5) 微控制器全面发展阶段：随着单片机在各个领域的 广泛应用，世界各大单片机研制公司相继推出了高速、大寻 址范围、强运算能力的通用型或专用型的单片机，如Intel公 司研制的80960超级32位单片机，Motorola公司推出的 MC68HC系列单片机，Microchip公司推出的一种完全不兼 容MCS-51的新一代PIC系列单片机，促使单片机进入一个可 广泛选择和全面发展应用的时代。
(4) 单片机向微控制器过渡阶段：以Intel公司的MCS-96 系列16位单片机为代表。与8位机相比，其数据宽度增加了 一倍，实时处理能力更强，主频更高，RAM增加到了232 B， ROM则达到了8 KB，并且有8个中断源，同时配置了多路的 A/D转换通道、高速的I/O处理单元，适用于更复杂的控制 系统。但由于16位机价格太高，其应用受到一定的限制。而 MCS-51因其高性价比，得到了广泛应用，致使知名芯片制 造公司推出了许多与MCS-51兼容的8位单片机，一方面进一 步巩固和发展了8位单片机的主流地位，另一方面强化了微 控制器的特征。
(5) 单片机的外部扩展能力强。在内部的各种功能部分 不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展(如扩展ROM、 RAM，I/O接口，定时器/计数器，中断系统等)，与许多通 用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和 灵活性。
(6) 抗干扰能力强，适用温度范围宽，在各种恶劣的环 境下都能可靠地工作，这是其他类型计算机无法比拟的。