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1、全国高职骨干教师暑期培训单片机原理及应用,电子实验中心 习友宝 2007.7.12,主要内容： 1、单片机的概述 2、8051的基本原理 3、基本汇编及编程 4、c语言编程基本方法 5、C8051F020简介 6、单片机应用举例,1、 微型计算机概述,微处理器 CPU芯片,微处理器的硬件结构,微处理器的体系结构,运算器、控制器、寄存器、总线接口单元,复杂指令集 CISC （Complex Instruction Set Computer） 以Intel公司为代表的CPU，例 MCS-51 芯片 精简指令集 RISC （Reduced Instruction Set Computer） 以IBM
2、公司为代表的CPU，例 POWER PC 芯片,1、 微型计算机概述,单板微型计算机,单片微型计算机,微型计算机系统,CPU、存储器、I/O接口集成在一个芯片上 应用广泛，重点讲解MCS 51的原理,CPU、存储器、I/O接口集成在一张印刷板上 用于工业控制器、家用电器、手机等,更完备CPU、存储器、I/O接口 PC机 微型计算机的骄傲,单片微型计算机、微控制器,单片微型计算机 SCM,（Single Chip Microcomputer）,微控制器 MCU,（Micro Control Unit）,注：称呼不同、功能一样,单片微型计算机、微控制器,CPU MCU,MCU,单片微型计算机微控制
3、器（MCU）,单片机的特点,片内存储器的类型特点,存储器系统的可扩展性,片内ROM 程序指令机器码存放区 片内RAM 运行中随机数据存放区,I/O 接口引脚功能的多样性,位寻址和位处理功能,单片微型计算机微控制器（MCU）,通用型单片机,硬件电路设计简单，软件开发容易,用芯片就可完成系统设计，调试及应用,设计参考资料丰富,如 Intel MCS-51系列,单片微型计算机微控制器（MCU）,专用型单片机,根据特殊要求而设计的单片机,在单片中加入更强的数据处理能力（如 DSP）,常用芯片,TI公司用于信号处理单片机 TMS320 系列 AD公司用于信号处理单片机 ADSP2106 系列,单片微型计
4、算机微控制器（MCU）,单片机的应用,机电一体化设备的控制核心,数据采集系统的前端采集单元,分布式控制系统的前端控制单元,智能化仪器仪表的控制机芯,家电及消费类电子产品的控制机芯,终端及外部设备的控制机芯,常用的单片机,目前，国内单片机应用呈现百花齐放之势，很多不同类型的单片机逐渐进入中国，这给我们增加了选择余地。 因此，可首先选择主流单片机进行学习，在熟悉以后，爱好者可以根据实际情况，选择进一步学习另一种或多种单片机。,8051类单片机,最早由Intel公司推出的8051/31类单片机,也是世界上用量最大的几种单片 机之一。由于Intel公司在嵌入式应用方面将重点放在X86、奔腾等与PC类兼
5、容的高档芯片的开发上，8051类单片机主要由Philips、三星、华邦等公司接产。 这些公司都在 保持与8051单片机兼容的 基础上改善了8051许多特性(如时序特性)。提高了速度、降低了时钟频率，放宽了电源电压的动态范围，降低了产品价格。 发展动态： 1、以8051内核发展出各种系列 ATMEL AT89CXX；WINBOND 51系列； PHILIPS 80C51系列单片机 2.发展成为SOC (如：LCD控制, A/D, D/A ,USB，网络接口 等） 3. 低功耗：如 TI MSP430系列等 4. 高速和DSP结合。嵌入式处理器ARM系列,基于51内核的单片机依然是国内使用最多的，
6、目前国内较常见的有以下几种： PHILIPS： （1）基于80C51内核的微控制器，每个机器周期只需6个时钟周期，比标准51快一倍。 （2）该系列芯片适用于大批量、低成本、低功耗的应用，如电子门禁系统、倒车雷达、里程表等。 （3）主要型号：如 P89C51,P89C52, P89C54,P89C58等,ATMEL公司,ATMEL单片机： （1）ATMEL公司目前的产品主要FLASH,EEPROM,还有可编逻辑器件PLD,门阵列,场可编门阵列FPGA,8051兼容的闪速单片机(FLASH Microcontroller),以及智能卡(Smart Card)。 （2）为了介入单片机市场,ATMEL
7、公司以EEPROM技术和Inte1公司的8031单片机核心技术进行交换,从而取得8031核的使用权。ATMEL公司把自身的优势即先进的Flash技术和8031核相结合,从而生产出了Flash单片机89C51等系列。 （3）主要型号：AT89C51,AT89C52,AT89C1051,AT89C2051,Motorola单片机,Motorola是世界上最大的单片机厂商。品种全、选择余地大、新产品多是其特点，在8位机方面有68HC05和升级产品68HC08， 8位增强型单片机68HC11。升级产品有68HC12 ，16位机68HC16。 Motorola单片机特点之一是在同样速度下所用的时钟频率较
8、Intel类单片机 低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强,更适合用于工控领域及恶劣的环境。,Infineon XC800系列XC866,基于与工业标准8051兼容的内核，每个机器周期只需2个时钟周期，标准51需12个时钟周期。 高度集成片内器件，例如片内振荡器、嵌入式电压调节器(可由3.3V或5.0V的单电源供电)，有许多增强功能。 存储器保护策略为用户知识产权(IP）提供读保护，同时Flash编程和擦除保护用来防止数据破坏。 多闪存组(Flash Bank）结构支持在应用编程（IAP），运行某bank 中的用户程序可编程擦除另一BANK中的内容。 可进行在系统编程ISP，通过PC对嵌入式
9、FLASH方便的编程或擦除。 具有用来产生脉宽调制信号、带有电机控制专用模式的捕获/比较单元,功能扩展的10位模数转换器ADC，具有如自动扫描和结果累加(用于抗混迭滤波或结果平均)等特性; 功能扩展的通用异步收发器UART，支持本地互连网络（LIN)应用，为许多器件提供LIN的底层驱动软件; LIN是一种机动车内部网络互连的整体通信概念。 提供不同的省电模式选择，以满足低功耗应用 扩展了控制片内外设功能的特殊功能寄存器(SFR)的地址范围。,内部结构,Cygnal公司C8051F系列,该系列单片机大部份指令只需一个时钟周期即可完成(89C51的一条指令最少为12个时钟周期)，因而该系列单片机的
10、运行速度大大加快。 其余改进包括加多了中断源、复位源，带有JTAG接口，可在系统编程调试，可实现捕捉、高速输出、PWM功能等，是51系列单片机中的高端产品。 该系列单片机由新华龙电子代理，,Microchip,Microchip单片机是市场份额增长最快的单片机，抗干扰能力强，系列品种齐全，其OTP(一次性可编程)产品大批量用于家电控制等场合，某些内置FLASH ROM的型号用于工业控制也很合适。 主要产品是16C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，仅33条指令，Microchip强调节约成本的最优化设计，适于用量大、档次低、价格敏感的产品。 初档8位单片机：PIC12C5XXX16C5X系
11、列 中档8位单片机：PIC12C6XX/PIC16CXXX系列 高档8位单片机：PIC17CXX系列 中文网站 ,德州仪器公司 TI MSP430系列,通用型单片机，1996年推向市场. MSP430系列单片机均为工业级器件，运行温度 4085 摄氏度。 该单片机最大的特点是用电极省。该系列单片机主要用于各种智能仪表、测试测量系统,便携的设备如U盘，MP3播放器，手持式仪表，玩具等。,MSP430系列特点,16位的RISC(精简指令集)结构，1时钟周期/机器周期（传统MCS51为12时钟周期/机器周期），所以在8M的主频的情况下，其性能远远优于12M主频的传统MCS51单片机。某些型号具有类似
12、于DSP内的硬件乘法器，硬件乘加功能，DMA等，便于快速的实现数字信号处理的一些算法。 开发环境： PC 集成开发环境的软件（IAR Workbench V2.10） JTAG下载线 使用者硬件,Epson单片机,Epson公司以擅长制造液晶显示器著称，故Epson单片机主要为该公司生产 的LCD配套。其单片机的特点是LCD驱动部分做得特别好。在低电压、低功耗方面也很有特 点。,国家半导体公司 NS 单片机,COP8单片机是美国国家半导体公司的产品，该公司以生产先进的模拟电路著称。能生产高水平的数字模拟混合电路。 COP8单片机片内集成了16位A/D，这是单片机中不多见的。COP8单片机，在看
13、门狗电路以及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处。此外，COP8的程序加密控制也做得比较好。,SST公司的SST89C54, SST89C58等 具有在应用中编程( IAP)功能、在系统可编程(ISP)功能，不占用户资源，串口下载，无需编程器、仿真机，芯片可具有仿真机的功能。,AD公司的AduC812, AduC824,AD公司是著名的模拟器件生产公司，这两款单片机是AD公司结合其模拟技术特长而推出的基于51内核的单片机。 Aduc812内部集成有8K FLASH ROM， 640字节EEPROM，256字节RAM，8通道12位A/D , 2通道12位D/A，另有监控电路、温度传感器、
14、SPI和I2C总线接口等丰富资源。 Aduc824内部更是集成了两路24位/16位A/D，这是另一类51高端芯片，该芯片适合用于各类智能仪表、智能传感器、变送器和便携式仪器等领域。,资料及网上讨论,网上交流,1、21icbbs () 中国电子工程师网站： 是目前国内最热门的电子技术社区，注册工程师超过7万人，同时该站也是电子类网站中关注单片机最多的一个论坛，该论坛设有综合技术交流、嵌入式系统等数十个栏目。,2、C51bbs（）,是国内最为成功的单片机类个人网站之一，人气旺盛，提出的各类问题会得到及时的回答，尤其是Keil C方面的问题，是目前国内关于Keil C方面的权威网站。,3、水木清华,
15、是国内著名的BBS站点之一，该站设有许多栏目，其中电路设计与调试、嵌入式系统等与单片机应用与开发有关有一些有实用价值的贴子。 其它一些BBS如 电子爱好者网站 电子报网络版 周立功网站 ,网上找资料,1、力源网站 该网站目前录入有全球92家IC厂商的器件可供查询; 录入有39543个PDF文件可供下载; 全球671家IC厂商可查询其网址及分支机构等情况; 316个IC媒体及网址可供查询。 该站的特点是提供了大量中文资料，分类查询也设计得非常周到。,2、中国电子网（21ic） 该网站提供了各大公司数万份器件资料，通常用到的集成电路资料都可以在这里找到 3、 .,2、MCS-51系列单片机的结构,
16、MCS-51单片机的基本组成,组成单元,CPU 及控制线 内部 ROM 和内部 RAM 4 个 8 位 I/O 口 P0、P1、P2、P3,AT89C51结构图,MCS-51系列单片机的结构,RAM结构图,ROM结构图,00H,FFH,0000H,FFFFH,内部RAM,外部RAM,0FFFH,0000H,1000H,FFFFH,0000H,FFFFH,/EA = 1 内外ROM,/EA = 0 仅外ROM,8051的系统 RAM、ROM 结构图,MCS-51系列单片机的结构,8051 的系统 RAM、ROM 结构总结,访问片内外 RAM 用不同指令识别,访问片内外 ROM 用控制线 /EA 识别,访问片内 RAM 用 MOV 访问片外 RAM 用 MOVX,访问片内外 ROM 使 /EA = 1 仅访问片外 ROM 使 /EA = 0,MCS-51系列单片机的结构,8051片内 RAM 的分配,00H,1FH,20H,2FH,30H,7FH,80H,FFH,00H,1FH,工作寄 存器组,可位
