单片机技术概括

何为单片机?单片机什么样子?

“单片机是是一种集成电路芯片,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/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。具体封装外型如下:

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单片机是单片微型计算机的简称,最基本的单片机内核,包含微型计算机的基本功能模块。

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单片机主要用于测控系统中,突出的是控制功能,单片机内部往往还集成了许多的面向测控对象的接口电路,如下图所示:

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它和微型处理器有着很大的区别,具体对比用表格列举如下:

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常用单片机介绍

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8051单片机(目前国内应用的比较广泛的8位单片机)

8051是一种8位元的单芯片微控制器,属于MCS-51单芯片的一种,由英特尔公司于1981年制造。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司,所以有很多公司在做以8051为核心的单片机,如Atmel飞利浦、深联华等公司,相继开发了功能更多、更强大的兼容产品。

8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统,整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号,用以来产生各种动作周期及同步信号。在8051单片机中已内建时钟产生器,在使用时只需接上石英晶体谐振器(或其它振荡子)及电容,就可以让系统产生正确的时钟信号。

其他厂商也是依托于51内核进行研发拓展,其内部示意图如下:

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单片机系统的开发流程

系统方案论证(系统设计)

  • 项目的可行性

这个项目做的出来吗﹖有实用价值吗﹖预算是多少?

  • 系统实现方案的确定

该系统的各个功能如何实现﹖是使用单片机呢、还是纯模拟电路呢、还是FPGA来实现﹖画出相应的系统框图。

  • 主要电路的确定和核心器件的选型

这个测量功能适用什么样具体电路来实现呢﹖或者这个控制要求用什么样的驱动电路来实现呢﹖该电路对器件有什么要求﹖确定最重要的芯片的型号。

硬件电路设计

  • 设计目标

印刷电路版图(PCB版图)

  • 工具软件

Altium Designer、Protel DXPCandence PSD、Protel 99se、Protel DXPCandence PSD

  • 设计步骤

电路模块设计,模块功能验证、原理图设计绘制、PCB设计

软件设计

  • 设计目标

通过编写适当的代码,控制单片机实现指定的功能

  • 编程语言

C语言

  • 编程环境

Keil C51 uVision ( 8051单片机常用)

CodeWarrior IDE

IAR Systems

系统调试

  • 硬件调试

判断硬件电路是否正常工作,是否达到预先设计的参数要求。

  • 软件调试

寻找并修正软件BUG,使软件可以控制单片机实现预先设计的功能。这里可以采用将对应的程序烧录进单片机进行具体操作调试,也可以使用相关仿真软件进行仿真调试,这里通常采用Proteus

总结

这里对以上单片机简单阐述后,就开始了单片机学习之旅的正式开始,在正式开始之前,确定自己学习的主要目的:

掌握8051单片机的内部结构;

掌握8051单片机基本内部资源(存储器、I/O、定时/计数器、外部中断、串行口等)的功能和控制方法;

掌握51单片机常用外部资源(键盘、显示、A/D、D/A等)的扩展方法;

熟悉单片机系统的开发流程