单片机最小系统 教学设计教案知识汇总VIP专享VIP免费

第1章单片机最小系统【本章内容简介】本章首先介绍有关单片机的基础知识、单片机的发展历史和发展趋势，以及单片机应用的主流机型；其次介绍AT89C51单片机的引脚功能、时钟电路与时序、复位电路，以及单片机最小系统的组成结构；最后以模拟开关灯为例讲述Proteus开发环境下单片机应用系统的设计开发过程，以使读者对单片机有初步的了解，并能够直观地认识单片机应用系统的开发过程。1.1单片机概述单片机自问世以来，已广泛应用在工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成单片机。例如，手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机，汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作。单片机的数量远远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。1.1.1单片机简介单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口、中断系统、定时器/计数器、系统时钟电路及系统总线等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统，是一种典型的嵌入式计算机系统。1．单片机与嵌入式计算机系统电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是“供养”在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机具有体积小、价格便宜、可靠性高等特点，微型计算机的出现使计算机进入现代计算机发展阶段。基于高速数值计算能力的微型计算机所表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，他们将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机称做嵌入式计算机系统。嵌入式计算机系统的诞生，标志着计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展的时代。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。为了满足广大对象系统的嵌入式应用要求，嵌入式计算机系统走上了一条与通用计算机系统完全不同的道路，即单芯片化道路，以一个芯片作为计算机载体，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。嵌入式系统以器件形态迅速进入传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化。它整合了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统。单片机是典型的、独立发展起来的嵌入式系统，由于单片机具有电子系统底层应用特点，所以单片机应用属于嵌入式系统的低端应用。2．单片机的发展历史及趋势单片机诞生于20世纪70年代末，经历了单片微型计算机、微控制器、单片应用系统3大阶段。（1）单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer，SCM），主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。单片机的发展历史中有过两种模式，即∑模式与创新模式。∑模式本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；创新模式则完全按嵌入式应用要求全新设计，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片微型计算机。其中MCS-51是在MCS-48基础上探索，发展成全面、完善的嵌入式系统。历史证明，创新模式是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。创新模式的成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在...