单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,51单片机及其应用,1,1.1 电子计算机的进展概述,1.1.1 电子计算机的问世及其经典构造,1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。,CALCULATOR,ENIAC,“埃尼阿克”,2,与现代的计算机相比，有很多缺乏，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响。,ENIAC,是电子管计算机，时钟频率仅有,100 KHz,，但能在,1,秒钟的时间内完成,5000,次加法运算。,3,匈牙利籍数学家冯诺依曼在方案的设计上做出了重要的奉献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、掌握器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典构造。,EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER,4,电子计算机技术的进展，相继经受了五个时代：,电子管计算机；,晶体管计算机；,集成电路计算机；,大规模集成电路计算机；,超大规模集成电路计算机。,计算机的构造仍旧没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典构造框架。,5,二、微型计算机的应用形态,从应用形态上，微机可以分成三种：,多板机系统机,将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板即微机主板。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及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简称系统机。,工业PC机 也属于多板机。,6,单板机,将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简洁的I/O设备小键盘、LED显示器等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序固化在ROM中，就构成了一台单板微型计算机简称单板机。,单板机,7,单板机的I/O设备简洁，软件资源少，使用不便利。早期主要用于微型计算机原理的教学及简洁的测控系统，现在已很少使用。,8,单片机,在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。,三种应用形态的比较：,单板机,单片机,系统机多板机,9,系统机桌面应用属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及帮助设计。,单片机嵌入式应用属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、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、牢靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。,10,1.2 单片机的进展过程及产品近况,1.2.1 单片机的进展过程,单片机技术进展过程可分为三个主要阶段：,单芯片微机形成阶段,1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。,特点是：存储器容量较小，寻址范围小不大于4K，无串行接口，指令系统功能不强。,11,性能完善提高阶段,1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有掌握功能较强的布尔处理器。,特点是：构造体系完善，性能已大大提高，面对掌握的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。,12,微掌握器化阶段,特点是：片内面对测控系统外围电路增加，使单片机可以便利敏捷地用于简单的自动测控系统及设备。,“微掌握器”的称谓更能反响单片机的本质。,1982,年，,Intel,推出,MCS-96,系列单片机。,芯片内集成：,16,位,CPU,、,8K,字节,ROM,、,232,字节,RAM,、,5,个,8,位并口、,1,个全双工串行口、,2,个,16,位定时,/,计数器。寻址范围,64K,。片上还有,8,路,10,位,ADC,、,1,路,PWM,输出及高速,I/O,部件等。,13,1.2.2,单片机产品近况,ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；,Philips公司的80C51、80C552系列；,华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；,ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列；,LG公司的GMS90/97低压高速系列；,Maxim公司的DS89C420高速50MIPS系列；,Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。,80C51,系列,单片机产品繁多，,主流地位已经形成，,近年来推出的,与,80C51,兼容,的主要产品有：,14,非80C51构造单片机新品不断推出，给用户供给了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：,Intel,的,MCS-96,系列,16,位单片机；,Microchip,的,PIC,系列,RISC,单片机；,TI,的,MSP430F,系列,16,位,低功耗,单片机。,15,1.3,单片机的特点及应用领域,1.3.1,单片机的特点,近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、掌握网络总线和开发方式如在系统编程ISP等方面都有了进一步的增加。,掌握性能和牢靠性高,实时掌握功能特殊强，其CPU可以对I/O端口直接进展操作，位操作力量更是其它计算机无法比较的。另外，由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，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，所以单片机的牢靠性特别高。,16,体积小、价格低、易于产品化,单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进展匹配选择；同时还可以特地进展芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已削减到8个或更少。,从而使应用系统的印制板减小、接插件削减、安装简洁便利。,17,1.3.2,单片机的应用领域,智能仪器仪表,单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件构造，从而可以便利地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。,18,机电一体化产品,机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、机、复印机等。,19,实时工业掌握,单片机还可以用于各种物理量的采集与掌握。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和掌握均可以利用单片机便利地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统掌握器，可以依据被控对象的不同特征承受不同的智能算法，实现期望的掌握指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速掌握、温度掌握、自动生产线等。,20,分布式系统的前端模块,在较简单的工业系统中，常常要承受分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，承受单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具有运行牢靠，数据采集便利敏捷，本钱低廉等一系列优点。,21,家用电器,家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景特别宽阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。,另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等,。,22,2.1 80C51,系列概述,2.1.1 MCS-51系列,1MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：,8051/8751/8031,；,8052/8752/8032,；,80C51/87C51/80C31,80C52/87C52/80C32,等,。,23,2该系列生产工艺有两种：,CHMOS,是,CMOS,和,HMOS,的结合，既保持了,HMOS,高速度和高密度的特点，还具有,CMOS,的低功耗的特点。,在产品型号中凡带有字母“,C”,的即为,CHMOS,芯片,，,CHMOS,芯片的电平既与,TTL,电平兼容，又与,CMOS,电平兼容。,一是HMOS工艺高密度短沟道MOS工艺。二是CHMOS工艺互补金属氧化物的HMOS工艺。,24,3在功能上，该系列单片机有根本型和增加型两大类：,增加型：,8052/8752/8032,80C52/87C52/80C32,根本型：,8051/8751/8031,80C51/87C51/80C31,25,4在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如：,80C51,有,4K,字节的掩膜,ROM,；,8,7,C51,有,4K,字节的,EPROM,；,80C,3,1,在芯片内无程序存储器。,26,2.1.2 80C51,系列,Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；,ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；,Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的很多产品。,80C51,是,MCS-51,系列中,CHMOS,工艺的一个典型品种；其它厂商,以,8051,为基核,开发出的,CMOS,工艺单片机产品,统称为,80C51,系列,。当前常用的,80C51,系列单片机主要产品有：,27,2.1.3 80C51,典型产品资源配置,28,学单片机需要具备的条件,与以前所学的学问关联很少；,对器件的概念根本上是从0开头；,假设要用C语言编程，需具备肯定的C语言根底；,全部人都站在了同一起跑线上；,29,#include,unsigned char Flag=0 x3f;,main(),P1=0 x55;,While(1),if,(,Flag,=0,),Flag=0 x3f;,P1 =P1;,30,org0000h,jmpmain,org0100h,main:movp1,#55h,amain:mov r0,#3fh,loop:djnzr0,loop,cpla,movp1,a,jmpamain,end,31,8位CPU 4kbytes 程序存储器(ROM)(52为8K),256bytes的数据存储器(RAM)52有384bytes的RAM,32条I/O口线111条指令，大局部为单字节指令21个专用存放器,单片机的主要功能,32,2个可编程定时/计数器5个中断源，2个优先级,52有6个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规律操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装单一+5V电源供电,33,2.3.2 80C51,的引脚封装,总线型,非总线型,34,35,CPU：由运算和掌握规律组成，同时还包括中断系统和部特别部特殊功能存放器；,RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；,ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；,I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；,T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；,36,五个中断源的中断掌握系统；,一个全双工UART通用异步接收发送器的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；,片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。,37,单片机最小系统,38,P0P3：通用I/O口；,VCC：电源端，一般接5V；,GND：电源地；,XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能超过24M；需加微调电容，一般为30pF；,RST/VPD：复位端，寻常为低电平；,ALE/PROG：地址锁存允许信号端；,EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端；,39,2.2.4 掌握器,1.,时钟电路,a内部时钟电路；b HMOS型外部振荡源 (C)CHMOS型外