单片机中英文翻译解读Word下载.docx
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手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。
汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!
单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和,甚至比人类的数量还要多。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲:
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影!
......它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,这也是和离线式计算机的(比如家用PC)的主要区别。
单片机芯片
单片机是靠程序运行的,并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!
但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!
由于单片机对成本是敏感的,所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言,它是除了二进制机器码以上最低级的语言了,既然这么低级为什么还要用呢?
很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢?
原因很简单,就是单片机没有家用计算机那样的CPU,也没有像硬盘那样的海量存储设备。
一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮,也会达到几十K的尺寸!
对于家用PC的硬盘来讲没什么,可是对于单片机来讲是不能接受的。
单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行,所以汇编虽然原始却还是在大量使用。
一样的道理,如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行,家用PC的也是承受不了的。
可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。
顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。
因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。
它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。
现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。
现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。
究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
单片机历史
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
起初模型
(1)SCM即单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
(2)MCU即微控制器(MicroControllerUnit)阶段,主要的技术发展方向是:
不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
嵌入式系统
单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;
因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,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。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:
(1)在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。
(2)在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管
(3)在家用电器中的应用
可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。
(4)在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。
(5)单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
(6)在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于计算机的原理。
如:
音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。
在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也方便于更换。
(7)单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛,例如汽车中的发动机控制器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS导航系统,abs防抱死系统,制动系统等等。
此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
学习应用五大重要部分
学习单片机应该注意以下五大方面:
(1)总线:
我们知道,一个电路总是由元器件通过电线连接而成的,在模拟电路中,连线并不成为一个问题,因为各器件间一般是串行关系,各器件之间的连线并不很多,但计算机电路却不一样,它是以微处理器为核心,各器件都要与微处理器相连,各器件之间的工作必须相互协调,所以需要的连线就很多了,如果仍如同模拟电路一样,在各微处理器和各器件间单独连线,则线的数量将多得惊人,所以在微处理机中引入了总线的概念,各个器件共同享用连线,所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上,即相当于各个器件并联起来,但仅这样还不行,如果有两个器件同时送出数据,一个为0,一个为1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢?
这种情况是不允许的,所以要通过控制线进行控制,使器件分时工作,任何时候只能有一个器件发送数据(可以有多个器件同时接收)。
器件的数据线也就被称为数据总线,器件所有的控制线被称为控制总线。
在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元,这些存储单元要被分配地址,才能使用,分配地址当然也是以电信号的形式给出的,由于存储单元比较多,所以,用于地址分配的线也较多,这些线被称为地址总线。
(2)数据、地址、指令:
之所以将这三者放在一起,是因为这三者的本质都是一样的——数字,或者说都是一串‘0’和‘1’组成的序列。
换言之,地址、指令也都是数据。
指令:
由单片机芯片的设计者规定的一种数字,它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系,不可以由单片机的开发者更改。
地址:
是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据,内部单元的地址值已由芯片设计者规定好,不可更改,外部的单元可以由单片机开发者自行决定,但有一些地址单元是一定要有的(详见程序的执行过程)。
(3)P0口、P2口和P3的第二功能用法:
初学时往往对P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解,认为第二功能和原功能之间要有一个切换的过程,或者说要有一条指令,事实上,各端口的第二功能完全是自动的,不需要用指令来转换。
如P3.6、P3.7分别是WR、RD信号,当微片理机外接RAM或有外部I/O口时,它们被用作第二功能,不能作为通用I/O口使用,只要一微处理机一执行到MOVX指令,就会有相应的信号从P3.6或P3.7送出,不需要事先用指令说明。
事实上‘不能作为通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是(使用者)‘不会’将其作为通用I/O口使用。
你完全可以在指令中按排一条SETBP3.7的指令,并且当单片机执行到这条指令时,也会使P3.7变为高电平,但使用者不会这么去做,因为这通常会导致系统的崩溃。
(4)程序的执行过程:
单片机在通电复位后8051内的程序计数器(PC)中的值为‘0000’,所以程序总是从‘0000’单元开始执行,也就是说:
在系统的ROM中一定要存在‘0000’这个单元,并且在‘0000’单元中存放的一定是一条指令。
(5)堆栈:
堆栈是一个区域,是用来存放数据的,这个区域本身没有任何特殊之处,就是内部RAM的一部份,特殊的是它存放和取用数据的方式,即所谓的‘先进后出,后进先出’,并且堆栈有特殊的数据传输指令,即‘PUSH’和‘POP’,有一个特殊的专为其服务的单元,即堆栈指针SP,每当执一次PUSH指令时,SP就(在原来值的基础上)自动加1,每当执行一次POP指令,SP就(在原来值的基础上)自动减1。
由于SP中的值可以用指令加以改变,所以只要在程序开始阶段更改了SP的值,就可以把堆栈设置在规定的内存单元中,如在程序开始时,用一条MOVSP,#5FH指令,就时把堆栈设置在从内存单元60H开始的单元中。
一般程序的开头总有这么一条设置堆栈指针的指令,因为开机时,SP的初始值为07H,这样就使堆栈从08H单元开始往后,而08H到1FH这个区域正是8031的第二、三、四工作寄存器区,经常要被使用,这会造成数据的混乱。
不同作者编写程序时,初始化堆栈指令也不完全相同,这是作者的习惯问题。
当设置好堆栈区后,并不意味着该区域成为一种专用内存,它还是可以象普通内存区域一样使用,只是一般情况下编程者不会把它当成普通内存用了。
51系列单片机的功能和结构
MCS-51系列单片机具有一个单芯片电脑的结构和功能,它是英特尔公司生产的系列产品的名称。
这家公司在1976年推出后,引进8位单芯片的MCS-48系列计算机后于1980年推出的8位的MCS-51系列单芯片计算机。
诸如此类的单芯片电脑有很多种,如8051,8031,8751,80C51BH,80C31BH等,其基本组成,基本性能和指令系统都是相同的。
8051是51系列单芯片电脑的代表。
一个单芯片的计算机系统由以下几个部分组成:
(1)一个8位的微处理器(CPU)
(2)片内数据存储器RAM(128B/256B),它只读/写数据,如结果不在操作过程中,最终结果要显示数据
(3)程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB),是用来保存程序,一些初步的数据和切片的形式。
但一些单芯片电脑没有考虑ROM/EPROM,如8031,8032,80C51等等。
(4)4个8路运行的I/O接口,P0,P1,P2,P3,每口可以用作入口,也可以用作出口。
(5)两个定时/计数器,每个定时/计数器可设置和计数的方式,用来计数外部事件,可以设置成定时方式也可以根据计算结果或定时控制实现计算机。
(6)5个中断
(7)一个全双工串行的I/UART(通用异步接收器I口/发送器(UART)),它是实现单芯片电脑或单芯片计算机和计算机的串行通信使用。
(8)振荡器和时钟产生电路,需要考虑石英晶体微调能力。
允许振荡频率为12MHz,每一个上述的部分都是通过内部数据总线连接。
其中CPU是一个芯片计算机的核心,它是计算机的指挥中心,是由算术单元和控制器等部分组成。
算术单元可以进行8位算术运算和逻辑运算,ALU单元是其中一种运算器,18个存储设备,暂存设备的积累设备进行协调,程序状态寄存器PSW积累了2个输入端的计数等检查暂时作为一个操作往往由人来操作谁储存1输入的是它使操作去上暂时计数,另有一个操作的结果,回环协调。
此外,协调往往是作为对8051内的数据传输转运站考虑。
作为一般的微处理器,它是最繁忙的,帮助记住和同意与其的顺序表示。
该控制器包括程序计数器,解密的顺序。
振荡器和定时电路等的程序计数器是一个由8个计数器为2,总计16位。
这是一个字节的地址,其实程序计数器,是将在个人电脑内进行。
从而改变它的内容可以改变方向的程序进行。
在8051的单芯片电脑中的电路,只需要外部石英晶体和频率微调电容,其频率范围为1.2MHz的其12MHz的。
这种脉冲信号,作为8051的工作,即单位时间的最低基本节奏。
8051是其他电脑一样,在拍控制的基本工作在和谐,就像一个管弦乐队,根据击败发挥是指挥。
有光盘(程序存储器,只能读取),并在8051片(数据存储器RAM,可以是可写可读,他们各自独立的内存地址空间,处理办法是,与一般的电脑记忆体相同。
8051和8751的程序存储器的存储容量4KB的程序切片,地址开始从0000H开始执行,维护的程序和形式不断使用。
数据8051-8751的内存数据存储器128B条8031,地址虚假00FH,中层结果存入操作使用,数据存储和数据是暂时缓冲等。
在这128B条内存,有32字节,可以作为工作寄存器使用,这和一般的微处理器是不同的,8051片RAM和登记形成的同一级到安排的位置。
这不是很相同的,MCS-51系列内存的单芯片计算机和通用计算机作主除了道路。
通用计算机的第一个地址空间,ROM和RAM,可安排在不同的空间在这个范围内的地址范围,即ROM和RAM地址的形成与分布在不同的地址空间。
在访问内存,相应的,只有一个地址的内存单元,可以用外部存储,也可以内存,并通过访问顺序与此类似。
这种内存结构的一种被称为普林斯顿结构。
8051记忆分为程序存储器空间和数据存储空间的物理结构上划分,有四个在所有的记忆体空间:
在1和数据外部数据存储器和程序存储器空间之一,一组在外面一个内存空间的程序商店,结构这一种形式的程序和数据存储器器件数据存储器分开的形式,称为哈佛结构。
但是,从用户使用,8051的内存地址空间分为三种:
(1)片内,(使用16个地址一致的FFFFH,地点为0000H,块)。
(2)64KB的外部数据存储器空间的一个地址,该地址是从0000H开始执行64KB的FFFFH安排16地址,也到该位置。
(3)数据存储器的256B(使用8个地址)的地址空间。
上述三个内存空间的地址重叠,区分和设计的8051指令系统中不同的数据传输顺序代码:
CPU的访问片,,访问RAM块顺序使用MOVX指令外片,内存为访问片。
8051单芯片的电脑有4个8步行并进的I/O端口,分别为P0,P1,P2和P3。
每个端口8位的双向口,共占了32针。
每一个I/O线可作为独立的入口和出口。
每个端口包括一个锁存器(即特殊功能寄存器),1名入口和1出口引进缓冲区。
使数据能锁存输出时,数据缓冲区时,可以引进,但4个通道这些自我相同的功能。
系统中的内存片展开外来的,这四个港口可作为准确的双向的I/共同使用输出口。
系统的内存中展开外来的片,P2口处于高位,8地址关闭;
入口P0口是双向总线,发送地址和8个低数据。
8051单芯片电脑的4个I/O端口是非常巧妙的电路设计。
熟悉I/O端口的逻辑电路,不仅有助于正确和合理利用端口,并在一定程度上将有助于设计周边的单芯片计算机的逻辑电路。
在一定程度上负载能力和端口界面有一定的要求,因为输出级,和P1口输出端,P3口与P0口结构的不同,因此,负载能力和接口需求互相无太多共同之处。
求解P0口是与其他口不同,它的输出级提请阻力。
当使用的常用是它的输出级电路泄漏打开,它是利用它敦促采取NMOS管能与它外部的阻力,而输入走出失败。
当被用作数据,应该写“1”到内部,每一个P0口与一个可以驱动8型号LSTTL负载出口。
P1口是一个准确的双向口,共同使用输出口。
不同在P0口输出的电路,得出与负载功率电阻内有联系。
事实上,阻力是,两个效果是在场效应管,共同负责:
一个场效应管的负载负责,它的电阻是正常的。
另一条是它可以导致在两个工作状态密切,使其电阻值变化近似0或2组值的情况非常严重。
当它是0,该阻力是近似的,可以提请较快的高层次,当电阻值是非常大的,P1口以阻碍引进高电平。
为P1口输出高电平时,它是可以借鉴的负载提供电流向外,提请电阻无须回答。
在这里,当端口作为引进使用,必须首先写入1到相应的锁存,使FET的结束。
相对约20,000欧姆,因为在现场,因为负载电阻和40,000欧姆,不会产生对输入的数据的影响。
一些为P2结构类似于P0口,有MUX的开关。
它是类似口部分,大的一个转换控制P1口的多功能端口,获得第一位,这有很多“与”门和4个缓冲。
两部分,其中除了作出准确的双向功能,还可以使用第二个函数的每一个针“与”门三功能开关,实际上,它决定将输出数据锁存到输出的函数的第二个信号为W=1点,输出Q端信号。
法令;
法为Q=1时时,可以输出w线路信号,在制定方案的时侯,那就是第一个函数仍是第二个功能,但不必软件预先设置P3口。
IT硬件里面是不是有自动两个函数输出时的CPU进行SFR和要求的位置(位置或字节)来访问,在没有至P3口,里面有硬件锁Q报表,P3口的工作原理类似于P1口。
输出级,P1,P3口连接内带的负载电阻的图纸,每一个能驱动4型号LSTTL负载输出1。
由于输入口,任何TTL或NMOS电路可以驱动8051的单芯片在一个正常的方式。
因为他们利用输出级阻力,可以打开漏源电阻以敦促打开方式,不需要有阻力。
都是准确的双向口。
当行为是输入,必须编写相应的锁存器。
至于80C51的单芯片计算机,端口只能提供输出毫安的电流,是它的输出口去当一个普通的晶体管,要求应与端口之间和晶体管的基极电阻,以电而从出口限制P1/P3被恢复了的高水平,是一个单芯片电脑初始化操作。
其主要功能是把最初的PC为0000H,使单芯片电脑开始持有单位0000H开始执行程序的行为。
唯一例外的是那些进入系统初始化正常,程序操作,而是因为它犯了错或没有错,为了摆脱自己的困境,需要按下和恢复位的按键键重新启动了。
这是一个输入端是恢复位,在8051中国RST引脚信号。
恢复位的信号还原到高一级的有效值,应维持24倍以上的有效周期(即2个机器周期)。
如果使用频率6,恢复位的信号持续时间应超过4微妙完成恢复。
设计的电路,恢复位的信号逻辑图:
恢复位的电路和芯片包括两个部分外完全。
以外的电路产生恢复到施密特触发了位信号(RST),恢复位电路示例输出,施密特不断在每个S5P2,触发机循环,那么就得到了恢复位所需的信号。
还原6电阻的电路一般,电容参数适合,它是可以恢复到较高水平的信号持续时间大于2个机器周期来保证。
作为恢复到电路,其功能是非常重要的。
一个芯片的计算机系统能够正常运转,应先检查它可不可以恢复。
检查可以弹出一个首部和监测与示波器针暂定,推动并恢复位的关键,波形式观察和有足够的范围是出口(瞬时),也可以通过它使恢复电路进行改变。
附录二:
英文资料原文
MCUDescription
SCMisalsoknownasmicro-controller(MicrocontrollerUnit),commonlyusedlettersoftheacronymMCUthatitwasfirstusedinindustrialcontrol.OnlyasinglechipbytheCPUchipdevelopedfromadedicatedprocessor.ThefirstdesignisbyalargenumberofperipheralsandCPUonachipin