㈠ 單片機的作用是什麼
單片機是指一個集成在一塊晶元上的完整計算機系統。盡管他的大部分功能集成在一塊小晶元上,但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件:CPU、內存、內部和外部匯流排系統,目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊介面、定時器,實時時鍾等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網路、復雜的輸入輸出系統集成在一塊晶元上。
單片機也被稱為微控制器(Microcontroler),是因為它最早被用在工業控制領域。單片機由晶元內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個晶元中,使計算機系統更小,更容易集成進復雜的而對提及要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器,從此以後,單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。
早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高,開始出現了16位單片機,但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展,單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL
i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用,32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位,並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高,處理能力比起80年代提高了數百倍。目前,高端的32位單片機主頻已經超過300MHz,性能直追90年代中期的專用處理器,而普通的型號出廠價格跌落至1美元,最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用,大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
單片機比專用處理器最適合應用於嵌入式系統,因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機,復雜的工業控制系統上甚至可能有數百台單片機在同時工作!單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合,甚至比人類的數量還要多。
㈡ 單片機是什麼
單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。概括的講:一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時,學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇。
可以說,二十世紀跨越了三個「電」的時代,即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人計算機,簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機,大多數人卻不怎麼熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機(亦稱微控制器)。顧名思義,這種計算機的最小系統只用了一片集成電路,即可進行簡單運算和控制。因為它體積小,通常都藏在被控機械的「肚子」里。它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了。現在,這種單片機的使用領域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機,就能起到使產品升級換代的功效,常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」,如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品,不是電路太復雜,就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因,可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
單片機的歷史 :
第一代:七十年代後期, 4 位邏輯控制器件發展到 8 位。使用 NMOS 工藝(速度低,功耗大、集成度低)。代表產品: MC6800 、 Intel 8048 。
第二代:八十年代初,採用 CMOS 工藝,並逐漸被高速低功耗的 HMOS 工藝代替。代表產品: MC146805 、 Intel 8051 。
第三代:近十年來, MCU 的發展出現了許多新特點:
( 1 )在技術上,由可擴展匯流排型向純單片型發展,即只能工作在單片方式。
( 2 ) MCU 的擴展方式從並行匯流排型發展出各種串列匯流排。
( 3 )將多個 CPU 集成到一個 MCU 中。
( 4 )在降低功耗,提高可靠性方面, MCU 工作電壓已降至 3.3V 。
第四代: FLASH 的使用使 MCU 技術進入了第四代。
單片機的應用領域 :
1. 單片機在智能儀器儀表中的應用;
2. 單片機在工業測控中的應用;
3. 單片機在計算機網路和通訊技術中的應用;
4. 單片機在日常生活及家電中的應用;
5. 單片機在辦公自動化方面。
目前單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網路通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時控制和數據處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制,以及程式控制玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此,單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
單片機的作用
實際工作中並不是任何需要計算機的場合都要求計算機有很高的性能,一個控制電冰箱溫度的計算機難道要用P4嗎?應用的關鍵是看是否夠用,是否有很好的性能價格比。
單片機通常用於工業生產的控制、生活中與程序和控制有關(如:電子琴、冰箱、智能空調等)的場合,它不是用來做辦公自動化用的。
㈢ 什麼叫單片機詳細解釋!~
【單片機定義】
單片機是指一個集成在一塊晶元上的完整計算機系統。盡管他的大部分功能集成在一塊小晶元上,但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件:CPU、內存、內部和外部匯流排系統,目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊介面、定時器,實時時鍾等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網路、復雜的輸入輸出系統集成在一塊晶元上。
單片機也被稱為微控制器(Microcontroller),是因為它最早被用在工業控制領域。單片機由晶元內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個晶元中,使計算機系統更小,更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器,從此以後,單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。
早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高,開始出現了16位單片機,但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展,單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用,32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位,並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高,處理能力比起80年代提高了數百倍。目前,高端的32位單片機主頻已經超過300MHz,性能直追90年代中期的專用處理器,而普通的型號出廠價格跌落至1美元,最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用,大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統,因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機,復雜的工業控制系統上甚至可能有數百台單片機在同時工作!單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合,甚至比人類的數量還要多。
【單片機介紹】
單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。概括的講:一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時,學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機內部也用和電腦功能類似的模塊,比如CPU,內存,並行匯流排,還有和硬碟作用相同的存儲器件,不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多,不過價錢也是低的,一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電裡面都可以看到它的身影!......它主要是作為控制部分的核心部件。
它是一種在線式實時控制計算機,在線式就是現場控制,需要的是有較強的抗干擾能力,較低的成本,這也是和離線式計算機的(比如家用PC)的主要區別。
單片機是靠程序的,並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能,尤其是特殊的獨特的一些功能,這是別的器件需要費很大力氣才能做到的,有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列,或者60年代的CD4000系列這些純硬體來搞定的話,電路一定是一塊大PCB板!但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機,結果就會有天壤之別!只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能,高效率,以及高可靠性!
由於單片機對成本是敏感的,所以目前占統治地位的軟體還是最低級匯編語言,它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了,既然這么低級為什麼還要用呢?很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什麼不用呢?原因很簡單,就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU,也沒有像硬碟那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序裡面即使只有一個按鈕,也會達到幾十K的尺寸!對於家用PC的硬碟來講沒什麼,可是對於單片機來講是不能接受的。 單片機在硬體資源方面的利用率必須很高才行,所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理,如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟體拿到家用PC上來運行,家用PC的也是承受不了的。
可以說,二十世紀跨越了三個「電」的時代,即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人計算機,簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機,大多數人卻不怎麼熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機(亦稱微控制器)。顧名思義,這種計算機的最小系統只用了一片集成電路,即可進行簡單運算和控制。因為它體積小,通常都藏在被控機械的「肚子」里。它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了。現在,這種單片機的使用領域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機,就能起到使產品升級換代的功效,常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」,如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品,不是電路太復雜,就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因,可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
【單片機歷史】
單片機誕生於20世紀70年代末,經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。
1.SCM即單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)階段,主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。「創新模式」獲得成功,奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上,Intel公司功不可沒。
2.MCU即微控制器(Micro Controller Unit)階段,主要的技術發展方向是:不斷擴展滿足嵌入式應用時,對象系統要求的各種外圍電路與介面電路,突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關,因此,發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看,Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面,最著名的廠家當數Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢,將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此,當我們回顧嵌入式系統發展道路時,不要忘記Intel和Philips的歷史功績。
3.單片機是嵌入式系統的獨立發展之路,向MCU階段發展的重要因素,就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決;因此,專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展,基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此,對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。
[編輯本段]單片機的應用領域
目前單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網路通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時控制和數據處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制,以及程式控制玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此,單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
單片機廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程式控制制等領域,大致可分如下幾個范疇:
1.在智能儀器儀表上的應用
單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點,廣泛應用於儀器儀表中,結合不同類型的感測器,可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。採用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化,且功能比起採用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備(功率計,示波器,各種分析儀)。
2.在工業控制中的應用
用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統。例如工廠流水線的智能化管理,電梯智能化控制、各種報警系統,與計算機聯網構成二級控制系統等。
3.在家用電器中的應用
可以這樣說,現在的家用電器基本上都採用了單片機控制,從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備,五花八門,無所不在。
4.在計算機網路和通信領域中的應用
現代的單片機普遍具備通信介面,可以很方便地與計算機進行數據通信,為在計算機網路和通信設備間的應用提供了極好的物質條件,現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制,從手機,電話機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的行動電話,集群移動通信,無線電對講機等。
5.單片機在醫用設備領域中的應用
單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛,例如醫用呼吸機,各種分析儀,監護儀,超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。
6.在各種大型電器中的模塊化應用
某些專用單片機設計用於實現特定功能,從而在各種電路中進行模塊化應用,而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機,看似簡單的功能,微縮在純電子晶元中(有別於磁帶機的原理),就需要復雜的類似於計算機的原理。如:音樂信號以數字的形式存於存儲器中(類似於ROM),由微控制器讀出,轉化為模擬音樂電信號(類似於音效卡)。
在大型電路中,這種模塊化應用極大地縮小了體積,簡化了電路,降低了損壞、錯誤率,也方便於更換。
此外,單片機在工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。
[編輯本段]學習應用六大重要部分
單片機學習應用的六大重要部分
一、匯流排:我們知道,一個電路總是由元器件通過電線連接而成的,在模擬電路中,連線並不成為一個問題,因為各器件間一般是串列關系,各器件之間的連線並不很多,但計算機電路卻不一樣,它是以微處理器為核心,各器件都要與微處理器相連,各器件之間的工作必須相互協調,所以需要的連線就很多了,如果仍如同模擬電路一樣,在各微處理器和各器件間單獨連線,則線的數量將多得驚人,所以在微處理機中引入了匯流排的概念,各個器件共同享用連線,所有器件的8根數據線全部接到8根公用的線上,即相當於各個器件並聯起來,但僅這樣還不行,如果有兩個器件同時送出數據,一個為0,一個為1,那麼,接收方接收到的究竟是什麼呢?這種情況是不允許的,所以要通過控制線進行控制,使器件分時工作,任何時候只能有一個器件發送數據(可以有多個器件同時接收)。器件的數據線也就被稱為數據匯流排,器件所有的控制線被稱為控制匯流排。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元,這些存儲單元要被分配地址,才能使用,分配地址當然也是以電信號的形式給出的,由於存儲單元比較多,所以,用於地址分配的線也較多,這些線被稱為地址匯流排。
二、數據、地址、指令:之所以將這三者放在一起,是因為這三者的本質都是一樣的——數字,或者說都是一串『0』和『1』組成的序列。換言之,地址、指令也都是數據。指令:由單片機晶元的設計者規定的一種數字,它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系,不可以由單片機的開發者更改。地址:是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據,內部單元的地址值已由晶元設計者規定好,不可更改,外部的單元可以由單片機開發者自行決定,但有一些地址單元是一定要有的(詳見程序的執行過程)。數據:這是由微處理機處理的對象,在各種不同的應用電路中各不相同,一般而言,被處理的數據可能有這么幾種情況:
1•地址(如MOV DPTR,#1000H),即地址1000H送入DPTR。
2•方式字或控制字(如MOV TMOD,#3),3即是控制字。
3•常數(如MOV TH0,#10H)10H即定時常數。
4•實際輸出值(如P1口接彩燈,要燈全亮,則執行指令:MOV P1,#0FFH,要燈全暗,則執行指令:MOV P1,#00H)這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用於LED的字形碼,也是實際輸出的值。
理解了地址、指令的本質,就不難理解程序運行過程中為什麼會跑飛,會把數據當成指令來執行了。
三、P0口、P2口和P3的第二功能用法:初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解,認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程,或者說要有一條指令,事實上,各埠的第二功能完全是自動的,不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號,當微片理機外接RAM或有外部I/O口時,它們被用作第二功能,不能作為通用I/O口使用,只要一微處理機一執行到MOVX指令,就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出,不需要事先用指令說明。事實上『不能作為通用I/O口使用』也並不是『不能』而是(使用者)『不會』將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令,並且當單片機執行到這條指令時,也會使P3.7變為高電平,但使用者不會這么去做,因為這通常這會導致系統的崩潰。
四、程序的執行過程: 單片機在通電復位後8051內的程序計數器(PC)中的值為『0000』,所以程序總是從『0000』單元開始執行,也就是說:在系統的ROM中一定要存在『0000』這個單元,並且在『0000』單元中存放的一定是一條指令。
五、堆棧: 堆棧是一個區域,是用來存放數據的,這個區域本身沒有任何特殊之處,就是內部RAM的一部份,特殊的是它存放和取用數據的方式,即所謂的『先進後出,後進先出』,並且堆棧有特殊的數據傳輸指令,即『PUSH』和『POP』,有一個特殊的專為其服務的單元,即堆棧指針SP,每當執一次PUSH指令時,SP就(在原來值的基礎上)自動加1,每當執行一次POP指令,SP就(在原來值的基礎上)自動減1。由於SP中的值可以用指令加以改變,所以只要在程序開始階段更改了SP的值,就可以把堆棧設置在規定的內存單元中,如在程序開始時,用一條MOV SP,#5FH指令,就時把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令,因為開機時,SP的初始值為07H,這樣就使堆棧從08H單元開始往後,而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作寄存器區,經常要被使用,這會造成數據的混亂。不同作者編寫程序時,初始化堆棧指令也不完全相同,這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區後,並不意味著該區域成為一種專用內存,它還是可以象普通內存區域一樣使用,只是一般情況下編程者不會把它當成普通內存用了。
六、單片機的開發過程: 這里所說的開發過程並不是一般書中所說的從任務分析開始,我們假設已設計並製作好硬體,下面就是編寫軟體的工作。在編寫軟體之前,首先要確定一些常數、地址,事實上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好後,其地址也就被確定了,當器件的功能被確定下來後,其控制字也就被確定了。然後用文本編輯器(如EDIT、CCED等)編寫軟體,編寫好後,用編譯器對源程序文件編譯,查錯,直到沒有語法錯誤,除了極簡單的程序外,一般應用模擬機對軟體進行調試,直到程序運行正確為止。運行正確後,就可以寫片(將程序固化在EPROM中)。在源程序被編譯後,生成了擴展名為HEX的目標文件,一般編程器能夠識別這種格式的文件,只要將此文件調入即可寫片。在此,為使大家對整個過程有個認識,舉一例說明:
ORG 0000H
LJMP START
ORG 040H
START:
MOV SP,#5FH ;設堆棧
LOOP:
NOP
LJMP LOOP ;循環
END ;結束
【單片機學習】
目前,很多人對匯編語言並不認可。可以說,掌握用C語言單片機編程很重要,可以大大提高開發的效率。不過初學者可以不了解單片機的匯編語言,但一定要了解單片機具體性能和特點,不然在單片機領域是比較致命的。如果不考慮單片機硬體資源,在KEIL中用C胡亂編程,結果只能是出了問題無法解決!可以肯定的說,最好的C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者因為單片機的C語言雖然是高級語言,但是它不同於台式機個人電腦上的VC++什麼的單片機的硬體資源不是非常強大,不同於我們用VC、VB等高級語言在台式PC上寫程序畢竟台式電腦的硬體非常強大,所以才可以不考慮硬體資源的問題。
以8051單片機為例講解單片機的引腳及相關功能;
《單片機引腳圖》
40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類:電源、時鍾、控制和I/O引腳。
⒈ 電源:
⑴ VCC - 晶元電源,接+5V;
⑵ VSS - 接地端;
註:用萬用表測試單片機引腳電壓一般為0v或者5v,這是標準的TTL電平。但有時候在單片機程序正在工作時候測試結果並不是這個值而是介於0v-5v之間,其實這是萬用表的響應速度沒這么快而已,在某一個瞬間單片機引腳電壓仍保持在0v或者5v。
⒉ 時鍾:XTAL1、XTAL2 - 晶體振盪電路反相輸入端和輸出端。
⒊ 控制線:控制線共有4根,
⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖
① ALE功能:用來鎖存P0口送出的低8位地址
② PROG功能:片內有EPROM的晶元,在EPROM編程期間,此引腳輸入編程脈沖。
⑵ PSEN:外ROM讀選通信號。
⑶ RST/VPD:復位/備用電源。
① RST(Reset)功能:復位信號輸入端。
② VPD功能:在Vcc掉電情況下,接備用電源。
⑷ EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。
① EA功能:內外ROM選擇端。
② Vpp功能:片內有EPROM的晶元,在EPROM編程期間,施加編程電源Vpp。
⒋ I/O線
80C51共有4個8位並行I/O埠:P0、P1、P2、P3口,共32個引腳。
P3口還具有第二功能,用於特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制匯流排)
[編輯本段]常用單片機晶元簡介
PIC單片機:
是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬介面,代碼保密性好,大部分晶元有其兼容的FLASH程序存儲器的晶元.
EMC單片機:
是台灣義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差.
ATMEL單片機(51單片機):
ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態時鍾模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機.
PHLIPIS 51PLC系列單片機(51單片機):
PHILIPS公司的單片機是基於80C51內核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振盪器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求.
HOLTEK單片機:
台灣盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用於消費類產品.
TI公司單片機(51單片機):
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍介面模式,適用於復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用於要求功耗低的場合
㈣ 什麼是單片機,單片機有什麼作用
什麼是單片機?單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶片,而是把一個電腦系統集成到一個晶片上。概括的講:一塊晶片就成了一台電腦。它的體積小、品質輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時,學習使用單片機是瞭解電腦原理與結構的最佳選擇。
什麼是單片機?可以說,二十世紀跨越了三個「電」的時代,即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人電腦,簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成(如圖1所示)。還有一類電腦,大多數人卻不怎麼熟悉。這種電腦就是把智慧賦予各種機械的單片機(亦稱微控制器)。顧名思義,這種電腦的最小系統只用了一片積體電路,即可進行簡單運算和控制。因為它體積小,通常都藏在被控機械的「肚子」裏。它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了。現在,這種單片機的使用領域已十分廣泛,如智慧型儀器表、即時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機,就能起到使產品升級換代的功效,常在產品名稱前冠以形容詞——「智慧型」,如智慧型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其他業餘電子開發者搞出來的某些產品,不是電路太復雜,就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因,可能就卡在產品未使用單片機或其他可編程邏輯器件上。
單片機有什麼用途?
單片機的應用領域
:
1.單片機在智慧型儀器器儀表中的應用;
2.單片機在工業測控中的應用;
3.單片機在電腦網路和通訊技術中的應用;
4.單片機在日常生活及家電中的應用;
5.單片機在辦公自動化方面。
單片機有什麼用途?目前單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,電腦的網路通訊與資料傳輸,工業自動化過程的即時控制和資料處理,廣泛使用的各種智慧IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制,以及程式控制玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智慧型儀器表、醫療器械了。因此,單片機的學習、開發與應用將造就一批電腦應用與智慧化控制的科學家、工程師。
㈤ 什麼是單片機
單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。概括的講:一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時,學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
可以說,二十世紀跨越了三個「電」的時代,即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人計算機,簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成(如圖1所示)。還有一類計算機,大多數人卻不怎麼熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機(亦稱微控制器)。顧名思義,這種計算機的最小系統只用了一片集成電路,即可進行簡單運算和控制。因為它體積小,通常都藏在被控機械的「肚子」里。它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了。現在,這種單片機的使用領域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機,就能起到使產品升級換代的功效,常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」,如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品,不是電路太復雜,就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因,可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
單片機的應用領域 :
1.單片機在智能儀器儀表中的應用;
2.單片機在工業測控中的應用;
3.單片機在計算機網路和通訊技術中的應用;
4.單片機在日常生活及家電中的應用;
5.單片機在辦公自動化方面。
目前單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網路通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時控制和數據處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制,以及程式控制玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此,單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
㈥ 現在市面上用的單片機都有哪些各自的市場佔有率大概多少,學哪種前途比較好
現在市面上用的單片機都有很多,常見的有:89C51系列,PIC,AVR,
8051系列有有AEMEL公司,SST公司。WINBON公司,STC等
其中AEMEL公司佔有量最大90%以上,其中包括AT89C51,C52,2051,以及現在的升級版,支持ISP的AT89S51,AT89S52,AT89S53,AT89S54等,其中AT89S51,AT89S52用的最多,但內存都較小。
STC單片機這幾年發展也很快,主要是價格便宜。
SST單片機質量最好,經常模擬器就用它,燒錄次數多最不易壞,功能也強大。如SST89C58內存很大,內置E2存儲.
WINBON公司的WINBON77系列,WINBON78系列功能都很強。
AVR單片機功能更強大,速度也更快。
ARM是屬於嵌入式,它功能最強大,已基本不屬於單片機范疇了,它可以運行操作系統。
㈦ 關於單片機的種類問題
單片機的分類Ⅰ 按生產廠家分
美國的英特爾(Intel) 公司、摩托羅拉(Motorola)公司、國家辦導體(NS) 公司、Atmel公司、微晶元(Microchip) 公司、洛克威爾(Rockwell)公司、莫斯特克公司(Mostek)、齊洛格(Zilog)公司、仙童(Fairchid)公司、德州儀器(TI)公司等等。日本的電氣(NS)公司、東芝(Toshiba)公司、富士通(Fujitsu)公司、松下公司、日立(Hitachi)公司、日電(NEC)公司、夏普公司等等。荷蘭的飛利浦(Philips)公司。德國的西門子(Siemens)公司等等。
Ⅱ 按字長分(1)4-BIT 單片機
4 位單片機的控制功能較弱,CPU 一次只能處理4 位二進制數。這類單片機常用於計算器、各種形態的智能單元以及作為家用電器中的控制器。典型產品有NEC 公司的UPD 75××系列、NS 公司的COP400 系列、松下公司的MN1400 系列、ROCKWELL 公司的PPS/1系列、富士通公司的MB88 系列、夏普公司的SM××系列、Toshiba 公司的TMP47×××系列等等。
① 華邦公司的W741系列的4位單片機帶液晶驅動,在線燒錄,保密性高,低操作電壓(1.2V~1.8V)。
② 東芝單片機的4位機在家電領域有很大市場。
(2)8-BIT 單片機
8 位單片機 8 位單片機的控制功能較強,品種最為齊全。和4 位單片機相比,它不僅具有較大的存儲容量和定址范圍,而且中斷源、並行I/O 介面和定時器/計數器個數都有了不同程度的增加,並集成有全雙工串列通信介面。在指令系統方面,普遍增設了乘除指令和比較指令。特別是8 位機中的高性能增強型單片機,除片內增加了A/D 和D/A 轉換器外,還集成有定時器捕捉/比較寄存器、監視定時器(Watchdog)、匯流排控制部件和晶體振盪電路等。這類單片機由於其片內資源豐富和功能強大,主要在工業控制、智能儀表、家用電器和辦公自動化系統中應用。代表產品有Intel 公司的MCS-48 系列和MCS-51 系列 、Microchip 公司的PIC16C××系列和PIC17C××系列以及PIC1400 系列、Motorola 公司的M68HC05 系列和M68HC11 系列、Zilog 公司的Z8 系列、荷蘭Philips 公司的80C51 系列(同MCS-51 兼容)、Atmel公司的AT89 系列(同MCS-51 兼容)、NEC 公司的UPD78××系列等等。
1)51系列單片機
8031/8051/8751是Intel公司早期的產品。應用的早,影響很大,已成為世界上的工業標准。後來很多晶元廠商以各種方式與Intel公司合作,也推出了同類型的單片機,如同一種單片機的多個版本一樣,雖都在不斷的改變製造工藝,但內核卻一樣,也就是說這類單片機指令系統完全兼容,絕大多數管腳也兼容;在使用上基本可以直接互換。人們統稱這些與8051內核相同的單片機為「51系列單片機」。
8031片內不帶程序存儲器ROM,使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路373,外接的程序存儲器多為EPROM的2764系列。用戶若想對寫入到EPROM中的程序進行修改,必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除,之後再可寫入。寫入到外接程序存儲器的程序代碼沒有什麼保密性可言。
8051片內有4k ROM,無須外接外存儲器和373,更能體現「單片」的簡練。但是所編的程序無法寫入到其ROM中,只有將程序交晶元廠代為寫入,並是一次性的,不能改寫其內容。
8751與8051基本一樣,但8751片內有4k的EPROM,用戶可以將自己編寫的程序寫入單片機的EPROM中進行現場實驗與應用,EPROM的改寫同樣需要用紫外線燈照射一定時間擦除後再寫入。
在眾多的51系列單片機中,要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52更實用,因他不但和8051指令、管腳完全兼容,而且其片內的4K程序存儲器是FLASH工藝的,這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫,一般專為 ATMEL AT89xx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見,這種單片機對開發設備的要求很低,開發時間也大大縮短。寫入單片機內的程序還可以進行加密,這又很好地保護了你的勞動成果。而且,AT89C51、AT89S51目前的售價比8031還低,市場供應也很充足。
AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品種,除了完全兼容8051外,還多了ISP編程和看門狗功能。
ATMEL公司的51系列還有AT89C2051、AT89C1051等品種,這些晶元是在AT89C51的基礎上將一些功能精簡掉後形成的精簡版。AT89C2051取掉了P0口和P2口,內部的程序FLASH存儲器也小到2K,封裝形式也由51的P40腳改為20腳,相應的價格也低一些,特別適合在一些智能玩具,手持儀器等程序不大的電路環境下應用;AT89C1051在2051的基礎上,再次精簡掉了串口功能等,程序存儲器再次減小到1k,當然價格也更低。
51 單片機目前已有多種型號,市場上目前供貨比較足的晶元還要算ATMEL 的51、52 晶元, HYUNDAI 的GMS97 系列,WINBOND 的78e52,78e58,77e58 等。
GMS97 系列是一次性燒寫,一般只有大量生產的人才買。at89c51,52 因可以很容易地解密,一般人們只用它來做實驗,或者用在一些即使解了密也無關緊要的場合。89c2051 只有20 腿,體積小巧,在一些簡單應用和體積有限的場合得到廣泛應用。
2)PIC系列單片機
由美國Microchip公司推出的PIC單片機系列產品,首先採用了RISC結構的嵌入式微控制器,其高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅動能力和低價位OTP技術等都體現出單片機產業的新趨勢。
現在PIC系列單片機在世界單片機市場的份額排名中已逐年升位,尤其在8位單片機市場,據稱已從1990年的第20位上升到目前的第二位。PIC單片機從覆蓋市場出發,已有三種(又稱三層次)系列多種型號的產品問世,所以在全球都可以看到PIC單片機從電腦的外設、家電控制、電訊通信、智能儀器、汽車電子到金融電子各個領域的廣泛應用。現今的PIC單片機已經是世界上最有影響力的嵌入式微控制器之一。
① PIC 8位單片機的分類
PIC 8位單片機產品共有三個系列,即基本級、中級和高級。
a基本級系列該級產品的特點是低價位,如PIC16C5X,適用於各種對成本要求嚴格的家電產品選用。又如PIC12C5XX是世界第一個8腳的低價位單片機,因其體積很小,完全可以應用在以前不能使用單片機的家電產品的空間。
b中級系列該級產品是PIC最豐富的品種系列。它是在基本級產品上進行了改進,並保持了很高的兼容性。外部結構也是多種的,從8引腳到68引腳的各種封裝,如PIC12C6XX。該級產品其性能很高,如內部帶有A/D變換器、E2PROM數據存儲器、比較器輸出、PWM輸出、I2C和SPI等介面。PIC中級系列產品適用於各種高、中和低檔的電子產品的設計中。
c高級系列該系列產品如PIC17CXX,其特點是速度快,所以適用於高速數字運算的應用場合中,加之它具備一個指令周期內(160ns)可以完成8×8(位)二進制乘法運算能力,所以可取代某些DSP產品。再有PIC17CXX具有豐富的I/O控制功能,並可外接擴展EPROM和RAM,使它成為目前8位單片機中性能最高的機種之一。所以很適用於高、中檔的電子設備中使用。
上述的三層次(級)的PIC 8位單片機還具有很高的代碼兼容性,用戶很容易將代碼從某型號轉換到另一個型號中。PIC 8位單片機具有指令少、執行速度快等優點,其主要原因是PIC系列單片機在結構上與其它單片機不同。該系列單片機引入了原用於小型計算機的雙匯流排和兩級指令流水結構。這種結構與一般採用CISC(復雜指令集計算機)的單片機在結構上是有不同的。
雙匯流排結構
具有CISC結構的單片機均在同一存儲空間取指令和數據,片內只有一種匯流排。這種匯流排既要傳送指令又要傳送數據(如圖1-a所示)。因此,它不可能同時對程序存儲器和數據存儲器進行訪問。因與CPU直接相連的匯流排只有一種,要求數據和指令同時通過,顯然「亂套」,這正如一個「瓶頸」,瓶內的數據和指令要一起倒出來,往往就被瓶頸卡住了。所以具有這種結構的單片機,只能先取出指令,再執行指令(在此過程中往往要取數),然後,待這條指令執行完畢,再取出另一條指令,繼續執行下一條。這種結構通常稱為馮•諾依曼結構,又稱普林斯頓結構。
在這里PIC系列單片機採用了一種雙匯流排結構,即所謂哈佛結構。這種結構有兩種匯流排,即程序匯流排和數據匯流排。這兩種匯流排可以採用不同的字長,如PIC系列單片機是八位機,所以其數據匯流排當然是八位。但低檔、中檔和高檔的PIC系列機分別有12位、14位和16位的指令匯流排。這樣,取指令時則經指令匯流排,取數據時則經數據匯流排,互不沖突。
② 兩級指令流水線結構
由於PIC系列單片機採用了指令空間和數據空間分開的哈佛結構,用了兩種位數不同的匯流排。因此,取指令和取數據有可能同時交疊進行,所以在PIC系列微控制器中取指令和執行指令就採用指令流水線結構。當第一條指令被取出後,隨即進入執行階段,這時可能會從某寄存器取數而送至另一寄存器,或從一埠向寄存器傳送數等,但數據不會流經程序匯流排,而只是在數據匯流排中流動,因此,在這段時間內,程序匯流排有空,可以同時取出第二條指令。當第一條指令執行完畢,就可執行第二條指令,同時取出第3條指令,……如此等等。這樣,除了第一條指令的取出,其餘各條指令的執行和下一條指令的取出是同時進行的,使得在每個時鍾周期可以獲得最高效率。
在大多數微控制器中,取指令和指令執行都是順序進行的,但在PIC單片機指令流水線結構中,取指令和執行指令在時間上是相互重疊的,所以PIC系列單片機才可能實現單周期指令。
只有涉及到改變程序計數器PC值的程序分支指令(例如GOTO、CALL)等才需要兩個周期。
此外,PIC的結構特點還體現在寄存器組上,如寄存器I/O口、定時器和程序寄存器等都是採用了RAM結構形式,而且都只需要一個周期就可以完成訪問和操作。而其它單片機常需要兩個或兩個以上的周期才能改變寄存器的內容。上述各項,就是PIC系列單片機能做到指令總數少,且大都為單周期指令的重要原因。
3)AVR系列單片機
AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發出的增強型內置Flash的RISC(Reced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速8位單片機。AVR的單片機可以廣泛應用於計算機外部設備、工業實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。
①AVR單片機的優勢及特點
a AVR單片機易於入手、便於升級、費用低廉。 單片機初學者只需一條ISP下載線,把編輯、調試通過的軟體程序直接在線寫入AVR單片機,即可以開發AVR單片機系列中的各種封裝的器件。AVR單片機因此在業界號稱「一線打天下」。 AVR程序寫入是直接在電路板上進行程序修改、燒錄等操作,這樣便於產品升級。AVR單片機可使用ISP在線下載編程方式(即把PC機上編譯好的程序寫到單片機的程序存儲器中),不需購買模擬器、編程器、擦抹器和晶元適配器等,即可進行所有AVR單片機的開發應用,這可節省很多開發費用。程序存儲器擦寫可達10000次以上,不會產生報廢品。
b高速、低耗、保密。首先,AVR單片機是高速嵌入式單片機: AVR單片機具有預取指令功能,即在執行一條指令時,預先把下一條指令取進來,使得指令可以在一個時鍾周期內執行。多累加器型,數據處理速度快。AVR單片機具有32個通用工作寄存器,相當於有32條立交橋,可以快速通行。中斷響應速度快。AVR單片機有多個固定中斷向量入口地址,可快速響應中斷。AVR單片機耗能低。對於典型功耗情況,WDT關閉時為100nA,更適用於電池供電的應用設備。有的器件最低1.8 V即可工作。AVR單片機保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖Lock Bit技術,保密位單元深藏於晶元內部,無法用電子顯微鏡看到。
c I/O口功能強,具有A/D轉換等電路。AVR單片機的I/O口是真正的I/O口,能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。工業級產品,具有大電流(灌電流)10mA~40mA,可直接驅動可控硅SSR或繼電器,節省了外圍驅動器件。AVR單片機內帶模擬比較器,I/O口可用作A/D轉換,可組成廉價的A/D轉換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。部分AVR單片機可組成零外設元件單片機系統,使該類單片機無外加元器件即可工作,簡單方便,成本又低。AVR單片機可重設啟動復位,以提高單片機工作的可靠性。有看門狗定時器實行安全保護,可防止程序走亂(飛),提高了產品的抗干擾能力。
d 有功能強大的定時器/計數器及通訊介面。定時/計數器T/C有8位和16位,可用作比較器。計數器外部中斷和PWM(也可用作D/A)用於控制輸出,某些型號的AVR單片機有3~4個PWM,是作電機無級調速的理想器件。AVR單片機有串列非同步通訊UART介面,不佔用定時器和SPI同步傳輸功能,因其具有高速特性,故可以工作在一般標准整數頻率下,而波特率可達576K。
②AVR 8-Bit MCU的最大特點
與其它8-Bit MCU相比,AVR 8-Bit MCU最大的特點是:
• 哈佛結構,具備1MIPS / MHz的高速運行處理能力;
• 超功能精簡指令集(RISC),具有32個通用工作寄存器,克服了如8051 MCU採用單一ACC進行處理造成的瓶頸現象;
• 快速的存取寄存器組、單周期指令系統,大大優化了目標代碼的大小、執行效率,部分型號FLASH非常大,特別適用於使用高級語言進行開發;
• 作輸出時與PIC的HI/LOW相同,可輸出40mA(單一輸出),作輸入時可設置為三態高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入,具備10mA-20mA灌電流的能力;
• 片內集成多種頻率的RC振盪器、上電自動復位、看門狗、啟動延時等功能,外圍電路更加簡單,系統更加穩定可靠;
• 大部分AVR片上資源豐富:帶E2PROM,PWM,RTC,SPI,UART,TWI,ISP,AD,Analog Comparator,WDT等;
• 大部分AVR除了有ISP功能外,還有IAP功能,方便升級或銷毀應用程序。
(3)16-BIT 單片機
16 位單片機是在1983 年以後發展起來的。這類單片機的特點是:CPU是16 位的,運算速度普遍高於8 位機,有的單片機的定址能力高達1MB,片內含有A/D 和D/A轉換電路,支持高級語言。這類單片機主要用於過程式控制制、智能儀表、家用電器以及作為計算機外部設備的控制器等。典型產品有Intel 公司的MCS-96/98 系列、Motorola 公司的M68HC16系列、NS 公司的783××系列、TI公司的MSP430系列等等。
其中,以MSP430系列最為突出。它採用了精簡指令集( RISC )結構,具有豐富的定址方式( 7 種源操作數定址、 4 種目的操作數定址)、簡潔的 27 條內核指令以及大量的模擬指令;大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算;還有高效的查表處理指令;有較高的處理速度,在 8MHz 晶體驅動下指令周期為 125 ns 。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。
在運算速度方面, MSP430 系列單片機能在 8MHz 晶體的驅動下,實現 125ns 的指令周期。 16 位的數據寬度、 125ns 的指令周期以及多功能的硬體乘法器(能實現乘加)相配合,能實現數字信號處理的某些演算法(如 FFT 等)。
MSP430 系列單片機的中斷源較多,並且可以任意嵌套,使用時靈活方便。當系統處於省電的備用狀態時,用中斷請求將它喚醒只用 6us 。
超低功耗 MSP430 單片機之所以有超低的功耗,是因為其在降低晶元的電源電壓及靈活而可控的運行時鍾方面都有其獨到之處。
首先, MSP430 系列單片機的電源電壓採用的是 1.8~3.6V 電壓。因而可使其在 1MHz 的時鍾條件下運行時, 晶元的電流會在 200~400uA 左右,時鍾關斷模式的最低功耗只有 0.1uA 。
其次,獨特的時鍾系統設計。在 MSP430 系列中有兩個不同的系統時鍾系統:基本時鍾系統和鎖頻環( FLL 和 FLL+ )時鍾系統或 DCO 數字振盪器時鍾系統。有的使用一個晶體振盪器( 32768Hz ) , 有的使用兩個晶體振盪器)。由系統時鍾系統產生 CPU 和各功能所需的時鍾。並且這些時鍾可以在指令的控制下,打開和關閉,從而實現對總體功耗的控制。
由於系統運行時打開的功能模塊不同,即採用不同的工作模式,晶元的功耗有著顯著的不同。在系統中共有一種活動模式( AM )和五種低功耗模式( LPM0~LPM4 )。在等待方式下,耗電為 0.7uA ,在節電方式下,最低可達 0.1uA 。
系統工作穩定 上電復位後,首先由 DCOCLK 啟動 CPU ,以保證程序從正確的位置開始執行,保證晶體振盪器有足夠的起振及穩定時間。然後軟體可設置適當的寄存器的控制位來確定最後的系統時鍾頻率。如果晶體振盪器在用做 CPU 時鍾 MCLK 時發生故障, DCO 會自動啟動,以保證系統正常工作;如果程序跑飛,可用看門狗將其復位。
豐富的片上外圍模塊 MSP430 系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內外設。它們分別是看門狗( WDT )、模擬比較器 A 、定時器 A ( Timer_A )、定時器 B ( Timer_B )、串口 0 、 1 ( USART0 、 1 )、硬體乘法器、液晶驅動器、 10 位 /12 位 ADC 、 I 2 C 匯流排直接數據存取( DMA )、埠 O ( P0 )、埠 1~6 ( P1~P6 )、基本定時器( Basic Timer )等的一些外圍模塊的不同組合。其中,看門狗可以使程序失控時迅速復位;模擬比較器進行模擬電壓的比較,配合定時器,可設計出 A/D 轉換器; 16 位定時器( Timer_A 和 Timer_B )具有捕獲 / 比較功能,大量的捕獲 / 比較寄存器,可用於事件計數、時序發生、 PWM 等;有的器件更具有可實現非同步、同步及多址訪問串列通信介面可方便的實現多機通信等應用;具有較多的 I/O 埠,最多達 6*8 條 I/O 口線; P0 、 P1 、 P2 埠能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入; 12/14 位硬體 A/D 轉換器有較高的轉換速率,最高可達 200kbps ,能夠滿足大多數數據採集應用;能直接驅動液晶多達 160 段;實現兩路的 12 位 D/A 轉換;硬體 I 2 C 串列匯流排介面實現存儲器串列擴展;以及為了增加數據傳輸速度,而採用直接數據傳輸( DMA )模塊。 MSP430 系列單片機的這些片內外設為系統的單片解決方案提供了極大的方便。
方便高效的開發環境 目前 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件,這些器件的開發手段不同。對於 OPT 型和 ROM 型的器件是使用模擬器開發成功之後在燒寫或掩膜晶元;對於 FLASH 型則有十分方便的開發調試環境,因為器件片內有 JTAG 調試介面,還有可電擦寫的 FLASH 存儲器,因此採用先下載程序到 FLASH 內,再在器件內通過軟體控製程序的運行,由 JTAG 介面讀取片內信息供設計者調試使用的方法進行開發。這種方式只需要一台 PC 機和一個 JTAG 調試器,而不需要模擬器和編程器。開發語言有匯編語言和 C 語言。
MSP430 單片機目前主要以 FLASH 型為主。
(4)32-BIT 單片機
32 位單片機的字長為32 位,是單片機的頂級產品,具有極高的運算速度。近年來,隨著家用電子系統的新發展,32 位單片機的市場前景看好。
繼16 位單片機出現後不久,幾大公司先後推出了代表當前最高性能和技術水平的32 位單片微機系列。32 位單片機具有極高的集成度,內部採用新穎的RISC(精簡指令系統計算機)結構,CPU 可與其他微控制器兼容,主頻頻率可達33MHz 以上,指令系統進一步優化,運算速度可動態改變,設有高級語言編譯器,具有性能強大的中斷控制系統、定時/事件控制系統、同步/非同步通信控制系統。代表產品有Intel 公司的MCS-80960 系列、Motorola 公司的M68300 系列、Hitachi 公司的Super H(簡稱SH)系列等等。
這類單片機主要應用於汽車、航空航天、高級機器人、軍事裝備等方面。它代表著單片機發展中的高、新技術水平。
ARM在32位MCU中的主流地位是毫無疑問的。ARM公司於1991年成立於英國劍橋,主要出售晶元設計技術的授權。目前,採用ARM技術智能財產(IP)核心的處理器,即我們通常所說的ARM處理器,已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網路系統、無線系統等各類產品市場,基於ARM技術的處理器應用約占據了32位RISC微處理器75%以上的市場,ARM技術不止逐步滲入到我們生活的各個方面,我們甚至可以說,ARM於人類的生活環境中,已經是不可或缺的一環。
目前市面上常見的ARM處理器架構,可分為ARM7、ARM9以及ARM11,新推出的Cortex系列尚在進行開發驗證,市面上還未有相關產品推出。ARM也是嵌入式處理器中首先推出多核心架構的廠商。
ARM首個多核心架構為ARM11 MPCore,架構於原先的ARM11處理器核心之上。ARM11核心是發布於2002年10月份,為了進一步提升效能,其管線長度擴展到8階,處理單元則增加為預取、解碼、發送、轉換/MAC1、執行/MAC2、內存存取/MAC3和寫入等八個單元,體繫上屬於ARM V6指令集架構。ARM11採用當時最先進的0.13μm製造製程,運行頻率最高可達500到700MHz。如果採用90nm製程,ARM11核心的工作頻率能夠輕松達到1GHz以上—對於嵌入式處理器來說,這顯然是個相當驚人的程度,不過顯然1GHz在ARM11體系中不算是個均衡的設定,因此幾乎沒有廠商推出達到1GHz的ARM11架構處理器。
ARM11的邏輯核心也經過大量的改進,其中最重要的當屬「靜/動態組合轉換的預測功能」。ARM11的執行單元包含一個64位、4種狀態的地址轉換緩沖,它主要用來儲存最近使用過的轉換地址。當採用動態轉換預測機制而無法在定址緩沖內找到正確的地址時,靜態轉換預測功能就會立刻接替它的位置。在實際測試中,單純採用動態預測的准確率為88%,單純採用靜態預測機制的准確率只有77%,而ARM11的靜/動態預測組合機制可實現92%的高准確率。針對高時脈速度帶來功耗增加的問題,ARM11採用一項名為「IEM(Intelligent Energy Manager)」的智能電源管理技術,該技術可根據任務負荷情況動態調節處理器的電壓,進而有效降低自身的功耗。這一系列改進讓ARM11的功耗效能比得以繼續提高,平均每MHz只需消耗0.6mW(有快取時為0.8mW)的電力,處理器的最高效能可達到660 Dhrystone MIPS,遠超過上一代產品。
Ⅲ 按製造工藝分
① HMOS 工藝 高密度短溝道MOS 工藝,具有高速度、高密度的特點。
② CHMOS(或HCMOS)工藝 互補的金屬氧化物的HMOS 工藝,是CMOS 和HMOS 的結合,具有高密度、高速度、低功耗的特點。Intel 公司產品型號中若帶有字母「C」 ,Motorola 公司產品型號中若帶有字母「HC」或「L」 ,通常為CHMOS 工藝。
㈧ 現在常用的單片機有哪些型號
型號多了去了。只能跟你說類型的。
1:51結構的有Atmel的AT89CXX系列、AT89Sxx系列、AT89C20系列(20引腳);STC的所有單片機都是51結構的。還有合泰的,笙泉的都是51結構的。
2:AVR單片機
3:PIC單片機(8位、16位、32位都有)
4:飛思卡爾單片機(就是原摩托羅拉單片機,後來脫離moto自己單干就改名)
5:ti公司的MSP430單片機
6:三星單片機
7:NEC單片機
8:松下單片機
9:三菱單片機
10:瑞薩單片機
11:義隆單片機
……
太多了上述的除了第一項的都是一個結構的單片機外,其他的相互之間結構都不一樣。而且每種幾乎都進百個型號的單片機。對於初學者來說接觸最多的51結構的單片機。但工業上用的多的卻是除了51以外的單片機。
還有國產的海爾單片機也用的多,因為海爾的家電賣得多,他們用自己的單片機也多,但似乎海爾單片機的結構跟PIC的是差不多的。