任务1 认识单片机 - 图文

任务1 认识单片机

【任务目的】

1．理解单片机的概念，认识常见的单片机的外形； 2．了解单片机的特点、型号和内部结构; 3．熟悉数制、码制的概念。 【任务要求】

认识单片机的外形、型号、生产厂家等产品信息。 【工作步骤】

1．观察不同型号的单片机的外形； 2．查阅不同厂家的单片机型号。 【任务资讯】 一、单片机的外形

图1.1.1 AT89S52单片机和配套的芯片座在一起

图1.1.2 不同型号的单片机外形

二、单片机的定义 单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM）简称单片机，是把中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储器（Memory）、定时/计数器Timer/Counter以及I/O（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块芯片上的微型计算机。单片机又称为“微控制器MCU（MicroController Unit）”。

三、单片机的主要分类

1．按应用领域可分为：家电类、工控类、通信类、个人信息终端类等等；

2．按通用性可分为：通用型和专用型。

通用型单片机的主要特点是：内部资源比较丰富，性能全面，而且通用性强，可履盖多种应用要求。所谓资源丰富就是指功能强。性能全面通用性强就是指可以应用在非常广泛的领域。通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不

同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。

专用型单片机的主要特点是：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。专用型单片机用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。

3．按总线结构可分为：总线型和非总线型。如我们常常见到的89C51单片机就是总线结构，在后面讲解单片机的内部结构时，我们就可以看到，89C51单片机内部有数据总线，地址总线，还有控制总线（WR，RD，EA，ALE等）。从上图中看到的20引脚的89C2051单片机，就是一种非总线型的。其外部的引脚很少，可使成本降低。

四、单片机特点

（1）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下； （2）内RAM：256KB以内。 （3）可靠性高 （4）易扩展

（5）控制功能强

（6）易于开发

五、单片机的发展过程

1971年intel 公司研制出世界上第一个4位的微处理器；

1973年intel 公司研制出8位的微处理器8080；

1976年intel 公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。 80年代初，intel 公司在MCS-48单片机基础上，推出了MCS-51单片机。也就是说，51单片机最早的出现是在80年代初。

六、微处理器与单片机

微处理器：计算机系统核心部件（CPU）并不是一台完整的计算机

单片机：将CPU和其它接口电路集成在一个芯片之中，使其具有计算机的基本功能。 从上面的描述可知，微处理器只是一个CPU，而单片机则是由CPU与其它的接口电路组合而成的，所以CPU不等于单片计算机。也可以这样说，CPU只是计算机其中的一个部件而已。

七、主要的单片机生产厂商

我国目前最常用的单片机有如下几家： Intel——（MCS51系列，MCS96系列）

Atmel——（AT89系列，MCS51内核）（艾特梅尔公司） Microchip——（PIC系列）

Motorola—— （68HCXX系列）

Zilog——（Z86系列）（齐洛格公司） Philips——（87，80系列，MCS51内核） Siemens——（SAB80系列，MCS51内核） NEC——（78系列） Epson——（系列）

八、MCS-51系列单片机产品

MCS-51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、

改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS-51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变。

AT89S系列的机器支持SPI模式编程，直接用电脑的USB、LPT或者COM口引线出来烧写程序就行（软件可以去ATMEL下），烧写程序远比C系列的方便。

AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

AT89S51与ＡT89C51相比，外型管脚完全相同，AT89C51的HEX程序无须任何转换可直接在AT89S51运行，结果一样。AT89S51比AT89C51新增了一些功能，支持在线编程和看门狗是其中的主要特点。

它们之间主要区别在于以下几点：

1．引脚功能：管脚几乎相同，变化的有：在AT89S51中P1.5、P1.6、P1.7具有第二功能，即这3个引脚的第二功能组成了串行ISP编程的接口。

2．编程功能：AT89C51仅支持并行编程，而AT89S51不但支持并行编程还支持ISP再线编程。在编程电压方面，AT89C51的编程电压除正常工作的5V外，另Vpp需要12V，而AT89S51仅仅需要4-5V即可。

3．烧写次数更高：AT89S51标称烧写次数是1000次，实为1000-10000次，这样更有利初学者反复烧写，降低学习成本。

4．工作频率更高：AT89C51极限工作频率是24MHz，而AT89S51最高工作频率是33MHz，（AT89S51芯片有两种型号，支持最高工作频率分别为24MHz和33MHz）从而具有更快的计算速度。

5．电源范围更宽：AT89S51工作电压范围达4-5.5V，而AT89C51在低于4.8V和高于5.3V的时侯则无法正常工作。

6．抗干扰性更强：AT89S51内部集成看门狗计时器（Watchdog Timer），而AT89C51需外接看门狗计时器电路，或者用单片机内部定时器构成软件看门狗来实现软件抗干扰。 7．加密功能更强：AT89S51系列提供了三层的加密算法（LB1、LB2、LB3三个可编程的加密位），这使得AT89S51的解密变为几乎不可能，程序的保密性大大加强。 8．AT89S51内新增SFR，双数据指针，AT89S51向下完全兼容51系列的所有产品，性价比更高，初学者尽可能选择这类单片机来学习。

九、数制及数制转换 1．数制

所谓数制，是人们利用符号计数的一种科学方法，数制有很多种，计算机中常用的数制有十进制、二进制和十六进制3种。日常生活中，人们经常使用十进制，但在计算机中使用二进制，而在编程时又习惯用到十六进制。

（1）十进制数

? 十进制数有10个基本数字元素：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9； ? ? ?

十进制数的进位规则：逢十进一；

十进制数在数码尾用D（Decimal）表示。由于在日常生活中最常用，所以通常可省略D。如35D，可简写为35； 十进制数按权展开式为：

D?Kn?1?10n?1?Kn?2?10n?2???K010?K?1?10i

0?1???K?m?10?m

其中Ki表示十进制D的第i位，权为10，Ki为系数；n表示小数点左边的位数，m为小数点右边的位数。

（2）二进制数

? 二进制数有2个基本数字元素：0、1； ? 二进制数基数为2，进位规则：逢二进一；

? ?

二进制数在数码尾用B（Binary）表示。如10101110B； 二进制数按权展开式为：

B?Kn?1?2n?1?Kn?2?2n?2???K02?K?1?20?1???K?m?2?m

其中Ki表示二进制B的第i位，权为2i，Ki为系数；n表示小数点左边的位数，m为小数点右边的位数。

如：10101110B?1?27?0?26?1?25?0?24?1?23?1?22?1?21?0?20 （3）十六进制数

? 十六进制数有16个基本数字元素，即0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、? ? ?

D、E、F；

十六进制数基数为16，逢十六进一

十六进制数在数码尾用H（Hexadecimal）表示。如50H； 十六进制数按权展开式为：

H?Kn?1?16n?1?Kn?2?16n?2???K016?K?1?160?1???K?m?16?m

其中Ki表示二进制B的第i位，权为16i，Ki为系数；n表示小数点左边的位数，m为小数点右边的位数。

如：10101110B?1?27?0?26?1?25?0?24?1?23?1?22?1?21?0?20

如果十六进制的最高位是字母A～F之一，则在汇编程序中应加前缀0，以告诉编译系统是数字而不是变量。如ACH，应写成0ACH。

0～15各数值表达情况如表1.1.1所示。

表1.1.1 0～15各数值表达情况表

十进制 0 1 2 3 4 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 十六进制 0 1 2 3 4 十进制 8 9 10 11 12 二进制 1000 1001 1010 1011 1100 十六进制 8 9 A B C