【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程 單片機(jī)技術(shù) 發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類琳瑯滿目?？v觀整個(gè)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程，可分為以下三個(gè)階段： 一．單片機(jī)微機(jī)形成階段 此階段的主要特點(diǎn)是：在單個(gè)芯 片內(nèi)完成了 CPU,存儲(chǔ)器， I/O 接口，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng) ，時(shí)鐘等部件的集成。但存儲(chǔ)器容量較小，范圍尋址小，無(wú)串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。 二．性能完善提高階段 此階段的主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在 MCS51 已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。 三．微控制器化階段 此階段的主要特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測(cè)控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)及設(shè)備。至此“微控制器的稱謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。 單片機(jī)的特點(diǎn) 系 統(tǒng) 單 片機(jī)主要有如下特點(diǎn)： 優(yōu)異 的性能價(jià)格比。 、體 積 小、有很高的可靠性。 單 片機(jī)把各功能部件集成在一 塊 芯片上， 內(nèi) 部采用 總線結(jié)構(gòu) ， 減 少了各芯片之 間 的 連線 ，大大提高了 單 片機(jī)的可靠性和抗干 擾 能力。另外，其體 積 小， 對(duì) 于強(qiáng)磁 場(chǎng)環(huán) 境易于采取 屏 蔽措施，適合在 惡 劣 環(huán)境下工作。 制功能強(qiáng)。 為 了 滿 足工 業(yè) 控制的要求，一般 單 片機(jī)的指令系 統(tǒng) 中均有 極 豐基于單片機(jī)汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 8 富的 轉(zhuǎn) 移指令、 I/O 口的 邏輯 操作以及位 處 理功能。 單 片機(jī)的 邏輯 控制功能及 運(yùn) 行速度均高于同一 檔 次的微機(jī)。 、低 電壓 ，便于生 產(chǎn) 便攜式 產(chǎn) 品。 總線 增加了 I2C（ InterIntegrated Circuit）及 SPI(Serial Peripheral Interface)等串行 總線 方式， 進(jìn) 一步 縮 小了體 積 ， 簡(jiǎn) 化了 結(jié)構(gòu) 。 片機(jī)的系 統(tǒng)擴(kuò) 展和系 統(tǒng) 配置 較 典型、 規(guī) 范，容易 構(gòu) 成各 種規(guī) 模的 應(yīng) 用 。 單片機(jī)的應(yīng)用 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電 子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 主要表現(xiàn)在以下幾方面的應(yīng)用。 1．單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 2． 單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 3． 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 4． 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 5． 單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 C8051F 單片機(jī)的介紹 系統(tǒng)概述 C8051F 系列器件是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí) MCU 芯片，有真正的 12位多通道 ADC(F206),8位多通道 ADC(F220/1/6)或沒有 ADC，每種器件都有與 8051兼容的 CIP51微控制器內(nèi)核和 8K 字節(jié)的 FLASH 存儲(chǔ)器，還有硬件實(shí)現(xiàn)的 UART和 SPI 串行接口，該系列器件 22 或 32 個(gè)通用 I/O引腳，其中一些引腳用于數(shù)字外設(shè)接口，任何一個(gè)端口引腳都可以配置為 ADC的模擬輸入。 采用流水線結(jié)構(gòu)，單周期指令運(yùn)行速度是 8051 的 12 倍，全指令集成運(yùn)行速度是原來(lái)的 倍。 基于單片機(jī)汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 9 片內(nèi)還集成了 VDD監(jiān)視器， WDI,和時(shí)鐘振蕩器，片內(nèi) FLASH 存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，并可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)， 可以關(guān)閉任何一個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功耗。所有器件都有 256 字節(jié)的 SRAM， F206/226/236 還另有 1024字節(jié)的 RAM. 片內(nèi) JTAG 調(diào)試支技功能允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU 進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）全速 系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)，觀察點(diǎn)，單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用 JTAG 調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。 每個(gè) MCU 都可以在工業(yè)溫度范圍內(nèi)用 ，有 48腳 TQFP和 32 腳 LQFP 封裝端口 I/O 容許 5V 的輸入信號(hào)。 C8051F 的特點(diǎn) 8051 與 MCS51 指令集完全兼容 個(gè) 8 位寬的 I/O 端口 25MIPS（時(shí)鐘為 25MHZ 時(shí)） ，真正 12 位（ 8051F020） ,或 10位 C8051F02213 100KSPS 的 8 位通道 ADC 帶 PGA 和模擬多路開關(guān)。 ~25MHZ 的時(shí)鐘頻率 6. 電源管理方式 7 可選的 1024 字節(jié) XRAM 8． 8K 字節(jié) FLASH 程序存儲(chǔ)器 9. 片內(nèi)看門狗定時(shí)器， VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器。 C8051F 單 片機(jī)增加的功能 在 CIP51 內(nèi)核的內(nèi)部和外部有幾項(xiàng)關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能更易于在最終應(yīng)用中使用。 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向 CIP51 提供 22 個(gè)中斷源，標(biāo)準(zhǔn)（ 8051 只有 7 個(gè)中斷源）允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器，一個(gè)中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要較少的MCU 干預(yù)，卻有更高的執(zhí)行效率，在設(shè)計(jì)一個(gè)多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)，這些增加的中斷源是非常有用的。 MCU 可有多達(dá) 6 個(gè)復(fù)位源 。一個(gè)片內(nèi) VDD 監(jiān)視器，一個(gè)看門狗定時(shí)器，一個(gè)時(shí)鐘丟失檢測(cè)器，一個(gè)由比較器 0 提供的電壓檢測(cè)器，一個(gè)軟件 強(qiáng)制復(fù)位以及外部復(fù)位引腳， /RST 引腳是雙向的 可接受外部復(fù)位或?qū)?nèi)部產(chǎn)生的上電復(fù)位信號(hào)輸出到 /RST引腳，通過(guò)將 MONE 引腳拉為高電平來(lái)使能片內(nèi) VDD 監(jiān)視器除了 VDD 監(jiān)視器和復(fù)位輸入引腳以外，每個(gè)復(fù)位源都可以由用戶軟件禁止。在一次上電復(fù)位之后的 MCU 初始化期間， WDT 可以一直被允許。 基于單片機(jī)汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 10 C8051F020 內(nèi)部電路包括 CIP51 微控制器內(nèi)核及 RAM, RO, I/O 口，定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 ADC, DAC, PCA, SPI 和 SMBVS 等部件。即把計(jì)算機(jī)的基本組成單元以及模擬和數(shù)字外設(shè)集成在一個(gè)芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的片上系統(tǒng)（ SOS） . 單片機(jī)的引腳圖1 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 2 35 3 34 4 33 5 32 6 C8051F 31 7 30 8 29 9 28 10 27 11 26 12 25 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 GND VDD TD1 TD0 TMS TCK GND /RST P/2.4 P/2.5 P/2.6 P/2.7 P3.7 P3.6 P2.3/NSS P2.2/MOSI P2.1/MISO P2.0/SCK P1.4/CP1 P3.1 P3.2 P3.3 P0.0/TX P0.1/RX P0.2/INT0 P0.3/INT1 + NC NC VREF NC XTAL1 XTAL2 VDD MONEN 圖 C8051F48 引腳圖 P1.5/CP P1.6/SYSCOK P1.7 P3.0 基于單片機(jī)汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 11 C8051F 單片機(jī)引腳和封裝定義 引腳名稱 F226,F230,48 F221,F231,32 類型 說(shuō)明 VDD 11,31 8 數(shù)字電源 GND 5,6,8,13 9 地 XTAL1 9 6 模擬輸入 為晶體或陶瓷諧振器的內(nèi)部 振蕩電路 XTAL2 10 7 模擬輸出 為晶體或陶瓷諧振器的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 0 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 1 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 2 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 3 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 4 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 5 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 6 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 0 位 7 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 0 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 1 P2,2/MOSI 22 14 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 2 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 3 15 11 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 4 16 12 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 5 17 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 6 18 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 2 位 7 44 數(shù)字 I/O口模擬輸入 端口 3 位 0 基于單片機(jī)汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 12 第 四 章 汽車倒車測(cè)距儀的硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的思路 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是采用以 C8051F