单片机
- 格式:doc
- 大小:473.00 KB
- 文档页数:12
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机(Single Chip Microcomputer,SCM),也称为微控制器(Micro-Controller Unit,MCU),它是将中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、数据存储器RAM(Random Access Memory,随机读写存储器)、程序存储器ROM(Read Only Memory,只读存储器)以及I/O(Input/Output,输入/输出)接口集成在一块芯片上,构成的一个计算机系统,其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示:单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末,具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品:8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管,包含一个CPU,1KB的EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程只读存储器),64字节的RAM,27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准,它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年,Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051,这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管,拥有4KB的ROM,128B的RAM,32个I/O端口,一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展,MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有:家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤;住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统;汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS;医用设备中的呼吸机,各种分析仪,监护仪,病床呼叫系统;公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏;电脑的外设,如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器;计算机网络的通信设备;智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪;工厂流水线的智能化管理系统,成套设备中关键工作点的分布式监控系统;导弹的导航装置,飞机上的各种仪表等。
单片机到底是什么呢单片机,全称为单片微型计算机,是一种在单个集成电路芯片上集成了处理器、存储器和输入输出接口等各种功能模块的微型计算机系统。
它被广泛应用于电子设备中,如家用电器、汽车电子、工业控制等领域。
本文将从多个角度介绍单片机的定义、特点、应用和发展趋势等内容。
一、单片机的定义与特点单片机是一种集成度非常高的微型计算机系统,其核心部分是一个微型处理器。
相比于传统的计算机系统,单片机具有以下几个特点:1. 高度集成:单片机将处理器、存储器和输入输出接口等功能模块集成在一颗芯片上,大大减小了电路板的体积和重量。
2. 低功耗:由于单片机内部的电路非常简单,功耗较低,适合工作在电池供电的环境。
3. 低成本:由于集成度高,制造工艺成熟,单片机的成本相对较低,可以大规模应用于各个领域。
4. 易编程:单片机采用高级语言编写程序,不需要了解底层电路的细节,开发门槛较低,适合初学者学习和使用。
二、单片机的应用领域单片机在各个领域都得到了广泛的应用,下面将介绍几个典型的应用领域:1. 家用电器:单片机被广泛应用于家用电器中,如空调、洗衣机、冰箱等。
通过单片机的控制,可以实现自动化、智能化的功能,提高用户体验。
2. 汽车电子:单片机在汽车电子领域有着重要的应用,如发动机控制系统、车身控制系统等。
通过单片机的控制,可以提高车辆的安全性、舒适性和燃油效率。
3. 工业控制:单片机在工业控制领域被广泛应用,如自动化生产线、工厂设备等。
通过单片机的控制,可以提高生产效率、降低劳动力成本。
4. 通信设备:单片机在通信设备中起着重要的作用,如手机、路由器等。
通过单片机的控制,可以实现无线通信、数据处理等功能。
三、单片机的发展趋势随着科技的不断发展,单片机也在不断演进和进步。
下面将介绍单片机的几个发展趋势:1. 高性能:随着半导体技术的不断进步,单片机的处理能力越来越强大,可以处理更复杂的任务。
2. 低功耗:随着对节能环保的要求越来越高,单片机的功耗也在不断降低,以满足电池供电等低功耗应用的需求。
单片机的简介单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)是一种集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能于一体的集成电路芯片。
它具有体积小、功耗低、成本低廉等特点,广泛应用于各种电子设备中。
本文将对单片机的基本特点、应用领域以及优缺点进行简要介绍。
一、单片机的基本特点单片机主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出接口(I/O)和定时器等组成。
其核心部分是CPU,负责执行程序,处理数据。
常见的单片机有8位、16位和32位等不同位数的CPU。
存储器包括程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM),用于存储程序和数据。
输入输出接口(I/O)用于与外部设备进行通信,可实现数据输入、输出等功能。
定时器用于产生精确的时间延迟。
单片机具有体积小、功耗低的特点,由于其集成度高,外部元器件少,因此相对于传统的电路设计方案,可以大大减小产品体积和功耗。
此外,单片机具有较高的可编程性,可以根据需求进行程序设计,实现各种功能。
其性价比也较高,适合大规模生产。
二、单片机的应用领域由于单片机具有体积小、功耗低、成本低等特点,因此在各个领域都有广泛的应用。
1. 家电控制:单片机广泛应用于家用电器,如洗衣机、冰箱、电视等。
通过控制单片机,可以实现温度控制、计时器功能等。
2. 工业自动化:单片机在工业设备和自动化领域也有重要应用。
例如,可以通过单片机实现对机器设备的监控和控制,提高生产效率和质量。
3. 交通领域:单片机在交通领域有着广泛的应用,如智能交通信号灯、车辆控制系统等。
通过单片机的智能控制,可以提高交通流量和安全性。
4. 医疗设备:单片机在医疗设备中具有重要地位,如心电图仪、血压计等。
通过单片机的高精度控制和数据处理,可以提高医疗设备的性能和准确性。
5. 智能家居:随着物联网的发展,单片机在智能家居领域有着广泛应用。
通过单片机的控制,可以实现家庭安防、远程控制等功能。
三、单片机的优缺点1. 优点:a. 体积小、功耗低:由于单片机的集成度高,体积相对较小,适合应用于体积有限的电子设备中,并且其功耗低,有助于延长电池寿命。
第0章绪论1.什么是单片机?其主要特点有那些?解:单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),简称单片机。
就是将微处理器(CPU)、存储器(存放程序或数据的ROM和RAM)、总线、定时器/计数器、输入/输出接口(I/O口)和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。
单片机的主要特点有:(1)可靠性高(2)便于扩展(3)控制功能强(4)低电压、低功耗(5)片内存储容量较小,除此之外,单片机还具有集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等特点2.当前单片机的主要产品有那些?各有何特点?举出你生活中应用单片机的例子。
解:当前单片机的主要产品有:Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、Philips(飞利浦)的80C51系列、台湾义隆公司(EMC)EM78系列单片机、美国Microchip公司的PIC 单片机系列、Atmel公司的A T90系列单片机Ubicom公司的Scenix单片机、日本爱普生科技公司的Epson单片机、Zilog公司的Z86系列、美国国家半导体公司NSCOP8单片机、台湾Winbond(华邦)的W78系列等。
MCS-51为主流产品。
MSP430的功能较强。
是一种特低功耗的Flash微控制器。
主要用于三表及超低功耗场合。
EM78系列单片机采用高速CMOS工艺制造,低功耗设计为低功耗产品,价格较低。
具有三个中断源、R-OPTION功能、I/O唤醒功能、多功能I/O口等。
具有优越的数据处理性能,采用RISC结构设计。
Microship单片机是市场份额增长较快的单片机。
它的主要产品是PIC系列8位单片机。
CPU采用RISC结构,运行速度快,价格低适于用量大、档次低、价格敏感的产品。
Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一,品种全、选择余地大、新产品多。
其特点是噪声低,抗干扰能力强,比较适合于工控领域及恶劣的环境。
A VR是增强RISC内载Flash的单片机,单片机内部32个寄存器全部与ALU直接连接,突破瓶颈限制,每1MHz可实现1MIPS的处理能力,为高速、低功耗产品。
1.什么是单片机?单片机即单片微型计算机,是将微型处理器CPU、储存器(只读存储器POM和随机存储器PAM)、总线、定时/计数器、输入/输出接口I/O和其他多种功能器件集成在一小块芯片上构成的微型计算机。
2.单片机主要特点:集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低功耗、可扩展性好、性价比高3.51单片机内部结构:8位CPU、5个中断源,分为2个优先级、一个全双工串行I/O口、8位并行I/O口P0,P1,P2,P3、4KB的片内程序存储器(8031无)、片内数据存储器(片内RAM)、含21个特殊功能寄存器SFR- Special Function Register 、2个16位定时器/计数器、振荡器和时序逻辑(振荡频率1.2~12MHZ )CPU是单片机的核心部分,振荡器和时序逻辑产生内部时钟,中断控制逻辑应付突发事件,并行I/O接口和串行I/O接口是数据传输通道,程序存储器存放单片机程序,是指挥所,数据存储器存放内部待定处理的数据和处理后的结果,是数据仓库,定时/计数器完成对外输入脉冲的计数或根据内部时钟及定时设置,周期性的产生定时信号。
4.CPU结构与工作原理CPU是单片机的核心,由运算器和控制器等部件组成(1)运算器以8位算术/逻辑运算部件ALU为核心,加上通过内部总线而挂在其周围的暂存器TMP1、TMP2、累加器ACC、寄存器B、状态标志寄存器PSW以及布尔处理器组成整个运算器的逻辑电路。
(2)累加器ACC(8位)需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器。
单片机内部数据传送的中转站。
累加器A在数据传输和处理过程中起重要作用。
(3)寄存器B(8位)与A累加器配合执行乘、除运算。
也可用作通用寄存器。
A和ACC的实质是一样的,对应地址都是0E0H,只是汇编在使用时,在格式上取了两个名字。
使用有一定的规律:当其要进行位表示时,必须用ACC,比如要写成ACC.7,而不能写成A.7;但当其作为8位二进制数时,ACC 和A都能用,但还是有区别:比如INC ACC和INC A都能用还有PUSH ACC, POP ACC不可以写成PUSH A 和POP A(4)程序状态字寄存器PSW (8位)1.进位标志Cy(PSW.7)表示运算是否有进位(借位),有“1”,否则“0”,很多算术逻辑运算指令都会影响。