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| 大连理工大学网络教育学院单片机原理及应用辅导资料一 |
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单片机原理及应用辅导资料一主题：课件第1章——单片机的基本概述学习时间：2021年9月27日--10月3日课程内容：我们这周主要学习
第1章单片机的基本概述的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对单片机相关知识的理解。一、学习要求1．掌握单片机的基本结构；2
．能够举例说明单片机的分类、功能以及应用特点。重点：单片机的基本结构难点：单片机的特点；单片机的主要应用二、主要内容1．单片机的基
本概述①ENIAC：1946年2月15日，第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegra
torandCalculator，）问世。②CPU：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，运算器与控制器合
称为中央处理器（CPU）。图1电子计算机的经典结构③微处理器：集成了运算器和控制器（即CPU）的芯片。④微型计算机：微处理器、存
储器和I/O（输入/输出）接口电路构成微型计算机。图2微型计算机的组成⑤微型计算机的应用形态：多板机（系统机）、单板机、单片机。
（a）系统机（b）单板机（c）单片机图3微型计算机的三种应用形态的比较⑥单片机：剪裁计算机的功
能部件后在一块半导体硅片上集成如下部件的芯片称为单片机1)微处理器(CPU)2)存储器(RAM、ROM或EPROM)3)
各种输入、输出接口单片机的诞生标志着微型计算机的发展已经形成了：通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。作为嵌入式控制器，单片
机的设计理念是：微型化、低成本、低功耗及具有很好的性价比。是通用计算机所无法取代的。对于一个当代工程师，对单片机的掌握程度已经成为
直接影响其事业发展的重要因素。2．单片机的发展概况（1）4位单片机阶段自1975年美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1
000后，各个计算机生产公司竞相推出4位单片机。例如美国国家半导体公司(NationalSemiconductor)的COP40
2系列，日本电气公司(NEC)的μPD75XX系列，美国洛克威尔公司(Rockwell)的PPS/1系列，日本松下公司的MN140
0系列，富士通公司的MB88系列等。4位单片机主要用于家用电器、电子玩具等。（2）8位单片机阶段1976年9月，美国Intel公司
首先推出了MCS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新的阶段，8位单片机纷纷应运而生。例如，莫斯特克(Mostek)和仙
童(Fairchild)公司共同合作生产的3870(F8)系列，摩托罗拉(Motorola)公司的6801系列等。在1978年以前
各厂家生产的8位单片机，由于受集成度(几千只管/片)的限制，一般没有串行接口，并且寻址空间的范围小(小于8KB)，从性能上看属于
低档8位单片机。随着集成电路工艺水平的提高，在1978年到1983年期间集成度提高到几万只管/片，因而一些高性能的8位单片机相继问
世。例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列，齐洛格(Zilog)公司的Z8系列，1979年NEC公司的μPD78XX系列，
1980年Intel公司的MCS-51系列。这类单片机的寻址能力达64KB，片内ROM容量达4~8KB，片内除带有并行I/O口
外，还有串行I/O口，甚至某些还有A/D转换器功能。因此，把这类单片机称为高档8位单片机。在高档8位单片机的基础上，单片机功能进一
步得到提高，近年来推出了超8位单片机。如Intel公司的8X252、UPI-45283C152，Zilog公司的Super8，Mo
torola公司的MC68HC等，它们不但进一步扩大了片内ROM和RAM的容量，同时还增加了通信功能、DMA传输功能以及高速I/O
功能等。自1985年以来，各种高性能、大存储容量、多功能的超8位单片机不断涌现，它们代表了单片机的发展方向，在单片机应用领域发挥着
越来越大的作用。8位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域。（3）16位单片机阶段1983年以后，集成
电路的集成度可达十几万只管/片，16位单片机逐渐问世。这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，198
7年Intel公司又推出的80C96，美国国家半导体公司推出的HPC16040和NEC公司推出的783XX系列等。16位单片机把单
片机的功能又推向了一个新的阶段。如MCS-96系列的集成度为12万只管/片，片内含16位CPU、8KBROM、232字节RAM
、5个8位并行I/O口、4个全双工串行口、4个16位定时器/计数器、8级中断处理系统。MCS-96系列还具有多种I/O功能，如高速
输入/输出(HSIO)、脉冲宽度调制(PWM)输出、特殊用途的监视定时器(Watchdog)等等。16位单片机可用于高速复杂的控制
系统。（4）32位单片机近年来，各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。由于控制领域对32位单片机需求并不十
分迫切，所以32位单片机的应用并不很多。需要提及的是，单片机的发展虽然按先后顺序经历了4位、8位、16位的阶段，但从实际使用情况看
，并没有出现推陈出新、以新代旧的局面。4位、8位、16位单片机仍各有应用领域，如4位单片机在一些简单家用电器、高档玩具中仍有应用，
8位单片机在中、小规模应用场合仍占主流地位，16位单片机在比较复杂的控制系统中才有应用。3．单片机的特点①小巧灵活、成本低、易于产
品化②面向控制，完成各种控制任务③抗干扰能力强，适应温度范围宽④可以很方便地实现多机和分布式控制4．8位单片机的主要生产厂
家和机型美国Intel公司——MCS-51系列及其增强型、扩展型系列；中国STC宏晶科技——STC89C系列和STC12xxx
x；台湾Winbond——W78C52和W78C54系列；美国Atmel公司——AT89和AT90系列；5．8位单片机的介
绍1）80C51内核的单片机介绍增强型STC单片机STC是2005年推出中国本土的第一款具有全球竞争力的、且与MCS-51兼容
的STC单片机。主要产品型号：STC89C51RC、STC89C52RC、STC89C53RCSTC12C5201、STC12
C5201AD、C12C5201PWMNXP增强型单片机Philips公司的P89LPC900系列是采用了增强型80C51内核制
造而成的增强高档型单片机。主要产品型号：P89LPC9321、P89LPC936、P89LPC938、P89C51、P89C52
AVR高速型单片机是ATMEL公司于1997年由A先生和V先生结合Flash技术，推出全新配置的精简指令集（RISC）8位单片机
。主要产品型号：ATtiny13，ATtiny24、AT90S8535、ATmega8C8051Fxxx系列高速单片机是Cyg
nal公司推出的、与8051指令集兼容的单片机，弥补了8051系列单片机的速度慢、内部资源少的不足。如：C8051F120--4
KRAM、128KROM、8个I/O口、12位A/D、100引脚C8051F022--4KRAM、64KROM、8个I/
O口、12位A/D、100引脚C8051F023--4KRAM、64KROM、4个I/O口、10位A/D、64引脚专用型
针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最简，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。例如：电子表、电话机、电视机
和空调里的就嵌入了一种专用型单片机。2)Motorola内核的单片机Motorola公司是世界上最大的单片机厂商之一。MC6
8HC05采用HCMOS工艺制造，是一种高性能、低功耗的8位单片机。MC68HC08系列单片机是在MC68HC05的基础上进行改
进后的8位单片机。3)PIC内核的单片机PIC系列单片机是美国Microchip微芯公司的制造的另一款8位单片机。特点：采用R
ISC指令集33条指令，指令最短执行时间160ns指令系统和开发工具与8051系列不同。主要有：PIC16C5X、PIC16C
XX、PIC17CXX和PIC18CXXX系列。6．单片机的应用①体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便地组成各种智能
化的控制设备和仪器，做到机电一体化。②面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。③抗干扰能力
强，适用温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其它类型计算机无法比拟的。④可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系
统的效率和可靠性大为提高。单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域有：①工业控制。单片机可以构成各种工业控制系统、数据采集系统等。
如数控机床、自动生产线控制、电机控制、温度控制等。②仪器仪表。如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。③计算机外部设备与智能接口。如图
形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。④商用产品。如自动售货机、电子收款机、电子秤等。⑤家用电器。
如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、音响设备等。三、习题（一）单选题1.80C51单片机是（）位单片机。A.4B.8C.16D.322.以下（）不是构成单片机的部件。。A.微处理器（CPU）B.存储器C.接口适配器（I/O接口电路）D.打印机（二）简答题1.什么是单片机？【习题答案】（一）单选题1、B2、D（二）简答题答：剪裁计算机的功能部件后在一块半导体硅片上集成如下部件的芯片称为单片机1)微处理器(CPU)2)存储器(RAM、ROM或EPROM)3)各种输入、输出接口大连理工大学网络教育学院第1页共6页 |
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