单片机控制系统.ppt
测量与机电控制核心课程（1 1）单片机概述及主要结构单片机概述及主要结构测量与机电控制核心课程本章知识点1、单片机单片机的特点及的特点及分类分类2、单片机的组成部分及主要结构单片机的组成部分及主要结构3、 51单片机的引脚功能单片机的引脚功能测量与机电控制核心课程单片机发展历程单片机发展历程v1947年 贝尔实验室William Shockley 博士和另外两位物理学家发明晶体管（1956年获诺贝尔奖，20世纪最伟大的发明之一）v后来8人在硅谷成立“肖克利半导体实验室”（“8人帮”）v8人不满Shockley的老大作风，诺宜斯领头，一齐离开，在Fairchild的资助下，成立仙童半导体公司（纽约）。v不久，诺宜斯发明集成电路技术，仙童半导体平步青云。（1967年，营业额196000000）测量与机电控制核心课程单片机发展历程（续）单片机发展历程（续）v1967年，史波克与罗蒙离开仙童，创立国民半导体（National Simeconductor）公司；v1968年，桑德斯（行销经理）离职，创立超微半导体（AMD）公司。v1968年，诺宜斯、摩尔、葛洛夫离开，创立英特尔（Intel）（Integrated Electronics）v1965年，摩尔定律：集成电路上可容纳的零件数量每18个月增长一倍，性能提升一倍。40年来验证了。v1969年，日本一家计算机公司Busicom找上门，希望为他们程序化的计算机开发几颗特制芯片，意外促成为微处理器的诞生。测量与机电控制核心课程单片机发展历程（续）单片机发展历程（续）v1971年，举世第一颗4位微处理器诞生。费根，Intel 4004。同时诞生的有4001（RAM）4002（ROM）4003（REGISTER）EPROMv1972年，费根，8008微处理器诞生；v1974年，费根，8080诞生；v1975年，Altair公司用8080设计出第一台微电脑： Altair。盖茨为8080编了BASIC编译程序。后来发展为微软公司。v费根团队中，安则曼，“如果将微处理器与EPROM结合”测量与机电控制核心课程单片机发展历程（续）单片机发展历程（续）v 1976年，INTEL推出8748，世界上第一颗可程序化的微电脑控制器。同时诞生8085。v 后来，8048，8031，8051，8751，89C51v 后来，费根离开INTEL，创立ZILOG，推出Z8，Z80（8085的改良版），Z8000（16位）v Z80与INTEL8085并驾齐驱v 后来，艾克森企业派人接管ZILOG，外行，慢慢消亡。v 1978年，INTEL8086诞生，1979年8088，性能稍低。v 1982年，80286v 1985年，80386v 1989年，80486v 1992年，Pentiumv .测量与机电控制核心课程单片机发展历程（续）单片机发展历程（续）vDSP，ARMvMotorola，ZILOG，IBM，康柏，苹果竞争风起云涌v现在：INTEL，WINBOND，MICROCHIP ATMEL, NEC，PHILIPS，TI.v更多的故事在上演测量与机电控制核心课程单片机发展历程（续）单片机发展历程（续）vINTEL 公司单片机有MCS-48、MCS-51、MCS-96三大系列；v1976年推出8位MCS-48系列中的8748/8048/8035，改进型8749/8049/8039（RAM和ROM扩大一倍）；继续改进型8750/8050/8040 （RAM和ROM再扩大一倍）；v1980年推出了高档8位MCS-51系列中的8751/8051/8031,不久也推出了改进型的8752/8052/8032，应用日益扩大；测量与机电控制核心课程 1.1 单片机概述 一一、微处理器（微处理器（Microprocessor，简称：简称： P）u组成：小型计算机或微型计算机的控制和处理部分组成：小型计算机或微型计算机的控制和处理部分(CPU)u发展历史：问世于发展历史：问世于70年代，历经了年代，历经了4、8、16、32、64位不断升级的发展过程位不断升级的发展过程二、二、微机（微机（Microcomputer,简称：简称： C)u是具有完整运算与控制功能的计算机是具有完整运算与控制功能的计算机u组成：中央处理单元（组成：中央处理单元（CPU)、存储器、存储器、I/O接口电路及接口电路及I/O设备设备1.1.1 什么是单片机什么是单片机测量与机电控制核心课程 1.1 单片机概述三、三、单片机（单片机（SCM）(MCU)u即单片微型计算机即单片微型计算机Singl Chip Microcomputeru组成：组成： P、RAM、ROM以及以及I/O口、定时器口、定时器/计数器计数器、AD/DA等集成在一块芯片上，具有一台等集成在一块芯片上，具有一台计算机的功能计算机的功能u又称：嵌入式微控制器又称：嵌入式微控制器1.1.1 什么是单片机什么是单片机测量与机电控制核心课程1.1.2 单片机的发展l发展历程：发展历程：4位、位、8位、位、16位位 1.1 单片机概述 自单片机诞生以来的近自单片机诞生以来的近30年中，单片机已有年中，单片机已有70多个系列的近多个系列的近500 个机种。国际上较有名、影响较大的公司及他们的产品：个机种。国际上较有名、影响较大的公司及他们的产品： Intel公司的公司的MCS48、MCS51、MCS96系列；系列；Motorola公司的公司的6801、6802、6803、6805、68HCll系列产品；系列产品；Zilog公司的公司的Z8、Super8系列产品；系列产品；Fairchild（仙童）公司和（仙童）公司和Mostek公司的公司的F8、3870系列产品；系列产品；NEC公司的公司的COM87系列产品；系列产品；Rockwell公司的公司的6500、6501系列产品。系列产品。PHILIPS 、LG等公司的等公司的51兼容机。兼容机。测量与机电控制核心课程1.1.3 单片机的特点1、集成度高、集成度高、抗干扰能力抗干扰能力较较强、强、有有较较高的可靠性。高的可靠性。2、体积小、重量轻、功耗小，易于产品化；体积小、重量轻、功耗小，易于产品化；3、控制功能强、运算速度快；控制功能强、运算速度快；4、硬件通用化、应用灵活化，单片机的系统扩展、系硬件通用化、应用灵活化，单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。5、应用系统的研制周期短。应用系统的研制周期短。6、价格便宜。价格便宜。 1.1 单片机概述测量与机电控制核心课程1.1.3 单片机的种类 70多个系列、500个机种1、Intel MCS-48 MCS-51 MCS-962、Motorla 6801 6802 68033、Zilog super84、Fairchild F8 38705、Microchip PIC16xx 1.1 单片机概述测量与机电控制核心课程Intel单片机按功能可分8种类型1、基本型、基本型(51子系列）子系列）8031 （无片内（无片内ROM）8051（4KROM) 8751(片内片内4KRAM);2、增大片内存储容量（、增大片内存储容量（52子系列）片内存储容量扩子系列）片内存储容量扩大一倍，定时器为大一倍，定时器为3个、中断源个、中断源6个；个；3、低功耗基本型：、低功耗基本型：80C51/87C51/80C31，有三种功，有三种功耗控制方式；耗控制方式；4、A/D型型 83C51GA、80C51GA/87C51GA带有带有8路路8位位A/D，半双工同步串行接口；，半双工同步串行接口； 1.1 单片机概述测量与机电控制核心课程5、DMA型型 83C452，它有两个，它有两个DMA通道；通道；6、多并行接口型、多并行接口型83C451，增加，增加2个个8位的准双向口位的准双向口P4/P5和一个内部具有上拉电阻的和一个内部具有上拉电阻的8位双向口；位双向口；7、可编程计数阵列型、可编程计数阵列型83C51FA， 它有它有5个比较个比较/捕捉模捕捉模块、块、16位高速输出、位高速输出、8位脉冲宽度调制等功能；位脉冲宽度调制等功能；8、高级语言型、高级语言型 8052AH 片内固化有片内固化有BASIC52解释程序。解释程序。测量与机电控制核心课程1.1.4 单片机的应用领域1、工业自动化工业自动化（过程控制、数据采集和测控（过程控制、数据采集和测控 、机器人技术、机电一体化产品）；、机器人技术、机电一体化产品）；2、仪器仪表仪器仪表（测试仪表和医疗仪器（测试仪表和医疗仪器-数字化、智能化、高精度、小体积、低成本、数字化、智能化、高精度、小体积、低成本、便于增加显示报警和自诊断功能）；便于增加显示报警和自诊断功能）；3、家用电器家用电器（冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备等）；（冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备等）；4、商业营销商业营销（电子秤、收款机、条形码识别、报警系统等）；（电子秤、收款机、条形码识别、报警系统等）；5、信息和通信产品信息和通信产品（打印机、磁盘驱动器；传真机、复印机、考勤机）；（打印机、磁盘驱动器；传真机、复印机、考勤机）；6、军事方面军事方面（导弹导航系统等）。（导弹导航系统等）。 1.1 单片机概述测量与机电控制核心课程1.1.5 单片机的发展趋势1、CPU的改进的改进采用双采用双CPU：Rockwell 公司的公司的 R6500/21;增加数据总线宽度：增加数据总线宽度：NEC公司的公司的PD7800（16位）；位）；采用流水线结构：采用流水线结构：TMS公司的公司的TMS320，指令以队列形式出现，指令以队列形式出现在在CPU中，从而有很高的运算速度；中，从而有很高的运算速度；串行总线结构：串行总线结构：菲利浦公司的菲利浦公司的MAB8420采用采用I2C总线和总线和DDB总总线。线。2、存储器的发展、存储器的发展增大存储容量、片内增大存储容量、片内EPROM开始开始 EEPROM化、编程保密化等。化、编程保密化等。3、多功能、多功能4、低电压、低功耗、低电压、低功耗测量与机电控制核心课程1.1.6 单片机产品的分级民用级产品民用级产品主要是用于机房、办公环境，其工作环境温度为主要是用于机房、办公环境，其工作环境温度为070；军用级产品军用级产品工作环境有求较高，其工作环境温度要求在工作环境有求较高，其工作环境温度要求在-65+125 ；工业级产品工业级产品工作环境在工作环境在-4085 ，生产流程控制：生产流程控制：1、采用密封式封装；采用密封式封装；2、在规定的温度范围内进行电气特性测试；在规定的温度范围内进行电气特性测试；3、产品经过产品经过125 温度下温度下44小时老化；小时老化；4、老化后老化后100%进行电气特性测试及最终质量检查。进行电气特性测试及最终质量检查。测量与机电控制核心课程中央处理器中央处理器程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器定时定时/计数器计数器并行接口并行接口串行接口串行接口中断系统中断系统 1.2.1 1.2.1 单片机的组成单片机的组成数据总线（数据总线（Data Bus）地址总线（地址总线（Address Bus）控制总线控制总线 （Control Bus） 1.2 单片机的硬件结构测量与机电控制核心课程时钟电路时钟电路SFR和和RAMROMCPU定时定时/计数计数器器并行端口并行端口总线扩展总线扩展控制器控制器串行端口串行端口系系 统统 总总 线线时钟源时钟源T0 T1P0 P1 P2 P3TXD RXDMCS-51单片机系统结构示意图单片机系统结构示意图外中断外中断内中断内中断控制控制数据数据/地址地址测量与机电控制核心课程测量与机电控制核心课程1 1、中央处理器、中央处理器(CPU)： CPU是整个单片机的核心部件，是是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，位数据宽度的处理器，能处理能处理8位二进制数据或代码，位二进制数据
