第一章 绪论 单片微机概述 80单片微机的应用 本教程的教学安排 片微机概述 单片微机是单片微型计算机 的译名简称 ， 在国内也常简称为 “ 单片微机 ” 或 “ 单片机 ” 。 它包括中央处理器 随机存储器 只读存储器 断系统 、 定时器 /计数器 、 串行口和 I/ 除了工业控制领域 ， 单片微机在家用电器 、 电子玩具 、 通信 、高级音响 、 图形处理 、 语言设备 、 机器人 、 计算机等各个领域迅速发展 。 目前单片微机的世界年产量已达 100亿片 ， 而在中国大陆地区单片微机的年应用量已达 6亿片左右 ， 截止 2001年 4月 ， 由中国大陆地区自行设计和生产的单片微机也已达到 2000万片 。 由此可见单片微机的广泛用途和发展前景 ！ 单片微机概述 1970年微型计算机研制成功之后 ， 随着大规模集成电路的发展又出现了单片微机 ， 并且按照不同的发展要求 ， 形成了二个独立发展的分支 。 美国 971年生产的 4位单片微机 4004和 1972年生产的雏型 8位单片微机 8008， 特别是 1976年 在短短的二十几年间 ， 经历了四次更新换代 ， 其发展速度大约每二三年要更新一代 、 集成度增加一倍 、 功能翻一番 。 发展速度之快 、应用范围之广 ， 已达到了惊人的地步 。 它已渗透到生产和生活的诸领域 ， 可谓 “ 无孔不入 ” 。 1976年 48系列单片微型计算机 。 它已包括计算机的三个基本单元 ， 已成为真正意义的单片微机 ， 赢得了广泛的应用 ， 为单片微机的发展奠定了基础 ， 成为单片微机发展进程中的一个重要阶段 。 在 48单片微机成功的刺激下，许多半导体公司和计算机公司争相研制和发展自己的单片微机系列，有 801、6802， 8系列， 501、 6502等，此外，日本的 立公司及 都相继推出了各具特色的单片微机品种。 对工业控制 、 智能仪表等诸多较高层次的应用领域 ， 8位单片微机系列在性能 、 价格两方面有较好的兼顾 。 尽管目前单片微机的品种很多 ， 但其中最具典型性的当属 51系列单片微机 。 此外 ， 它还具有品种全 、 兼容性强 、 软硬件资料丰富等特点 。 直到现在 51仍不失为单片微机中的主流机型 。 由于 8位单片微机的高性能价格比 ， 估计近十年内 ， 8位单片微机将仍是单片微机中的主流机型 。 在 8位单片微机之后 ， 16位单片微机也有很大发展 。 例如 ， 1983年 96系列单片微机 。 与 51相比 ， 96不但字长增加一倍 ， 而且还具有 4路或 8路的 10位 A/D 转换功能 ， 此外 ，在其它性能方面也有一定的提高 。 飞利浦公司推出了与 806位单片微机 ， 即 80一条 80 1地被翻译成一条 仅 ， 用户不需投入很大的软件开销和人员就能较大的提高产品性能 。 80行速度快 、 支持高级语言 (比如 、 支持实时多任务执行 、 易于形成派生系列产品 、 地址宽度可变 (用户可以方便地将外部地址线宽度选定为 12位 、 16位 、 20位 、 24位等等 。 在工业控制产品 、 高档智能仪表 、 彩色复印机 、 录像机等应用领域 ， 单片微机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储容量和加强 I/ 今后的发展趋势不外乎在以下几个方面： 多功能 在单片微机中尽可能多的把应用系统中所需要的存储器、各种功能的 I/外围器件内装化，如把 位单片微机中，如把 A/D、 D/A、 乃至多路模拟开关和采样 /保持器也集成在单片微机芯片中，从而成为名副其实的单片微机。 高性能 为了提高速度和执行效率，在单片微机中开始使用 行流水线操作和 单片微机的指令运行速度得到大大提高，其电磁兼容等性能明显地优于同类型的微处理器。 单片微机的发展趋势 全盘 单片微机采用二种半导体工艺生产 ， 具有高速度和高密度； 除具有 还具有 如 8051的功耗为 630而 8020 从第三代单片微机起开始淘汰非 目前 ， 数字逻辑电路和外围器件等都已普遍 推行串行扩展总线 推行串行扩展总线可以显著减少引脚数量，简化系统结构。随着外围器件串行接口的发展，单片微机的串行接口的普遍化、高速化，使得并行扩展接口技术日渐衰退。 许多公司都推出了删去了并行总线的非总线单片微机 ，需要外扩器件 (存储器 、 I/ 时 ， 采用串行扩展总线 ，甚至用软件虚拟串行总线来实现 。 由于集成度的进一步提高 ， 有的单片微机的寻址能力已突破 64 8位 、 16位的单片微机有的寻址能力已达到 16 片内 62 80 8051单片微机是美 980年推出的 时简称为 51系列。其它公司生产的以 8051为核心单元的其它派生单片微机却不能称为 能称为 8051系列。 8051系列泛指所有公司（也包括 产的以 8051为核心单元的所有单片微机。 80包括了以 8051为核心单元的世界许多公司生产的单片微机，比如 利浦公司 ) 的 831门子公司 ) 的进微器件公司 ) 的 8053等、 本冲电气公司 ) 的 9邦公司的 77 从 48单片微机发展到如今的新一代单片微机 ， 大致经历了三代 。 如以 位单片微机为例 ， 这三代的划分大致如下 。 第一代：以 48系列单片微机为代表 。 属于低性能单片微机阶段 。 第二代：以 5051、 8052单片微机为代表。 可以看出，这一代单片微机主要的技术特征是为单片微机配置了完善的外部并行总线（ 和具有多机识别功能的串行通信接口（ 规范了功能单元的特殊功能寄存器（ 控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统，为发展具有良好兼容性的新一代单片微机奠定了良好的基础。 第三代：以 80 它包括了 51系列的新一代产品 ， 如 880B、 808还包括了 0 与 51兼容的单片微机 。 8051的 它们具有 部分厂家所生产的 80 1 l、 表 1一 2及 表 1一 3中 。 从表中可以看出 ， 8051单片微机的所有特性 ， 内部组成基本相同 。 80闲方式和掉电方式 。 870 890 新一代的 80 还向外部电路扩展 ， 有的公司型号配备了串行扩展线 ， 比如芯片间的总线 (飞利浦公司的 、 设备间网络系统总线 ( 等 ， 为外部提供了完善的总线结构 。 采用总线 方式的应用系统多属较复杂的工控系统 、 智能仪表 、 监测系统 ， 或满足这些应用而构成的多机与网络系统 。 总线方式的单片微机在不使用外部并行总线时 ， 外部并行总线引脚可作为 I/ 在掩膜用户程序时 ， 还可要求将这些 I/I/ 根据应用的需要 ， 部分产品对总线结构作了重大改进 ， 推出了非总线型单片微机 ， 其对外部不存在并行三总线 (， 必要时可以通过串行总线进行扩展 。 按照所使用单片微机的类型不同，单片微机应用系统结构可分成总线方式和非总线方式。 在总线方式的应用系统中 ， 单片微机都具有完善的外部扩展总线 ，如并行总线 （ 、 串行通信总线 （ 如 ， 通过这些总线可方便地扩展外围单元 、 外设接口等 。 采用总线方式的应用系统多属较复杂的工控系统 、 智能仪表 、 监测系统 ， 或满足这些应用而构成的多机与网络系统 。 总线方式的单片微机在不使用外部并行总线时 ， 外部并行总线引脚可作为 I/ 在掩膜用户程序时 ， 还可要求将这些 I/I/ 非总线方式的应用系统（如 8083873的 去了外部并行总线，可构成各种小封装芯片，有限的引脚 可提供更多的用户 I/使应用系统的芯片数量最少。 采用非总线方式的应用系统多属小型控制器、测控单元、单元仪表等。 以下大致介绍一些典型的应用领域和应用特点 。 l 家用电器领域 国内各种家用电器已普遍采用单片微机控制取代传统的控制电路 ，做成单片微机控制系统 ， 如洗衣机 、 电冰箱 、 空调机 、 微波炉 、 电饭堡 、电视机 、 录像机及其它视频音像设备的控制器 。 2 办公自动化领域 比如一台 0个单片微机 ， 如控制键盘 、 鼠标 、 显示器 、声卡 、 打印机 、 软 /硬盘驱动器 、 调制解调器等 。 现代办公室中所使用的大量