单片机原理及接口技术(第2版)第1章单片机概述课件.ppt

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1、1第第1 1章章 单片机概述单片机概述2第第1章章目录目录1.1单片机单片机简介简介1.2单片机的发展历史单片机的发展历史1.3单片机的特点单片机的特点1.4单片机的应用单片机的应用1.5单片机的发展趋势单片机的发展趋势1.6MCS-51系列与系列与AT89C5x系列单片机系列单片机 1.6.1 MCS-51系列单片机 1.6.2 AT89S5x系列单片机简介1.7各种衍生品种的各种衍生品种的8051单片机单片机 1.7.1 STC系列单片机 1.7.2 C8051Fxxx单片机 1.7.3 ADC812单片机 1.7.4 华邦W77系列、W78系列单片机1.8PIC系列单片机与系列单片机与A

2、VR系列单片机系列单片机 1.8.1 PIC系列单片机 1.8.2 AVR系列单片机1.9其他嵌入式处理器简介其他嵌入式处理器简介 1.9.1 嵌入式DSP处理器(DSP)1.9.2 嵌入式微处理器 内容概要内容概要介介绍绍单单片片机机的的基基础础知知识识、发发展展历历史史、发发展展趋趋势势及及应应用用领领域域。在在8位位单单片片机机机机型型中中，Intel的的8051单单片片机机已已成成为为国国内内外外公公认认的的标标准准体体系系结结构构，被被许许多多厂厂家家作为基核，推出了多种兼容机型，已在世界范围内得到广泛应用。作为基核，推出了多种兼容机型，已在世界范围内得到广泛应用。众众多多的的兼兼容

3、容机机型型中中，美美国国ATMEL公公司司的的AT89S5x系系列列，尤尤其其是是该该系系列列中中的的AT89S51（或或AT89S52）单单片片机机仍仍是是目目前前应应用用较较为为广广泛泛的的8位位机机型型，也也是是单单片机初学者首选的入门机型。片机初学者首选的入门机型。本本章章除除了了对对AT89S51单单片片机机作作简简单单介介绍绍外外，同同时时也也对对嵌嵌入入式式处处理理器器家家族族中中其其他他成成员员如如DSP、嵌嵌入入式式微微处处理理器器也也作作以以概概括括性性介介绍绍，以以使使读读者者对对其其有有初初步步了解，为后续学习了解，为后续学习DSP、嵌入式微处理器打下基础。、嵌入式微处

4、理器打下基础。6单片机的问世，是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，它标志着计单片机的问世，是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，它标志着计算机正式形成了通用计算机和嵌入式计算机两大分支。单片机芯片体积小、算机正式形成了通用计算机和嵌入式计算机两大分支。单片机芯片体积小、成本低，可广泛地嵌入到如工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、武器系成本低，可广泛地嵌入到如工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、武器系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、汽车电子系统、玩具、个统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、汽车电子系统、玩具、个人信息终端以及通信产品中。人信息终端以及通信产品中。单片机按照其

5、用途可分为单片机按照其用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类。两大类。通用型通用型单片机就是其内部可开发的资源（如存储器、单片机就是其内部可开发的资源（如存储器、I/O等各种外围功能等各种外围功能部件等）可全部提供给用户。用户可根据实际需要，设计一个以通用单片机部件等）可全部提供给用户。用户可根据实际需要，设计一个以通用单片机芯片为核心，再配以外围接口电路及其他外围设备（简称外设），并编写相芯片为核心，再配以外围接口电路及其他外围设备（简称外设），并编写相应的程序来控制功能，以满足各种不同测控系统的功能需求。通常所说的和应的程序来控制功能，以满足各种不同测控系统的功能需求。通常所说的和本

6、书所介绍的单片机是指通用型单片机。本书所介绍的单片机是指通用型单片机。7专用型单片机是专门针对某些产品的特定用途而制作的。例如，各种家专用型单片机是专门针对某些产品的特定用途而制作的。例如，各种家用电器中的控制器等。由于是用于特定用途，单片机芯片制造商常与产品厂用电器中的控制器等。由于是用于特定用途，单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产家合作，设计和生产“专用专用”的单片机芯片。在设计中，已经对的单片机芯片。在设计中，已经对“专用专用”单单片机的系统结构最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都做了全面综合考虑，片机的系统结构最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都做了全面综合考虑，所以所以“专

7、用专用”单片机具有十分明显的综合优势。但是，无论单片机具有十分明显的综合优势。但是，无论“专用专用”单片机单片机在用途上有多么在用途上有多么“专专”，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础的。，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础的。1.2单片机的片机的发展展历史史单片机根据其基本操作处理的二进制位数主要分为：单片机根据其基本操作处理的二进制位数主要分为：8位单片机、位单片机、16位位单片机以及单片机以及32位单片机。位单片机。单片机的发展历史可大致分为单片机的发展历史可大致分为4个阶段个阶段。第一阶段第一阶段（1974年年1976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，单片年）：单片机初

8、级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式，而且功能比较简单。机采用双片的形式，而且功能比较简单。1974年年12月，仙童公司推出了月，仙童公司推出了8位的位的F8单片机，实际上只包括了单片机，实际上只包括了8位位CPU、64BRAM和和2个并行口。个并行口。第二阶段第二阶段（1976年年1978年）：低性能单片机阶段。年）：低性能单片机阶段。1976年年Intel公司公司推出的推出的MCS-48单片机（单片机（8位）极大地促进了单片机的变革和发展，位）极大地促进了单片机的变革和发展，1977年年GI公司推出了公司推出了PIC1650，但这个阶段的单片机仍然处于低性能阶段。，但这个阶段的单片机仍

9、然处于低性能阶段。第三阶段第三阶段（1978年年1983年）：高性能单片机阶段。高性能单片机使年）：高性能单片机阶段。高性能单片机使应用跃上了一个新的台阶。这个阶段推出的单片机普遍带有串行应用跃上了一个新的台阶。这个阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口、口、多级中断系统、多级中断系统、16位定时器位定时器/计数器，片内计数器，片内ROM、RAM容量加大，且寻址容量加大，且寻址范围可达范围可达64KB，有的片内还带有，有的片内还带有A/D转换器。由于这类单片机性价比转换器。由于这类单片机性价比81.3单片机的特点片机的特点单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。单片机体积单片机是集成

10、电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。单片机体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，单片机的发展普及给工业自动化小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，单片机的发展普及给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。由于单片机很容易嵌入到系统之中，等领域带来了一场重大革命和技术进步。由于单片机很容易嵌入到系统之中，便于实现各种方式的检测或控制，这是一般微型计算机根本做不到的。单片便于实现各种方式的检测或控制，这是一般微型计算机根本做不到的。单片机只要在其外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵活地构成各种机只要在其外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵活地构成各种应用系统，如工业自

11、动控制系统、自动检测监视系统、数据采集系统、智能应用系统，如工业自动控制系统、自动检测监视系统、数据采集系统、智能仪器仪表等。仪器仪表等。为什么单片机应用如此广泛？主要是单片机系统具有以下优点。为什么单片机应用如此广泛？主要是单片机系统具有以下优点。（1）简单方便，易于掌握和普及。由于单片机技术是较为容易掌握的普）简单方便，易于掌握和普及。由于单片机技术是较为容易掌握的普及技术。单片机应用系统设计、组装、调试已经是一件容易的事情，广大工及技术。单片机应用系统设计、组装、调试已经是一件容易的事情，广大工程技术人员通过学习可很快地掌握其应用设计与调试技术。程技术人员通过学习可很快地掌握其应用设计与

12、调试技术。10（2）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（3）发展迅速，前景广阔。在短短几十年的时间里，单片机就经过）发展迅速，前景广阔。在短短几十年的时间里，单片机就经过了了4位机、位机、8位机、位机、16位机、位机、32位机等几大发展阶段。尤其是形式多样、位机等几大发展阶段。尤其是形式多样、集成度高、功能日臻完善的单片机不断问世，更使得单片机在工业控制集成度高、功能日臻完善的单片机不断问世，更使得单片机在工业控制及自动化领域获得长足发展和大量应用。近几年，单片机内部结构愈加及自动化领域获得长足发展和大量应用。近几年，单片机内部结构愈加完美，配套的片内外围功

13、能部件越来越完善，一片芯片就是一个应用系完美，配套的片内外围功能部件越来越完善，一片芯片就是一个应用系统，为应用系统向更高层次和更大规模的发展奠定了坚实基础。统，为应用系统向更高层次和更大规模的发展奠定了坚实基础。（4）嵌入容易，用途广泛。单片机体积小、性价比高，灵活性强等）嵌入容易，用途广泛。单片机体积小、性价比高，灵活性强等特点在嵌入式微控制系统中具有十分重要的地位。在单片机问世前，人特点在嵌入式微控制系统中具有十分重要的地位。在单片机问世前，人们要想制作一套测控系统，往往采用大量的模拟电路、数字电路、分立们要想制作一套测控系统，往往采用大量的模拟电路、数字电路、分立元件来完成，系统体积庞

14、大，且因为线路复杂，连接点太多，极易出现元件来完成，系统体积庞大，且因为线路复杂，连接点太多，极易出现故障。故障。111.2仪器器仪表表2.目前目前对仪器器仪表的自表的自动化和智能化要求越来越高。在智能化和智能化要求越来越高。在智能仪器器仪表表中使用中使用单片机，有助于提高片机，有助于提高仪器器仪表的精度和准确度，表的精度和准确度，简化化结构，减小构，减小体体积而易于携而易于携带和使用，加速和使用，加速仪器器仪表向数字化、智能化、多功能化方表向数字化、智能化、多功能化方向向发展。展。3.3消消费类电子子产品品4.单片机在家用片机在家用电器中的器中的应用已用已经非常普及，例如，洗衣机、非常普及，

15、例如，洗衣机、电冰箱、冰箱、微波炉、空微波炉、空调、电风扇、扇、电视机、加湿机、消毒柜等。在机、加湿机、消毒柜等。在这些些设备中嵌中嵌入了入了单片机后，使其功能与性能大大提高，并片机后，使其功能与性能大大提高，并实现了智能化、最了智能化、最优化控化控制。制。5.4通信通信6.在调制解调器、各类手机、传真机、程控电话交换机、信息网络以在调制解调器、各类手机、传真机、程控电话交换机、信息网络以及各种通信设备中，单片机也已经得到了广泛应用。及各种通信设备中，单片机也已经得到了广泛应用。131.般由若干台功能各异的般由若干台功能各异的单片机片机组成，各自完成特定的任成，各自完成特定的任务，它，它们通通

16、过串行通信相互串行通信相互联系、系、协调工作。在工作。在这种系种系统中，中，单片机往往作片机往往作为一个一个终端机，端机，安装在系安装在系统的某些的某些节点上，点上，对现场信息信息进行行实时的的测量和控制。量和控制。2.综上所述，从工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电综上所述，从工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等方面，直到国防尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作用。子产品等方面，直到国防尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作用。3.1.5单片机的片机的发展展趋势4.单片机的发展趋势将是向大容量、高性能，外设部件内装化等方单片机的发展趋势将是向大容量、高性能，外设

17、部件内装化等方面发展。面发展。1CPU的改的改进（1）增加数据）增加数据总线的的宽度。例如，各种度。例如，各种16位位单片机和片机和32位位单片机，其片机，其数据数据处理能力要理能力要优于于8位位单片机。另外，片机。另外，8位位单片机内部采用片机内部采用16位数据位数据总线，其数据其数据处理能力明理能力明显优于一般于一般8位位单片机。片机。（2）采用双）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。结构，以提高数据处理能力。152存存储器的器的发展展（1）片内程序存）片内程序存储器普遍采用器普遍采用闪烁（Flash）存）存储器。器。闪烁存存储器能在器能在+5V下下读写，既有静写，既有静态RAM的的读写

18、操作写操作简便，又有在掉便，又有在掉电时数据不会数据不会丢失的失的优点。点。单片机可不用片机可不用扩展外部程序存展外部程序存储器，大大器，大大简化了系化了系统的硬件的硬件结构，有的构，有的单片机片内程序存片机片内程序存储器容量可达器容量可达128KB甚至更多。甚至更多。（2）加大片内数据存）加大片内数据存储器存器存储容量，例如容量，例如8位位单片机片机PIC18F452片内集成了片内集成了4KB的的RAM，以，以满足足动态数据存数据存储的需要。的需要。3片内片内I/O的改的改进（1）增加并行口的）增加并行口的驱动能力，以减少外部能力，以减少外部驱动芯片。有的芯片。有的单片机可以直接片机可以直接

19、输出大出大电流和高流和高电压，以便能直接，以便能直接驱动LED和和VFD（荧光光显示器）。示器）。（2）有些）有些单片机片机设置了一些特殊的串行置了一些特殊的串行I/O功能，功能，为构成分布式、网构成分布式、网络化系化系统提供了方便条件。提供了方便条件。161.装入单片机内，即系统的单片化是目前单片机发展趋势之一，一片装入单片机内，即系统的单片化是目前单片机发展趋势之一，一片芯片就是一个芯片就是一个“测控测控”系统。系统。2.6编程及仿真的程及仿真的简单化化3.目前大多数的目前大多数的单片机都支持程序的在片机都支持程序的在线编程，也称在系程，也称在系统编程程ISP（InSystemProgra

20、m），只需一条与），只需一条与PC机相机相连的的ISP下下载线（多（多为USB口或串口），就可以把仿真口或串口），就可以把仿真调试通通过的程序代的程序代码从从PC机机在在线写入写入单片机的片机的Flash存存储器内，省去器内，省去编程器。某些机型程器。某些机型还支持在支持在线应用用编程（程（IAP），可在），可在线升升级或或销毁单片机的片机的应用程序，省去用程序，省去了仿真器。了仿真器。4.综上所述，上所述，单片机正在向多功能、高性能、高速度、低片机正在向多功能、高性能、高速度、低电压、低功、低功耗、低价格（几元耗、低价格（几元钱）、外）、外设电路内装化以及片内程序存路内装化以及片内程序存储器

21、、数器、数据存据存储器容量不断增大的方向器容量不断增大的方向发展。展。1.7实时操作系操作系统的使用的使用2.单片机可配置片机可配置实时操作系操作系统RTX51。RTX51是一个是一个针对8051单片机的片机的多任多任务内核。内核。RTX51实时内核从本内核从本质上上简化了化了对实时事件反事件反应速度要速度要求求较高的复高的复杂系系统设计、编程和程和调试，已完全集成到，已完全集成到C51编译器中，器中，使用使用简单方便。方便。191.6MCS-51系列与系列与AT89S5x系列系列单片机片机20世世纪80年代以来，年代以来，单片机的片机的发展非常迅速，其中展非常迅速，其中Intel公司的公司的

22、MCS-51系系列列单片机是一款片机是一款设计成功、易于掌握并在世界范成功、易于掌握并在世界范围得到广泛普及得到广泛普及应用的机型。用的机型。1.6.1MCS-51系列系列单片机片机MCS是是Intel公司生公司生产的的单片机的系列符号，片机的系列符号，MCS-51系列系列单片机是片机是Intel公公司在司在MCS-48系列基系列基础上于上世上于上世纪80年代初年代初发展起来的，是最早展起来的，是最早进入我国，并入我国，并在我国得到广泛在我国得到广泛应用的机型。用的机型。基本型产品主要包括基本型产品主要包括8031、8051、8751（对应的低功耗型（对应的低功耗型80C31、80C51、87

23、C51）和增强型产品）和增强型产品8032、8052、8752。1.1基本型基本型2.典型典型产品：品：8031、8051、8751。8031内部包括内部包括1个个8位位CPU、128BRAM，21个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（SFR）、）、4个个8位并行位并行I/O口、口、1个全双工串行口个全双工串行口201.，2个个16位定位定时器器/计数器，数器，5个中断源，但片内无程序存个中断源，但片内无程序存储器，需器，需外部外部扩展程序存展程序存储器芯片。器芯片。2.8051是在是在8031的基的基础上，片内又集成有上，片内又集成有4KBROM作作为程序存程序存储器。所以器。所以8051是一

24、个程序不超是一个程序不超过4KB的小系的小系统。ROM内的程序是芯片内的程序是芯片厂商制作芯片厂商制作芯片时，代，代为用用户烧制的，主要用在程序已定且批量大的制的，主要用在程序已定且批量大的单片片机机产品中。品中。3.8751与与8051相比，片内集成的相比，片内集成的4KB的的EPROM取代了取代了8051的的4KBROM，构成了一个程序不大于，构成了一个程序不大于4KB的小系的小系统。用。用户可以将程序固化可以将程序固化在在EPROM中，中，EPROM中的内容可反复擦写修改。中的内容可反复擦写修改。8031外外扩一片一片4KB的的EPROM就相当于一片就相当于一片8751。212增增强型型

25、Intel公司在公司在MCS-51系列基本型系列基本型产品基品基础上，又推出了增上，又推出了增强型系列型系列产品，品，即即52子系列，典型子系列，典型产品品为：8032、8052、8752。它。它们内部内部RAM增至增至256B，8052、8752的片内程序存的片内程序存储器器扩展到展到8KB，16位定位定时器器/计数数器增至器增至3个，个，6个中断源。个中断源。表表1-1列出基本型和增列出基本型和增强型的型的MCS-51系列系列单片机片内的基本硬件片机片内的基本硬件资源。源。221.6.2AT89S5x系列系列单片机片机简介介18051内核内核单片机与片机与AT89S5x系列系列单片机片机M

26、CS-51系列系列单片机的代表性片机的代表性产品品为8051，目前世界其他公司推出的兼容，目前世界其他公司推出的兼容扩展展型型单片机都是在片机都是在8051内核的基内核的基础上上进行了功能的增减。行了功能的增减。20世世纪80年代中期年代中期以后，以后，Intel公司已把精力集中在高档公司已把精力集中在高档CPU芯片的研芯片的研发上，逐上，逐渐淡出淡出单片机片机的开的开发和生和生产。由于。由于MCS-51单片机片机设计上的成功以及上的成功以及较高的市高的市场占有率占有率，得到世界众多公司的青得到世界众多公司的青睐。Intel公司以公司以专利利转让或技或技术交交换的形式把的形式把8051的内核技

27、的内核技术转让给了了许多芯片生多芯片生产厂家厂家，如如ATMEL、Philips、Cygnal、ANALOG、LG、ADI、Maxim、DEVICES、DALLAS等公司。等公司。这些厂家些厂家生生产的兼容机型均采用的兼容机型均采用8051的内核的内核结构、指令系构、指令系统相同，采用相同，采用CMOS工工艺；有的公司有的公司还在在8051内核的基内核的基础上又增加了一些片内外上又增加了一些片内外设模模块，其集成度更，其集成度更高，功能和市高，功能和市场竞争力更争力更强。人。人们常用常用8051（80C51，“C”24表示采用表示采用CMOS工工艺）来称呼所有）来称呼所有这些具有些具有8051

28、内核，且使用内核，且使用8051指令指令系系统的的单片机，人片机，人们习惯把把这些兼容型些兼容型扩展型等各种衍生品种展型等各种衍生品种统称称为8051单片机。片机。在众多的兼容扩展型等衍生机型中，美国在众多的兼容扩展型等衍生机型中，美国ATMEL公司的公司的AT89系列，尤系列，尤其是该系列中的其是该系列中的AT89C5x/AT89S5x单片机在世界单片机在世界8位单片机市场中占位单片机市场中占有较大的份额。有较大的份额。ATMEL公司是美国公司是美国20世世纪80年代中期成立并年代中期成立并发展起来的半展起来的半导体公司。体公司。该公司于公司于1994年以年以E2PROM技技术与与Intel

29、公司的公司的80C51内核的使用内核的使用权进行行了交了交换。ATMEL公司的技公司的技术优势是其是其闪烁（Flash）存存储器技器技术，将，将Flash技技术与与80C51内核相内核相结合，形成了片内合，形成了片内带有有Flash存存储器的器的AT89C5x/AT89S5x系列系列单片机。片机。AT89C5x/AT89S5x系列系列单片片机与机与MCS-51系列单片机在原有功能、引脚以及指令系统方面完全兼容，系列单片机在原有功能、引脚以及指令系统方面完全兼容，25系列中的某些品种又增加了一些新的功能，如看门狗定时器系列中的某些品种又增加了一些新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP（在在线编程

30、）及线编程）及SPI串行接口等，片内串行接口等，片内Flash存储器可直接在线（存储器可直接在线（ISP）重复编程。）重复编程。此外，还支持两种节电工作方式，非常适于电池供电或其他低功耗场合。此外，还支持两种节电工作方式，非常适于电池供电或其他低功耗场合。AT89S51片内片内4KBFlash存储器可在线编程或使用编程器重复编程，且价格存储器可在线编程或使用编程器重复编程，且价格较低，因此较低，因此AT89S5x单片机单片机是目前是目前8051单片机的主要典型芯片之一。本书以单片机的主要典型芯片之一。本书以AT89S51单片机为典型机型，介绍其工作原理与应用设计。单片机为典型机型，介绍其工作原

31、理与应用设计。AT89S5x的的“S”档系列是档系列是ATMEL公司继公司继AT89C5x系列之后推出的新系列之后推出的新机机型，型，“S”表示含有串行下载的表示含有串行下载的Flash存储器，代表性产品为存储器，代表性产品为AT89S51和和AT89S52。AT89C51单片机已不再生产，可用单片机已不再生产，可用AT89S51直接代换。与直接代换。与AT89C5x系列相比，系列相比，AT89S5x系列的时钟频率以及运算速度有了较大的提高。系列的时钟频率以及运算速度有了较大的提高。例如，例如，AT89C51工作频率的上限为工作频率的上限为24MHz，而，而AT89S51则为则为33MHz。A

32、T89S51片内集成有双数据指针片内集成有双数据指针DPTR，看门狗定时器、具有低功耗空闲工，看门狗定时器、具有低功耗空闲工作方式和掉电工作方式，还增加了作方式和掉电工作方式，还增加了5个特殊功能寄存器。个特殊功能寄存器。2628除了除了8位单片机得到广泛应用外，一些厂家的位单片机得到广泛应用外，一些厂家的16位单片机也得到了用户位单片机也得到了用户的青睐。例如，美国的青睐。例如，美国TI公司的公司的16位的位的MSP430系列，系列，Microchip公司的公司的PIC24系列单片机。这些单片机本身带有系列单片机。这些单片机本身带有A/D转换器，增加了各种串行转换器，增加了各种串行口以及各种

33、数字控制部件，一片芯片就构成了一个测控系统，使用非常方口以及各种数字控制部件，一片芯片就构成了一个测控系统，使用非常方便。除了便。除了16位单片机外，各公司还推出了位单片机外，各公司还推出了32位单片机。尽管如此，位单片机。尽管如此，8位单位单片机应用的还是非常广泛与普及，这是因为目前在大多数应用场合中，片机应用的还是非常广泛与普及，这是因为目前在大多数应用场合中，8位单片机的性能能满足大部分实际需求，况且位单片机的性能能满足大部分实际需求，况且8位单片机的性价比也较好。位单片机的性价比也较好。2.AT89系列单片机的型号说明系列单片机的型号说明AT89S5x系列单片机的型号编码由三部分组成：

34、前缀、型号和后缀。系列单片机的型号编码由三部分组成：前缀、型号和后缀。下面分别说明。下面分别说明。（1）前缀）前缀由字母由字母“AT”组成，表示是组成，表示是ATMEL公司的产品。公司的产品。（2）型号）型号由由“89C”或或“89LV”或或“89S”等表示。等表示。“89C”中，中，8表示单片，表示单片，9表示内部含有表示内部含有Flash存储器，存储器，C表示表示CMOS产品。产品。“89LV”中，中，LV表示低电压产品，可在表示低电压产品，可在2.5V电压下工作。电压下工作。“89S”中，中，S表示含有串行下载的表示含有串行下载的Flash存储器，而存储器，而“”表示器件的型号，如表示器

35、件的型号，如51、52、2051、8052等。等。（3）后缀）后缀后缀由最后的后缀由最后的4个个“”参数组成，每个参数意义不同。在型号与后参数组成，每个参数意义不同。在型号与后缀部分由缀部分由“”号隔开。号隔开。（a）后缀中第）后缀中第1个个“”表示时钟频率：表示时钟频率：x=12，时钟频率率为12MHz；x=16，时钟频率率为16MHz；29（d）后缀中的第）后缀中的第4个个“”表示工艺：表示工艺：x为空，表示空，表示处理工理工艺是是标准工准工艺；x=/883，表示，表示处理工理工艺采用采用MIL-STD-883标准。准。例如，某一单片机型号为例如，某一单片机型号为“AT89C51-12PI

36、”，则表示该单片机是，则表示该单片机是ATMEL公司的公司的Flash单片机，单片机，CMOS产品，速度为产品，速度为12MHz，封装塑料双列直，封装塑料双列直插插DIP封装，是工业用产品，按标准处理工艺生产。封装，是工业用产品，按标准处理工艺生产。1.7各种衍生品种的各种衍生品种的8051单片机片机除了除了AT89S5x系列单片机外，世界各半导体器件厂家也推出系列单片机外，世界各半导体器件厂家也推出8051内核、内核、各种集成度高、功能强的增强扩展型单片机，已得到广泛应用。各种集成度高、功能强的增强扩展型单片机，已得到广泛应用。1.7.1STC系列系列单片机片机STC系列系列单片机是我国具有

37、独立自主知片机是我国具有独立自主知识产权，功能与抗干，功能与抗干扰性性强的增的增强型型8051单片机，片机，STC系列系列单片机中有多种子系列，几百个品种，以片机中有多种子系列，几百个品种，以满足不同足不同应用的需要。其中的用的需要。其中的STC12C5410/STC12C2052系列的主要系列的主要性能及特点如下。性能及特点如下。（1）高速：普通的）高速：普通的8051单片机为每个机器周期为单片机为每个机器周期为12个时钟，而个时钟，而STC单片单片机可以为每机器周期机可以为每机器周期1个时钟，指令执行速度大大提高，速度比普通个时钟，指令执行速度大大提高，速度比普通的的8051快快812倍。

38、倍。（2）宽工作电压：）宽工作电压：5.53.8V，2.43.8V（STC12LE5410AD系列）。系列）。（3）12KB/10KB/8KB/6KB/4KB片内片内Flash程序存储器，擦写次数程序存储器，擦写次数10万次万次以上。以上。（4）512B片内的片内的RAM数据存储器。数据存储器。32（5）可在线编程（）可在线编程（ISP）/在应用可编程（在应用可编程（IAP），无需编程器），无需编程器/仿真器，仿真器，可远程升级。可远程升级。（6）8通道的通道的10位位ADC，4路路PWM输出。输出。（7）4通道捕捉通道捕捉/比较单元，也可用来再实现比较单元，也可用来再实现4个定时器或个定时器

39、或4个外部中断个外部中断（支持上升沿（支持上升沿/下降沿中断）。下降沿中断）。（8）2个硬件个硬件16位定时器，兼容普通位定时器，兼容普通8051的定时器。的定时器。4路可编程计数路可编程计数/定定时器阵列（时器阵列（PCA）还可再实现）还可再实现4个定时器。个定时器。（9）硬件看门狗（）硬件看门狗（WDT）。）。（10）高速）高速SPI串口。串口。（11）全双工异步串行口）全双工异步串行口(UART)，兼容普通，兼容普通8051的串口。的串口。（12）通用）通用I/O口（口（27/23/15个）中的每个个）中的每个I/O口驱动能力均可达到口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不可超过，但

40、整个芯片最大不可超过55mA。（13）超强抗干扰能力与高可靠性：）超强抗干扰能力与高可靠性：33 高抗静电；高抗静电；通过通过2kV/4kV快速脉冲干扰的测试（快速脉冲干扰的测试（EFT测试）；测试）；宽电压，不怕电源抖动；宽电压，不怕电源抖动；宽温度范围：宽温度范围：40+85；I/O口经过特殊处理；口经过特殊处理；片内的电源供电系统、时钟电路、复位电路、看门狗电路均经过特殊处片内的电源供电系统、时钟电路、复位电路、看门狗电路均经过特殊处理；理；（14）采取降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：如选每个机器周期为）采取降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：如选每个机器周期为6个时钟，外部时钟频率

41、可降一半；个时钟，外部时钟频率可降一半；（15）超低功耗设计：）超低功耗设计：掉电模式：典型功耗掉电模式：典型功耗0.1A；空闲模式：典型功耗为空闲模式：典型功耗为2mA；正常工作模式：典型功耗为正常工作模式：典型功耗为4mA7mA；掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、便掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、便携设备等。携设备等。34STC单片机可直接替片机可直接替换ATMEL、Philips、Winbond（华邦）等公司的邦）等公司的8051机型。机型。由上可由上可见，这是一款高性能、高可靠性且价格低廉的机型，尤其是其是一款高性能、高可靠性且价格

42、低廉的机型，尤其是其较高的抗干高的抗干扰特性，用特性，用户应给予足予足够的重的重视。1.7.2C8051F单片机片机美国美国Cygnal公司的公司的C8051F系列单片机，是一款集成度高，采用系列单片机，是一款集成度高，采用8051内核的内核的8位单片机，代表性产品为位单片机，代表性产品为C8051F020。C8051F020内部采用流水线结构，大部分指令的完成时间为内部采用流水线结构，大部分指令的完成时间为1或或2个时钟个时钟周期，峰值处理能力为周期，峰值处理能力为25MIPS，与经典的，与经典的8051单片机相比，可靠性单片机相比，可靠性和速度有很大提高。和速度有很大提高。C8051F02

43、0片内集成了片内集成了1个个8位位ADC、1个个12位位ADC、1个双个双12位位DAC；64KB片内片内Flash程序存储器、程序存储器、256BRAM、128BSFR；8个个I/O端口端口351.共共64根根I/O口线；口线；5个个16位通用定时器；位通用定时器；5个捕捉个捕捉/比较模块的可编程计数比较模块的可编程计数/定时器阵列，定时器阵列，1个个UART串行口、串行口、1个个SMBus/I2C串口、串口、1个个SPI串行口；串行口；2路电路电压比较器、电源监测器、内置温度传感器。压比较器、电源监测器、内置温度传感器。2.C8051F单片机最突出的改片机最突出的改进是引入了数字交叉开关是

44、引入了数字交叉开关（C8051F2除外）。它改除外）。它改变了以往内部功能与外部引脚的固定了以往内部功能与外部引脚的固定对应关系。关系。用用户可通可通过可可编程的交叉开关控制寄存器将片内的程的交叉开关控制寄存器将片内的计数器数器/定定时器、串行器、串行总线、硬件中断、硬件中断、ADC转换器器输入、比入、比较器器输出以及出以及单片机内部的其他硬件外片机内部的其他硬件外设配配置出置出现在端口在端口I/O引脚。用引脚。用户可根据特定可根据特定应用，用，选择通用通用I/O端口与片内硬件端口与片内硬件资源的灵活源的灵活组合。合。3.1.7.3ADC812单片机片机4.ADC812是美国是美国ADI（An

45、alogDeviceInc）公司生）公司生产的高性能的高性能单片片机，其内部包含高精度自校准的机，其内部包含高精度自校准的8通道通道12位模数位模数转换器（器（ADC），），2通道通道12位位数模数模转361.换器（器（DAC）以及）以及8051内核，指令系内核，指令系统与与MCS-51系列兼容。片内有系列兼容。片内有8KBFlash程序存程序存储器、器、640BFlash数据存数据存储器、器、256B数据数据SRAM（支持可（支持可编程）。程）。2.ADC812片内集成有看片内集成有看门狗定狗定时器、器、电源源监视器以及器以及ADCDMA功能。功能。为多多处理器接口和理器接口和I/O扩展提供

46、了展提供了32条可条可编程的程的I/O线、包含有与、包含有与I2C兼容的串行接口、兼容的串行接口、SPI串行接口和串行接口和标准的准的UART串口。串口。3.ADC812的的MCU内核和模数内核和模数转换器均器均设置有正常、空置有正常、空闲和掉和掉电工作模式，通工作模式，通过软件可控制芯片从正常模式切件可控制芯片从正常模式切换到空到空闲模式，也可切模式，也可切换到更到更为省省电的掉的掉电模式。在掉模式。在掉电模式下，模式下，ADC812消耗的消耗的总电流流约为5A。371.7.4华邦邦W77系列、系列、W78系列系列单片机片机台湾华邦公司（台湾华邦公司（Winbond）的产品）的产品W77系列

47、、系列、W78系列单片机与系列单片机与8051单片机单片机完全兼容。完全兼容。华邦单片机对华邦单片机对8051的时序作了改进：每个指令周期只需要的时序作了改进：每个指令周期只需要4个时钟周期，速个时钟周期，速度提高了度提高了3倍，工作频率最高可达倍，工作频率最高可达40MHz。W77系列系列为增增强型，片内增加了看型，片内增加了看门狗狗WatchDog、两、两组UART串口、两串口、两组DPTR数据指数据指针（编写写应用程序非常便利）、用程序非常便利）、ISP（在（在线编程）等功能。程）等功能。片内集成了片内集成了USB接口，接口，语音音处理等功能，具有理等功能，具有6组外部中断源。外部中断源

48、。华邦公司的邦公司的W741系列的系列的4位位单片机具有液晶片机具有液晶驱动，在，在线烧录，保密性高，低，保密性高，低工作工作电压（1.2V1.8V）等）等优点。点。381.8PIC系列系列单片机与片机与AVR系列系列单片机片机除除8051单片机外，各种非单片机外，各种非8051机型的机型的8位单片机也得到广泛的应用。其中使位单片机也得到广泛的应用。其中使用较为广泛的是用较为广泛的是PIC系列与系列与AVR系列单片机，这两种单片机博采众长，又系列单片机，这两种单片机博采众长，又具独特技术，已占有较大的市场份额。具独特技术，已占有较大的市场份额。1.8.1PIC系列系列单片机片机PIC系列系列单

49、片机是美国片机是美国Microchip公司的公司的产品，主要特性如下。品，主要特性如下。（1）PIC系列系列单片机最大特点是从片机最大特点是从实际出出发，从低到高有几十个型号，可，从低到高有几十个型号，可满足各种需要。例如，一个摩托足各种需要。例如，一个摩托车的点火器需要一个的点火器需要一个I/O较少、少、RAM及及程序存程序存储空空间不大、可靠性不大、可靠性较高的小型高的小型单片机，如采用片机，如采用PIC12C508单片片机，机，仅有有8个引脚。个引脚。该型号有型号有512字字节ROM、25字字节RAM、1个个8位定位定时器、器、1根根输入入线、5根根I/O线，价格非常便宜，价格非常便宜，

50、应用在摩托用在摩托车点火器点火器这样的的场合非常适合。此合非常适合。此时如果采用如果采用40引脚的引脚的单片机就可能是片机就可能是“大大马拉小拉小车”。目前世界上最小的单片机为目前世界上最小的单片机为Microchip推出的推出的6脚单片机脚单片机PIC10F322。该。该单片机带有单片机带有4个个I/O。最大特色是外设增加了可配置逻辑单元。最大特色是外设增加了可配置逻辑单元CLC，数控振荡，数控振荡器器NCO，互补波形发生器，互补波形发生器CWG，另外还有，另外还有3个通道的个通道的8位位ADC，2个个10位的位的PWM，2个个8位定时器；位定时器；64字节的静态字节的静态RAM，512字的