单片机基础知识1
第一章 单片机基础知识
第一章单片机入门知识概述1.1 单片机的发展历程单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。
综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。
单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。
（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。
既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。
（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。
特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。
（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
1. 单片机技术的发展特点自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。
纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
（1）单片机寿命长这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。
随着半导体技术的飞速发展，MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有20岁以上，产量仍是上升的。
这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。
单片机1
1.1单片机基本概念（1）CPU-单片机中央处理器（Central Processing Unit）的缩写，即CPU，CPU是电脑中的核心配件，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据（2）SCM，MCU，ECU（3）单片机与通用微机主要区别（cpu、存储器、I/O）微处理器（CPU）的区别:通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的进一步提高。
单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些，计算速度和精度也相对要低一些。
存储器区别:通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU对数据的存取速度。
单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KBI/O接口:通用微机中I/O接口主要考虑标准外设,用户通过标准总线连接外设，能达到即插即用。
单片机应用系统的外设都是非标准的，且千差万别，种类很多。
（4）单片机与嵌入式系统嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
（5）单片机系统单板机：将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路以及简单的输入/输出设备组装在一块印刷电路板上，称其为单板微型计算机，简称单板机。
单片机：将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
微型计算机：微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路由总线有机地连接在一起的整体，称为微型计算机。
微型计算机系统：微型计算机与外围设备、电源、系统软件一起构成的系统，称为微型计算机系统。
单片机第一章第二章第三章
码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使
用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输
出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具
备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、
启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
整理课件
属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、 Atmel的AT90S系列、 Zilog的Z86系列、韩国三星 公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系 列等。
一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、 工业控制系统应采用CISC单片机。
整理课件
三、 单片机的特点、分类、及应用
1. 单片机的特点
（1）性价比高 （2）控制功能强 （3）高集成度、高可靠性、体积小 （4）低电压、低功耗
2. 单片机的分类
（1）按单片机内部程序存储器分类 片内无ROM型 片内带掩膜ROM（QTP）型、片内EPROM型、
片内一次可编写型（OTP型）和片内带Flash型等。 整理课件
（4）按单片机字长分类 4位、8位、16位、32位整理、课件和64位机
3. 单片机均可用单片机实现
四、MCS-51和8051、8031、89C51等的关系
MCS-51是指INTEL公司生产的一系列单片机的总称。
此系列包括好多品种，如8031，8051，8751， 8032，8052，8752等等。
系统。
单片机片内的各功能部件 通过内部总线相互连接，
集成在单片机内的这 些部件如何连接和进
单片机1(1) 简介
22
1.2.4 . 32位单片机
例如INTEL的MCS196系列， Motorola（飞思卡尔）的MC68HC376等 （飞思卡尔Power Architecture处理器、ARM系列、 68K/ColdFire系列 ） WINBOND的W90N740 …… 单片机的种类非常多，远不止上面提到的这些。在这么多 的型号中，我们面如何选择？
(外部 (MHz) 外部) 外部 32 UART 6(2) 32 UART 6(2) 32 UART 6(2) 32 UART 6(2) 32 UART 6(2) 32 UART 7(2) 32 UART 7(2) 33 33 33 33 33 33 33
128-256 3 4-32K 128-1K 3 4-32K 128-256 3 32K 128-256 3 32K 128-256 3 512-1K 4 32-64K 512-1K 4
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（2）ATMEL的AT89C系列
AT89C51：内部4KB的flash存储器，其他与8031同 AT89C52：内部8KB的flash存储器，256字节内部RAM， 3个16位定时器…… AT89C55：内部20KB的Flash存储器， 256字节内部 RAM，3个16位定时器，硬件Watchdog……其它与8032同 AT89C51SND1C：包含MP3解码器所需要的硬件资源， USB接口…… 还有其它许多型号。 教材P.5表1-2给出了ATMEL公司AT89系列51兼容单片机 典型型号的基本参数。
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（2）.发展趋势
高速，MCS-51兼容系列已可达到100MHZ，使用指令流 水线技术，指令执行效率更高。 低功耗 大容量，EEPROM/FLASH程序存储器…… 更丰富的接口，例如I2C总线，USB接口，以太网接口… 引脚多功能化 专用单片机的发展 ……
单片机常考知识点总结归纳
单片机常考知识点总结归纳一、单片机概述单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入/输出功能的集成电路芯片，也称为微控制器。
常见的单片机有8051系列、AVR系列、PIC系列等。
单片机通常具有CPU、存储器、定时器、串行通信接口、模拟输入/输出和数字输入/输出等外围设备。
二、单片机的基本特点1. 控制功能：单片机是用来控制各种设备和系统的，其核心是实现程序控制和数据处理。
2. 内部存储器：单片机有自带的ROM、RAM和EEPROM存储器，存储程序和数据。
3. 输入输出功能：单片机通过外设和接口实现与外部设备的连接和通信。
4. 超低功耗：单片机通常工作在微功耗下，能长时间运行在电池供电环境中。
5. 嵌入式应用：单片机广泛应用于嵌入式系统、家电控制、自动化设备等领域。
三、单片机常考的知识点1. 单片机的基本原理：包括单片机的工作原理、内部结构、外围设备和程序存储等内容。
2. 单片机的硬件结构：包括CPU、存储器、输入输出设备、定时器计数器、串行通信接口等部分。
3. 单片机的编程开发：包括汇编语言编程、C语言编程、软件开发工具和调试技术等内容。
4. 单片机的应用实例：包括LED显示、按键控制、数码管驱动、定时器应用、串口通信等应用案例。
5. 单片机的系统设计：包括单片机系统设计的原则、方法和技术要点等内容。
6. 单片机的外围接口：包括串行通信接口、模拟输入输出、数字输入输出等外围接口知识。
7. 单片机的存储器管理：包括ROM的存储器结构、程序存储、数据存储和EEPROM的应用。
8. 单片机的中断处理：包括中断的类型、中断的嵌套、中断的优先级和中断的应用等知识点。
9. 单片机的定时器应用：包括定时器的工作原理、定时器的编程、定时器的应用实例等内容。
10. 单片机的串口通信：包括串口的工作原理、串口的编程、串口的数据传输和应用实例等。
11. 单片机的模拟输入输出：包括模拟输入输出的工作原理、模拟输入输出的编程和应用实例等。
第1章单片机概述
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），也称为微控制器（Micro-Controller Unit，MCU），它是将中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、数据存储器RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）、程序存储器ROM（Read Only Memory，只读存储器）以及I/O（Input/Output，输入/输出）接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统，其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示：单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末，具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品：8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管，包含一个CPU，1KB的EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器），64字节的RAM，27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准，它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051，这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管，拥有4KB的ROM，128B的RAM，32个I/O端口，一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展，MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器；计算机网络的通信设备；智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等。
单片机基础知识
单片机基础知识1.一个完整的微机系统由硬件和软件两大部分组成2.微型计算机的性能指标：字长、运算速度、存储容量、软件配置、外设扩展能力字：一组二进制数，字长：该二进制数的位数，字长越大，计算机处理数据越快运算速度：表达方式：cpu主频，越高，运算速度越快存储容量：内存储容量（cpu直接访问存储器）、外存储容量（硬盘容量）2.计算机系统：硬件系统（冯.诺依曼结构）（运算器、存储器、控制器、输入输出设备）、软件系统（运行程序和相应文档)3.CPU主要组成部分：运算器、控制器ALU运算器核心、累加器A、标志寄存器FR（C进、借位，OF溢出标志）、（不影响标志位CY的指令：INC A）寄存器组RS、控制器CU（pc程序计算器、ir指令寄存器、id指令译码器）4.存储器：RAM、ROM，其中RAM 具有易失性，常用于存储临时性数据存储器的地址范围是0000H~0FFFH，它的容量为4KB （16*16*16=4*1024）5.总线bus：传递信息的公共通信公道片总线、内总线、外总线地址总线（AB）、控制总线（CB）、数据总线（DB）6.单片机（芯片）包括五部分：运算器、存储器、控制器、输入部分、输出部分8051：8位单片机8031：复位后，PC和SP为：0000H、07H7.二进制B、八进制O、十进制D、十六进制H8.原码、反码、补码、压缩BCD码9.单片机引脚：P1.0VCC（40引脚）P1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RST P0.7RXD EA/VPPTXD ALE/PROGITR0PSDEITR1P2.7T0P2.6T1P2.5WR P2.4RD P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1GND P2.0（21引脚）10.I/O接口：P0.0-P0.7、P1.0-P1.7、P2.0-P2.7、P3.0-P3.711.XTAL1、XTAL2：振荡输入接口12.RST：复位信号端口，高电平有效。
c51单片机基础知识
C51单片机是一种基于C语言的微控制器，具有强大的处理能力和灵活的编程特性。
以下是一些关于C51单片机的基础知识：
硬件结构：C51单片机采用冯·诺依曼结构，由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等组成。
存储器：C51单片机内部有一个程序存储器（Flash ROM）、一个数据存储器（RAM）和一个特殊功能寄存器（SFR）。
程序存储器用于存储程序，数据存储器用于存储变量和临时数据，特殊功能寄存器用于控制各种外设和功能。
指令系统：C51单片机的指令系统类似于C语言，包括算术指令、逻辑指令、数据传输指令、程序控制指令等。
外设：C51单片机有多种外设，如定时器/计数器、串行通信接口、中断控制器、I/O端口等。
这些外设可以通过特殊功能寄存器进行配置和控制。
开发环境：C51单片机的开发环境通常包括编译器、调试器和集成开发环境（IDE）。
编译器将C语言代码转换为单片机可执行的机器码，调试器用于在单片机上进行程序调试和仿真，IDE提供了代码编写、编译、调试和下载的一体化环境。
应用领域：C51单片机广泛应用于各种嵌入式系统，如智能仪表、家电控制、通信设备、工业自动化等领域。
总之，C51单片机是一种功能强大、易于编程的微控制器，通过学习和掌握其基础知识，可以开发出各种高效的嵌入式应用系统。
单片机及控制-第一章单片机基础知识
关于逻辑高低电平： 1) 5V CMOS 、 HC 、 AHC 、 AC 中 ， 输 入 大 于 3. 5V 算 高 电 平 ， 输 入 小 于 1.5 V 算 低 电 平 ； 2) 5 V TTL 、 AB T 、 AHCT 、 HC T 、 ACT 中 ， 输 入 大 于 2 V 算 高 电 平 ， 输 入 小 于 0. 8V 算 低 电 平 ； 3) 3. 3V LV TTL 、 LV T 、 L VC 、 AL VC 、 LV 、 AL V T 中 ，输 入 大 于 2V 算高电平 | | 输 入 小 于 0. 8V 算 低 电 平 ；
【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。
AT89S52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定 时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行 口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选 择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止。
第1章 单片机概述
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 系列以及80C51系列单片机有多种类型 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 MCS 的基本型 80C51、87C51）是十分重要的。 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， MCS 内核的各种型号单片机的基础 也是各种增强型 扩展型等衍生品种的核心。 各种增强型、 也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
在下述的各个领域广泛的应用： 在下述的各个领域广泛的应用： 1. 工业自动化 2. 智能仪器仪表 3．消费类电子产品 4. 通讯 5．武器装备 6．终端及外部设备控制 7．多机分布式系统 MCS-51系列单片机 1.6 MCS-51系列单片机 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 世纪80年代后期 8051内核技术转让给厂家 内核技术转让给厂家。 8051内核技术转让给厂家。
70年代问世。 世纪70年代问世 已广泛应用在： 已广泛应用在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 1.1 什么是单片机 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)， (CPU) (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 和各种输入
单片机基本知识
单片机基本知识
单片机基本知识是指掌握单片机的基本概念、性能参数、结构组成、开发环境及编程语言等知识。
以下是单片机基本知识的一些内容：
1. 单片机的定义：单片机是一种集成电路，包含处理器、存储器、输入/输出接口和定时计数器等模块，可实现对数据和信号的控制
和处理。
2. 单片机的性能参数：包括工作频率、存储器容量、输入/输出
口数、通信接口、定时器/计数器的类型和分辨率等。
3. 单片机的结构组成：包括处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、输入/输出接口(IO)和定时器/计数器(Timer/Counter)等模块。
4. 单片机的开发环境：包括硬件开发工具和软件开发工具两部分。
硬件开发工具包括开发板、仿真器、调试器等。
软件开发工具包
括集成开发环境(IDE)、编译器、调试器等。
5. 单片机的编程语言：主要有汇编语言和高级语言两种。
汇编
语言可以直接控制单片机的硬件，效率高，但编写难度大。
高级语言(如C语言)则提供了更多的编程工具和库函数，编写简单易学。
了解单片机基本知识对于单片机编程和应用开发具有十分重要的
意义。
第一章 单片机概述
◆
实时工业控制
单片机还可以用于各种物理量的采集与控 制。电流、电压、温度、液位、流量等物理 参数的采集和控制均可以利用单片机方便地 实现。在这类系统中，利用单片机作为系统 控制器，可以根据被控对象的不同特征采用 不同的智能算法，实现期望的控制指标，从 而提高生产效率和产品质量。典型应用如机 床控制、电机转速控制、温度控制、自动生 产线等 。
单片机应用
汽车电子
◆机电一体化产品
机电一体化产品是集机械技术、微电子技 术、自动化技术和计算机技术于一体，具有 智能化特征的各种机电产品。单片机在机电 一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。 典型产品如机器人、数控机床、自动包装机 、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复 印机等。
单片机应用
1.4 单片机系统的开发过程
通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。
(1) 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工 作。 (2) 运用PROTEL、POWERPCB等软件设计系统原理图和PCB板， 经仔细检查PCB板后送工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。
三种应用形态的比较 ：
系统机（多板机）
单板机
单片机
系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要应 用于数据处理、办公自动化及辅助设计。 单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要 应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能 办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。
单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的 嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独 特的优势。
单片机在工业上的应用
数控车床
◆分布式系统的前端模块
在较复杂的工业系统中，经常要采用 分布式测控系统完成大量的分布参数的采 集。在这类系统中，采用单片机作为分布 式系统的前端采集模块，系统具有运行可 靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系 列优点。
第1讲单片机基础知识
微型计算机硬件结构 ——常见的微机外形
台式微机
立式微机
便携式微机
微型计算机系统
微型计算机系统
CPU
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
运算器 控制器
存储器 硬件系统
输 出 接 口 电 路
硬件系统 —— 构成微机 的实体和装置
输 出 设 备 软
+
件 系 统
软件系统——微机系统所 使用的各种程序的总称
第1章 单片机基础知识
计算机的分类
1.1 概述 什么是单 片机？
单片微型控制器。 Chip Microcontroller
单片机是把微型计算机的各个功能部件（中 央处理器 CPU 、随机存取存储器 RAM 、只读存 储器ROM、I/O接口、定时器/计数器以及串行通 信接口等）集成在一块芯片上，构成一个完整的 计算机 。
微型计算机系统
CPU
输 入 设 备
输 入 接 口 设 备
运算器 控制器
输 出 接 口 设 备
输 出 设 备
软
+
件 系 统
存储器
硬件系统
单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机， 简称单片机 —— 单片机实质上就是一个芯片
单片机应用系统的组成
单片机应用系统的组成如图1.6所示。单片机应用系统是 以单片机为核心，再加上接口电路及外设等硬件电路和软件， 就构成了单片机应用系统。因此，单片机应用系统的设计人 员必须从硬件和软件角度来研究单片机，这样才能研究 和开发出单片机应用系统和产品。
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表1-1 80C51系列单片机分类表
芯片型号 分类 总 线 型 基 本 型 80C31 80C51 87C51 存储器类型及字节数/B 片内其他功能单元数量
单片机第1章计算机基础知识PPT课件
函数的概念和作用
函数是实现特定功能的代 码块，可以重复使用，提 高代码的可重用性和可维 护性。
THANKS
感谢观看
C语言基础
C语言的基本语法
包括变量定义、数据类型、运算符、控制结构等。
C语言的输入输出函数
如printf()和scanf()函数，用于在单片机程序中实现输入输出功能。
C语言的指针和数组
指针和数组是C语言中的重要概念，用于处理数据和内存地址。
单片机开发中的数据类型与运算符
单片机中的数据类型
01
包括整型、浮点型、字符型等，用于表示不同类型的数据。
按规模
超级计算机、服务器、工作站、个人电脑
计算机的应用领域
数据处理
企业管理、财务管 理等。
辅助设计
CAD、CAE等。
科学计算
气象预报、地质勘 探等领域。
自动控制
工业生产线的控制、 交通指挥等。
人工智能
机器翻译、智能机 器人等。
02
单片机基础知识
单片机的定义与特点
总结词：概述
详细描述：单片机是一种集成计算机硬件和软件的微型计算机系统，具有体积小 、功耗低、可靠性高等特点。
调试器
用于在单片机运行时实时监测和调试 的工具。
单片机开发流程
需求分析
明确单片机应用的功 能需求。
硬件设计
根据需求选择合适的 单片机和外围电路。
软件编程
使用C语言等编程语 言编写程序代码。
编译调试
将代码编译成可在单 片机上运行的二进制 文件，并进行调试。
测试验收
对单片机系统进行全 面测试，确保满足设 计要求。
单片机第1章计算机基础知识 ppt课件
• 计算机基础知识概述 • 单片机基础知识 • 单片机开发环境与工具 • 单片机编程语言与开发基础
第1章_单片机概述
1.3.1 Intel公司MCS-51系列单片机 1.3.2 Atmel公司MCS-51系列兼容单片机 1.3.3 Philips公司MCS-51系列兼容单片机
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第1章 单片机概述
1.3.4 Dallas公司MCS-51系列兼容单片机 1. 高速单片机 2. 安全单片机 1.3.5 Winbond公司MCS-51系列兼容单片机 台湾省Winbond(华邦)公司是亚洲半导体公司的杰出代 表，在国际上也享有较高的声誉。其生产的MCS-51系列 兼容单片机独具特色。其MCS-51系列兼容单片机分为： 标准系列，宽电压系列，Turbo-51系列，工业温度范围 系列，监控专用单片机。
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章 单片机概述
1.2.1 单片机的发展概况 (1) (2) (3) 大容量化 高性能化 小容量/低价格化
(4)
外围电路内装化
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章 单片机概述
1.3
常用MCS-51单片机及兼容机简介
目前，在国内市场上，Intel公司生产的MCS-51系列单片机已经比 较少见，取而代之的是其他公司生产的MCS-51系列兼容单片机。这 些公司主要有美国的Dallas、AMD、Atmel、ADI公司，荷兰的 Philips公司，德国的Siemens公司，日本的NEC公司，韩国的LG公 司以及我国台湾省的华邦(Winbond)公司等。
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第1章 单片机概述
1.2
单片机的历史与发展
自1971年微处理器研制成功后不久，就出现了单片机发展非 常繁荣的局面。单片机根据其基本操作处理的位数可以分为： 1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片 机。单片机经过30多年的发展，如今已经形成一个规格齐全、 品种繁多的大家族，单片机的潜力越来越被人们所重视。特 别是当前采用CMOS工艺制成的各种单片机，由于低功耗、使 用的温度范围大、抗干扰能力强，能满足一些特殊应用场合 的要求，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单 片机性能的发展。1.2.1 单片机的发展概况
第1章单片机概述
台式微机
立式微机
便携式微机
微型计算机硬件结构 ——冯.诺依曼结构
输入 设备
输出 设备
I/O设备
主存储器 主机
运算器 控制器 CPU
计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
内存条
CPU
主板
多板机
单片机
单片机是将计算机主机 (CPU、内存和I/O接 口 等集成在一小块硅片上的微型机，所以称作 单片微型计算机。
5.低电压、低功耗
? 工作电压：一般在 3～6V范围内工作，有的已能在 1.2V 或0.9V电压下工作。几乎所有的单片机都具有省电运行 方式。
区分几个概念
? CPU: Central Processing Unit ? MCU: Microcontroller Unit ? DSP: Digital Signal Processing ? DSPs: Digital Signal Processors
单片机的分类（按用途）
（1）通用型单片机 （2）专用型单片机
2. 存储器的发展
? 加大存储器容量。 片内 RAM 256B ，片内外扩 RAM (ERAM)2KB，ROM容量从4K、16K、32K到64K。
? 片内 EPROM采用 E2PROM或Flash存储器。 编程和擦 除完全是电气实现。编程和擦除速度快，可以使用通用 的编程器脱机编程，也可在线编程（ ISP：In-System Program）。
第1章 单片机概述
1.1 什么是单片机 1.2 单片机的历史及发展概况 1.3 8 位单片机的主要生产厂家和机型 1.4 单片机的发展趋势 1.5 单片机的应用 1.6 MCS-51 系列单片机 1.7 单片机的开发与开发工具
《单片机原理及应用》课件第1章 单片机基础知识
AB—地址总线; CB—控制总线; DB—数据总线
1.1.1 单片机的基本概念
单片机在应用时通常处于被控系统的核心地位并融 入其中，即以嵌入的方式使用。为了强调其“嵌入” 的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器 （Embedded Micro-Controller Unit，EMCU）。
单片形成阶段
1976年，Intel推出MCS-48列单片机 ： 8位CPU、1KB ROM、64B RAM、27根I/O线和1个8位 定时器/计数器。 特点：存储器容量较小，寻址范围小(不大于4KB)， 无串行接口，指令系统功能不强。
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1.2.1 单片机的发展历史
性能完善提高阶段
1980年，Intel推出MCS-51系列单片机： 8位CPU、4KB ROM、128B RAM、4个8位并行口、1个 全双工串行口、2个16位定时器/计数器。寻址范围 64KB，并有控制功能较强的布尔处理器。
“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
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1.2.1 单片机的发展历史
微控制器化完善阶段
近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、 ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行 扩展总线、控制网络总线和开发方式（在系统可编 程，ISP）等方面都有了进一步的增强。
特点：单片机的综合品质（如成本、性能、体系结构 、开发环境、供应状态）有了长足的进步。
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1.3.1 MCS-51系列单片机-80C51系列单片机
Atmel公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADµC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC
第1章 单片机基础知识95352631
2. 采用面向控制的指令系统。单片机有更强的逻辑控制 能力, 特别是单片机具有很强的位处理能力。
3. 单片机的I/O引脚通常是多功能的。 为解决实际引脚数
和需要的信号线的矛盾, 采用了引脚功能复用的方法, 引脚处 于何种功能, 可由指令来设置或由机器状态来区分。 4. 单片机的外部扩展能力很强。 在内部的各种功能部件不能 满足应用需求时, 均可在外部进行扩展(如扩展ROM、 RAM, I/O接口, 定时器/计数器, 中断系统等), 与许多通用的微机接口 芯片兼容, 给应用系统设计带来极大的方便。
特点是：片内面向测控系统外围电路增强， 使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控 系统及设备。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
1.1.3 单片机的发展趋势
从单片机30多年的发展历程可以看到, 单片机技术的发 展以微处理器技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,
表现出以下技术特点。
1. 体系结构的变化 从体系结构上看, 单片机自诞生以来, 经历了从SCM到 MCU再到SOC的发展过程。8位单片机将是单片机的主流品 种，32位的RAM将在以后的应用中占领重要位置，16位的
T0
T1
时钟电路 ROM RAM 定时/计数器
内部总线 CPU
并行接口
串行接口
中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD
RXD
INT0
INT1
图1.1 单片机结构框图
1.1.2
单片机的发展过程
单片机技术发展过程可分为三个主要阶段： 1.单芯片微机形成阶段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片 机 。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、 27根I/O线和1个8位定时/计数器。 特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不 大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。
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一、8051 系列的基本结构如下1 一个8 位算术逻辑单元2 32 个I/O 口(4 组8 位端口)可单独寻址3 两个16 位定时计数器4 全双工串行通信5 6 个中断源两个中断优先级6 128 字节内置RAM7 独立的64K 字节可寻址数据和代码区每个8051 处理周期包括12 个振荡周期每12 个振荡周期用来完成一项操作如取指令和计算指令执行时间可把时钟频率除以12 取倒数然后指令执行所须的周期数因此如果你的系统时钟是11.059MHz 除以12 后就得到了每秒执行的指令个数为921583 条指令取倒数将得到每条指令所须的时间(1.085ms).二、存储区结构8051 结构提供给用户3 个不同的存储空间如图A-1 每个存储空间包括从0 到最大存储范围的连续的字节地址空间通过利用特定地址的寻址指令解决了地址重叠的问题。
CODE 区第一个存储空间是代码段用来存放可执行代码被16 位寻址空间可达64K 代码段是只读的当要对外接存储器件如EPROM 进行寻址时处理器会产生一个信号。
DATA 区第二个存储区是8051 内128 字节的内部RAM 或8052 的前128 字节内部RAM 这部分主要是作为数据段称为DATA 区指令用一个或两个周期来访问数据段访问DATA 区比访问XDATA 区要快因为它采用直接寻址方式而访问XDATA 须采用间接寻址必须先初始化DPTR 通常我们把使用比较频繁的变量或局部变量存储在DATA 段中但是必须节省使用DATA 段因为它的空间毕竟有限在数据段中也可通过R0 和R1 采用间接寻址R0 和R1 被作为数据区的指针将要恢复或改变字节的地址放入R0 或R1 中根据源操作数和目的操作数的不同执行指令需要一个或两个周期。
特殊功能寄存器中断系统和外部功能控制寄存器位于从地址80H 开始的内部RAM 中这些寄存器被称做特殊功能寄存器简称SFR。
很多可以位寻址。
IDATA 区8051 系列的一些单片机如8052 有附加的128 字节的内部RAM 位于从80H 开始的地址空间中被称为IDATA 因为IDATA 区的地址和SFRs 的地址是重叠的通过区分所访问的存储区来解决地址重叠问题因为IDATA 区只能通过间接寻址来访问。
XDATA 区8051 的最后一个存储空间为64K 和CODE 区一样采用16 位地址寻址称作外部数据区简称XDATA 区这个区通常包括一些RAM 如SRAM 或一些需要通过总线接口的外围器件对XDATA 的读写操作需要至少两个处理周期使用DPTR R0 或DPTR R1 。
寻址方式8051 可对存储区直接或间接寻址。
直接寻址是在指令中直接包含所须寻址的字节地址直接寻址只能在DATA 区和SFR 中进行。
间接寻址要使用DPTR PC R0 R1 寄存器用来存放所要访问数据的地址指令使用指针寄存器而不是直接使用地址用间接寻址方式可访问CODE IDATA XDATA 存储区对DATA 存储区也可进行间接寻址只能用直接寻址方式对位地址进行寻址。
三、处理器状态PSW处理器的状态保存在状态寄存器PSW 中状态字中包括进位位用于BCD 码处理的辅助进位位奇偶标志位溢出标志位还有前面提到的用于寄存器组选择的RS0 和RS1 0组从地址00H 开始1 组从地址08H 开始2 组从地址10H 开始3 组从地址18H 开始这些地址都可通过直接或间接方式进行寻址PSW 的结构如下：CY AC F0 RS1 RS0 OV U SR PCY 进位标志位AC 辅助进位标志位F0 通用标志位RS1 寄存器组选择位高位RS0 寄存器组选择位低位OV 溢出标志位USR 用户定义标志位P 奇偶标志位电源控制PCON基本不会考的，大家就不需要太多的关注啦！四、中断系统基本的8051 支持6 个中断源两个外部中断两个定时/计数器中断一个串行口输入/输出中断中断发生后处理器转到将五个中断入口处之一执行中断处理程序。
、8051 支持两个中断优先级有标准的中断机制低优先级的中断只能被高优先级的中断所中断而高优先级的中断不能被中断。
中断优先级IP每个中断源都可通过设置中断优先级寄存器IP 来单独设置中断优先级如果每个中断源的相应位被置位则该中断源的优先级为高如果相应的位被复位则该中断源的优先级为低。
IP 寄存器可位寻址：——PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0—保留—保留PT2 定时器2 中断优先级PS 串行通信中断优先级PT1 定时器1 中断优先级PX1 外部中断1 优先级PT0 定时器0 中断优先级PX0 外部中断0 优先级中断使能寄存器IE通过设置中断使能寄存器IE 的EA 位使能所有中断每个中断源都有单独的使能位可通过软件设置IE 中相应的使能位在任何时候使能或禁能中断中断使能寄存器IE 的各位如下所示：中断使能寄存器IE 可位寻址EA —ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0EA 使能标志位置位则所有中断使能复位则禁止所有中断—保留ET2 定时器2 中断使能ES 串行通信中断使能ET1 定时器1 中断使能EX1 外部中断1 使能ET0 定时器0 中断使能EX0 外部中断0 使能外部中断信号8051 支持两个外部中断信号这使外部器件能请求中断从而得到相应的服务外部中断由外部中断引脚外部中断0 为P3.2 外部中断1 为P3.3 电平为低或电平由高到低跳变引起由电平触发还是跳变触发取决于寄存器TCON 的IT X 位。
五、内置定时/计数器TCON标准的8051 有两个定时/计数器每个定时器有16 位定时/计数器既可用来作为定时器对机器周期计数也可用来对相应I/0 口TO T1 上从高到低的跳变脉冲计数。
定时器控制寄存器TCON 可位寻址TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TF1 定时器1 溢出中断标志响应中断后由处理器清零TR1 定时器1 控制位置位时定时器1 工作复位时定时器1 停止工作TF0 定时器0 溢出标志位定时器0 溢出时置位处理器响应中断后清除该位TR0 定时器0 控制位置位时定时器0 工作复位时定时器0 停止工作IE1 外部中断1 触发标志位当检测到P3.3 有从高到低的跳变电平时置位处理器响应中断后由硬件清除该位IT1 中断1 触发方式控制位置位时为跳变触发复位时为低电平触发IE0 外部中断1 触发标志位当检测到P3.3 有从高到低的跳变电平时置位处理器响应中断后由硬件清除该位IT0 中断1 触发方式控制位置位时为跳变触发复位时为低电平触发定时器的工作方式由特殊功能寄存器TMOD 来设置。
定时器控制寄存器TMOD-不可位寻址GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0定时器1 定时器0GATE 当GATE 置位时定时器仅当TR=1 并且INT=1 时才工作如果GATE=0置位TR 定时器就开始工作C/T 定时器方式选择如果C/T=1 定时器以计数方式工作C/T=0 时以定时方式工作M1 模式选择位高位M0 模式选择位低位定时器工作方式0 和方式1定时器通过软件控制有四种工作方式方式0 为十三位定时/计数器方式定时器溢出时置位TF0 或TF1 并产生中断方式1 将以十六位定时/计数器方式工作除此之外和方式0 一样定时器工作方式2方式2 为8 位自动重装工作方式定时器的低8 位TL0 或TL1 用来计数高8 位TH0或TH1 用来存放重装数值当定时器溢出时TH 中的数值被装入TL 中定时器0 和定时器1 在方式2 时是同样的定时器1 常用此方式来产生波特率定时器工作方式3方式3 时定时器0 成为两个8 位定时/计数器TH0 和TL0 TH0 对应于TMOD 中定时器0 的控制位而TL0 占据了TMOD 中定时器1 的控制位这样定时器1 将不能产生溢出中断了但可用于其它不需产生中断的场合如作为波特率发生器或作为定时计数器被软件查询当系统需要用定时器1 来产生波特率而又同时需要两个定时/计数器时这种工作方式十分有用当定时器1 设置为工作方式3 时将停止工作。
六、串行控制寄存器SCON -可位寻址SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0 串行模式选择SM1 串行模式选择SM2 多机通讯允许位当模式0 时此位应该为0 模式1 时当接收到停止位时该位将置位模式2 或模式3 时当接收的第9 位数据为1 时将置位REN 串行接收允许位TB8 在模式2 和模式3 中将被发送数据的第9 位RB8 在模式0 中该位不起作用在模式1 中该位为接收数据的停止位在模式2 和模式3 中为接收数据的第9 位TI 串行中断标志位由软件清零RI 接收中断标志位有软件清零模式0，波特率为fosc/12数据由RXD 从低位开始收发，TXD 用来发送同步移位脉冲。
模式1，工作于模式1 时传输的是10 位1 个起始位8 个数据位1 个停止位。
PCON 的SMOD 位为1 时可使波特率翻倍，TI 和RI 在发送和接收停止位的中间时刻被置位。
如果用定时器1 来产生波特率应通过下式来计算TH1 的装入值TH1=256-（K*OscFreq）/ （384*BaudRate）K=1 if SMOD=0K=2 if SMOD=1模式2，数据以11 位方式发送1 位起始位8 位数据位第九位1 位停止位发送数据时第九位为SCON 中的TB8 接收数据的第九位保存在RB8 中第九位一般用来多机通信仅在第九位为1 时单片机才接收数据。
七、存储类型：Keil 允许使用者指定程序变量的存储区这使使用者可以控制存储区的使用编译器可识别以下存储区DATA RAM 的低128 个字节可在一个周期内直接寻址BDATA DATA 区的16 个字节的可位寻址区IDATA RAM 区的高128 个字节必须采用间接寻址PDATA 外部存储区的256 个字节通过P0 口的地址对其寻址使用指令MOVX @Rn,需要两个指令周期XDATA 外部存储区使用DPTR 寻址CODE 程序存储区使用DPTR 寻址八、keil软件的使用简单说明：接着按下面的步骤建立你的第一个项目：（1）点击Project 菜单，选择弹出的下拉式菜单中的New Project；（2）选择所要的单片机，这里我们选择常用的Ateml 公司的AT89C51。
（3）首先我们要在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。
（4）点击保存新建的程序，也可以用菜单File－Save 或快捷键Ctrl+S，在屏幕左边的Source Group1 文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。
我们选“Add File to Group ‘SourceGroup 1’”弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按ADD 按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。