自动化单片机课程(一）概述

第一章   概述

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机具有体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发容易等诸多优点，所以，单片机已被广泛应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器等各个方面。

1.1 什么是单片机

1.1.1 单片机名称的由来

单片机在外观上与常见的集成电路块一样，体积很小，多为黑色长条状，条状左右两侧各有一排金属引脚，可与外电路连接，如图l.1 所示。

图1.1   AT89C51 单片机外观

单片机体积虽小，但“五脏俱全”，其内部结构与普通计算机结构类似，也是由中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出(I/O)三大基本部分构成。实际就是把一台普通计算机经过简化浓缩在一小片芯片内形成了芯级的计算机（single chip microcomputer），即单芯片微型计算机，简称单片机。

单片机也称为微控制器或嵌入式微控制器。计算机是靠输入程序来工作的，同样单片机工作也需要事先输入程序。

1.1.2 单片机的特点

1.高性能、低价格

一片单片机从功能上讲相当于一台微型计算机，可是价格却很低，一片单片机的价格一般在几元到几十元之间。而且，随着科学技术的发展和市场竞争的需要，世界上生产单片机的各大公司都在不断地采用新技术来提高单片机的性能，同时又进一步降低其价格。

2.体积小、可靠性高

在单片机的片内，除了一般必须具有的ROM 、RAM 、定时器／计数器、中断系统外，还尽可能地把众多的各种外围功能器件集成在片内，减少了外部各芯片之间的连接，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。

3.低电压、低功耗

一般单片机的工作电压为5V ，有的单片机可以在1.8～3.6V 的电压下工作，而且，功耗降低至微安级。例如，MSP430 超低功耗类型的单片机，两个钮扣电池就可以保障其运行长达近10 年。单片机的这种低电压、低功耗的特性，对于设计和开发携带式智能产品和家用消费类产品显得非常重要。

1.1.3 单片机的应用

只需要在电路中添加少许元器件，通过编写程序就可以实现多种功能的单片机自动控制。单片机接上键盘可以进行信号输入；单片机接上显示器可以实现数据显示；单片机接上喇叭可以实现声音输出；单片机可以用来通信，也可以用来计数和定时，还可以控制彩灯的闪烁、电机的运转以及机器人的活动等。

由于单片机体积小巧、功能强大、应用灵活、价格便宜，所以应用十分广泛。己经在工业控制、国防装备、智能仪器等领域得到了广泛应用。现在，人们日常生活中所使用的各种家用电器，例如，洗衣机、电冰箱、空调、微波炉、电饭煲、音响、电风扇及高档电子玩具等，也普遍采用了单片机来代替传统的控制电路，既降低了成本，又提高了自动化程度。

1.2 单片机的分类

单片机可以按用途、位数和系列进行分类。

1.2.1 按用途分类

单片机按用途可分为两大类：专用型单片机和通用型单片机。

专用型单片机用途比较专一，出厂时程序己经一次性固化好、不能再修改，电子表里的单片机就是其中的一种，其特点是生产成本低，适合大批量生产。

通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路、编写不同的应用程序就可实现不同的功能。例如，小到家用电器、仪器仪表，大到工控设备和生产流水线都可用通用型单片机来实现自动化控制。新产品开发、教学实验所使用的单片机也多是通用型单片机。