什么是单片机

什么是单片机 第0章 绪论 1( 什么是单片机,其主要特点有那些, 解:单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)，简称单片机。就是将微处理器(CPU)、存储器(存放程序或数据的ROM和RAM)、总线、定时器/计数器、输入/输出接口(I/O口)和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。 单片机的主要特点有:(1)可靠性高(2)便于扩展(3)控制功能强(4)低电压、低功耗(5)片内存储容量较小，除此之外，单片机还具有集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等特点 2( 当前单片机的主要产品有那些,各有何特点,举出你生活中应用单片机的例子。 解:当前单片机的主要产品有:Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、Philips(飞利浦)的80C51系列、台湾义隆公司(EMC)EM78系列单片机、美国Microchip公司的PIC单片机系列、Atmel公司的AT90系列单片机Ubicom公司的Scenix单片机、日本爱普生科技公司的Epson单片机、Zilog公司的Z86系列、美国国家半导体公司NSCOP8单片机、台湾Winbond(华邦)的W78系列等。 MCS-51为主流产品。 MSP430的功能较强。是一种特低功耗的Flash微控制器。主要用于三表及超低功耗场合。 EM78系列单片机采用高速CMOS工艺制造，低功耗设计为低功耗产品，价格较低。具有三个中断源、R-OPTION功能、I/O唤醒功能、多功能I/O口等。具有优越的数据处理性能，采用RISC结构设计。 Microship单片机是市场份额增长较快的单片机。它的主要产品是PIC系列8位单片机。CPU采用RISC结构，运行速度快，价格低适于用量大、档次低、价格敏感的产品。 Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择余地大、新产品多。其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适合于工控领域及恶劣的环境。 AVR是增强RISC内载Flash的单片机，单片机内部32个寄存器全部与ALU直接连接，突破瓶颈限制，每1MHz可实现1MIPS的处理能力，为高速、低功耗产品。端口有较强的负载能力，可以直接驱动LED。支持ISP、IAP，I/O口驱动能力较强。 2Scenix单片机除传统的I/O功能模块如并行I/O、UART、SPI、IC、A/D、PWM、PLL、DTMF等，增加了新的I/O模块(如USB、CAN、J1850、虚拟I/O等)。其特点是双时钟设置，指令运行速度较快，具有虚拟外设功能，柔性化I/O端口，所有的I/O端口都可单独编程设定。 Epson单片机主要为日本爱普生科技公司生产的LCD配套。其单片机的特点是LCD驱动部分性能较好，低电压、低功耗。 Z8单片机是Zilog公司的主要产品，采用多累加器结构，有较强的中断处理能力。价格低。 COP8单片机片内集成了16位A/D，内部使用了抗电磁干扰EMI(Electro Magnetic Interference)电路，在看门狗电路及单片机的唤醒方式上都有独到之处。程序加密控制功能也比较好。 W78系列与标准的8051兼容，W77系列为增强型51系列，对8051的时序作了改进， 在同样时钟频率下，速度提高2.5倍。Flash ROM容量从4KB到64KB，有ISP功能。 3( 单片机有哪几个发展阶段, 解:(1)第一阶段(1974—1976年):制造工艺落后，集成度低，而且采用了双片形式。典型的代表产品有Fairchild公司的F8系列。其特点是:片内只包括了8位CPU，64B的RAM和两个并行口，需要外加一块3851芯片(内部具有1KB的ROM、定时器/计数器和两个并行口)才能组成一台完整的单片机。 (2)第二阶段(1977—1978年):在单片芯片内集成CPU、并行口、定时器/计数器、RAM和ROM等功能部件，但性能低，品种少，应用范围也不是很广。典型的产品有Intel公司的MCS-48系列。其特点是，片内集成有8位的CPU，1KB或2KB的ROM，64B或128B的RAM，只有并行接口，无串行接口，有1个8位的定时器/计数器，中断源有2个。片外寻址范围为4KB，芯片引脚为40个。 (3)第三阶段(1979—1982年): 8位单片机成熟的阶段。其存储容量和寻址范围增大，而且中断源、并行I/O口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加，并且集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面增设了乘除法、位操作和比较指令。其特点是，片内包括了8位的CPU，4KB或8KB的ROM，128B或256B的RAM，具有串/并行接口，2个或3个16位的定时器/计数器，有5,7个中断源。片外寻址范围可达64KB，芯片引脚为40个。代表产品有Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的MC6805系列，TI公司的TMS7000系列，Zilog公司的Z8系列等。 (4)第四阶段(1983年至今): 16位单片机和8位高性能单片机并行发展的时代。16位机的工艺先进，集成度高，内部功能强，运算速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言，其特点是，片内包括了16位的CPU，8KB的ROM，232B 的RAM，具有串/并行接口，4个16位的定时器/计数器，有8个中断源，具有看门狗(Watchdog)，总线控制部件，增加了D/A和A/D转换电路，片外寻址范围可达64KB。代表产品有Intel公司的MCS-96系列，Motorola公司的MC68HC16系列，TI公司的TMS9900系列，NEC公司的783××系列和NS公司的HPC16040等。然而，由于16位单片机价格比较贵，销售量不大，大量应用领域需要的是高性能、大容量和多功能的新型8位单片机。 近年来出现的32位单片机，是单片机的顶级产品，具有较高的运算速度。代表产品有Motorola公司的M68300系列和Hitachi(日立)公司的SH系列、ARM等。 4( 什么是嵌入式系统,它与单片机有什么关系, 解:面对工控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。单片机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能最好的满足对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质。 5( 在实际应用中，如何选择单片机的类型, 解:选择原则:主要从指令结构、运行速度、程序存储方式和功能等几个方面选择单片机。 MCS-51为主流产品。 Motorola是世界上最大的单片机厂商。品种全、选择余地大、新产品多。其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适合于工控领域及恶劣的环境。 Microship单片机是市场份额增长较快的单片机。它的主要产品是PIC系列8位单片机。其特点是运行速度快，低价位，适用于量大、档次低、价格敏感的产品。 美国德州仪器(TI)公司生产的MSP430系列单片机是一种特低功耗的Flash微控制器。主要用于三表及超低功耗场合。 在嵌入式系统低端的单片机领域，Intel公司的MCS-51形成了既具有经典性又不乏生命力的一个单片机系列。许多半导体厂家、电器公司以MCS-51系列中的8051为基核，推出了许多兼容性的CHMOS单片机----80C51系列。 此外，还有Zilog、EM78、Senix、NEC、Epson、NS、三星、富士通、华邦、Philips、ARM等单片机。