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一、单片机概述
1.1 什么是单片机
1.2 单片机的发展历史
1.3 单片机的特点
1.4 MCS-51 系列与 AT89S5x 系列单片机
1.4.1 MCS-51 系列单片机
1.4.2 AT89S5x 系列单片机
1.5 各种衍生品种的8051单片机
1.5.1 STC 系列单片机
1.5.2 C8051Fxxx 系列单片机 一、单片…目录
一、单片机概述
1.1 什么是单片机
1.2 单片机的发展历史
1.3 单片机的特点
1.4 MCS-51 系列与 AT89S5x 系列单片机
1.4.1 MCS-51 系列单片机
1.4.2 AT89S5x 系列单片机
1.5 各种衍生品种的8051单片机
1.5.1 STC 系列单片机
1.5.2 C8051Fxxx 系列单片机 一、单片机概述
1.1 什么是单片机
单片机Microcontroller UnitMCU指的是一种集成了中央处理器CPU、存储器和各种输入输出设备的微型计算机系统。它具备高度集成度、低功耗、体积小、成本低等优势。单片机广泛应用于嵌入式系统、电子设备、工控系统、通信设备等领域。
单片机通常由以下几个部分组成
中央处理器CPU负责执行指令、进行算术逻辑运算等核心计算任务。存储器包括内部存储器ROM和RAM和外部存储器闪存、SD卡等用于存储程序和数据。输入输出端口I/O用于与外部设备进行数据交互如开关、LED灯、传感器、显示器等。定时器/计数器提供计时和定时功能以及对外部事件的计数。通信接口如串行通信接口UART、SPI、I2C和并行通信接口GPIO等用于与其他设备进行数据通信。程序存储器编程器用于将程序存储到单片机的存储器中。
单片机通常使用汇编语言或高级编程语言如C语言进行编程开发工具包括编译器、调试器、仿真器等。根据不同厂商和型号的单片机其架构、指令集、功能和性能特点会有所不同。
单片机的应用非常广泛例如在家电、汽车、医疗设备、工业自动化、智能家居、消费电子等领域中都有它的身影。单片机的主要优势是体积小、功耗低、成本较低同时具备较强的实时性和可编程性使其成为嵌入式系统设计的理想选择。 1.2 单片机的发展历史
单片机的发展历史 第一代单片机1971-1976年第一代单片机采用四位或八位的微处理器有限的存储器容量和外设接口以及较低的工作频率。最早的单片机是Intel 4004它由于其简单的功能和广泛应用而受到了很大的关注。 第二代单片机1976-1986年第二代单片机在处理器性能和功能上有了显著的提升。采用八位或十六位处理器具备更大的存储器容量和更多的外设接口。Intel的8051系列和Motorola的6805系列是这个时期最著名的单片机。 第三代单片机1986-2000年第三代单片机在处理器性能、存储器容量和外设接口上都有了重大突破。处理器的位数逐渐增加到32位存储器容量和运行速度显著提高外设接口更加丰富多样。Atmel的AVR系列和Microchip的PIC系列是这个时期最著名的单片机。 第四代单片机2000年至今第四代单片机继续在处理器性能、存储器容量和外设接口上进行创新。处理器的位数进一步增加存储器容量和运行速度也有了显著提升。此外随着物联网和嵌入式系统的兴起单片机的功耗和尺寸也得到了进一步的优化。ARM的Cortex-M系列和ESP8266、ESP32等无线通信芯片也是当前最受欢迎的单片机产品。 1.3 单片机的特点
单片机Microcontroller具有以下特点 集成度高单片机是一种高度集成的电子器件包含了微处理器核心、存储器、输入输出接口和外设接口等功能模块可以完成数据处理和控制任务。 低功耗单片机采用高度优化的电路设计和节能技术功耗较低适合用于移动设备和电池供电的应用。 多功能性单片机具备通用的处理能力和灵活的配置选项可以根据不同应用的需求进行编程和配置实现不同的功能。 实时性强单片机具备快速的响应能力和实时的数据处理能力适用于需要实时控制和处理的应用场景。 体积小巧单片机封装紧凑体积小巧适合嵌入式和紧凑空间的应用例如智能家居、医疗设备等。 成本低廉由于单片机集成度高制造工艺成熟因此成本相对较低适用于大规模和成本敏感的应用。 易于开发和编程单片机具备友好的开发环境和丰富的开发工具简化了软硬件的开发流程降低了开发门槛。 可扩展性强单片机具备丰富的外设接口和扩展接口可以连接各种外部设备和传感器扩展应用功能。
综上所述单片机具备集成度高、低功耗、多功能、实时性强、体积小巧、成本低廉、易开发和编程以及可扩展性强等特点因此被广泛应用于各种嵌入式系统和控制系统中。 1.4 MCS-51 系列与 AT89S5x 系列单片机
1.4.1 MCS-51 系列单片机
MCS-51系列单片机是由Intel公司在1980年推出的一款经典的8位单片机系列。它是指基于Intel 8051内核的一系列单片机其中包括8051、8052、8031、8032等不同型号。
MCS-51系列的基础型产品主要包括以下几款单片机 80518051是MCS-51系列中最常见的型号具有4KB的内部程序存储器ROM、128B的内部数据存储器RAM以及多个外设接口如GPIO、计时器/计数器、串行口等。 80528052是在8051的基础上增加了更多的功能和内存容量的单片机。它具有8KB的内部程序存储器ROM、256B的内部数据存储器RAM以及额外的I/O引脚和更强大的计时器/计数器。 80318031是与8051兼容的单片机具有和8051相似的特性但内存容量较小。它包括1KB的内部程序存储器ROM和128B的内部数据存储器RAM。 80328032是在8031的基础上增加了更多的功能和内存容量的单片机。它具有1KB的内部程序存储器ROM、256B的内部数据存储器RAM以及额外的I/O引脚和更强大的计时器/计数器。
1.4.2 AT89S5x 系列单片机
AT89S5x系列单片机是基于Intel 8051架构的8位微控制器系列。它们具有高度集成的特点适用于各种应用领域包括工业控制、家电、汽车电子、通信设备等。这个系列的单片机具有低功耗、高性能和多种外设接口等优点。
AT89S5x系列单片机根据内部FLASH存储器的不同容量可以分为不同型号如AT89S51、AT89S52等。它们都具有相同的核心架构但在存储容量和外设接口等方面略有差异。
AT89S5x系列单片机中的核心功能包括一个8位的CPU、内部RAM和ROM存储器以及各种外部和内部中断源。它们还具有多个通用I/O引脚、定时器/计数器、串口通信接口、定时/计数器、PWM输出和ADC功能等。
AT89S5x系列单片机还支持ISPIn-System Programming和IAPIn-Application Programming功能这意味着可以通过串行接口对程序进行编程和更新而无需将芯片从电路板上取下来。 1.5 各种衍生品种的8051单片机
1.5.1 STC 系列单片机
STC系列单片机是由中国的STC微控制器公司推出的一款基于8051核心架构的8位微控制器系列。STC单片机的特点是低成本、易学易用广泛应用于各种嵌入式系统。
STC系列单片机具有多种型号主要包括STC89系列、STC12系列和STC15系列。这些单片机都具有相似的架构和功能但在存储器容量、外设接口和性能方面略有差异可以根据具体应用的需求选择适合的型号。
STC单片机具有丰富的外设接口包括通用I/O口、定时器/计数器、串口通信接口、PWM输出、模拟输入等。它们还支持多种编程方式包括ISPIn-System Programming和IAPIn-Application Programming使得开发者可以通过串行接口对程序进行编程和更新。
STC单片机的开发工具和编程软件相对简单易用可以使用STC-ISP或STC-ISP-PRO等编程器进行编程同时可以使用类似Keil C或SDCC等C编译器进行程序开发。 1.5.2 C8051Fxxx 系列单片机
C8051Fxxx系列单片机是由美国Silicon Labs公司推出的一款基于8051核心架构的8位微控制器系列。这些单片机具有高性能、低功耗和丰富的外设接口适用于各种嵌入式应用领域。
C8051Fxxx系列单片机主要包括C8051F32x、C8051F33x、C8051F34x、C8051F35x、C8051F36x、C8051F37x和C8051F38x等型号。这些型号在存储器容量、外设接口和性能等方面有所差异开发者可以根据具体应用的需求选择合适的型号。
C8051Fxxx系列单片机具有丰富的外设接口包括GPIO通用输入/输出口、定时器/计数器、ADC模数转换器、DAC数模转换器、SPI、I2C、UART等。这些外设接口提供了灵活的接口可以满足各种应用的需求。
C8051Fxxx系列单片机还具有强大的系统集成功能包括多路模拟输入通道、内部振荡器、低功耗模式和片内电源管理等。这些功能有助于降低系统功耗、提高性能和简化系统设计。
开发C8051Fxxx系列单片机的工具和软件也非常成熟Silicon Labs提供了Simplicity Studio这是一个集成开发环境IDE支持C语言开发和调试。开发者可以使用C编译器和调试器进行程序开发和调试。
