单片机应用技术项目化教程

任务一认识单片机

一、任务要求所谓单片机，就是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。通俗地说，单片机就是一块集成芯片，在满足一定的工作条件下，它的各引脚可以根据使用者的需要，通过编写合适的程序输出高、低两种电平，从而控制外围器件工作，实现预期的功能。开发一个单片机系统首先要选择单片机器件的型号，本任务的主要目的是帮助读者选择适合的单片机，并使读者对单片机应用领域、单片机型号和包括硬件、软件设计的系统开发等有初步了解。二、知识链接1.单片机的典型应用领域本书中所有项目的实现均以单片机为核心，这是以单片机的广泛应用为前提的。在我国，从事单片机设计工作的技术人员数以万计。随着单片机的不断发展、完善，它已成为科技领域的智能化工具。目前单片机已渗透到人们生活的各个方面，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。可以说，凡是需要控制和简单计算的电子设备和产品都可以由单片机来实现。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通信与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。科技越发达，智能化的东西就越多，单片机的使用也就越多，所以说学习单片机是社会发展的需求。

2.单片机的类型据不完全统计，全世界嵌入式微处理器的品种数量已经超过1000种，流行体系结构有30多个，其中MCS-51体系占大多数，所以本书选用MCS-51单片机进行阐述。

生产MCS-51单片机的半导体厂家有20多家，共有350多种衍生产品。在ATMEL公司成功推出AT89系列单片机后，几个著名的半导体生产商也相继生产了类似的产品，如PHILIPS公司的P89系列单片机、SST公司的SST89系列单片机、Winbond公司的W78系列单片机等。其中AT89C51、P89C51、SST89E51、W78E51都是与MCS-51系列完全兼容的单片机，各芯片之间也是相互兼容的，所以不写前缀，仅写89C51可以表示其中任何一个厂家的产品。本书如不做特殊声明，使用单片机的型号均为89C51。除了MCS-51系列单片机以外，还有一些其他的单片机，如PIC、AVR和MSP430等系列。这些系列单片机和MCS-51系列单片机不兼容，程序指令也不相同。AVR系列单片机也是ATMEL公司生产的一种单片机，它采用RISC精简指令集，它的一条指令的运行速度可以达到纳秒级，速度快，功耗低，片内资源丰富，一般都集成模-数转换器、PWM、SPI、USART、IPC等资源，大大简化了外围电路的设计；MSP430单片机是美国TI公司生产的，它采用的是RISC的指令集，这款单片机除了资源丰富，其主要特点是超低功耗，但是多数内存都不大；PIC系列单片机是美国MICROCHIP公司生产的另一种8位单片机，它采用的也是RISC的指令集，资源较丰富，而且型号非常多，适用于不同场合。笔者认为初学者不应盲目地追赶技术，而是应踏实地学好基础知识，这样才能触类旁通，解决开发中的问题。三、硬件电路设计单片机作为一块集成芯片，其应用系统离不开硬件设计，即电路设计。和普通电路设计过程一样，单片机系统的硬件设计一般包括：1.电路原理图利用电路设计软件，如Protel等，将单片机设计方案的硬件部分用标准的电路原理图表示，为印制电路板（PCB，简称电路板）图的生成提供依据。2.电路板图根据电路原理图，利用电路设计软件，生成电路板图。主要实现元器件在电路板上的分布、具体封装，信号线、电源线与地线的走线等。其中需要考虑产品本身的尺寸要求、工作环境、干扰等问题。3.制板根据电路板图加工电路板，完成元器件的安装与焊接。硬件设计人员应对电路板进行检测，以发现其中的设计缺陷，如果不能通过修改电路板来补救出现的问题，则只能重新设计。延伸阅读：在电子行业，Protel是广泛使用的一种计算机辅助设计（CAD）软件。它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。