单片机介绍

工业控制 • 单片机具有体积小、控制功能 强、功耗低、环境适应能力强、扩展 灵活和使用方便等优点，用单片机可 以构成形式多样的控制系统、数据采 集系统、通信系统、信号检测系统、 无线感知系统、测控系统、机器人等 应用控制系统。例如工厂流水线的智 能化管理，电梯智能化控制、各种报 警系统，与计算机联网构成二级控制 系统等。
3．共性与个性共存－主流与多品种共存 80C51为核心、ATMEL、PHILIPS、MOTOROLA等 (80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发， 其结构是8048的延伸)
应用分类
通用型/专用型 控制型/家电型 总线型/非总线型
• 通用型/专用型
•
这是按单片机适用范围来区分的。例如， 80C51是通用型单片机，它不是为某种专用途设计 的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产 品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求， 在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机 械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计 算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠 标等电脑配件中都配有1-2部单片机。 汽车上 一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统 上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片 机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和， 甚至比人类的数量还要多。 在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于 嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实 上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片 机家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发 展便分道扬镳。
• 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到 哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置 电路板，飞 机上各种仪表的控制，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，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。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪 表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、 开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、 工程师。 • 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航 空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可 分如下几个范畴：
学习方法
• 基础理论知识包括模拟电路、数字电路 和C语言知识。模拟电路和数字电路属于抽 象学科，要把它学好还得费点精神。在你学 习单片机之前，觉得模拟电路和数字电路基 础不好的话，不要急着学习单片机，应该先 回顾所学过的模拟电路和数字电路知识，为 学习单片机加强基础。否则，你的单片机学 习之路不仅会很艰难和漫长，还可能半途而 废。扎实的电子技术基础是学好单片机的关 键，直接影响单片机学习入门的快慢。有些 同学觉得单片机很难，越学越复杂，最后学 不下去了。有的同学看书时似乎明白了，可 是动起手来却一塌糊涂，究其原因就是电子 技术基础没有打好，首先被表面知识给困惑 了。
数字电路
• 单片机属于数字电路，其概念、术语、硬件结 构和原理都源自数字电路，如果数字电路基础 扎实，对复杂的单片机硬件结构和原理就能容 易理解，就能轻松地迈开学习的第一步，自信 心也会树立起来。相反，基础不好，这个看不 懂那个也弄不明白，越学问题越多，越学越没 有信心。如果你觉得单片机很难，那就应该先 放下单片机教材，去重温数字电路，搞清楚触 发器、寄存器、门电路、COMS电路、时序逻辑 和时序图、进制转换等理论知识。
C语言
• 单片机的学习离不开编程，在所有的程序设计 中C语言运用的最为广泛。C语言知识并不难， 没有任何编程基础的人都可以学，当然，数学 基础好、逻辑思维好的人学起来相对轻松一些。 C语言需要掌握的知识就那么3个条件判断语句、 3个循环语句、3个跳转语句和1个开关语句。别 小看这10个语句，用他们组合形成的逻辑要多 复杂有多复杂。学习时要一条语句一条语句的 学，学一条活用一条，全部学过用过这些关键 语句后，相信你的C基础建立了。
智能仪器
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单片机具有体积小、功耗低、控 制功能强、扩展灵活、微型化和使用 方便等优点，广泛应用于仪器仪表 中，结合不同类型的传感器，可实现 诸如电压、电流、功率、频率、湿 度、温度、流量、速度、厚度、角 度、长度、硬度、元素、压力等物理 量的测量。采用单片机控制使得仪器 仪表数字化、智能化、微型化，且功 能比起采用电子或数字电路更加强 大。
模拟电路
• 模拟电路是电子技术最基础的学科，她让你知 道什么是电阻、电容、电感、二极管、三极管、 场效应管、放大器等等以及它们的工作原理和 在电路中的作用，这是学习电子技术必须掌握 的基础知识。一般是先学习模拟电路再去学习 数字电路。扎实的模拟电路基础不仅让你容易 看懂别人设计的电路，而且让你的设计的电路 更可靠，提高产品质量。
• 控制型/家电型
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这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。 一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用 于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低 价格，外围器件和外设接口集成度高。 显然，上 述分类并不是惟一的和严格的。例如，80C51类单 片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。
应用范围
网络和通信 • 现代的单片机普遍具备通信接 口，可以很方便地与计算机进行数据 通信，为在计算机网络和通信设备间 的应用提供了极好的物质条件，现在 的通信设备基本上都实现了单片机智 能控制，从手机，电话机、小型程控 交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列 车无线通信、再到日常工作中随处可 见的移动电话，集群移动通信，无线 电对讲机等。
单片机介绍
演讲人：沈泉宇 组员：杨靖，冯森，韩留洋，李振宁
单片机的定义
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/计时器等功能（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

发展历史
• 单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三 大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功 的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列 MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛 使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单 片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年 代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提 高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛 应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且 进入主流市场。 • 而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能 力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位Soc单片 机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处 理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号 也只有10美元。 • 当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用 ，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片 机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚 至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
输入/输出（Input /Output ,简称I/O），指的是一切操作、程序或设备与计算机之间发生 的数据 输入/输出设备模型传输过程。
硬件特性
1、主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量 的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口 行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。 芯片 2、系统结构简单，使用方便，实现模块化； 3、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障； 4、处理功能强，速度快。 5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品 6、控制功能强 7、环境适应能力强。
• 总线型/非总线型
• 这是按单片机是否提供并行总线来区分的。 总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总 线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件 都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片 机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内， 因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大 减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总 线型单片机。
概述
• 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式 微控制器（Microcontroller Unit）， 单片机芯 片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机 又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的 芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。 相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机 只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一 • 由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片 机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早 的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一 个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂 的而对体积要求严格的控制设备当中。
善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。
从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展 到现在的32位300M的高速单片机。
什么是单片机?

个人电脑功能强大，计算速度快，是较为理想的计算机。但当 我们需要用一个小装置控制微波炉定时开关时，个人电脑就显得笨重 和昂贵。因此人们设计出一种浓缩型电脑，大的有几平方厘米，小的 比米粒还小，它们叫做“单片机”——单片微型计算机。CPU是一个 芯片，单片机也是一个芯片，看起来外观差不多，它们有什么不同呢？ 答案是：单片机内除了集成有CPU外，还集成了程序储存器ROM （可理解为硬盘）、数据储存器RAM（可理解为内存），输入输出接 口（可理解为显示器、键盘插座），有的单片机内还集成了电机驱动 电路、视频解码电路、AD转换器、无线传输电路等，使得单片机功 能变得非常强大。单片机的特长在于可以用单个芯片和简单外部电路 去实现复杂的控制操作，因此非常适合机器人控制。其实在绝大多数 机器人中都有单片机的影子。简单的和中等复杂的机器人可以用单片 机直接控制，高度复杂的机器人用“个人电脑”戒者“超级计算机” 指挥许多单片机来完成机器人控制。
沅
三、 单片机的发展趋势：
1．制作工艺CMOS化：功耗更低 8051的功耗为630mw，而80C51的功耗只有120mw 。 CMOS：互补金属氧化物半导体
2．尽量实现单片化 ：将A/D(模/数转换器) 、D/A(数/模转 换器)、PWM(脉冲产生器)以及LCD(液晶)驱动器等集成到 芯片内部 。
运用单片机技术的方法
学习单片机所需的准备工作
硬件准备
计算机：普通计算机一台。 软件：KEILC 软件美国Keil
软件开发wenku.baidu.com统
Software公司出品的51系列兼容单片机C语言
编辑窗口
工程窗口 虚拟串口
片内外设窗口
运行信息显示窗口 变量观察窗口
存储器信息窗口
编程器：用于对单片机进行编程。（使用AT89S51芯片可 以使用下载线） 实验板：用来进行单片机开发设计实践，能完成的项目较多 为好。 仿真器：进行较复杂设计时用来调试单片机。方便实用，但 价高。
家用电器和医用设备领域 • 现在的家用电器广泛采用了单片 机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰 箱、空调机、彩电、其他音响视频器 材、再到电子秤量设备和白色家电 等。 单片机在医用设备中的用途亦相 当广泛，例如医用呼吸机，各种分析 仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼 叫系统等等。
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数字电路
• 单片机属于数字电路，其概念、术语、硬 件结构和原理都源自数字电路，如果数字电 路基础扎实，对复杂的单片机硬件结构和原 理就能容易理解，就能轻松地迈开学习的第 一步，自信心也会树立起来。相反，基础不 好，这个看不懂那个也弄不明白，越学问题 越多，越学越没有信心。如果你觉得单片机 很难，那就应该先放下单片机教材，去重温 数字电路，搞清楚触发器、寄存器、门电路、 COMS电路、时序逻辑和时序图、进制转换 等理论知识。理解了这些知识之后再去看看 单片机的结构和原理，我想你会大彻大悟， 信心倍增。