微控制器開題報告

2021-05-23 22:27:07 字數 4340 閱讀 7985

2.計算機硬體平台效能的大幅度提高,使很多複雜演算法和方便使用的介面得以實現,大大提高了工作效率,給複雜嵌入式系統輔助設計提供了物理基礎。

3.高效能的eda綜合開發工具(平台)得到長足發展,而且其自動化和智慧型化程度不斷提高,為複雜的嵌入式系統設計提供了不同用途和不同級別集編輯、布局、佈線、編譯、綜合、模擬、測試、驗證和器件程式設計等一體化的易於學習和方便使用的開發整合環境。

4.硬體描述語言hdl(hardware description language)的發展為複雜電子系統設計提供了建立各種硬體模型的工作媒介。它的描述能力和抽象能力強,給硬體電路,特別是半定製大規模積體電路設計帶來了重大的變革。

5.軟體技術的進步,特別是嵌入式實時作業系統eos(embedded operation system)的推出,為開發複雜嵌入式系統應用軟體提供了底層支援和高效率開發平台。eos是一種功能強大、應用廣泛的實時多工系統軟體。

它一般都具有作業系統所具有的各種系統資源管理功能,使用者可以通過應用程式介面api呼叫函式形式來實現各種資源管理。使用者程式可以在eos的基礎上開發並執行。

微控制器的發展歷史:20世紀70年代,微電子技術正處於發展階段,積體電路屬於中規模發展時期,各種新材料新工藝尚未成熟,微控制器仍處在初級的發展階段,元件整合規模還比較小,功能比較簡單,一般均把cpu、ram有的還包括了一些簡單的i/o口整合到晶元上,它還需配上外圍的其他處理電路方才構成完整的計算系統。類似的微控制器還有z80微處理器。

2023年intel公司推出了mcs-48微控制器,這個時期的微控制器才是真正的8位單片微型計算機,並推向市場。它以體積小,功能全,**低贏得了廣泛的應用,為微控制器的發展奠定了基礎,成為微控制器發展史上重要的里程碑。

在mcs-48的帶領下,其後,各大半導體公司相繼研製和發展了自己的微控制器。到了80年代初,微控制器已發展到了高效能階段,象intel公司的mcs-51系列,motorola公司的6801和6802系列等等,此外,日本的著名電氣公司nec和hitachi都相繼開發了具有自己特色的專用微控制器。

80年代,世界各大公司均競相研製出品種多功能強的微控制器,約有幾十個系列,300多個品種,此時的微控制器均屬於真正的單片化,大多整合了cpu、ram、rom、數目繁多的i/o介面、多種中斷系統,甚至還有一些帶a/d轉換器的微控制器,功能越來越強大,ram和rom的容量也越來越大,定址空間甚至可達64kb,可以說,微控制器發展到了乙個全新階段,應用領域更廣泛,許多家用電器均走向利用微控制器控制的智慧型化發展道路。

2023年以後,16位微控制器問世,代表產品是intel公司的mcs-96系列,16位微控制器比起8位機,資料寬度增加了一倍,實時處理能力更強,主頻更高,整合度達到了12萬只電晶體,ram增加到了節,rom則達到了8kb,並且有8個中斷源,同時配置了多路的a/d轉換通道,高速的i/o處理單元,適用於更複雜的控制系統。

九十年代以後,微控制器獲得了飛速的發展,世界各大半導體公司相繼開發了功能更為強大的微控制器。美國microchip公司發布了一種完全不相容mcs-51的新一代pic系列微控制器,引起了業界的廣泛關注,特別它的產品只有33條精簡指令集吸引了不少使用者,使人們從intel的111條複雜指令集中走出來。pic微控制器獲得了快速的發展,在業界中占有一席之地。

隨後的事情,熟悉微控制器的人士都比較清楚了,更多的微控制器種蜂擁而至,motorola公司相繼發布了mc68hc系列微控制器,日本的幾個著名公司都研製出了效能更強的產品,但日本的微控制器一般均用於專用系統控制,而不象intel等公司投放到市場形成通用微控制器。例如nec公司生產的u***87系列微控制器,其代表作upc7811是一種效能相當優異的微控制器。motorola公司的mc68hc05系列其高速低價等特點贏得了不少使用者。

2023年美國intel公司推出了80960超級32位微控制器引起了計算機界的轟動,產品相繼投放市場,成為微控制器發展史上又乙個重要的里程碑。

我國開始使用微控制器是在2023年,短短五年時間裡發展極為迅速。2023年在上海召開了全國首屆微控制器開發與應用交流會,有的地區還成立了單片微型計算機應用協會,那是全國形成的第一次高潮。截止今日,微控制器應用技術飛速發展,我們上網際網路輸入乙個「微控制器」的搜尋,將會看到上萬個介紹微控制器的**,這還不包括國外的。

隨著微電子技術的高速發展,微控制器在國民經濟的各個領域得到了廣泛的應用。首先,微控制器技術不斷進步,出現了許多新的技術和新的產品。本文以intel mcs-51系列微控制器為模型,闡述微控制器的一般原理、應用以及微控制器的影響,較為詳細地介紹當前主要微控制器廠家的產品系列及發展動向。

主要內容包括:微控制器的基本原理、硬體結構、發展趨勢以及具體的應用介紹。本文主要目的是想讓大家對微控制器有乙個更為深入的了解。

科技的進步需要技術不斷的提公升。試想,曾經一塊大而複雜的模擬電路花費了您巨大的精力,繁多的元器件增加了您的成本。而現在,只需要一塊幾厘公尺見方的微控制器,寫入簡單的程式,就可以使您以前的電路簡單很多。

相信您在使用並掌握了微控制器技術後,不管在您今後開發或是工作上,一定會帶來意想不到的驚喜。

數字鐘的發展:2023年6月6日,義大利人喬萬尼·德·黨笛製造了世界上第一台結構簡單的機械打點多功能數字鐘,由於數字鐘**便宜,功能齊全,因此很快受到眾多使用者的喜愛。2023年,荷蘭人惠更斯率先把重力擺引入機械鐘,進而才創立了擺鐘。

到了20世紀以後,隨著電子工業的快速發展,電池驅動鐘、交流電鐘、電機械表、指標式石英電子鐘錶以及數字顯示式石英鐘錶相繼問世,數字鐘**非常合理,再加上產品的不斷改良,多功能數字鐘的日差已經小於0.5秒,因此受到廣大使用者的青睞。尤其是原子鐘的出現,它是使用原子的振動來控制計時的,是目前世界上最精準的時鐘,即使經過將近100萬年,其偏差也不可能超過1秒鐘。

多功能數字鐘最早是在歐洲中世紀的教堂,屬於完全機械式結構,動力使用重錘,打點鐘聲完全使用人工進行撞擊鑄鐘,所以當時乙個多功能數字鐘工程在建築與機械結構方面是非常複雜的,進而影響了數字鐘**。進入電子時代以後,電子多功能數字鐘也相繼問世。我國電子多功能數字鐘行業從80年代開始漸漸成長壯大,目前不僅數字鐘**合理,在技術和應用水平上也已經達到世界同類水平。

4. 國內外現狀和發展趨勢:

縱觀微控制器的發展過程,可以預示微控制器的發展趨勢,大致有:

1.低功耗cmos化

mcs-51系列的8031推出時的功耗達630mw,而現在的微控制器普遍都在100mw左右,隨著對微控制器功耗要求越來越低,現在的各個微控制器製造商基本都採用了cmos(互補金屬氧化物半導體工藝)。象80c51就採用了hmos(即高密度金屬氧化物半導體工藝)和chmos(互補高密度金屬氧化物半導體工藝)。cmos雖然功耗較低,但由於其物理特徵決定其工作速度不夠高,而chmos則具備了高速和低功耗的特點,這些特徵,更適合於在要求低功耗象電池供電的應用場合。

所以這種工藝將是今後一段時期微控制器發展的主要途徑。

2.微型單片化

現在常規的微控制器普遍都是將**處理器(cpu)、隨機訪問資料儲存(ram)、唯讀程式儲存器(rom)、並行和序列通訊介面,中斷系統、定時電路、時鐘電路整合在一塊單一的晶元上,增強型的微控制器整合了如a/d轉換器、pmw(脈寬調變電路)、wdt(看門狗)、有些微控制器將lcd(液晶)驅動電路都整合在單一的晶元上,這樣微控制器包含的單元電路就更多,功能就越強大。甚至微控制器廠商還可以根據使用者的要求量身定做,製造出具有自己特色的微控制器晶元。

此外,現在的產品普遍要求體積小、重量輕,這就要求微控制器除了功能強和功耗低外,還要求其體積要小。現在的許多微控制器都具有多種封裝形式,其中**d(表面封裝)越來越受歡迎,使得由微控制器構成的系統正朝微型化方向發展。

3.主流與多品種共存

現在雖然微控制器的品種繁多,各具特色,但仍以80c51為核心的微控制器佔主流。所以c8051為核心的微控制器佔據了半壁江山。而microchip公司的pic精簡指令集(risc)也有著強勁的發展勢頭,中國台灣的holtek公司近年的微控制器產量與日俱增,與其低價質優的優勢,佔據一定的市場分額。

此外還有motorola公司的產品,日本幾大公司的專用微控制器。在一定的時期內,這種情形將得以延續,將不存在某個微控制器一統天下的壟斷局面,走的是依存互補,相輔相成、共同發展的道路。

5 要研究的內容,途徑及技術路線

內容:本次數字鐘的主要設計內容,是利用51微控制器設計出乙個可以顯示具體時間,年月日,並且帶有鬧鐘和校準功能的多功能數字鐘。

途徑及技術路線:由於採用手動校準時鐘與手動設定鬧鐘方案,所以就必須用較少的按鍵來達到切換鬧鐘與時鐘、時鐘時分秒校準、鬧鐘時分秒設定等功能。與此同時,數字鐘的所有計時都要由軟體控制實現。

用軟體對幾個按鍵所得訊號進行相應改變,以控制時鐘與鬧鐘的顯示。通過軟體對鬧鐘與時鐘進行比較,當時鍾所顯示時間與鬧鐘一樣時,要啟動報時模組。

6 工作的主要階段,速度和完成時間

2023年2月20日~3月10日查閱書籍、收集資料,進行的擬寫外文翻譯、文獻綜述及開題報告

2023年3月11日~ 4月25日進工廠實習兩周、了解研究裝置,初步提交**初稿

2023年4月26日~5月5日在指導老師的幫助下,認真的修改**、重新交**

2023年5月 6 日~5月15日熟悉**,不斷查漏補缺,隨時準備進行準備答辯

2023年5月16日~5月25日 (按通知)答辯

7 最終目標及技術指標

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