课程主要内容

《单片机原理与应用》东华理工大学电子工程系朱兆优

课程主要内容 1 、单片机的概念和发展2 、单片机体系结构3 、单片机指令系统4 、单片机汇编程序设计5 、单片机中断系统6 、单片机内部功能部件的使用（包括定时器 / 计数器、串行口、 A/D 、 D/A 、 Data Flash 、 E2PROM 、 PCA 、 IAP 、 ISP 、 Watch Dog 、低功耗设计等等 )7 、单片机系统的扩展8 、单片机与键盘、显示、打印机接口设计9 、单片机与 A/D 、 D/A 转换器接口10 、单片机应用的计算机仿真11 、单片机应用系统设计


课程学习和考核： (1) 理论与实践并重； (2) 多做实验研究和翻阅电子杂志； (3) 课内、课外相结合，加强动手能力训练； (4) 考试占 60% ，平时和实验占 40% 。


主教材和参考教材：主教材：《单片机原理与应用》电子工业出版社，朱兆优等编著参考教材：

(1) 《单片机原理及应用》高等教育出版社，张毅刚等编写 (2) 《单片微型计算机原理及应用》西安电子科技大学出版社，张毅坤等编写等等……


第 1 章单片机系统概述

主讲：朱兆优

微软用户

朱兆优制作


本章学习要点： (1) 单片机与嵌入式系统的概念； (2) 单片机的发展与应用领域； (3) 单片机的主要特性； (4) 单片机主要生产厂家、常用系列和主要芯片型号。

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第 1 章单片机概述

单片机产生于 20 世纪 70 年代。

单片机的特点：

体积小，重量轻，抗干扰能力强，对运行环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。


单片机已广泛应用在：

工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方面。


1、什么是计算机？ (CPU 、 RAM 、 ROM 、 I/O) 2、什么是单片机？

剪裁计算机的功能部件后在一块半导体硅片上集成如下部件的芯片称为单片机： (1) 微处理器 (CPU) (2) 存储器 (RAM 、 ROM 或 EPROM) (3) 各种输入、输出接口

1.1 什么是单片机

3 、单片机具有一台计算机的属性。也称为：

微控制器 MCU(MicroController Unit)

嵌入式控制器 EMCU

（ Embedded icroController Uni

t）在我国，习惯使用“单片机”这一名称。


4 、单片机的组成结构

1.2 单片机的发展概况

五个阶段 :

第一阶段 (1974 年～ 1976 年 ) ：单片机初级阶段。双片

的形式，且功能比较简单。

第二阶段（ 1976 年～ 1978 年） :低性能单片机阶段。以

Intel 公司制造的 MCS-48 单片机为代表。第三阶段 (1978 年～现在 ) ：高性能单片机阶段。 Intel公司的 MCS-51 系列、 Mortorola公司的 6801 系列等。


第四阶段 (1982 年～现在 ) ： 8位单片机巩固发展及 16

位单片机、 32位单片机推出阶段。

第五阶段（ 1990至今）：微控制器的全面发展阶段。


Intel公司单片机系列典型产品： MCS-48 （ 8035 、 8048 、 8748）

MCS-51 （ 8031 、 8051 、 8751）

MCS-52 （ 8032 、 8052 、 8752）

MCS-96 （ 8098 、 8398 、 8798）

注意：

这些产品在实际应用中已经淘汰，但其原理尚存，并继续发扬光大。


1.3 单片机的特点：

1．小巧灵活、成本低、易于产品化 2．面向控制，完成各种控制任务 3．抗干扰能力强，适应温度范围宽 4．可以很方便地实现多机和分布式控制

1.4 8位单片机的主要生产厂家和机型

（ 1）美国 Intel公司 MCS-51 系列及其增强型、扩展型

系列。（ 2）中国 STC宏晶科技的 STC89C 系列和STC12xxxx

（ 3）台湾Winbond的W78C52和W78C54 系列

（ 4）美国 Atmel公司 AT89 和 AT90 系列以及 PIC 系列、 MSP430 系列、 C8051F 系列等等。


51 系列单片机在我国广泛应用；

8051 单片机品种多、兼容性好、性价比高；

51 系列的软、硬件设计资料丰富齐全；

51 系列单片机及其衍生兼容机型仍将是主流产品，是现代工业检测、控制应用的重要机型。


MCS-51 系列单片机的演绎

20 世纪 80 年代后期 :Intel公司以专利的形式把 8051 内核技术转让给厂家。

这些厂家生产的兼容单片机，与 8051 的系统结构（主要是指令系统）相同，采用 CMOS 工艺。

如： AMTEL、 PHILIPS 、 ANALOG DEVICES 、 DALLAS公司。


不应直接称 8051 单片机为 MCS-51 系

列单片机。 MCS只是特指 Intel公司生产

的单片机的符号 ,即MCS-51 系列。

80C51 系列：所有的具有 8051 指令系统

的单片机，带 C 的是低功耗型。


按字长分： 4位、 8位、 16位和 32位单片机。

在 8 位单片机家族中，主流产品有：

（ 1 ） 80C51 内核

（ 2 ） Motorola 内核

（ 3 ） PIC 内核的单片机。

1.5 8位单片机介绍


1 、增强型 STC 单片机

STC 是 2005 年推出中国本土的第一款具有全球竞争力的、且与 MCS-51 兼容的 STC 单片机。

主要产品型号：STC89C51RC 、 STC89C52RC 、 STC89C53RC

STC12C5201 、 STC12C5201AD 、 TC12C5201PW

M

1.5.1 80C51 单片机介绍


2 、 NXP增强型单片机

Philips 公司的 P89LPC900 系列是采用了增强型 8

0C51 内核制造而成的增强高档型单片机。

主要产品型号：

P89LPC9321 、 P89LPC936 、 P89LPC938

P89C51 、 P89C52


3． AVR 高速型单片机

是 ATMEL 公司于 1997 年由 A 先生和 V 先生结合 Flash 技术，推出全新配置的精简指令集（ RISC ） 8 位单片机。主要产品型号有：

ATtiny13 ， ATtiny24 、 AT90S8535 、 ATmeg

a8 。


4． C8051Fxxx 系列高速单片机

是 Cygnal 公司推出的、与 8051 指令集兼容的单片机，弥补了 8051 系列单片机的速度慢、内部资源少的不足。如：

C8051F120--4K RAM 、 128K ROM 、 8 个 I/O 口、 12 位 A/D 、 1

00 引脚


0 引脚


引脚


5．专用型

针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最简，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。

例如：电子表、电话机、电视机和空调里的就嵌入了一种专用型单片机。


1.5.2 Motorola 内核的单片机 Motorola 公司是世界上最大的单片机厂商之一。

1 、 MC68HC05 采用 HCMOS 工艺制造，是一种高性能、低功耗的 8 位单片机。

2 、 MC68HC08 系列单片机是在 MC68HC05 的基

础上进行改进后的 8 位单片机。


1.5.3 PIC 内核的单片机 PIC 系列单片机是美国 Microchip 微芯公司的制造的另一款 8 位单片机。特点：

1 、采用 RISC 指令集

2 、 33 条指令，指令最短执行时间 160ns

3 、指令系统和开发工具与 8051 系列不同。

主要有： PIC16C5X 、 PIC16CXX 、 PIC17CXX 和 P

IC18CXXX 系列


1.5.4 其他公司 8位单片机

1 、 MDT20xx 系列单片机

2 、日本 TOSHIBA 的 4 位机、 8 位机

3 、 Zilog 公司的单片机 Z8

4 、 EPSON 公司的单片机

5 、 NS 公司的 COP8 单片机

6 、先锋 Chipcon 公司推出了全新概念的新一代 ZigBee无线单片机 CC2430/CC2431

7 、富士通单片机 MB89P935C 。等等


1.6 16位和 32位单片机系列介绍 1.6.1 16位单片机

是高性能单片机。主要有：

1 、凌阳 16 位单片机

2 、 TI 公司的 MSP430C 系列（极低功耗的单片机）

3 、 PIC18CXXX 系列单片机。


1.6.2 32位单片机

32 位单片机又称嵌入式处理器，是面向特定应用，隐藏于应用系统或电子产品内部的专用计算机。主要有：

（ 1 ） Philips 公司的 LPC2220 系列

（ 2 ） SAMSUNG 公司的 S3C44B0X 系列

（ 3 ） IBM 公司的 PowerPC 系列

（ 4 ） MIPS 公司的 MIPS 系列

（ 5 ） Sun 公司的 Sparc

（ 6 ） ARM 公司的 ARM 系列嵌入式处理器。


1.7 单片机的发展趋势

1 ．改进 CPU 结构

2 ．低电压、低功耗 CMOS 化

3 ．改善存储器性能

4 ．改进 I/O 口性能

5 ．外围电路内装化

6 ．主流与多品种共存

7 ．片内 ROM 中固化应用软件和系统软件


1.8 单片机的应用

单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。

使用温度：

民品： 0°C —+70°C

工业品： -40°C —+85°C

军品： -65°C —+125°C 。

在下述的各个领域广泛的应用：

1 、测控系统2 、智能仪器仪表3．消费类电子产品4．机电一体化产品5．武器装备6．终端及外部设备智能接口7．通信技术 8．多机分布式系统


1.9 单片机技术主要网站介绍STC 单片机（ http://www.stcmcu.com）

周立功单片机（ http://www.zlgmcu.com）

C51 BBS 论坛（ http://www.C51bbs.com）

中国电子网（ http://www.21ic.com）

嵌入式公社（ http://www.embcom.net/）电子技术应用（http://www.ncse.com.cn/magazine/Electronic/newsdisplayindex.asp）单片机爱好者（ http://www.mcufan.com）

超简单单片机学习网（ http://www.cjdmcu.com）

中源单片机（ http://www.zymcu.com

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