《单片机技术教学做一体化教程 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 万长征 谢利华 魏洪昌 1初识单片机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机技术教学做一体化教程 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 万长征 谢利华 魏洪昌 1初识单片机（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 初识单片机,任务与知识点,任务 认识单片机与普通计算机的不同 认识单片机的学习工具 认识计算机如何表示数据 认识单片机怎样才能开始工作 知识点 单片机的发展概况及主流公司及产品 KEIL软件、PROTEUS软件、启东实训台产品介绍 数制及相互转换、BCD码、ASCII码等 电源及复位电路、时钟电路、单片机的低功耗方式,1.1认识单片机与普通计算机的不同,单片机与普通计算机在结构、发展和使用等方面有着很大的不同，下面让我们来以下几方面做一讲述。,1.1.1 单片机与微机的结构差异,1、微机结构,见下张幻灯片,图 11 微型计算机基本结构,其中，CPU主宰整个系统的运作；存储器用来存放系统所需
2、的程序及数据，它包括只读存储器（ROM）和随机访问存储器（RAM）； I/O则是微型计算机与外部连接的通道，其中包括输入接口和输出接口，只要把这3部分集成在电路板上即可形成一个微型计算机。,微型计算机包括中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、及输入输出单元（I/O）3大部分，如图1-1所示。,2、单片机结构,单片机是在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的CPU、存储器、输入/输出部件和时钟电路等，如图1-2所示。,图 12单片机基本结构,因此它具有体积小，使用灵活、成本低、易于产品化、抗干扰能力强，可在各种恶劣环境下可靠地工作等特点。特别是它应用面广，控制能力强，使它在工业控制、智能仪
3、表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了广泛的应用。它是目前微型计算机控制系统的主流。,1.1.2 单片机的发展概况,1、单片机的历史概述,单片机作为微型计算机的一个分支，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，主要分为4 个阶段：,第一阶段(1974 年-1978 年)：初级单片机阶段。以Intel 公司的MCS-48 为代表。这个系列的单片机在片内集成了8 位CPU、并行I/O、8 位定时器/计数器、RAM 等。无串口I/O， 寻址范围不大于4K。,第二阶段（1978 年-1983 年）：高性能单片机阶段。此时的单片机品种多，功能强，以MCS-51 系列为代表。这个阶段的
4、单片机均带有串行I/O 口，具有多级中断处理系统，定时器/计数器为16 位，片内RAM 和ROM 容量相对增大，且寻址范围可达64KB 。这类单片机应用领域广泛，性价比优良。,第三阶段（1983 年-1990 年）：16 位单片机和8 位高性能单片机并行发展阶段。此阶段的单片机的最大的特点是实时处理能力强，生产工艺先进，集成度高，内部功能强，而且允许用户采用工业控制的专用语言编程，如PL/M、C 语言、BASIC 语言等。如Intel 生产的MCS-96 系统和ATMAL 公司生产的8XC552 系列，特别适用于实时控制。,第四阶段（1990 年至今）：1990 年2 月美国推出的i80860
5、 超级单片机轰动了整个计算机界，它的运算速度为1.2 亿次/秒，可进行32 位整数运算和64 位浮点运算，同时片内具有一个三维图形处理器，可构成超级图形工作站。随着半导体技术的发展，巨型计算机单片化将成为现实。,2、单片机的发展趋势,目前，单片机正朝着高性能和多品种方面发展，其中8 位单片机（以8051单片机系列为代表）价格低廉、应用软件齐全、开发应用方便等特点成为当前单片机中的主流，下面做一简介。,8051单片机最早由Intel公司推出,随后Intel公司将80C51内核使用权以专利互换或出让给世界许多著名IC制造厂商，如 Philips 、NEC、Atmel、AMD、Dallas、siem
6、ens、Fujutsu、OKI、华邦、LG等。在保特与8051单片机兼容的基础上，这些公司容入了自身的优势，扩展了针对满足不同测控对象要求的外围电路，如满足模拟量输入的A/D、满足伺服驱动的PWM、满足高速输入/输出控制的HSL/HSO、满足串行扩展总线I2C、保证程序可靠运行的的WDT、引入使用方便且价廉的Flash ROM等，开发出上百种功能各异的新品种。这样8051单片机就变成了众多芯片制造厂商支持的大家族，统称为8051系列单片机，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。客观事实表明，8051已成为8位单片机的主流，成了事实上的标准MCU芯片。,除8位单片机外，16 位单
7、片机和专用单片机也已进入普及应用阶段。单片机的技术还在不断发展，新型单片机还将不断涌现，具体体现在如下几个方面：,CPU速度、精度功能增强，性能不断提高 存储器容量越来越大 内部资源增多：A/D、D/A、EEPROM 加强片内输入、输出接口功能 外围电路内装化 多功能引脚 制造工艺上的提高 片内ROM 中固化应用软件和系统软件 寻址范围大,当前单片机的产量占整个微机（包括一般的微处理器）产量的80% 以上。在我国，低档8 位单片机于20 世纪80 年代就开始应用，目前已转向高档的8 位和16 位单片机的开发和应用；当前嵌入式系统的出现给高端单片机的应用又增添了新的活力。,目前典型单片机有MCS
8、-51、MSP430、EM78、PIC、AVR等。MCS-51为主流产品。 MSP430为低功耗产品，功能较强。EM78为低功耗产品，价格较低。PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品。AVR为高速、低功耗产品，支持ISP、IAP，I/O口驱动能力较强。,1.1.3 目前流行的主流产品及公司介绍,由于应用中的单片机品种繁多，现选择几种主要的单片机介绍进行介绍：,1、AT89S与AVR单片机,ATMEL公司生产的具有Flash ROM的增强型51系列单片机目前在市场上仍然十分流行，其中AT89S系列十分活跃。AVR单片机是ATMEL在90年代推出的精简指令集RISC的单片机 ,跟PI
9、C类似。使用哈佛结构。是增强型RISC内载Flash的单片机。AVR的单片机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,宇航设备等各个领域。,2、PIC单片机,MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机,CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积。适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机
10、在世界单片机市场份额排名中逐年提高。,3、STC单片机,STC单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的系列单片机，目前国内市场占有率50%以上，STC单片机采用冯诺依曼结构，指令为复杂指令集。其优点是加密性强,很难解密或破解,解密费用很高、国内能解密的人少,一般的仿制者望而退步. 超强抗干扰，三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施，超低功耗，适用于供电系统,如水表、气表、便携设备等.,4、Motorola单片机,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M6
11、8HC11,M68HC12 ,16位机M68HC16, 32位机M683XX. Motorola单片机的特点之一是在同样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 。,5、MSP430单片机,TI公司生产的MSP430单片机，采用冯-诺依曼架构，通过通用存储器地址总线（MAB）与存储器数据总线（MDB）将 16 位 RISC CPU、多种外设以及高度灵活的时钟系统进行完美结合。MSP430能够为当前与未来的混合信号应用提供很好的解决方案。所有 MSP430 外设都只需最少量的软件服务。近几年使用量很大。主要应用范围：计量设备
12、、便携式仪表、智能传感系统。,6、台湾MDT20XX系列单片机,MDT单片机是台湾 MICON 麦肯公司设计的 OTP/MASK掩膜型8位单片机，自1997年推向市场以来，深受广大用户欢迎，MDT系列单片机与 PIC 相比最大特点是温度范围为工业级，最大工作频率可达到 20MHz，不分型号和后缀，及售价十分便宜，同时只需将PIC的HEX文件作十分简单的转换即可，不用作任何修改。工业级OTP单片机,与PIC单片机管脚完全一致,海尔集团的电冰箱控制器,TCL通信产品,长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机。,7、EM78系列OTP型单片机,台湾义隆电子股份有限公司生产, 直接替换PIC16C
13、XX，管脚兼容,功能更强,程序可用专业转换软件转换。适用范围：家电产品、IC卡终端产品（水表电表、煤气表）、保密系统（软件狗、报警器、监控器）、遥控器、 仪表仪器,通信产品（多功能电话、交换机、密码锁）、电子医疗器械等。,8、Scenix单片机,Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机，具有虚拟外设功能,柔性化I/O端口,所有的I/O端口都可单独编程设定,公司提供各种I/O的库函数,用于实现各种I/O模块的功能,如多路UART,多路A/D,PWM,SPI,DTMF,FS,LCD驱动等等. 采用EEPROM/FLASH程序存储器,可以实现在线系统编程.支持在线仿真。,9、LG公司GM
14、S90系列单片机,与Intel MCS-51系列，Atmel 89C51/52，89C2051等单片机兼容，CMOS技术，高达40MHZ的时钟频率，应用于: 多功能电话,智能传感器,电度表,工业控制,防盗报警装置,各种计费器,各种IC卡装置,DVD,VCD,CD-ROM。,10、华邦单片机,华邦公司的W77,W78系列8位单片机的脚位和指令集与8051兼容, 但每个指令周期只需要4个时钟周期,速度提高了三倍,工作频率最高可达 40MHz.同时增加了WatchDog Timer,6组外部中断源,2组UART,2组Data pointer及Wait state control pin。W741系列
15、的4位单片机带液晶驱动,在线烧录,保密性高,低操作电压。,11、Zilog单片机,Z8单片机是Zilog公司的产品,采用多累加器结构,有较强的中断处理能力,开发工具价廉物美.Z8单片机以低价位面向低端应用.我想很多人都知道Z80单板机,直到90年代后期,很多大学的微机原理还是讲述Z80。,12、NS单片机,COP8单片机是NS(美国国家半导体公司)的产品,内部集成了16位A/D,这是不多见的,在看门狗多路及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处.此外,COP8的程序加密也做得比较好。,13、AX1001单片机,由珠海建荣科技公司推出 , 它是 100MIPS 高性能 8 位 RISC 微
16、控制器 , 采用了先进的 CMOS OTP 技术 , 应用于税控机、条形码扫描仪、打印机、网络控制系统、读卡器等等。该款芯片性能比很高。,想一想，做一做,（1）微型计算机与单片机的相同与不同之处？,1.2 认识单片机的学习工具,单片机应用系统设计包括硬件和软件设计两个方面，涉及到的学习工具有KEIL软件、PROTEUS软件和启东实训平台。,1.2.1 KEIL软件简介,Keil软件是美国Keil Software公司出品的单片机软件开发系统，运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统，运行界面如图1-3所示。,图 13 KEIL软件运行界面,Keil软件是一个方便易用的集成环境、提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起，在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，可以使用汇编语言和C语言两种编程语言，因而易学易用，是单片机软件开发的首选工具
