文档介绍：单片机原理及应用
第1章  单片机概述
本章主要介绍单片机的发展,基本的结构和特点,单片机的应用模式和领域,单片机的供应状态等。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此,一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。
课程目的
本课程为电子类专业的主干课程,必修课,从理论和实践两方面解决计算机应用中的多种问题。
本课程是在学生学完电子技术类基础课程之后,为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。
本课程的任务是使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能,掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法,并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。
课程的先修课程
数字电路、模拟电子技术。
后期训练
单片机课程设计、电子系统设计。
深入应用
电子设计竞赛、毕业设计。
工程应用
企业电子产品开发。
单片微机的发展
单片微机是单片微型计算机SCMC(Single Chip puter)的译名简称,在国内也常简称为“单片微机”或“单片机”。它包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O等等。
除了工业控制领域,单片微机在家用电器、电子玩具、通信、高级音响、图形处理、语言设备、机器人、计算机等各个领域迅速发展。目前单片微机的世界年产量已达100亿片,而在中国大陆地区单片微机的年应用量已达6亿片左右,截止2001年4月,由中国大陆地区自行设计和生产的单片微机也已达到2000万片。
我们可以把单片机的发展历史划分为四阶段:
第一阶段(1976~1978年):低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表,采用了单片结构,即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。
第二阶段(1978~1982年):高性能单片机阶段,这一类单片机带有串行I/O口,8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广,并在不断的改进和发展。
第三阶段(1982~1990年):16位单片机阶段。16位单片机除CPU为16位外,片内RAM和ROM容量进一步增大,实时处理能力更强,体现了微控制器的特征。例如Intel公司的MCS-96主振频率为12M,片内RAM为232字节,ROM为8K字节,中断处理能力为8级,片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。
第四阶段(1990年~):微控制器的全面发展阶段,各公司的产品在尽量兼容的同时,向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。
1970年微型计算机研制成功之后,随着大规模集成电路的发展又出现了单片微机。美国Intel公司1971年生产的4位单片微机4004和1972年生产的8位单片微机8008,特别是1976年MCS-48单片微机问世以来,在短短的二十几年间,经历了四次更新换代,其发展速度大约每二三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之广,已达到了惊人的地步。它已渗透到生产和生活的诸领域,可谓“无孔不入”。
1976年Intel公司首先推出MCS-48系列单片微型计算机。它包括计算机的三个基本单元,已成为真正意义的单片微机,为单片微机的发展奠定了基础,成为单片微机发展进程中的一个重要阶段。
许多半导体公司和计算机公司争相研制和发展自己的单片微机系列,有Motorola公司的6801、6802,Zilog公司的Z-8系列,Rockwell公司的6501、6502等,此外,日本的NEC公司、日立公司及EPSON公司等,也都相继推出了各具特色的单片微机品种。
最具典型性的属Intel公司的MCS-51系列单片微机,它具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。直到现在MCS-51仍不失为单片微机中的主流机型。由于8位单片微机的高性能价格比,已成为单片微机中的主流机型。
在8位单片微机之后,16位单片微机也有很大发展。
1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片微机。与MCS-51相比,MCS-96不但字长增加一倍,而且还具有4路或 8路的10位 A/D 转换功能,此外,在其它性能方面也有一定的提高。
飞利浦公司推出了与80C51在源码级兼容性的16位单片微机,即80C51XA(每一条80C51指令可以1∶1地被翻译成一条XA指令,仅XCHD指令除外),用户不需投入很大的软件开销和人