单片机原理及应用笔记

单片机原理及应用笔记

前言

本篇文章是参考《单片机原理及应用（c语言版）第2版》杨居义·编著教材编写的笔记
由王兴泽老师指导，马峰、齐詹曦等同学通过完成此篇文章
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模块一、单片机概述

项目1：单片微型计算机

1.单片机内部结构及应用系统

（1）单片机内部结构

        单片机内部是由微处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基本输入输出（I/O）接口电路、定时器/计时器和中断系统等部件组成并把他们制作在一块大规模集成电路芯片上，就构成了了一个完整的单片微型计算机。内部结构如图1-1所示。

                                    图1-1 单片机内部结构

(2)单片机应用系统的组成

        单片机应用系统是以单片机为核心，再加上接口电路及外设等硬件电路和软件，就构成了单片机应用系统。
                              图1-2 单片机应用系统的组成

2.80C51单片机系列

        Intel公司生产的MCS系列单片机，尽管单片机型号很多，但从目前来看，使用最广泛的是MCS-51单片机，本文章主要讲MCS-51系列8位单片机80C51。

（1）基本型和增强型

        80C51系列分为基本型（51子系列）和增强型（52子系列），以芯片型号的最末尾数字是1还是2来区别。增强具体功能如下：
        (1)片内ROM从4KB增加到8KB
        (2)片内RAM从128B增加到256B
        (3)定时器/计时器从2个增加到3个
        (4)中断器从5个增加到6个

（2）芯片中C和S的含义

        芯片型号中带有字母C的，为CHMOS芯片，不带C的为一般的HMOS芯片。
        CHMOS是采用高速度、高密度和低功耗的互补金属氧化物工艺。
        HMOS采用高速度、高密度和短沟道工艺。
        带C的芯片具有低功耗特点，还具有各I/O口电平既与TTL电平兼容也与CMOS电平兼容的特性。
        AT89S51/89S52带S系列芯片最大特点就是具有在系统可编程功能，用户只要连接号下载电路，就可以在不拔下51芯片的情况下，直接在系统中进行编程。编程期间系统是不能进行运行程序的。

（3）片内ROM程序存储器配置形式

        80C51单片机内程序存储器有4中配置形式：
        （1）无ROM（ROM-Less）型：既80c31单片机内无程序存储器，应用时要在片外扩展程序存储器；
        （2）掩膜ROM（Mask ROM）型：程序只能一次性由芯片生产厂商写入。用户无法写入；
        （3）EPROM型：程序可通过紫外光照射擦除，用户可通过写入装置写入程序；
        （4）Flash ROM型：程序可以用电写入或用电擦除（当前常有方式）

（4）单片机环境温度问题

        单片机环境温度问题是指单片机应用过程中的抗干扰特性和温度特性。按能所适应的环境温度，可分为三个等级：民用级（0℃—+70℃）、工业级（-40℃—+85℃）、军用级（-65℃—+125℃）

（5）80C51与AT89C51的区别

        Intel公司在1980年推出的80C51系列单片机,由于该系列单片机应用早,影响面徊大,已经成为工业标准。后来很多知名厂商如Atmel、Philps等申请版权,并生产了各种与80C51兼容的单片机系列。虽然制造工艺在不断地改进,但内核却没有变化,指令系统完全兼容,而且大多数管脚也兼容。因此,我们称这些与80C51内核相同的单片机为80C51系列单片机或51系列单片机。
        80C51单片机是早期产品,用户无法将自己编写的应用程序烧写到单片机内的存储，只能将程序交由芯片厂商代为烧写,并且是一次性的。8751单片机的内部存储器有了改进，用户可以将自己编写的程序写人单片机的内部存储器中,但需要用紫外线灯照射25分钟以上再烧写,对烧写次数和电压也是有一定限制的。
        AT89C51单片机是Atmel公司于1989年生产的产品。Atmel公司率先把80C51内核与Flash技术相结合,推出了轰动业界的AT89系列单片机。AT89C51单片机指令系统、管脚完全与80C51兼容。

（6）AT89C51与AT89S51的区别

        AT89S51单片机是在对AT89C51单片机进行了很多改进的基础上研发出来的。它新增很多功能,性能有较大提升,价格基本不变,甚至比AT89C51更低,使用上与80C51单片机完全兼容。
AT89S51相对于AT89C51增加的功能主要有:在系统可编程(ISP)功能、最高工作频率提升33MHz、具有双工UART串行通道、内部集成看门狗计时器、双数据指示器、电源关闭标识、全新的加密算法、程序保密性极大加强等。
        向AT89C51单片机写人程序的方法与向AT89S51单片机写入程序的方法有所不同,所以购买的编程器必须具有写人AT89S51单片机的功能,以适应产品的更新。Atmel公司现已停止生产AT89C51型号的单片机,该单片机已被AT89S51型号的单机代替。

3.认识单片微型计算机

（1）微型计算机

        将微处理器(CPU)、存储器（RAM、ROM)、基本输入输出(I/O)接口电路和总线接口等组装在一块主板机（即微机主板）上。各种适配板（卡）插在主板机的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器和光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统。

（2）单片机

        在一片大规模集成电路芯片上集成微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、I/O接口电路。从而构成了单芯片微型计算机（简称单片机）。
        单片机主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家居、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。
        单片机体积小，价格低，可靠性高，其非凡的嵌入式应用心态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。

项目2：单片机的特点及应用

1.单片机的发展历程

单片机技术发展过程可分为以下3个主要阶段：
        第一阶段（1947-1978年）为初级单片机形成阶段。其典型产品是Intel公司推出的MCS-48系列单片机。
        第二阶段（1978-1983年）为高性能单片机阶段。        其典型产品是Intel公司推出的MCS-51系列单片机。
第三阶段（1983年以后）微控制器化阶段。其典型产品是Intel公司推出的MCS-96系列单片机。

2.单片机的特点

        单片机芯片的集成度非常高,它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上,因此主要具有如下特点:
        (1)体积小、重量轻、价格低、耗电少、易于产品化。
        (2)控制性能。实时控制功能强,因为CPU可以对I/O端口直接进行指令操作,而且位指令操作能力更是其他计算机无法比拟的。
        (3)可靠性高。由于CPU、存储器及I/O接日集成在同一芯片内,各部件间的连接紧凑,数据在传送时受干扰的影响较小,且不易受环境条件的影响,因此单片机的可靠性非常高。

3.单片机的发展趋势

（1）单片机的字长由4位、8位、16位发展到32位甚至64位。
（2）运行速度不断提高
（3）单片机内的RAM、ROM存储容量越来越大。
（4）单片机程序存储器ROM的编程越来越方便。
（5）输入输出端口多功能化。
（6）功耗低、电压范围宽。
（7）嵌入式的处理器。
（8）工作温度范围广、可靠性高、抗干扰能力强、内部资源丰富。

4.单片机的应用

单片机应用技术已经渗透到人们生活的各个方面。特别是嵌入式应用已经成为计算机应用的主流,据统计显示全世界的大规模集成电路有80%用于嵌入式应用中。目前单片机主要应用在以下5个领域:
(1)家用电器。家用电器是单片机的重要应用领域之一,其应用前景广阔,如微波炉电视机、电饭煲、空调器、电冰箱、洗衣机等。
(2)交通领域。如交通灯、汽车、火车、飞机等均有单片机的广泛应用。
(3)智能仪器仪表。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。
(4)机电一体化产品。如医疗设备(B超)、机器人、数控机床、自动包装机、打印机、复印机等。
(5)实时工业控制。如温度控制、电机转速控制、生产线控制等。

项目3：Proteus的使用

明天写。。。。。。。。

总结

提示：还没有写完哦：

以上就是今天要写的内容，本文仅仅简单介绍了单片机的使用，而单片机提供了大量能使我们生活变得方便。