从零开始入门单片机（一）：必会背景知识总结

单片机必会背景知识总结

1.1 单片机的发展过程

(1)第一阶段(1976一1978)

初级8位单片机
以Intel公司首先推出的MCS-48系列单片机为代表。它以体积小、功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用，成为单片机发展过程中的一个重要阶段。

(2)第二阶段(1978—1982)

高档8位单片机，Intel公司推出了完善、典型的MCS-51单片机系列。

MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。
CPU外围功能单元的集中管理模式。
体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
指令系统趋于丰富和完善，增加了许多突出控制功能的指令。例如：位控，乘除等等。

Intel MCS-51系列：

51子系列：8031/8051/8751
52子系列：8032/8052/8752
低功耗型80C31高性能型80C252
廉价型89C2051/1051

(3)第三阶段(1982—1990)

16位单片机，也是单片机向微控制器发展的阶段。

16位单片机Intel MCS-96 系列8098/8096、80C198/80C196

(4)第四阶段(1990之后)

高速、大寻址范围、强运算能力的8位／16位／32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。

16位单片机凌阳系列
32位单片机ARM7 、ARM9、ARM10、80960、…….

最具典型代表的应属Intel公司的MCS-51系列单片机。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。这主要由于在工业控制、智能仪表、家用电器、IC卡等诸多应用领域，8位单片机系列在性能、价格两方面都做到了较好的兼顾。

1.2 单片机的发展趋势

多功能、高性能、低电压、低功耗、在线调试、低价格

单片机的结构特点(MCS- 51为例)

集成度高
系统结构简单
可靠性高
处理能力强，速度高

集成度高
8051内部包含4K字节ROM, 128字节RAM， 4个8位并行口，一个全双工串行口，二个十六位定时计数器以及一个处理能力很强的CPU,可进行位运算、乘除运算。

系统结构简单
8051内部采用模块式结构，增加或更换一个模块，就能得到指令系统和引脚兼容的产品。如8052系列单片机其结构就是增加了128字节RAM和一个十六位定时计数器。

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注意观察52比51系列单片机的差距。

以下51单片机：

Atmel
89C系列: 1051/2051/4051/51/52/58

1051/2051区别：1051不带串行口，2051带串行口。

89C系列:少管脚封装，Flash Memory增大，中断增多…

mp3编解码器89C5ISDNI（特殊需要单片机）

Philips

P87LPC系列:760/761/762/764/769…
P89C系列: 51RA/RB/RC/RD…
P87LPC系列: OTP型（只能烧一次程序）， 20脚，2个精确模拟比较器，外加RC组成4路8位ADC, PWM, $I^2$ C+URAT串口，10个中断源，4级优先级，口线20mA驱动能力(可以直接驱动LED)…
P89C系列: 51RA/RB/RC/RD

分别含8K——64K 字节ROM, 512——1K 字节RAM, ISP/ IAP （可以直接改程序）, 20MHz/1Ty-6Tc, 7中断源，4优先级…

Winbond：W77系列，W78系列，
LG：GMS90系列，GMS97系列 (OTP)
Si emens：80C系列: 31/51/21/512/515/517/537;SAB系列: C501/502/503;
AMD：80C系列: 31/51/53/321/535/52T2;87系列: 8751/8753/87C51
STC系列，国产品牌…

可靠性：对环境要求分为：商用级0——70度，工业级-40——85度，军品级-50——125度。
处理能力强，速度高：
MCS- -51单片机指令系统中具有加减乘除指令，具有各种逻辑运算和转移指令，还具有位操作功能。CPU时钟可达12MHz,单字节乘法和除法指令仅需4us,而且具有独特的多机通信功能，可作为多机系统中的一个子系统。
容易产品化：
由于单片机应用系统具有体积小，可靠性高，功能强，价格低等特点，因此容易形成产品。可以把它组装到各种产品中去。

1.3 单片机的应用

单机应用

民用电子产品：家用电器、手机、高档电子玩具
计算机系统：键盘、打印机、CRT、硬盘驱动（都有自己的控制器）
智能仪表：仪表的数字化、智能化、多功能化
工业测控：机床、汽车（点火控制、防滑、变速、排气控制）、锅炉、自动报警
网络和通信的智能接口：路由器，交换机
军工领域：导弹控制、鱼雷制导控制

多机应用
功能集散系统：库房温湿度集散测控系统
并行多机处理系统：并行数据采集系统、处理系统
局域网络系统：楼宇自动化的自动抄表系统

1.4 单片机的开发与开发工具

单片机应用系统的开发设计的步骤

总体设计
硬件设计
软件设计
全系统整体测试
系统功能扩展、升级、完善

单片机系统设计周期的长短主要决定于软硬件设计及调试所花的时间。由于单片机系统是为专门用途设计的，其自身无调试能力，因此必须借助开发工具。也称开发系统其基本功能是:系统硬件电路的诊断与检查，用户程序的输入、修改、汇编、编译，用户程序的运行与调试:单步、断点等，程序的固化。

在这里插入图片描述

常见的几种单片机开发系统

专门制作的开发系统：微处理器生产厂家为专门支持自己处理器设计
（常用）普及型开发系统：最常用，仿真器与微机有通信，也有微机内插入一块仿真板
软件模拟开发：纯软件模拟，调试软件用

仿真器

仿真器是在单片机应用开发中常用的硬件设备之一。它的作用是在一定的开发环境下，将普通的微机仿真成一个特定的单片机。将仿真器插入目标板中单片机的位置，开发人员便能够在普通微机上进行在线编程、在线运行以及在线调试，其运行结果与真实的单片机完全一样。当开发人员将程序调试正确后，再将编译好的程序通过编程器写入单片机中

编程器

编程器是将数据写入相应器件ROM中的硬件设备，-般的编程器还具有读出、校验、测试等功能。在单片机系统的开发中，编程器则是用来将已经编译好的单片机程序写入单片机的ROM中，使之形成一个独立运行的单片机系统。

在线可编程技术(ISP)，通过串口便可以方便的对单片机进行编程。

高级语言

常用的51系列单片机高级语言有PLM和C语言两种
C51与ANSI C（标准C）完全样，程序结构上也是一样的。与ANSI C不同的是针对单片机开发的特殊性，在单片机C语言中增加了对单片机寄存器等的定义和说明，因此在使用单片机C语言时，应该要特别注意一些特殊寄存器的定义。

1.5 单片机开发环境概述

Keil uVision

最为广泛的是KEIL公司推出的集成开发环境Keil uVision。
虽然这个开发环境主要是用来开发单片机C语言程序的，但也可以开发汇编语言程序，能够进行程序的仿真调试。甚至，它还可以和一些硬件仿真器相连接，直接对目标板进行调试，功能非常强大。

EDA工具软件

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、 AVR、ARM、8086和MSP430等，又增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。