单片机技术简介研讨.ppt

第1章 单片机技术简介 单片机的历史、特点、应用与选型 什么是单片机 在一块大规模或超大规模集成电路芯片上制成的微型计算机 体积小、功耗低、性价比高、应用灵活 可以作为一个部件嵌入到各种产品中，而不是以常见的计算机系统形式出现 微控制器(Microcontroller或Micro Control Unit，MCU) 嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller) 1.1 单片机简介 单片机系统的构成与常见的微型计算机系统类似 其发展也与微型计算机的发展同步 由于面向的应用领域不同 技术进步在产品研发中体现出不同的侧重点 1.1.1 计算机的基本组成 冯·诺伊曼计算机体系结构：存储程序原理 三大硬件系统组成 中央处理器(CPU)，其中包含一个控制器、一个运算器、若干寄存器和一个程序计数器 主存储器系统，用来保存控制计算机操作的各种程序 输入/输出(I/O)系统 具有执行顺序指令的处理能力 在主存储器系统和CPU的控制单元之间，包含一条物理上的或逻辑上的单一通道，可以强制改变指令的内容和执行的顺序 计算机的基本组成 增加了系统总线的冯·诺伊曼结构 1.1.2 单片机的基本结构 微型计算机是计算机小型化的产物 单片机是单芯片形式的微型计算机 在一块芯片上，集成了CPU、存储器和各种接口电路 单片机的CPU 通常比同期的普通微型计算机的CPU简单一些 大量的CPU辅助电路和接口电路以及片内存储器的存在，使得用单片机构建的微型计算机系统变得非常简单 单片机功能框图(MCS-51) 单片机与通用微机的比较 单片机内的CPU功能已经做了简化 单片机不是用来设计通用微机的 没有必要拥有较强的运算能力 常见的有4位、8位、16位、32位的CPU 最常用的一直是8位单片机 针对其应用领域做了优化 一般在控制、逻辑、实时性上比通用微机的CPU表现还要更好一些 1.1.3 单片机的发展历史 单片机探索阶段 Intel、Motorola 单片机完善阶段 MCS-51 微控制器形成阶段 微控制器发展阶段 片上系统（System on Chip） 1.1.4 单片机技术发展特点 8位、16位、32位单片机共同发展 速度越来越快 低电压、低功耗 高可靠性技术 ISP与IAP技术 全盘CMOS化 1.3 单片机的结构特点 从 CPU 存储器 总线结构 三个方面讨论单片机系统的结构特点 单片机与微处理器的区别 单片机与嵌入式系统的关系 1.2.1 单片机的CPU CISC(Complex Instruction Set Computer ) 复杂指令集计算机技术 如Intel的MCS-51系列 RISC(Reduced Instruction Set Computer ) 精简指令集计算机技术 如Microchip的PIC系列 Atmel的AVR系列 1.2.2 存储器设计 冯·诺伊曼结构 也称作普林斯顿(Princeton)结构 用来存储程序和数据的物理存储器是在同一个物理存储器空间中 哈佛(Harvard)结构 将程序指令存储空间与数据存储空间分开的存储器结构 普林斯顿结构和哈佛结构 1.2.3 总线结构 单总线、双总线和多重总线结构 单总线结构比较常见 在单总线结构中，对存储器和I/O接口的寻址方法，又分为独立编址的I/O方式和存储器映像的I/O方式两种 1.2.4 单片机与微处理器 硬件结构 指令集 软件 应用领域 1.2.5 单片机与嵌入式系统 嵌入式系统 以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统 嵌入式的另一种实现是使用嵌入式微处理器 单片机与嵌入式微处理器在应用领域的交叉不多，二者在嵌入式系统应用中都有不可估量的发展空间 1.3 单片机的应用与选型 1.3.1 单片机的应用 智能化家用电器、智能化接口的办公自动化设备、商业营销设备、工业自动化控制、智能化仪表、智能化通信产品、汽车电子产品、航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域 1.3.2 单片机的选型 需要考虑多个方面 * *