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单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向¸¸¸
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1.引言
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低
功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下
面是单片机的主要发展趋势。
CMOS 化 近年,由于 CHMOS 技术的进小,大大地促进了单片机的 CMOS 化。
CMOS 芯片除了低功耗特性之外,还具有功耗的可控性,使单片机可以工作在功
耗精细管理状态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为
单片机芯片多数是采用 CMOS(金属栅氧化物)半导体工艺生产。CMOS 电路的特
点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的 TTL 电路速度
快,但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高,又出现了 HMOS(高
密度、高速度 MOS)和 CHMOS 工艺。CHMOS 和 HMOS 工艺的结合。目前生产的 CHMOS
电路已达到 LSTTL 的速度,传输延迟时间小于 2ns,它的综合优势已在于 TTL 电
路。因而,在单片机领域 CMOS 正在逐渐取代 TTL 电路。
单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和
设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片
机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是
传统控制技术的一次革命。
数字钟是一部最长见的单片机模块。
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个
人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由
于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远
超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩
展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控
制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电
气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及
扩大其应用,有着非常现实的意义。
2、题目
做一个基于AT89C51的简易的单片机数字钟。该数字钟有4个共阴极七段数码管,
分别显示分和秒。其显示方式为:XX:XX。
课程设计要求
(1)掌握AT89C51实验开发系统中的实验模块原理,画出电路原理图;
(2)综合运用实验模块,用89C51开发设计具有一定功能的单片机控制系统,进行
软、硬件设计及调试;
(3)写出完整的设计任务书:课题的名称、系统的功能、硬件原理图、软件框图、
程序清单、参考资料;
(4)时间以60分种为一个周期;电子钟的格式为:XX XX,由左向右分别为:分、
秒。完成显示由秒01一直加1至59,再恢复为00;分加1,由00至01,一直加1至
59,再恢复00。
2.1、课程设计目的
(1)巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决
工业控制的能力;
(2)培养针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提
高组成系统、编程、调试的动手能力;
(3)过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过
程,软硬件设计的方法、内容及步骤。
(4)了解数字钟的组成及工作原理.
1.1 单片机发展历史:
单片机诞生于 20 世纪 70 年代末,经历了 SCM、MCU、SoC 三大阶段。
1.SCM 即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)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(Micro Controller Unit)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。
3.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。
单片机的发展
单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用面很广,发展很快。自单片机诞生
至今,已发展为上百种系列的近千个机种。
如果将 8 位单片机的推出作为起点,那么单片机的发展历史大致可分为以下几
个阶段
(1)第一阶段(1976-1978):单片机的控索阶段。以 Intel 公司的 MCS – 48
为代表。MCS – 48 的推出是在工控领域的控索,参与这一控索的公司还有
Motorola 、Zilog 等,都取得了满意的效果。这就是 SCM 的诞生年代,“单机
片”一词即由此而来。
(2)第二阶段(1978-1982)单片机的完善阶段。Intel 公司在 MCS – 48
基础上推出了完善的、典型的单片机系列 MCS –51。它在以下几个方面奠定了
典型的通用总线型单片机体系结构。
①完善的外部总线。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、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。
②CPU 外围功能单元的集中管理模式。
③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
④指令系统趋于丰富和完善,并且增加了许多突出控制功能的指令。
(3)第三阶段(1982-1990):8 位单片机的巩固发展及 16 位单片机的推出阶段,
也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel 公司推出的 MCS – 96 系列单片机,
将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中,
体现了单片机的微控制器特征。随着 MCS – 51 系列的广应用,许多电气厂商
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