单片机应用技术 彭选荣 iris275@163.com

单片机技术 单片机技术概要 单片机典型系列 参考资源 教学内容、考核标准

单片机技术概要 基本概念 单片机的主要应用 单片机的发展概况 单片机技术发展趋势 开发工具、开发流程

PC机：面向个人应用的微机。 单片机：全称单片微型计算机SCMC(Single Chip Micro Computer），是一种用于控制的微处理器芯片。其组成就是将CPU、RAM、ROM和输入输出接口（I/O口）都集成到一块芯片上。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。

单板机：把微处理器芯片、存储器芯片、I/O接口芯片、小键盘、数码显示器等必要的输入输出设备装配在一块印刷电路板上构成的单板微型计算机系统。常用在过程控制中。

单片机的主要应用 一、 办公自动化领域 二、 工业自动化领域的在线应用 一台PC机可嵌入10个单片微机，如打印机、调制解调器等。办公用品如绘图仪、传真机、考勤机等。 二、 工业自动化领域的在线应用 工业过程控制、过程监测及机电一体化控制系统等，除一些小型工控机外，都是以单片机为核心的单机或多机网络系统。还有工业机器人用到的数据采集系统、远程监控系统等。

目前各种变送器、电气测量仪表普遍采用单片机应用系统替代传统测量系统，实现存储、数据处理、查找、判断、联网和语音功能等。 三、 智能仪器仪表与集成智能传感器领域 目前各种变送器、电气测量仪表普遍采用单片机应用系统替代传统测量系统，实现存储、数据处理、查找、判断、联网和语音功能等。 单片机与传感器结合，将传感器初级变换后的电量作进一步变换、处理，输出能满足远距离传输、能与微机接口的数字信号。

洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、录像机等 四、 家用电器领域 洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、录像机等 五、汽车电子与航空航天电子系统 集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统以及运行监视器（黑匣子）等。如一台BMW-7系列宝马轿车用到63个单片机。

单片机的发展概况 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, 没有串行口。主要用于工业领域。

第二阶段（1978~1982年）：8位高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行I/O口，有多级中断处理系统、8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、16位定时/计数器，有控制总线、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。代表系列Intel公司的MCS-51，Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等

第三阶段（1982~1990年）：8位单片机巩固及16位单片机推出阶段。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。此外还有Philips公司83C552及51LPC系列等。

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。寻址能力达到1M以上，片内ROM容量达到64KB，片内RAM容量达到2KB。

单片机的发展趋势 价格更低、使用更方便 功耗更低、工作电压更低 网络化 特殊功能单片机

开发工具 集成开发环境 Codewarrior、Keil uVision2/3、 Wave6000 仿真器、编程器 硬件电路、编程语言 各公司自己的开发平台 仿真器、编程器 硬件电路、编程语言

开 发 流 程 明确任务 硬件设计、调试 划分软、硬件功能 芯片选型 规划I/O口 现场调试、修改软硬件 系统联调 软件设计、调试 固化程序、产品成型 造价估算

单片机典型系列 51单片机 Motorola M68系列单片机 AVR单片机 PIC系列单片机

51单片机 Intel 公司MCS-51单片机内核 主要特性 主要厂商：Intel、Philips、Atmel

 MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品，其主要功能如下：     ·8位CPU     ·4kbytes 程序存储器(ROM)     ·128bytes的数据存储器(RAM)     ·32条I/O口线     ·111条指令，大部分为单字节指令     ·21个专用寄存器     ·2个可编程定时/计数器

· 5个中断源，2个优先级     ·一个全双工串行通信口     ·外部数据存储器寻址空间为64kB     ·外部程序存储器寻址空间为64kB     ·逻辑操作位寻址功能     ·双列直插40PinDIP封装     ·单一+5V电源供电

PHILIPS公司主要是改善MCS-51单片机性能，在原来的基础上发展了高速I/O口，A/D转换器，PWM(脉宽调制)、WDT等增强功能，并在低电压、微功耗、扩展串行总线(I2C)和控制网络总线(CAN)等功能加以完善

ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容C51的单片机，完美地将Flash(非易失闪存技术)EEPROM与80C51内核结合起来，仍采用C51的总体结构和指令系统，Flash的可反擦写程序存储器能有效地降低开发费用，并能使单片机作多次重复使用。

Siemens公司也沿用C51的内核，相继推出了C500系列单片机，在保持了与C51指令兼容的前提下，其产品的性能得到了进一步的提升，特别是在抗干扰性能，电磁兼容和通信控制总线功能上独树一帜，其产品常用于工作环境恶劣的场合。亦适用于通信和家用电器控制领域。

Motorola单片机 Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805, M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12 , 16位机M68HC16, 32位机M683XX.

Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境 . 目前广泛应用于汽车电子中动力传动、车身、底盘和安全系统等领域。

PIC系列单片机 MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，分别仅有33，35，58条指令，采用Harvard双总线结构，运行速度快，,低工作电压，低功耗，较大的输入输出直接驱动能力，价格低，一次性编程，小体积。

适用于用量大，档次低，价格敏感的产品。在办公自动化设备，消费电子产品，电讯通信，智能仪器仪表，汽车电子，金融电子，工业控制不同领域都有广泛的应用，PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高，发展非常迅速。

AVR单片机 ATMEL公司的AVR单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便. AVR单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令.

AVR单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化

参 考 资 源 www.zlgmcu.com 周立功公司网站 www.c51.cn 单片机资讯网 www.mcu51.com 单片机学习网站 《单片机原理及接口技术》， 西安电子科技大学出版社 《8051单片机C语言彻底应用》， 科学出版社 www.zlgmcu.com 周立功公司网站 www.c51.cn 单片机资讯网 www.mcu51.com 单片机学习网站 www.c51bbs.com 电子工程师网志 www.pudn.com www.proteus.com www.edn.com

教学内容 以MCS-51中的89C51为典型，介绍单片机的硬件结构和软件知识，介绍单片机应用开发基本方法。 硬件方面介绍89C51的硬件资源，如I/O口、定时/计数器、中断系统、典型接口扩展芯片等。软件方面介绍89C51的指令系统以及汇编语言程序设计方法。 以MCS-51系列芯片为代表，掌握单片机应用系统开发工具、开发流程及软硬件调试方法，最终达到触类旁通的目的。

课 时 安 排 理论讲解：32～38课时 实验： 14～20课时 复习答疑：4课时 一周综合实训

考核标准 考勤及课堂表现：15% 实验环节： 30% 考试： 55%