第三章 微处理器的选择
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特性 程序存储器 片内RAM AT89C51/52 4 KB/8 KB 128字节/256字节 AT89S51/52 4 KB/8 KB 128宇节/256字节 AT89L V51/52 4 KB/8 KB 128字节/256字节 AT89LS51/52 4 KB/8 KB 128字节/256字节
16位定时/计数器
MIPS (计算机) - 即Million Instructions Per Second（每秒百万条指令）
C8051F系列的 突出性能
第3章 微处理器的选择
C8051F单片机在以下三个方面有突出性能。
(1) 采用CIP-51内核大力提升CISC（集中指令集）结构运行速 度
Cygnal公司在保持CISC结构及指令系统不变 的情况下，对指令运行实行流水作业，推出了CIP 51的CPU模式。在这种模式中，废除了机器周期 的概念，指令以时钟周期为运行单位。平均每个时 钟可以执行完1条单周期指令，从而大大提高了指 令运行速度，使8051兼容机系列进入了8位高速单 片机行列。
第3章 微处理器的选择
0.2指令系统及CPU架构
CISC的特点、 代表型号、应 用
计算机结构一直是朝着逐渐复杂的方向发展，如 更大的指令集、更多的寻址方式、更多的专用寄存器 和更强的指令计算功能等。将具备这种发展趋势的机 器称为复杂（集中）指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）。 当 CISC发展到一定程度后，一些过于复杂和深 奥的指令加入到指令集反而使控制器的设计变得复杂， 并占用了CPU芯片面积相当大的部分。从处理器的 执行效率和开发成本两方面考虑，为了进一步提高单 片机的性价比，产生了精简指令集计算机(Reduce Instruction Set Computer，RISC)。
第3章 微处理器的选择
2. 其他总线结构的单片机 由于采用传统并行总线结构的单片机内部结构 复杂，系统外部硬件设计优化困难，系统资源利用 率较低，加上单片机应用的广泛性及多样性，带有 各种总线接口的单片机不断推出。如带I2C总线的单 片机，带CAN总线的单片机，带USB总线的单片机， 以及带以太网接口的单片机等。 I2C总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串 行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
哪三种总线？
第3章 微处理器的选择
1. 并行三总线结构的单片机 早期的单片机(8031)系统，基本采用传 统的三总线结构，这种单片机系统由单片机 及简单外围电路构成。该系统具有独立的数 据线、地址线、控制线。在此基础上可以扩 展成需要的应用系统结构。这种单片机指令 功能强、可扩展性强。它可以应用于各种领 域，尤其适于用于控制对象比较复杂的某些 场合。如智能仪器仪表、通信产品、工业控 制系统。
第3章 微处理器的选择
微处理器是智能仪器的核心部件，本章 介绍智能仪器中常用的几种单片机（基于 8051内核的单片机、基于ARM内核的单片机、 DSP来自百度文库单片机、具有专用接口的单片机）的 结构特性及参数。
0.单片机知识的简要复习
单片机是将CPU、存储器、输入输出模 块集成在一个集成电路芯片上的复杂I/O器件。 单片机的种类繁多，在选择单片机时，应对 单片机的结构特点有所了解。
3路
P87LPC762
2 KB/128字节
15/18
UART、FC
4路
P87LPC764 P87LPC767 P87LPC768 P87LPC769
4 KB/128字节 4 KB/128字节 4 KB/128字节 4 KB/128字节
15/18 15/18 15/18 15/18
UART、FC UART、FC UART、FC UART、FC
有 32 6/8 2. 7~4. 0 有 有 无 3 可以
第3章 微处理器的选择
2.精简型单片机(Philips公司的P87LPC700系列)
是80C51改进型单片机,性能更强,兼容8051 取消三总线构架,引脚缩减到20脚甚至更少 增加了用户想要的WDT、I2C总线;其两个模拟量比 较器可组成8位A/D及D/A转换器; 具有上电复位检测、欠压复位检测;保证I/O口驱动 电流达到20 mA; 运行速度为标准80C51的2倍温度范围为-40--+85 °C;有片内RC振荡器;本身的可靠性极好，具有低 功耗特性及彻底的不可破译性。
第3章 微处理器的选择
AT89系列单片机有如下特点:
(1) 内部含Flash存储器 由于内含4KB以上可编程Flash存储器，具有3级 程序存储器锁定,可进行1000次擦/写操作,因此在应 用系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修 改，这就大大缩短了应用系统的开发周期。 (2) 与80C5l引脚兼容
4路 4路 4路 4路 4路，8位ADC 4路，8位ADC 4路，8位ADC
第3章 微处理器的选择
3.精简增强型单片机(Philips公司的P87LPC900系列) 特点是无三总线构架,内部增加了许多功能部件，如 LCD段驱动器、模拟比较器、12C通信端口和看门狗定时 器等，其内部 Flash同时可作E2PROM使用，且内含RTC 日历时钟功能等。 P89LPC900系列基于6倍速的80C51兼容内核，内嵌 Flash程序存储器，可实现在应用编程(ClAP)/在系统编程 (ISP)和快速的2 ms页编程/擦除周期;包括512字节片内 E2PROM和768字节SRAM数据存储器;包括了16位捕获/ 比较/PWM、3 Mb/s的SPI和400 Kb/s的FC总线、增强型 DART、看门狗定时器和用户可选择的电源管理功能;带 有精度为±2.5%的内部振荡器。
第3章 微处理器的选择
3.高档型单片机(Silicon Lab公司的C8051F000系列)
Silicon Lab公司的C8051F系列单片机具有与 MCS 51单片机内核指令集完全兼容的微控制器。 C8051F系列单片机采用具有专利的CIP-51内 核，而Silicon Lab专利与MCS-5l单片机指令系统完 全兼容，运行速度高达25MIPS，除具有标准8051 的数字外设部件之外，片内还集成数据采集和控制 系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。
第3章 微处理器的选择
表2 - 3
51LPC系列单片机基本性能一览表
I/O口 最小值/最大值
存储器 型号 P87LPC759 1 KB/64字节
通信口
比较器
A/D转换器
9/12
P87LPC760
1 KB/128字节
9/12
UART、FC
2路
P87LPC761
2 KB/128字节
11/14
UART、FC
5.PIC单片机的基本特点,类型及应用?
6.DSP技术的定义、结构特点、选择与应用？说出两种典型芯片名称 7.请说出以下芯片的生产厂家,芯片内核及技术特点?
AT89C51 AT89M55800 AT90S8535
PLPC768 LPC2200 MC68HC08 MC5600 PIC12C54 PIC16C70 PIC1742
第3章 微处理器的选择
一.基于 80C51内核的单片机
MCS-51系列单片机是20世纪80年代由美国 Intel公司推出的一种8位单片机。在我国应用广泛。 其片内集成并行I/O口、串行I/O口、16位定时器/计 数器、RAM、ROM等。最高时钟频率为12MHz， 指令系统采用CISC体系。总线结构为三总线。 后来，许多厂家生产与8051指令系统兼容的单 片机,系统结构均采用 CMOS工艺，因而常用 80C51 系列来称呼所有具有 8051指令系统的单片机及8051 内核的单片机。
RISC的特点、 代表型号、应
第3章 微处理器的选择
CISC指令集具有如下特点： 数据线和指令线分时复用，即采用冯· 诺伊 曼结构。它的指令丰富，功能强大，但取指令和 取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高 。
比如：Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、 AT89系 列、华邦Winbond的W78系列和荷兰Philips的P80C51系列等
第3章 微处理器的选择
0.1 单片机的总线结构
目前，世界上许多公司生产单片机，有上千品 种，这些单片机的区别主要是在CPU的字长、结构， 存储器的容量和种类，以及I/O功能等方面。由于每 种单片机性能有限，用户一般选用某种单片机再进 行扩展。扩展的方法是以单片机为基础形成系统总 线，在总线的基础上进行扩展。按照总线的形式不 同单片机可以分为两类，即并行总线结构的单片机 及其他总线结构的单片机。
PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星 KS57C 系列4位单片机和台湾义隆的EM -78系列等
第3章 微处理器的选择
对冯.诺伊曼结构处理器，由于取指令和存取数据要从同一个存储空 间存取，经由同一总线传输，因而它们无法重叠执行，只有一个完成后 再进行下一个。 如果采用哈佛结构处理以上同样的3条存取数指令，由于取指令和存 取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线，使得各条指令可以重叠 执行，这样，也就克服了数据流传输的瓶颈，提高了运算速度。
硬件系统设计首要问题 掌握设计思路
第3章 微处理器的选择
1.基于8051内核的单片机
2.基于ARM内核的单片机 5.可编程逻辑器件
3.其他类型的微处理器
４.DSP数字处理器
第3章 微处理器的选择
第二章要掌握的主要内容
1.单片机指令系统有集中指令集(CISC)和精简指令集(RISC),两种的区 别? 指令结构? 特点? 单片机型号? 应用? 2.80C51系列单片机芯片的四种基本类型及其代表型号?说出几个基本 的单片机型号? 3.基于ARM内核的单片机的特点和应用?
AT89系列单片机的引脚与80C51是一样的，所以，当 用AT89系列单片机取代80C51时，可以直接进行替换。这时， 不管采用40引脚还是44引脚的产品，只要用相同引脚的 AT89系列单片机取代80C51的单片机即可。
第3章 微处理器的选择
(3) 其他技术特点
都具有"三总线"构架;都是40脚封装;在内部包含了4 KB以上可编程Flash程序 存 储器;具有3级程序存储器锁定;可进行1 000次擦/写操作;内含128字节或 256字节的数据存储器、4个8位I/O端口、2-----3个定时/计数器、6-----8级中 断源和1个通用串行接口;工作电压为 2.7-----6 V;具有待机和掉电工作方式。
P89LPC900系列单片机基本性能如表2-4所列。
第3章 微处理器的选择
RTC（32k）:作用是在休眠或者关机模（总 之是26M不工作的模式）下提供时钟，没 有32k时钟不能开机，平时手机靠电池来 给32k时钟供电，如果取下电池则由 Backup battery给32k供电，所以只要保证 Backup battery有电，RTC就不会复位
RISC指令集具有如下特点： 数据线和指令线分离，即采用哈佛结构。取指令和取 数据可以同时进行，且由于线宽于数据线，使其指令较同 类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率 亦更 快。同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空 间利用率大大提高，有超小型化设计。 比如：Microchip的
全双工串行口 I/O口线 中断矢量 电源电压/V 待机和掉电方式 WDT SPI接口 加密位 在系统可编程
2/3
有 32 6/8 4. O~6. 0 有 无 无 3 可以
2/3
有 32 6/8 4. O~5. 5 有 有 有 3 可以
2/3
有 32 6/8 2. 7~6. 0 有 无 无 3 可以
2/3
主要生产厂家？ 代表性芯片？
第3章 微处理器的选择
AT89系列的主 要特点
第3章 微处理器的选择
1. 基本型单片机(Atmel公司的AT89系列) Atmel公司通过技术交换取得了MCS5l单 片机的内核使用权。率先把MCS51单片机的 内核与其擅长的Flash ROM技术相结合，推 出了AT89系列单片机。它是源于8051而又优 于805l的单片机系列。 Flash存储器的使用加速了单片机技术的 发展，基于Flash存储器的ISP／IAP(在系统 可编程／在现场可编程)技术，极大地改变了 单片机应用系统的结构模式及开发和运行条 件，是8051单片机技术发展的一次重大飞跃。
16位定时/计数器
MIPS (计算机) - 即Million Instructions Per Second（每秒百万条指令）
C8051F系列的 突出性能
第3章 微处理器的选择
C8051F单片机在以下三个方面有突出性能。
(1) 采用CIP-51内核大力提升CISC（集中指令集）结构运行速 度
Cygnal公司在保持CISC结构及指令系统不变 的情况下，对指令运行实行流水作业，推出了CIP 51的CPU模式。在这种模式中，废除了机器周期 的概念，指令以时钟周期为运行单位。平均每个时 钟可以执行完1条单周期指令，从而大大提高了指 令运行速度，使8051兼容机系列进入了8位高速单 片机行列。
第3章 微处理器的选择
0.2指令系统及CPU架构
CISC的特点、 代表型号、应 用
计算机结构一直是朝着逐渐复杂的方向发展，如 更大的指令集、更多的寻址方式、更多的专用寄存器 和更强的指令计算功能等。将具备这种发展趋势的机 器称为复杂（集中）指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）。 当 CISC发展到一定程度后，一些过于复杂和深 奥的指令加入到指令集反而使控制器的设计变得复杂， 并占用了CPU芯片面积相当大的部分。从处理器的 执行效率和开发成本两方面考虑，为了进一步提高单 片机的性价比，产生了精简指令集计算机(Reduce Instruction Set Computer，RISC)。
第3章 微处理器的选择
2. 其他总线结构的单片机 由于采用传统并行总线结构的单片机内部结构 复杂，系统外部硬件设计优化困难，系统资源利用 率较低，加上单片机应用的广泛性及多样性，带有 各种总线接口的单片机不断推出。如带I2C总线的单 片机，带CAN总线的单片机，带USB总线的单片机， 以及带以太网接口的单片机等。 I2C总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串 行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
哪三种总线？
第3章 微处理器的选择
1. 并行三总线结构的单片机 早期的单片机(8031)系统，基本采用传 统的三总线结构，这种单片机系统由单片机 及简单外围电路构成。该系统具有独立的数 据线、地址线、控制线。在此基础上可以扩 展成需要的应用系统结构。这种单片机指令 功能强、可扩展性强。它可以应用于各种领 域，尤其适于用于控制对象比较复杂的某些 场合。如智能仪器仪表、通信产品、工业控 制系统。
第3章 微处理器的选择
微处理器是智能仪器的核心部件，本章 介绍智能仪器中常用的几种单片机（基于 8051内核的单片机、基于ARM内核的单片机、 DSP来自百度文库单片机、具有专用接口的单片机）的 结构特性及参数。
0.单片机知识的简要复习
单片机是将CPU、存储器、输入输出模 块集成在一个集成电路芯片上的复杂I/O器件。 单片机的种类繁多，在选择单片机时，应对 单片机的结构特点有所了解。
3路
P87LPC762
2 KB/128字节
15/18
UART、FC
4路
P87LPC764 P87LPC767 P87LPC768 P87LPC769
4 KB/128字节 4 KB/128字节 4 KB/128字节 4 KB/128字节
15/18 15/18 15/18 15/18
UART、FC UART、FC UART、FC UART、FC
有 32 6/8 2. 7~4. 0 有 有 无 3 可以
第3章 微处理器的选择
2.精简型单片机(Philips公司的P87LPC700系列)
是80C51改进型单片机,性能更强,兼容8051 取消三总线构架,引脚缩减到20脚甚至更少 增加了用户想要的WDT、I2C总线;其两个模拟量比 较器可组成8位A/D及D/A转换器; 具有上电复位检测、欠压复位检测;保证I/O口驱动 电流达到20 mA; 运行速度为标准80C51的2倍温度范围为-40--+85 °C;有片内RC振荡器;本身的可靠性极好，具有低 功耗特性及彻底的不可破译性。
第3章 微处理器的选择
AT89系列单片机有如下特点:
(1) 内部含Flash存储器 由于内含4KB以上可编程Flash存储器，具有3级 程序存储器锁定,可进行1000次擦/写操作,因此在应 用系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修 改，这就大大缩短了应用系统的开发周期。 (2) 与80C5l引脚兼容
4路 4路 4路 4路 4路，8位ADC 4路，8位ADC 4路，8位ADC
第3章 微处理器的选择
3.精简增强型单片机(Philips公司的P87LPC900系列) 特点是无三总线构架,内部增加了许多功能部件，如 LCD段驱动器、模拟比较器、12C通信端口和看门狗定时 器等，其内部 Flash同时可作E2PROM使用，且内含RTC 日历时钟功能等。 P89LPC900系列基于6倍速的80C51兼容内核，内嵌 Flash程序存储器，可实现在应用编程(ClAP)/在系统编程 (ISP)和快速的2 ms页编程/擦除周期;包括512字节片内 E2PROM和768字节SRAM数据存储器;包括了16位捕获/ 比较/PWM、3 Mb/s的SPI和400 Kb/s的FC总线、增强型 DART、看门狗定时器和用户可选择的电源管理功能;带 有精度为±2.5%的内部振荡器。
第3章 微处理器的选择
3.高档型单片机(Silicon Lab公司的C8051F000系列)
Silicon Lab公司的C8051F系列单片机具有与 MCS 51单片机内核指令集完全兼容的微控制器。 C8051F系列单片机采用具有专利的CIP-51内 核，而Silicon Lab专利与MCS-5l单片机指令系统完 全兼容，运行速度高达25MIPS，除具有标准8051 的数字外设部件之外，片内还集成数据采集和控制 系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。
第3章 微处理器的选择
表2 - 3
51LPC系列单片机基本性能一览表
I/O口 最小值/最大值
存储器 型号 P87LPC759 1 KB/64字节
通信口
比较器
A/D转换器
9/12
P87LPC760
1 KB/128字节
9/12
UART、FC
2路
P87LPC761
2 KB/128字节
11/14
UART、FC
5.PIC单片机的基本特点,类型及应用?
6.DSP技术的定义、结构特点、选择与应用？说出两种典型芯片名称 7.请说出以下芯片的生产厂家,芯片内核及技术特点?
AT89C51 AT89M55800 AT90S8535
PLPC768 LPC2200 MC68HC08 MC5600 PIC12C54 PIC16C70 PIC1742
第3章 微处理器的选择
一.基于 80C51内核的单片机
MCS-51系列单片机是20世纪80年代由美国 Intel公司推出的一种8位单片机。在我国应用广泛。 其片内集成并行I/O口、串行I/O口、16位定时器/计 数器、RAM、ROM等。最高时钟频率为12MHz， 指令系统采用CISC体系。总线结构为三总线。 后来，许多厂家生产与8051指令系统兼容的单 片机,系统结构均采用 CMOS工艺，因而常用 80C51 系列来称呼所有具有 8051指令系统的单片机及8051 内核的单片机。
RISC的特点、 代表型号、应
第3章 微处理器的选择
CISC指令集具有如下特点： 数据线和指令线分时复用，即采用冯· 诺伊 曼结构。它的指令丰富，功能强大，但取指令和 取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高 。
比如：Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、 AT89系 列、华邦Winbond的W78系列和荷兰Philips的P80C51系列等
第3章 微处理器的选择
0.1 单片机的总线结构
目前，世界上许多公司生产单片机，有上千品 种，这些单片机的区别主要是在CPU的字长、结构， 存储器的容量和种类，以及I/O功能等方面。由于每 种单片机性能有限，用户一般选用某种单片机再进 行扩展。扩展的方法是以单片机为基础形成系统总 线，在总线的基础上进行扩展。按照总线的形式不 同单片机可以分为两类，即并行总线结构的单片机 及其他总线结构的单片机。
PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星 KS57C 系列4位单片机和台湾义隆的EM -78系列等
第3章 微处理器的选择
对冯.诺伊曼结构处理器，由于取指令和存取数据要从同一个存储空 间存取，经由同一总线传输，因而它们无法重叠执行，只有一个完成后 再进行下一个。 如果采用哈佛结构处理以上同样的3条存取数指令，由于取指令和存 取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线，使得各条指令可以重叠 执行，这样，也就克服了数据流传输的瓶颈，提高了运算速度。
硬件系统设计首要问题 掌握设计思路
第3章 微处理器的选择
1.基于8051内核的单片机
2.基于ARM内核的单片机 5.可编程逻辑器件
3.其他类型的微处理器
４.DSP数字处理器
第3章 微处理器的选择
第二章要掌握的主要内容
1.单片机指令系统有集中指令集(CISC)和精简指令集(RISC),两种的区 别? 指令结构? 特点? 单片机型号? 应用? 2.80C51系列单片机芯片的四种基本类型及其代表型号?说出几个基本 的单片机型号? 3.基于ARM内核的单片机的特点和应用?
AT89系列单片机的引脚与80C51是一样的，所以，当 用AT89系列单片机取代80C51时，可以直接进行替换。这时， 不管采用40引脚还是44引脚的产品，只要用相同引脚的 AT89系列单片机取代80C51的单片机即可。
第3章 微处理器的选择
(3) 其他技术特点
都具有"三总线"构架;都是40脚封装;在内部包含了4 KB以上可编程Flash程序 存 储器;具有3级程序存储器锁定;可进行1 000次擦/写操作;内含128字节或 256字节的数据存储器、4个8位I/O端口、2-----3个定时/计数器、6-----8级中 断源和1个通用串行接口;工作电压为 2.7-----6 V;具有待机和掉电工作方式。
P89LPC900系列单片机基本性能如表2-4所列。
第3章 微处理器的选择
RTC（32k）:作用是在休眠或者关机模（总 之是26M不工作的模式）下提供时钟，没 有32k时钟不能开机，平时手机靠电池来 给32k时钟供电，如果取下电池则由 Backup battery给32k供电，所以只要保证 Backup battery有电，RTC就不会复位
RISC指令集具有如下特点： 数据线和指令线分离，即采用哈佛结构。取指令和取 数据可以同时进行，且由于线宽于数据线，使其指令较同 类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率 亦更 快。同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空 间利用率大大提高，有超小型化设计。 比如：Microchip的
全双工串行口 I/O口线 中断矢量 电源电压/V 待机和掉电方式 WDT SPI接口 加密位 在系统可编程
2/3
有 32 6/8 4. O~6. 0 有 无 无 3 可以
2/3
有 32 6/8 4. O~5. 5 有 有 有 3 可以
2/3
有 32 6/8 2. 7~6. 0 有 无 无 3 可以
2/3
主要生产厂家？ 代表性芯片？
第3章 微处理器的选择
AT89系列的主 要特点
第3章 微处理器的选择
1. 基本型单片机(Atmel公司的AT89系列) Atmel公司通过技术交换取得了MCS5l单 片机的内核使用权。率先把MCS51单片机的 内核与其擅长的Flash ROM技术相结合，推 出了AT89系列单片机。它是源于8051而又优 于805l的单片机系列。 Flash存储器的使用加速了单片机技术的 发展，基于Flash存储器的ISP／IAP(在系统 可编程／在现场可编程)技术，极大地改变了 单片机应用系统的结构模式及开发和运行条 件，是8051单片机技术发展的一次重大飞跃。