51单片机绪论

Posted 2021-06-07 学工科的皮皮志^_^

文章目录

• 前言
• 一、单片机的组成
• 二、单片机的发展趋势
• 三、单片机的特点
• 四、经典型单片机AT89C51
• 五、单片机的开发过程
• 五、单片机的应用

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前言

要了解单片机，首先要知道计算机的基本组成部分
计算机的基本组成部分都包括：
中央处理器CPU（Central Processing Unit）
只读存储器ROM（Read Only Memory）
随机存储器RAM（Random Access Memory）
中断系统、定时器/计数器和I/O(Input/Output)接口等

一、单片机的组成

将中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块晶体芯片上 ，从组成功能上看，它已经具有了计算机系统的基本属性，为此将其称作单晶片微型计算机，简称单片机（Single Chip Microcomputer)；

单片机主要用于控制领域，用以实现各种参数的测量和控制功能。为强调其控制属性，也可将单片机称为微控制器(MCU: Micro control unit)
单片机在应用时常常是处于被控系统的核心地位，并融入其中，也就是以嵌入到系统内的方式进行使用。为了强调其嵌入的特点，也常将单片机称为嵌入式的微控制器(Embedded Microcontroller)

二、单片机的发展趋势

主频：几MHz →十几MHz →几十MHz →几百MHz，主频提高（有些内部带倍频器）
CPU：字长扩大4位→8位→16位→32位，指令功能增强;
存储器：内部资源增多，数据存储器和程序存储器容量大幅提高，且不断提高指令的寻址能力。扩宽存储器的位数，及使用各种新型存储器（闪存）;
输入输出：接口不断丰富与灵活，内部集成各种通用接口（ SPI、I2C、USART、USB、CAN、A/D、D/A、PWM等）;
内部资源：内部集成各种模块，增强单片机的功能。如 Timer, Counter, Interrupt, DMA, Watchdog ;

单片机整体向专用化、多样化、微型化方向发展。以及采用更多新技术，新工艺，实现单片机的低功耗、宽电压、高速度和高可靠性。

三、单片机的特点

结构简单、体积小
性能价格比高
使用方便
可靠性高、功耗小
低电压、低功耗
应用范围十分广泛

四、经典型单片机AT89C51

特点：　
与MCS-51 兼容
4K字节可编程闪烁存储器 　　
全静态工作：0Hz-24MHz
128×8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
6个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式

五、单片机的开发过程

单片机系统是在单片机芯片的基础上扩展其它电路构成的具有一定应用功能的计算机应用系统。也就是说要对单片机进行二次开发。

单片机的二次开发：以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，能实现某种或几种功能的应用系统。它由硬件部分和软件部分组成。硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其进行合理的调配和使用，从而完成应用系统所要完成的任务。

嵌入式系统在开发过程中一般都采用“宿主机/目标机”的开发模式：即利用宿主机（通常是PC）上丰富的软硬件资源及良好的开发环境和调试工具来开发目标板上的软件，然后通过交叉编译环境生成目标代码和可执行文件，再通过串口、USB或者以太网口等下载到目标板上，利用交叉调试器在监控程序运行、实时分析，最后将程序下载固化到目标板上完成整个开发过程。

系统总体方案设计
系统硬件设计（万用表、示波器）
系统软件设计（Keil 软件编辑、编译、调试、仿真）
系统调试
系统程序固化
系统脱机运行

五、单片机的应用

由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自动化装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。
（1）工业控制
数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制、工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统与计算机联网构成二级控制系统等
（2）仪器仪表
智能仪器、医疗器械（医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等等）、数字示波器、数字示波表等。
（3）电信技术
调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。
（4）办公自动化和计算机外部设备
传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等
（5）汽车与节能
点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计费器，交通控制等。
（6）导弹
导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系统等。
（8）家用电器