单片机原理及实用技术 第1章 单机片系统概述[精].ppt

第1章单片机系统概述
单片机系统的特点
单片机技术的发展
单片机系统应用
单片机系统的特点
所谓单片机(Single Chip puter),是指在一块芯片中集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器/计数器等部件,并具有独立指令系统的智能器件,即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。如果是简单控制对象,只需利用单片机作为控制核心,不需另外增加外部设备就能完成。对于较复杂的系统,只需对单片机进行适当扩展即可,十分方便。归纳起来,单片机及应用系统有以下特点:
(1) 单片机具有独立的指令系统,可以将我们的设计思想充分体现出来。
(2) 系统配置以满足控制对象的要求为出发点,使得系统具有较高的性能价格比。
(3) 应用系统通常将程序驻留在片内(外)ROM中,抗干扰能力强,可靠性高,使用方便。
(4) 由于系统规模较小,其本身不具有自我开发能力,一般需借助专用的开发工具进行系统开发和调试,而实际应用系统简单实用,成本低,效益好。
(5) 应用系统所用存储器芯片可选用EPROM、E2PROM、OTP芯片或利用掩膜形式生产,便于批量开发和应用。许多单片机(如80C51系列)的开发芯片和扩展应用芯片相互配套,降低了系统成本。
(6) 由于系统小巧玲珑,控制功能强、体积小,便于嵌入被控设备之内,大大推动了产品的智能化。如数控机床、机器人、智能仪器仪表、洗衣机、电冰箱、电视机等都是典型的机电一体化设备和产品。
单片机技术的发展
发展过程
单片机是随着微型计算机、单板机的发展及其在智能测控系统中的应用而发展起来的。以8位单片机为例,其发展过程大致可归纳为四个阶段。
第一阶段:低性能单片机阶段(1976~1980年)。该阶段是以较简单的8位低档单片机为主,将原有的单板机功能集成在一块芯片上,是该芯片具有原来单板机的功能。其主要代表芯片为Intel公司的MCS-48系列,该芯片内集成了8位CPU、并行I/O端口和8位定时器/计数器,寻址范围为4 KB,没有串行通信接口。
技术发展
1. CPU的改进
CPU的改进体现在以下几个方面:
(1) 采用双CPU结构,提高芯片的处理能力。如Rockwell公司的单片机R6500/21和R65C29均采用双CPU结构,大大提高了系统的处理能力。
(2) 增加数据总线宽度,提高处理速度,从8位、16位到32位。
(3) 采用流水线结构,类似于高性能的微处理器,提高了运算速度,能够实现简单的DSP功能,适合于做数字信号处理。
(4) 串行总线结构,将外部数据总线改为串行传送方式,提高了系统可靠性。
2. 存储器的发展
存储器的发展体现在以下几个方面:
(1) 增大片内存储器容量,有利于提高系统的可靠性。
(2) 片内采用E2PROM和FLASH技术,不需紫外线擦除,读写方便,可对某些需要保留的数据和参数长期保存,提高了单片机的可靠性和实用性,如89C51、SPCE061A等单片机。
(3) 编程加密技术。为保护知识产权,开发者希望软件不被复制、破译,而增加了编程加密位或ROM加锁方式,达到了程序保密的目的。
3. 片内I/O接口
片内I/O接口的特点有以下几个方面:
(1) 增加驱动能力,减少了外围驱动芯片的使用,可直接驱动LED、LCD显示器等,简化了系统设计,降低了系统成本。
(2) 增加了异步串行通信口,提高了单片机系统的灵活性。
(3) 增加了逻辑操作功能,具有位寻址操作,增强了操作和控制的灵活性。
(4) 带有A/D、D/A转换器,直接对模拟量信号输入和输出。