一、什么是单片机
单片机是由单芯片组成的计算机系统,故称单片微型计算机(或微控制器)。单片机内部包括中央处理器CPU、存储器、输入/输出口,定时/计数器、A/D转换等功能部件,只要配合适当的外部设备,就可以构成能满足不同应用领域需要的控制系统。
早期的单片机,由于内部无法集成较大容量的存储器和接口电路,因而将单片机和外围扩展芯片组成一台单片单板机来实施控制。随着单片机应用领域的扩展,对其内部资源的配备、运行速度、可靠性及功耗等提出了更高的要求。环顾单片机的百花园,满足各种类型应用需求的单片机应有尽有:组成测量和控制系统所需的众多的接口电路,如ADC、DAC、可由用户配置的高速I/O口、定时计数器、电压比较器、EEPROM存储器、PWM、DMA等,各类串行通信总线(如UART、I2C总线、SPI、MICrowire),以及保证程序可靠运行的看门狗定时器WDT等都集成到了芯片内部,人们可以为不同的控制对象,选择最适合的单片机,实现真正意义上的单片控制。
MCS-51系列单片机奠定了8位单片机的基础,目前许多学校的单片机课程都是以80C51为基础,与它相关的教材、开发工具和应用实例比比皆是;众多半导体厂商推出了许多与8051单片机兼容的CHMOS单片机,如Atmel公司的89C2051、89C51、Philips公司的89C51/P87LPC7xx/P89LPC900系列、Sygnal公司的C8051Fxxx系列……,这些都是近年来备受用户青睐,得到广泛应用的产品。基于以上原因,本次讲座选择了89S5l系列51兼容单片机。
二、单片机应用系统的构建
下面是一个带语音提醒的家用多功能定时器的主要功能和技术要求:
(1)能够预置并存储16个定时时间;
(2)定时时间1秒~24小时,定时误差小于10ms;
(3)用数码管显示预置时间及剩余时间的时、分、秒;
(4)具有语音和数码显示两种时间到提示方式;
(5)用按键预置定时时间;
(6)有时间到开关量输出功能。
电路框图如图1,工作流程如图2。实际上,尽管单片机内部资源丰富,但如果没有程序控制,各功能部件根本就不会做任何事。用一条条按照系统工作流程要求的语句控制各个功能部件,如从接有按键的I/0口读取按键信息,根据按键的情况,或向接有显示器的I/O口送显示数据,或启动片内的定时计数器工作,可见正确地编写程序,是确保应用系统按工作流程工作的至关重要的一环。