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单片机的概念及单片机的种类

作者:admin    来源:未知    发布时间:2020-02-23 20:36    浏览量:

  单片机的观点及单片机的品种_筹算机软件及利用_IT/筹算机_专业材料。第1章 概 述 第1章 概 述 1.1 单片机的观点及单片机的品种 1.2 单片机的类型、特质及用处 1.3 单片机的兴盛趋向 本章幼结 熟练与忖量题 第1章 概 述 1.1 单片机的观点及单片机

  第1章 概 述 第1章 概 述 1.1 单片机的观点及单片机的品种 1.2 单片机的类型、特质及用处 1.3 单片机的兴盛趋向 本章幼结 熟练与忖量题 第1章 概 述 1.1 单片机的观点及单片机的品种 1.1.1 单片机及单片机体系 单片机是微型筹算机兴盛的一个分支,是一种特意 面向掌握的微治理器件,故又称之为微掌握器(Micro Controller Unit,MCU)。单片机往往以简单芯片的方法出 现,然而它已拥有了微型筹算机所包蕴的基础构成构造和 特有的掌握利用性能,是一种芯片级的微型筹算机。其它, 因为单片机的体积、构造和性能特质,正在实质利用中可能 统统融入利用体系之中,故而也称为嵌入式微掌握器 (Embedded Micro-Controller)。 第1章 概 述 最基础的单片机体系由单片机芯片和软件顺序配合组 筑而成,是用户为了竣工某种掌握用处的须要而打算的实 际装配。正在单片机体系中,单片机芯片内部的中心治理单 元(CPU)处于主旨位置,CPU通过履行软件顺序调动硬件 电途告终掌握性能。依照这种管事格式,单片机体系可能 划分为硬件和软件两个构成片面。 第1章 概 述 1. 硬件片面 单片机体系的硬件片面是蕴涵CPU正在内的全面硬件电途, 依照硬件电途的性能和筑设大致可能分为以下3类 第1章 概 述 1) 基础性能类 基础性能类硬件蕴涵:CPU(用于运算、掌握)、 RAM(用于数据存储)、ROM(用于顺序存储)、I/O筑设(竣工 串行、并行输入/输出接口)实时钟电途(设备管事时序)。正在 微型筹算机中,上述部件被分成若干块芯片,装配正在一块称 之为主板的印刷线途板上,正在顺序的指示下告终筹算机的基 本运算操作性能。然而正在单片机中,除了时钟电途以表,其 余片面大凡均被集成到一块半导体芯片上,以是被称为单片 机,即单芯片微型筹算机。 第1章 概 述 2) 掌握性能类 掌握性能类硬件蕴涵:准时器/计数器(用于期间设定/事 件纪录)和停止装配(实实际时治理)。行使这类硬件是为了实 现单片机的掌握性能,即准时掌握、顺次掌握和及时掌握等 基础掌握性能。行动面向嵌入式掌握的特性,这类部件往往 也集成正在单片机芯片内部。 3) 辅帮性能类 辅帮性能类硬件蕴涵:A/D(模/数转换)和D/A(数/模转换, 往往采用PWM方法)等部件。这类部件依照芯片的筑设区别 不必定集成正在单片机芯片上,须要用户依照行使恳求 拔取。 第1章 概 述 2. 软件片面 与微型筹算机的运转道理相仿,单片机体系的运转也需 要软件体系的救援,然而因为治理职司的区别,其纷乱水平 相对较低。依照单片机软件所要竣工的性能,可能将软件划 分为照料顺序和利用顺序两类。 1) 照料顺序 照料顺序是单片机体系的监控顺序,紧要用于掌握经过 纷乱,掌握量较大的装配,比如测控仪器、仪表等。关于仅 告终简陋掌握职司的单片机体系大凡可能相应简化。 第1章 概 述 2) 利用顺序 利用顺序是针对详细的掌握行为而编写的顺序,是竣工 掌握详细性能的顺序根基,往往以子顺序模块的方法显现, 便于履行掌握行为时挪用。 第1章 概 述 1.1.2 单片机顺序打算讲话及开采处境简介 单片机顺序打算讲话紧要是指正在开采体系中行使的讲话。 正在单片机开采体系中可能行使机械讲话、汇编讲话和高级语 言。机械讲话采用机械码,是单片机不妨直接识此表顺序语 言,汇编讲话是以帮记符透露机械码的顺序打算讲话。机械 讲话和汇编讲话都是高效的筹算机讲话,及时性较强,但它 们都是面向机械的讲话,通用性差,编程效劳低。 第1章 概 述 单片机的开采经过涉及3项实质,即编程、纠错和仿真。 大凡采用PC机内装配的集成开采处境(IDE)软件举行开采调 试。正在集成开采处境内可能竣工文本编程、编译纠错和仿真 运转。此中仿真的方法又可能分为两种,即软件仿真和硬件 仿真。软件仿真不必邻接硬件利用体系,仿真结果正在开采环 境中模仿的单片机构造中取得展现;硬件仿真须要与用户控 造体系配合,以集成开采处境的输出代替用户体系华夏有的 单片机,仿真经过可靠、及时性强。另一种较新的开采方法 采器具有ISP(In-System Programming,正在体系可编程)性能的 单片机,诈骗下载顺序开采单片机体系。 第1章 概 述 1.1.3 单片机的行使处境及产物等第 单片机用处广,行使处境分歧大,何如包管单片机掌握 体系或装配的牢靠性是打算者和行使者最为眷注的题目。作 为电子产物而言,其牢靠性紧要取决于半导体芯片的产物等 级,依照运转温度界限,产物等第大致划分为3级,下面分 别予以先容。 第1章 概 述 1. 军用级 运转温度界限为?-50℃~+125℃,合用于军用品恳求苛 刻的利用处境,芯片的价钱较量高贵。比如Intel公司的 MCS-51系列单片机MD80C51FB。型号以MD透露开始的, M代表军品,D代表直插封装。 第1章 概 述 2. 贸易级 运转温度界限为0℃~+70℃,紧要限于机房、办公及 住所处境,合用于民用产物,比如家电、玩具等。贸易级产 品价钱低廉,种类周备,利用最为广博。 3. 工业级 早期的单片机产物民多为工业级,运转温度界限为 ?-45℃~+85℃,介于贸易级和军用级之间,适宜正在工业 出产处境下行使。其特质是牢靠性远高于贸易级,但价钱远 低于军用级。MCS-51系列单片机的平时产物均属于工业级。 第1章 概 述 1.2 单片机的类型、特质及用处 1.2.1 单片机紧要类型及其特质 1. 常用单片机的类型及特质 Intel公司的MCS-51系列及其兼容产物是目前最常用的 一种单片机类型,其引进史书较长,进修材料周备,影响面 较广、利用成熟,已被单片机掌握装配的开采打算职员广博 接收。本书将以这种单片机产物为主先容单片机的构造道理、 指令体系、编程利用及接口电途等实质。MCS-51系列单片 机及其兼容产物的出产厂家良多,以下仅列出拥有代表性的 3家公司的产物,其产物的型号及特质如表1-1所示。 第1章 概 述 表1-1 常用MCS-51系列单片机一览表 公司 Intel Philips 品名 8031 80C562 87C591 特质 MCS-51 CMOS 单片 8 位微掌握器,32 条 I/O 引线 个准时器/计数器, 5 个停止源,2 个优先级,128 B 片内 RAM 基于 8051 CMOS 掌握器,8 位 A/D,PWM,48 条 I/O 引线 个准时 器/计数器,14 个停止源,4 个优先级,无片内 ROM,256 B 片内 RAM 基于 8051 CMOS 掌握器,片内 CAN(SJA1000 CAN),10 位 ADC,WDT, 32 条 I/O 引线C 总线 B 片内 RAM +256 B 附加 AUX RAM 第1章 概 述 2.常用单片机的更新及先进 跟着单片机时间的兴盛,高功能的新型单片机首先 显现,此中美国Cygnal公司推出的C8051F系列单片机就 是正在MCS-51系列单片机根基之进取行更新开采的一种 产物。?C8051F实质上是一种以8051为内核集成的羼杂 信号体系级芯片。熟谙MCS-51系列单片机的工程时间 职员可能很容易地驾驭C8051F的利用时间并能举行软 件的移植。 第1章 概 述 C8051F系列单片机采用流水线构造,单周期指令运转 速率是8051的12倍,全指令集运转速率是原先的9.5倍。 C8051F系列单片机的内部资源特别厚实,比如C8051F020单 片机内部除包蕴8051微掌握器内核、RAM、ROM、I/O口、 准时器/计数器等MCS-51 系列的筑设以表,还拥有ADC、 DAC、PCA、SPI和SMBus等部件。这种将单片机的基础组 成单位与模仿、数字表设集成正在一个芯片上而构成的片上系 统(SoC),实际上已高出了以往单片机(MCU)的寄义,代表 了高功能单片机兴盛的一个目标。 第1章 概 述 3. 其他类型单片机及特质简介 1) ?PIC系列单片机 PIC系列单片机由美国Microchip公司打算出产,与MCS-51 系列对应的产物有PIC16C系列和PIC17C系列8位单片机,广 泛利用于消费电子产物、汽车电子及工业掌握等界限,就产 量和墟市份额而言活着界单片机界限排名属于前哨。 第1章 概 述 PIC系列单片机有如下特质: (1) 统统哈佛构造。指令和数据空间及传输途途统统分 开,提升了数据模糊率。顺序和数据总线采用区别的宽度。 数据总线位,指令总线依照单片机层次区别分为12、14、 16位,指令均以单字节方法透露。 (2) 流水线构造。取指令和履行指令采用流水线方法, 履行一条指令时,同时应承取出下一条指令,从而竣工了单 周期指令。 第1章 概 述 (3) 寄存器组构造。RAM及寄存器,蕴涵I/O口、准时 器和顺序计数器等都以寄存器格式管事和寻址,只须要一个 指令周期就可能告终探访和操作。往往另辟货仓RAM空间, 不占用片内数据存储单位。 (4) 精简指令体系。采用RISC(精简指令集筹算机)构造, 与古代的采用CISC(纷乱指令集筹算机)构造的单片机比拟, 其指令数目少,易学易记。别的,精简指令体系还拥有较高 的代码压缩本事,有利于提升顺序履行速率。 第1章 概 述 (5) 品种周备。不纯净探求性能聚集,从实质开赴,以 多种型号满意区别主意、区别用处的需求。正在领域上既有84 脚封装,多达66根I/O口线根I/O口 线的型号。性能较全的高级次单片机产物还筑设了A/D(模/ 数转换)、CCP(捕获/较量)或采用PWM(脉宽调造)的D/A转换 单位。 PIC系列单片机性能全、品种多,便于拔取行使,开采 者可能依照区别的用处和恳求打算出性价较量高的单片机控 造装配。 第1章 概 述 2) ?MSP430单片机 MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)公司1996年开 始推向墟市的一种16位单片机,采用精简指令集,是一种 超低功耗的羼杂型单片机。MSP430系列单片机的紧要特质 是,拥有极低的功耗、厚实的片表里设和便当灵便的开采 方式。 MSP430单片机的紧要益处描画如下: (1) 运算治理本事强。MSP430系列是16位单片机,采 用了RISC构造,拥有厚实的寻址格式和爽快的内核指令以 及豪爽的模仿指令,正在8 MHz时钟晶振的驱动下指令周期 仅为125 ns。 第1章 概 述 (2) 超低功耗打算。采用1.8~3.6 V管事电压,正在1 MHz 的时钟前提下运转时,芯片取用电流正在200~400 μA支配。 正在时钟闭断形式运转时,最低保持电流只要0.1 μA。拥有独 特的时钟体系打算,它有两个时钟,用以形成CPU和各性能 单位所需的时钟,可能正在指令掌握下接通和闭断时钟,北京赛车历史开奖号竣工 对总体功耗的掌握。MSP430系列单片机有5种区别的管事模 式。正在守候格式下,电流花消为0.7 μA。正在节电格式下,最 低可达0.1 μA。当体系处于省电的备用形态时,用停止恳求 将它叫醒的期间只需6 μs。 第1章 概 述 (3) 厚实的片上表围模块。集成了较厚实的片表里设, 此中蕴涵看门狗(WDT)、模仿较量器A、硬件乘法器、液晶 驱动器、10/12位ADC、I 2 C总线和直接数据存取(DMA)等。 (4) 便当高效的开采处境。MSP430单片机有OPT、 FLASH和ROM 3品种型,目前紧要以FLASH型为主。片内 有JTAG(Joint Test Action Group,团结测试活跃幼组)调试接 口,通过PC机和JTAG调试器获取片内音讯,从而使打算者 正在调试开采时,无需仿真器和编程器。开采器械轻省,价钱 也相对低廉,可能竣工正在线编程。开采讲话有汇编讲话和C 讲话。 第1章 概 述 (5) 运转处境。MSP430系列单片机产物均为工业级,运 行处境温度为-40?~+85℃,适合工业处境下行使。 3) 单片机种类及主流单片机概略 单片机种类繁多,各具特性。此中Intel公司推出的MCS-51 系列单片机及与其兼容的Philips、Atmel、Winbond等公司的 产物利用特别广博。目前单片机初学教材民多以MCS-51系 列单片机行动进修根基,以是被广泛接收,堪称主流。而 Microchip公司的PIC精简指令集单片机产物也有着强劲的发 展势头。就产量而言,正在可供二次开采的单片机产物中PIC 单片机居环球之首。 第1章 概 述 1.2.2 常用单片机的利用界限 单片机的特质是集成度高、性能强、牢靠性高、体积幼、 功耗低、行使便当及价钱低廉。单片机的利用简直是无处不 正在,曾经分泌到咱们存在中的各个界限。目前单片机曾经正在 工业掌握、仪器仪表、家用电器、办公自愿化、医用筑设、 音讯和通讯产物、航空航天、专用筑设的智能化照料等界限 中取得了广博的利用,其利用方法展现如下。 第1章 概 述 1. 正在工业掌握中的利用 工业自愿化掌握是最早采用单片机掌握的界限之一,正在 测控体系、经过掌握、机电一体化筑设中紧要诈骗单片机实 现逻辑掌握、数据采撷、运算治理、数据通讯等用处。零丁 行使单片机可能竣工少少幼领域的掌握性能,行动底层检测、 掌握单位与上位筹算机连结可能构成大领域工业自愿化掌握 体系。分表正在机电一体化时间中,单片机的构造特质使其更 容易表现其集呆滞、微电子和筹算机时间于一体的上风。 第1章 概 述 2. 正在智能仪器中的利用 内部含有单片机的仪器统称为智能仪器,也称为微机化 仪器。这类仪器民多采用单片机举行音讯治理、掌握及通讯, 与非智能化仪器比拟,性能取得了深化,增进了诸如数据存 储、阻碍诊断、联网集控等性能。以单片机行动主旨构成智 能仪表曾经是自愿化仪表兴盛的一种趋向。 第1章 概 述 3. 正在家用电器中的利用 单片机性能完备、体积幼、价钱廉、易于嵌入,特别适 用于对家用电器的掌握。嵌入单片机的家用电器竣工了智能 化,是古代型家用电器的更新换代,现已广博利用于洗衣机、 空调、电视机、视盘机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各式 视听筑设等。 第1章 概 述 4. 正在音讯和通讯产物中的利用 音讯和通讯产物的自愿化和智能化水平很高,此中很多 性能的告终都离不开单片机的参预。这里最具代表性和利用 最广的产物便是转移通讯筑设,比如手机内的掌握芯片就属 于专用型单片机。其它正在筹算机表部筑设中,如键盘、打印 机中也离不开单片机。新型单片机广泛具备通讯接口,可能 便当地与筹算机举行数据通讯,为筹算机和搜集筑设之间提 供邻接供职创造了前提。 第1章 概 述 5. 正在办公自愿化筑设中的利用 今世办公自愿化筑设中大无数嵌入了单片机掌握主旨。如打 印机、复印机、传真机、画图机、考勤机及电话等。通过单 片机掌握不单可能告终筑设的基础性能,还可能竣工与筹算 机之间的数据通讯。 6. 正在贸易营销筑设中的利用 正在贸易营销体系中单片机已广博利用于电子秤、收款机、 条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安详监 测体系、市场保安体系、氛围调治体系、冷冻保障体系等。 第1章 概 述 7. 正在医用筑设界限中的利用 单片机正在医疗办法及医用筑设中的用处亦相当广博,例 如正在医用呼吸机、各式剖判仪、医疗监护仪、超声诊断筑设 及病床呼唤体系中都取得了实质利用。 8. 正在汽车电子产物中的利用 今世汽车的集结显示体系、动力监测掌握体系、自愿驾 驶体系、通讯体系和运转看守器等装配中都离不开单片机。 分表是采用现场总线的汽车掌握体系中,以单片机接受主旨 的节点通过协和、高效的数据传送不光告终了纷乱的掌握功 能,况且简化了体系构造。 第1章 概 述 1.3 单片机的兴盛趋向 目前,单片机正朝着高功能和多种类目标兴盛,将会 进一步竣工低功耗、幼体积、大容量、高功能、低价钱和 表围电途内装化等恳求。单片机的兴盛将紧要以满意正在嵌 入式利用条件下与掌握对象的最佳连结,突显其智能化控 造本事。并正在此根基上寻求利用体系正在芯片上的最大化解 决格式,即造成了SoC化趋向。正在微电子时间、IC打算、 EDA器械兴盛的鞭策下,基于SoC的单片机利用体系将会 取得较疾的兴盛。 第1章 概 述 本章幼结 本章扼要先容了闭于单片机及单片机体系的基础 观点、构造特质和兴盛过程,而且对单片机的利用开采 格式及利用处境举行了简介。通过对常用单片机系列、 型号和各出产厂家的产物特质的先容,使咱们对单片机 的品种及功能有一个开头的体会,便于正在往后的利用中 不妨拔取相宜的单片机类型,满意详细用处的须要。另 表,本章还从拓荒视野的角度罗列了单片机正在各个界限 的利用,以及单片机往后的兴盛趋向。 第1章 概 述 熟练与忖量题 1.行动筹算机家族的一员,单片机与其他成员之间 有何相闭?单片机具备哪些特性? 2.构成单片机体系的软、硬件蕴涵哪些类型?何如 举行划分? 3.试罗列出常用的单片机的型号、缔造厂家及资源 筑设。 4.你对单片机的利用明白多少?试举例诠释。 5.单片机行动一种半导体产物,其产物的等第是如 何划分的?

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