02单片机基础
单片机基础知识
第一章 基础知识
四. 补码的加减运算
补码的加法运算规则： [X+Y]补=[X]补+[Y]补 [X-Y]补=[X]补+[-Y]补 对于[-Y]补只要对[Y]补求就可以得到。 【例1-5】 假设计算机字长为8位，完成下列补码运算。 】 1. 25+32 [25]补=00011001B [32]补=00100000B [25]补=00011001 + [32]补=00100000 00111001 所以 [25+32]补=[25]补+[32]补=00111001B=[57]补 2. 25+（-32） [25]补=0011001B [-32]补=11100000B [25]补=00011001 + [-32]补=11100000 11111001 所以 [25+（-32）]补=[25]补+[-32]补=11111001B=[-7]补
第一章 基础知识
二. 反码
反码表示时，最高位为符号位，正数用0表示，负数用1表示，正 数的反码与原码相同，而负数的反码可在原码的基础之上，符号位不变， 其余位取反得到。 对于一个n位的二进制，它的反码表示范围为-(2n-1-1)~+(2n-1-1)， 对于0，假设机器字长为8位，-0的反码为11111111B，+0的反码为 00000000B。 【例1-2】 求+67、-25的反码（机器字长8位）。 】 因为 [+67]原=01000011B [-25]原=10011001B 所以 [+67]反=01000011B [-25]反=11100110B
第一章 基础知识
3. 25-32 [25]补=0011001B [-32]补=11100000B [25]补=00011001 + [-32]补=11100000 11111001 所以 [25-32]补=[25]补+[-32]补=11111001B=[-7]补 4. 25-（-32） [25]补=00011001B [32]补=00100000B [25]补=00011001 + [32]补=00100000 00111001 所以 [25-（-32）]补=[25]补+[32]补=00111001B=[57]补
单片机课件ppt
无线通信
01
蓝牙通信
单片机可以通过蓝牙模块实现无线通信，与手机、电脑等 设备进行数据传输。常见的蓝牙协议有蓝牙2.0、蓝牙4.0 等。
02 03
Wi-Fi通信
单片机可以通过Wi-Fi模块实现无线通信，与云端服务器 进行数据传输。常见的Wi-Fi协议有Wi-Fi 802.11n、WiFi 802.11ac等。
01
发展
随着技术的不断进步，单片机的性能不 断提高，功能不断丰富，应用领域也不 断扩大。
02
03
现状
目前，单片机已经成为嵌入式系统领 域中的重要分支，广泛应用于各个领 域。
单片机的应用领域
工业控制
智能家居
单片机被广泛应用于工业自动化控制系统 中，如过程控制、数据采集、机械臂控制 等。
单片机在智能家居领域中也得到了广泛应 用，如智能门锁、智能照明、智能空调等 。
nRF24L01无线模块
nRF24L01是一款基于FDSM技术的高性能无线收发器芯 片，工作频率范围为2.400GHz～2.525GHz，常被应用于 低功耗无线传输领域。单片机可以通过nRF24L01无线模 块实现无线数据传输。
05 单片机发展与趋 势
单片机的发展历程
起源
单片机最早起源于20世纪70年代，是一种将CPU、内存 、I/O接口等集成在一个芯片中的微型计算机。
4. 调试
通过仿真和实际硬件调试来验证 程序的正确性。
编程实例
LED闪烁
通过编程控制单片机上的 LED灯的亮灭，以实现闪 烁效果。
按键检测
通过编程检测单片机上的 按键输入，并相应地控制 输出。
定时器使用
通过编程使用单片机的定 时器功能，以实现定时控 制或时间间隔测量。
单片机基础知识及其基本原理
单片机的开发流程
单片机开发包括需求分析、系统设计、编写程序、调试测试等阶段，可使用 开发板和开发软件来完成开发工作。
编程语言和开发工具
单片机常用的编程语言有汇编语言和C语言，常用的开发工具有Keil MDK、 IAR Embedded Workbench等。
单片机的编程方法
单片机的编程方法包括顺序编程、面向对象编程和事件驱动编程等，开发者需要根据实际需求选择合适的编程 方法。
单片机基础知识及其基本 原理
单片机是一种集成电路，具有计算机的核心功能，且在一个芯片上集成了处 理器、内存和输入/输出接口等基本组成部分。
单片机的发展历程
1
第一代单片机（1971 ）
Intel发布MCS-4系列，开创了单片机的时代。
2
第二代单片机（1 980）
Intel推出了8051系列，广泛应用于各种领域。3Leabharlann 第三代单片机（1 990）
基于CMOS技术的单片机开始大规模生产。
单片机的分类
按位数分：
8位单片机、16位单片机、32位单片机
按应用领域分：
汽车电子、家电控制、嵌入式系统等
按架构分：
基于RISC架构、基于CISC架构
单片机的工作原理
单片机通过主频的时钟信号来执行指令，从存储器中读取程序指令并进行解 码执行，将结果通过输入/输出接口与外部设备进行交互。
单片机的存储器
单片机包括RAM、ROM、Flash等存储器，用于存储数据和程序指令。
《单片机教程》课件
目
CONTENCT
录
• 单片机简介 • 单片机基础知识 • 单片机编程实践 • 单片机进阶知识 • 单片机应用案例
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
小型计算机
详细描述
单片机是一种集成度高、体积小的微型计算机，通常包含中央处理器、存储器 、输入/输出接口等基本组件。
单片机的历史与发展
详细描述
按键输入是单片机编程中常见的应用之一， 通过编程可以实现对按键的检测和处理。在 编程过程中，需要了解单片机的中断机制和 去抖动技术，以及按键的编码方式。同时， 还需要根据实际需求编写相应的按键处理函 数，实现按键的输入和响应。
04
单片机进阶知识
中断系统
01
02
03
04
中断概念
中断系统是单片机中非常重要 的部分，它允许单片机在执行 主程序的过程中，暂时中断当 前工作，转去响应突发事件， 处理完毕后再返回主程序继续 执行。
开锁等功能。
B
C
D
应用领域
广泛应用于家庭、办公室、酒店等场所。
安全性能
电子门锁采用加密算法保护用户信息，同 时具有防撬、防钻、防砸等功能，提高了 家庭和办公场所的安全性。
温度控制系统
温度控制系统 工作原理 控制方式 应用领域
利用单片机对温度进行检测和控制，常用于温室大棚、孵化器 、空调等领域。
通过温度传感器检测环境温度，将温度信号转换为电信号传递 给单片机，单片机根据预设的温度范围进行控制。
通过控制加热元件或制冷设备的开关，调节环境温度，使温度 保持在设定的范围内。
广泛应用于农业、畜牧业、工业等领域，对于提高生产效率和 产品质量具有重要意义。
单片机及接口技术
实现并行数据传输的接口。
并行通信总线
如PCI、PCIe等，用于连接高速外设和处理器。
04 单片机实际应用案例
智能家居控制系统
01
02
03
04
智能家居控制系统利用单片机 技术，实现对家居设备的智能
化控制。
常见的应用包括智能照明、智 能安防、智能空调、智能窗帘
等。
单片机通过接收用户指令或传 感器信号，实现对家居设备的
用于比较模拟信号的大小。
音频接口
用于连接微控制器和音频设备。
串行通信接口
01
UART接口
通用异步收发器，实现串行通信。
SPI接口
同步串行总线，用于连接微控制器 和外围设备。
03
02
I2C接口
双向串行总线，用于连接微控制器 和外围设备。
CAN接口
控制器局域网总线，用于汽车电子 和工业控制领域。
04
并行通信接口
物联网与单片机结合应用
无线通信
物联网技术的普及为单片机提供了无线通信的能力，使得单片机 可以远程控制和数据传输。
传感器集成
单片机可以集成各种传感器，实现环境参数的采集和监测，为物 联网应用提供数据支持。
智能控制
结合物联网技术，单片机可以实现智能家居、智能农业等领域的 智能控制功能。
AI技术与单片机的融合
机器人技术
机器人技术利用单片机技术， 实现机器人的智能化和自主化
。
常见的应用包括家庭服务机器 人、工业机器人、医疗机器人
等。
单片机通过接收传感器信号或 用户指令，实现对机器人的运 动控制和任务执行。
机器人技术提高了机器人的自 主性和适应性，同时也为人类 的生活和工作带来了便利和安 全。
单片机课程知识点归纳
单片机课程知识点归纳单片机课程知识点归纳单片机是一种集成电路芯片，具有处理和控制电路的能力，被广泛应用于各种电子设备中。
单片机课程涉及到单片机的基本原理、编程语言、硬件电路设计等方面的知识。
下面是对单片机课程的知识点进行归纳和总结。
一、单片机基础知识1. 单片机的概念：介绍单片机的定义、分类、工作原理等基本概念，使学生对单片机有一个初步的了解。
2. 单片机的组成：介绍单片机的内部构造和各个功能模块的作用，如CPU、存储器、IO口、定时器等。
3. 单片机的特点：讲解单片机的特点，如体积小、功耗低、成本低等，以及在不同领域的应用。
4. 单片机的工作方式：介绍单片机的工作模式，如单指令周期工作模式、多指令周期工作模式等。
5. 单片机的开发环境搭建：讲解单片机的开发工具、编译软件、开发板等的选择和使用方法。
二、单片机编程语言1. C语言基础：介绍C语言的基本语法、数据类型、运算符、控制结构等，为后续的单片机编程打下基础。
2. 单片机编程语言：讲解适用于单片机的特殊编程语言，如汇编语言、BASIC语言等。
3. 单片机编程流程：讲解单片机的编程流程，包括程序的编写、编译、下载和调试等过程。
三、单片机应用开发1. 单片机的输入输出操作：介绍单片机的输入输出端口的基本操作方法，包括端口设置、读写数据等。
2. 单片机的定时器和计数器功能：讲解单片机的定时器和计数器的原理和应用，如延时、计时、频率测量等。
3. 单片机的中断处理：讲解单片机的中断原理和中断处理程序的编写方法，以实现一些与实时性相关的功能。
4. 单片机的串口通信：介绍单片机通过串口与外部设备进行通信的原理和方法，如数据的发送和接收等。
5. 单片机的模拟电路应用：讲解单片机的模拟输入输出的原理和方法，如模拟信号的采集和输出等。
四、单片机系统设计1. 单片机系统的硬件设计：介绍单片机系统的硬件电路设计，包括外部器件的选型、连接方式、电源设计等。
2. 单片机系统的软件设计：讲解单片机系统的软件设计方法，包括程序框架的设计、模块的划分等。
单片机基础知识讲解
单片机基础知识讲解单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种高度集成的计算机系统，以微处理器为核心，包含了CPU、存储器、输入/输出接口等基本部件，广泛应用于各个电子设备中。
本文将从单片机的概念、结构、工作原理、编程语言以及应用领域等方面进行基础知识的讲解。
1. 单片机的概念单片机可以看作是将微处理器与外围电路集成在一块芯片上的小型计算机系统。
它通过集成化设计，减少了外部部件的使用，提高了系统的可靠性和性能。
单片机通常具有较小的存储容量，运行速度较慢，但在成本和功耗方面却具备了优势，适合在资源有限的嵌入式系统中使用。
2. 单片机的结构单片机的结构包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出端口和系统总线等组成部分。
CPU是单片机的核心，负责执行指令、控制数据流动和处理各种运算。
存储器用于存储程序指令和数据，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
输入/输出端口用于与外部设备进行数据的输入和输出。
通过系统总线，这些部件可以相互通信和协调工作。
3. 单片机的工作原理单片机的工作原理可以简单地概括为接收输入、处理并输出数据的过程。
首先，通过输入端口接收外部设备传来的数据，并将其储存在存储器中。
然后，CPU根据预设的程序指令对这些数据进行处理，可以进行运算、逻辑判断、控制等操作。
最后，将处理结果通过输出端口发送给外部设备，完成数据的输出。
4. 单片机的编程语言常用的单片机编程语言包括汇编语言和高级语言。
汇编语言是一种低级别的语言，直接操作硬件，执行效率高，但编写和调试过程复杂。
高级语言如C语言、Basic语言等，具有良好的可读性和可移植性，编写和调试较为简单，适合开发较为复杂的嵌入式应用程序。
5. 单片机的应用领域由于单片机具有资源占用小、功耗低、可靠性高等特点，广泛应用于各个领域。
在工业控制领域，单片机可以实现对生产流程、自动化装置的控制和监测；在通信领域，单片机可以实现数据传输、网络通信和信号处理；在家电和消费电子领域，单片机可以实现各类电子产品的功能控制和智能化管理。
《单片机教学》课件
实现方案：详细介绍如何利用单片机技术实现智能农业的应用，包括硬件和软件的设计 与实现
案例总结：总结智能农业应用案例的优点和不足，提出改进和优化建议
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04 单片机基本操作
单片机的启动和关闭
启动：上电后，单片机自动启动并开始运行程序 关闭：通过软件或硬件方式关闭单片机，停止程序运行
单片机的复位操作
复位操作的方式：手动复位 和自动复位
复位操作的原理：通过特定 的复位引脚或外部信号触发
复位操作的作用：清除单片 机内部状态，回到初始状态
复位操作的应用：提高单片 机系统的稳定性和可靠性
接口技术的实例演示
接口技术概述： 介绍接口技术的 基本概念、分类 和应用领域
接口电路设计： 介绍单片机接口 电路的设计方法 和注意事项
接口技术实例演 示：通过具体实 例演示单片机接 口技术的应用， 包括输入输出接 口、串行通信接 口、并行通信接 口等
实验与验证：通 过实验验证单片 机接口技术的可 行性和可靠性， 包括硬件连接、 软件编程和调试 过程等
《单片机教学》 PPT课件
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目录 /目录
01
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04
单片机基本操 作
02
单片机概述
05
单片机程序设 计
03
单片机基础知 识
06
单片机接口技 术
01 添加章节标题
02 单片机概述
单片机的定义和特点
智能家居控 制系统的设 计与实现： 详细介绍智 能家居控制 系统的设计 思路、硬件 组成和软件 实现方法。
单片机基础知识讲解
以及常数，表格等；而数据存储器则存放缓冲数据。 2.常用MCS-51單片機的存儲器結構 MCS-51单片机存储器的结构共有3部分，一是程序存储器，二是内部数据存储
，然后发出各种控制信号，完成一系列定时控制的微操作，用来控制单片机各 部分的运行。其中，有一些控制信号线能够简化应用系统的外围控制逻辑. 6.單片機CPU的時序 单片机执行的每一条指令都可以分解为若干基本的微操作，而这些微操作在时 间上都有极严格的先后次序，这些次序就是计算机的CPU时序.
第三章 单片机的存储器、寄存器及位地址空间
第三章 单片机的存储器、寄存器及位地址空间
5.單片機復位 单片机复位后，程序计数器PC的内容为0000H，所以系统必须从0000H单元开始
取指令来执行程序。0000H单元是系统的起始地址，一般在该单元存放一条绝 对跳转指令（LJMP），而用户设计的主程序，则从跳转后的地址开始安放. 6. MCS-51单片机内部数据存储器的设置 MCS-51单片机内部有128个字节的数据存储器，内部RAM编址为00H~7FH。MCS51对其内部的RAM存储器有很丰富的操作指令，方便了程序设计 7.单片机内部数据存储器的特点 工作寄存器和数据存储器是统一编址的，这是单片机内部存储器的主要特点 8.什么是堆栈以及MCS-51单片机的堆栈的设置 程序设计时，往往需要一个后进先出的RAM区，以保存CPU的现场。这种后进先 出的缓冲区，就称为堆栈。MCS-51单片的堆栈原则上设在内部RAM的任意区域 内，但是，一般设在31H~7FH的范围之间，栈顶的位置由栈指针SP指出.
单片机题目答辩PPT
01
学生需自行设计并实现单片机控制系统，完成指定的功能。
02
学生需编写相应的程序，实现控制系统的各项功能。
03
学生需对控制系统进行测试，确保其性能稳定、可靠。
题目意义
提高学生单片机应用能力
通过实际项目的设计与实现，学生能 够更好地掌握单片机应用技术，提高 实际操作能力。
增强学生工程实践能力
培养学生创新思维
工作。
答辩现场准备
安排设备
确保答辩现场的投影仪、音响等设备正常工作，避免出现设备故障影响答辩效果。
安排时间
提前到达答辩现场，并安排好答辩时间，确保答辩过程紧凑有序。
答辩心理准备
保持自信
自信是成功的关键，在答辩前应充分准备，并在答辩过程中保持冷 静和自信。
克服紧张情绪
紧张是常见的情绪反应，可以通过深呼吸、放松肌肉等方法来缓解 紧张情绪。
明确题目要求，分析单片机需要实现的功能和性能指标。
方案选择
根据需求分析，选择合适的单片机型号和开发板，以及必要的外 部元件和传感器。
电路设计
根据方案选择，设计单片机的外围电路，包括电源电路、输入输 出接口电路、通信电路等。
方案实现
01
02
03
编程语言选择
选择适合单片机的编程语 言，如C语言或汇编语言。
路图、程序代码、实验数据等。
03 分析单片机题目中遇到的问题和解决方法，以及 优化措施。
回答问题
对评委提出的问题进行认真思考和回答，展示自 己的专业素养和能力。
对于不清楚或不确定的问题，可以谦虚地请求评 委再次提问或给予一些思考时间。
在回答问题时，注意逻辑清晰、条理分明，让评 委能够理解你的思路和想法。
单片机入门
单片机入门单片机是一种集成度极高的电子元件，它可以实现各种控制功能，广泛应用于工控、家电、车载等领域。
入门单片机需要掌握一些基础知识，本文将从单片机的结构、编程语言以及实践操作方面进行讲解。
一、单片机的结构单片机是由中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入输出(IO)等多个部分组成的微型计算机系统。
其中，CPU是单片机的核心部分，它执行程序指令，完成各种数据处理操作。
RAM用于存储程序数据，ROM则用于存储程序指令。
IO负责与外部设备进行数据交互，如读取传感器数据或控制继电器等。
单片机的结构和功能与计算机非常相似，但单片机相比计算机而言更加智能化，主要因为单片机在结构方面进行了精简和优化，集成度更高，大小更小，功耗更低。
同时，单片机还具有可编程性、低成本、高通用性、易于控制等优势，因此受到了广泛的应用和关注。
二、单片机的编程语言与计算机类似，单片机的编程也需要进行程序设计，常见的编程语言有C语言和汇编语言。
其中，C语言是一种高级语言，易于掌握和实现，同时具有可移植性和可维护性等优点，因此成为了单片机编程的主流语言。
汇编语言则是一种底层语言，需要对硬件结构和指令集有一定的了解，对于初学者而言较为难以掌握。
三、单片机的实践操作入门单片机需要进行实际的操作和编程练习，可以尝试搭建一个简单的单片机实验环境，如下所示：1.硬件准备：准备一块单片机板、USB转串口模块、一个LED灯、若干跳线、一个万用表等。
2.软件准备：下载并安装keilc51编译软件、STC-ISP下载软件及STC89C52驱动程序（或其他单片机型号）。
3.连接硬件：将 USB 转串口模块连接到计算机，再将下载线接到转接模块的对应接口；将 LED 灯的正极连接到单片机的 P1.0 口，负极连接到 GND。
4.编写程序：在 keilc51 编辑器里编写一个简单的程序，如让灯闪烁等。
5.下载程序：在 keilc51 编辑器中生成 HEX 文件，并将其下载到单片机中，可以使用 STC-ISP 下载软件进行下载。
单片机编程基础知识
单片机编程基础知识包括以下几个方面：
了解单片机的体系结构：单片机是一种在一个芯片上集成了处理器、存储器、输入/输出(I/O)端口和其他外设的微型计算机系统。
需要了解单片机的中央处理器CPU，程序存储器ROM，数据存储器RAM和外设等基本组成。
学习汇编语言：单片机的编程语言通常使用汇编语言，这是一种低级的、与硬件密切相关的编程语言。
掌握单片机的编程工具：单片机编程通常需要使用特定的编程工具，例如编程器和调试器。
学会使用这些工具，可以帮助将编写的程序下载到单片机中，并进行调试和测试。
理解输入/输出(I/O)编程：单片机的主要任务是通过输入/输出(I/O)端口与外部设备进行通信。
理解时钟和定时器编程：时钟和定时器是单片机中重要的时序控制器，用于生成时序和定时的信号。
学习存储器编程：单片机通常包含多种类型的存储器，如RAM、ROM、EEPROM等，用于存储程序和数据。
学习中断：中断能加强CPU对多任务事件的处理能力。
引起中断的事件称为中断源。
此外，在学习过程中还需要注意实践和耐心，不要怕失败，多试多练才能更好地掌握单片机编程技能。
单片机课程设计指导书
Part Four
单片机硬件设计
单片机最小系统设计
单片机最小系统包括：单 片机、电源、晶振、复位 电路
电源：为单片机提供稳定 的电源电压
晶振：为单片机提供稳定 的时钟信号
复位电路：在系统启动时， 将单片机复位到初始状态
单片机最小系统设计需要 考虑的因素：稳定性、可 靠性、成本、可扩展性等
单片机外围电路设计
硬件调试技巧： 使用断点、单 步执行、观察
波形等
硬件调试注意 事项：注意安 全、注意保护 设备、注意记
录数据等
Part Five
单片机软件设计
单片机程序设计语言概述
C语言：广泛应用于单片机编程， 具有高效、简洁的特点
BASIC语言：简单易学，适用于初 学者
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
汇编语言：直接操作硬件，适用于 对硬件性能要求较高的场合
添加项标题
规范性：是否符合课程设计的规范和标准，包括文档格式、代码风格等
添加项标题
团队协作：是否体现了良好的团队协作精神和沟通能力
Part Three
单片机基础知识
单片机的概念和特点
添加项标题
概念：单片机是一种集成电路芯片，将微处理器、存储器、输 入/输出接口等集成在一起，可以独立完成特定的任务。
Part One
单击添加章节标题
Part Two
课程设计概述
课程设计的目的和意义
提高学生的实践能力
培养学生的创新思维和解 决问题的能力
帮助学生理解理论知识在 实际中的应用
提高学生的团队合作和沟 通能力
课程设计的任务和要求
任务：完成一个具体的单片机项目，如智能家居、智能小车等 要求：掌握单片机的基本原理和编程方法，能够独立完成项目的设计和 实现 设计过程：包括需求分析、方案设计、硬件设计和软件设计等环节
单片机基础知识点总结
单片机基础知识点总结单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种具有微处理器内核、存储器和外设接口的集成电路芯片。
它在嵌入式系统中广泛应用，具备高度集成、低功耗、成本效益高等特点。
本文将对单片机的基础知识点进行总结，包括单片机的定义、工作原理、分类、常用外设及应用领域等内容。
一、单片机的定义单片机是一种片上集成的微处理器，它集成了中央处理器（CPU）、存储器和外设接口等功能模块，以及系统时钟、中断控制、定时器/计数器等辅助电路。
通过对外设进行控制和读写外部存储器，实现对外部环境的监测和控制。
二、单片机的工作原理单片机的工作原理可通过以下几个步骤来描述：1. 系统上电初始化：单片机上电时，会执行初始化程序，对寄存器和外设进行初始化设置。
2. 程序执行：单片机根据内部存储器中的指令序列依次执行，完成各种任务。
3. 外设操作：单片机通过对外设寄存器的读写实现对外设的控制和数据传输。
4. 中断处理：当发生中断事件时，单片机会暂停当前执行的程序，转而执行中断服务程序。
三、单片机的分类根据内核结构和指令集的不同，单片机可分为以下几类：1. RISC单片机：采用精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）结构，指令格式简单，执行速度较快，例如基于ARM Cortex-M系列内核的单片机。
2. CISC单片机：采用复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）结构，指令格式较为复杂，执行速度相对较慢，例如基于8051内核的单片机。
3. DSP单片机：用于数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）应用，具备高性能的运算能力和处理速度，例如基于TI TMS320系列内核的单片机。
四、单片机的常用外设单片机的外设包括数字输入输出口、模拟输入输出口、定时器/计数器、串行通信接口等。
《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。
10
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。
12
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。
15
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
振南技术干货集：单片机基础
精彩摘录
精彩摘录
在科技飞速发展的今天，单片机技术作为嵌入式系统的重要组成部分，已广 泛应用于各个领域。而《振南技术干货集：单片机基础》这本书，无疑为单片机 爱好者与从业人员提供了一本宝贵的参考指南。书中深入浅出地讲解了单片机的 基本原理、开发流程以及实际应用，充满了振南老师多年的技术积累与智慧结晶。 以下，我将分享书中的一些精彩摘录，以飨读者。
作者简介
作者简介
这是《振南技术干货集：单片机基础》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
精彩摘录
“单片机开发不仅仅是编程，还包括硬件电路的设计、接口通信、中断处理 等多个方面，需要开发者具备全面的技能。”
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这一观点提醒我们，单片机开发是一个综合性的工作，需要多方面的知识和 技能。
“在实际应用中，单片机广泛应用于智能家居、工业自动化、医疗设备等领 域。随着物联网技术的发展，单片机的应用前景将更加广阔。”
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“单片机，即单片微型计算机，是将中央处理器、存储器、I/O接口等计算机 的主要部件集成在一块芯片上的微型计地定义了单片机，让读者对其有了一个初步且全面的认识。 “在单片机开发中，最重要的是理解其工作原理和内部结构，这样才能更好 地进行编程和控制。”
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阅读感受
在书中，振南先生首先介绍了单片机的基本概念、发展历程和应用领域，让 我对单片机有了一个全面的认识。随后，他从硬件结构、指令系统、编程语言、 外围接口等方面，详细讲解了单片机的核心技术。其中，振南先生特别强调了单 片机在实际应用中的稳定性和可靠性，让我深刻体会到了单片机技术的重要性和 实用性。
目录分析
接下来，目录会进入基础知识的讲解部分。这包括单片机的内部结构、工作 原理、编程语言（如汇编语言、C语言等）以及开发工具（如编译器、调试器等） 的使用。这部分内容对于初学者来说至关重要，是他们建立起单片机知识体系的 基础。
单片机基础资料介绍
单片机基础资料介绍单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部与外部总线系统，目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至能够将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称之微操纵器（Microcontroler），是由于它最早被用在工业操纵领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器进展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备与CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的操纵设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机与专用处理器的进展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或者4位的。
其中最成功的是INTEL的8031，由于简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上进展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业操纵领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但由于性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大进展，单片机技术得到了巨大的提高。
随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，同时进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发与使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑与手机核心处理的高端单片机甚至能够直接使用专用的Windows与Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。
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4
MCS一. MCS-51 单片机的硬件结构
按功能可分成8个部件，通过片内单一总线连接起来 按功能可分成 个部件， 个部件 控制方式： 控制方式：SFR对各功能部件集中控制 对各功能部件集中控制 3.程序存储器 3.程序存储器 1.微处理器 1.微处理器 2.数据存储器 2.数据存储器
B
4.I/O口 4.I/O口
备电源输入端。 备电源输入端。 ♦ RESET:复位信号输入引脚，高电 复位信号输入引脚， 复位信号输入引脚 平有效。在该引脚上输入持续2个 平有效。在该引脚上输入持续 个 机器周期以上的高电平时， 机器周期以上的高电平时，单片机 系统复位。 系统复位。 ♦ VPD使用后备电源，可实现掉电保 使用后备电源， 使用后备电源 护。 复位电路： 复位电路： 1）上电复位 ） 2）外部信号复位 ）
复位电路
复位是单片机系统的初始化操作
+5V 单片机 30µF K 200Ω 1K RST
♦ RST/VPD(9脚)：复位信号端和后 脚：
复位后对一些专用寄存器的影响
PC ACC PSW SP DPTR P0~P3 IP IE TMOD 0000H 00H 00H 07H 0000H FFH ××000000B ×× 0×000000B × 00H TCON TL0 TH0 TL1 TH1 SCON SBUF PCON 00H 00H 00H 00H 00H 00H 不定 0××× ×××0000B ×××
因此单片机地址线总共16 16根 这里P 口既做地址总线， 位，因此单片机地址线总共16根；这里P0口既做地址总线，又 做数据总线，为了避免信号冲突，使用锁存器将P 做数据总线，为了避免信号冲突，使用锁存器将P0口输出的地 址信号锁存起来，以避免和数据信号冲突。可见P 址信号锁存起来，以避免和数据信号冲突。可见P0口输出地址 信号时需外接锁存器， 信号时需外接锁存器，而这个锁存器的锁存控制信号即是由单 片机的ALE引脚提供。 ALE引脚提供 片机的ALE引脚提供。
MCS-51系列单片机是因特公司1980推出的高档8 MCS-51系列单片机是因特公司1980推出的高档8位机 系列单片机是因特公司1980推出的高档 分为二个子系列，、三个版本： 分为二个子系列，、三个版本： ，、三个版本
存储器类型 单片机系列
8031 MCS51 51子系 子系 列 52子系 子系 列 8051 8751 8032 8052
2、时钟引脚XTAL1 XTAL2: 18，19脚接石英晶体 、时钟引脚XTAL1 18，19脚接石英晶体 3、控制信号引脚：RST9脚, 、 RST9脚
ALE30脚,PSEN29脚和EA31脚。 ALE30脚,PSEN29脚和EA31脚
RST/VPD: 复位/备用电源;ALE/PROG:地址锁存允许/8751片内EPROM固化 RST/VPD: 复位/备用电源;ALE/PROG:地址锁存允许/8751片内EPROM固化 程序时加入编程脉冲;PSEN: 程序存储允许输出端,即允许读EPROM/ROM中 程序时加入编程脉冲;PSEN: 程序存储允许输出端,即允许读EPROM/ROM中 的指令码; EA/VPP: 程序存储器地址允许输入端/ 的指令码; EA/VPP: 程序存储器地址允许输入端/编程电压输入 EA=0(PC指向片外ROM); EA=0(PC指向片外ROM); EA=1 (PC指向片内ROM),但当PC的值超过 (PC指向片内ROM),但当PC的值超过 0FFFH(4KB)时 将自动转向片外.VPP:对8751编程固化时加入21V的电压. 0FFFH(4KB)时,将自动转向片外.VPP:对8751编程固化时加入21V的电压.
完成运算控制功能
2、片内程序存储器ROM（4KB或8KB） 片内程序存储器 （ 或 ）
用于存放待运行的程序，片外程序存储器寻址范围为64KB 用于存放待运行的程序，片外程序存储器寻址范围为64KB
和特殊功能寄存器（ 3、片内数据存储器RAM和特殊功能寄存器（128B和18个） 片内数据存储器 和特殊功能寄存器 和 个
电 并行I/O口引脚 并行 口引脚 源 及 时 钟 引 脚
X1 X2 EA PS EN A LE RST VC P10~P17 P20~P27 P30~P37
8051
P2 P3
引 脚
各引脚功能如下: 各引脚功能如下: 1、电源引脚 VCC VSS: 、
VCC40脚=+5V；VSS20脚 VCC40脚=+5V；VSS20脚=地
XTAL1、 2、外接晶振引脚 XTAL1、XTAL2
单片机的三总线结构： 由数据总线，地址总线和控制总线所构成 数据总线，地址总线和控制总线所构成 数据总线： 口的8 数据总线：P0口的8根线 地址总线： 口提供地址线的低8 地址总线：P0口提供地址线的低8位，P2口提供地址线的高8 口提供地址线的高8
1．内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶 ．内部时钟方式： 体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。 体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。
外接晶振引脚 ·XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚（内部反相放大器的输入端）。 ·XTAL2（18脚）：接外部晶振的一个引脚（内部反相放大器的输出端）。 晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。
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三、单片机的 最小系统
拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知道怎样连线，下面我们就看一下如何给它连线。
1、 电源： 、 电源： 这当然是必不可少的了。单片机使 用的是5V电源，其中正极接40引脚 引脚， 引脚 负极（地）接20引脚 引脚。 引脚 2、 振蒎电路： 、 振蒎电路： 单片机是一种时序电路，必须提 供脉冲信号才能正常工作，在单 片机内部已集成了振荡器，使用 晶体振荡器，接18、19脚。只要 、 脚 买来晶振，电容，连上就可以了 3、 复位引脚： 、 复位引脚： 按图中连好，至于复位是何含义 及为何需要复要复位，在下面的 功能中介绍。 4、 EA引脚： 、 引脚： 引脚 EA引脚接到正电源端。 至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。 至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。
7、时钟电路 fosc
分为内部振荡器、外接振荡电路 分为内部振荡器、
8、中断系统
五源中断、两级优先，可编程进行控制。 五源中断、两级优先，可编程进行控制。
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二、MCS-51单片机外部引脚 单片机外部引脚 双列直插式封装， 双列直插式封装， 见右图： 见右图：
引脚逻辑图
♦ 8051单片机为40条引脚双列直插式封装 8051单片机为40条引脚双列直插式封装 单片机为40 ♦ 引脚可分为三个部分
3、控制或复位引脚
RST / VPD —— 当出现两个机器周期高电平时， 单片机复位 。 复位后，P0 ~ P3 输出高电平；SP P0 SP寄存器为07H； 07H SP 07 其它寄存器全部清0；不影响RAM 0 RAM状态。 RAM 参考复位电路如下：
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MCS-51时钟及时序
时钟电路时钟电路是产生单片机工作所需要的时钟信号
XTAL1
时钟频率范围要求在1.2MHz～12MHz之间。 电容C1和C2为微调电容，可起频率稳定、微调 作用，一般取值在5～30pf之间
单片机
2．外部时钟方式：外部振荡器输入时钟信号。 外部时钟方式：外部振荡器输入时钟信号。 外部时钟方式
XTAL2
引脚分类： 引脚分类： 1、主电源引脚 Vss、 Vss、Vcc
用于程序运行中存储工作变量和数据，片外数据存储器寻址范围也为 用于程序运行中存储工作变量和数据， 64KB（这是由地址线根数决定的） 64KB（这是由地址线根数决定的）
4、并行输入/输出口 I / O（32线） 并行输入 输出口 （ 线
用作系统总线、扩展外存、 O接口芯片 用作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片
MCS-51单片机结构原理 第二章 MCS-51单片机结构原理
内容提要:
§2 - 1 §2 - 2 §2 - 3 §2 - 4 单片机内部结构及引脚 单片机存储器配置 CPU时序 CPU时序 并行I O端口 并行I / O端口
§2 - 1
MCS-51单片机内部结构及引脚 MCS-51单片机内部结构及引脚
控制总线： 口的第二功能及前面介绍的控制线。 控制总线：P3口的第二功能及前面介绍的控制线。
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MCS-51的 2.3 MCS-51的CPU 由运算器和控制器所构成 运算器和控制器所构成 2.3.1 运算器 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。 算术 算术逻辑运算单元ALU 1．算术逻辑运算单元ALU 2．累加器A 累加器A 使用最频繁的寄存器，资料中也写为Acc Acc。 使用最频繁的寄存器，资料中也写为Acc。但程序中 不能A ACC不能互换 不能互换。 的作用： 不能A和ACC不能互换。 A的作用： （1）是ALU单元的输入之一，又是运算结果存放单元。 ALU单元的输入之一，又是运算结果存放单元。 单元的输入之一 （2）数据传送大多都通过累加器A。 数据传送大多都通过累加器A （3）A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。 进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。 Cy同时又是位处理机的位累加器
掩膜 MOS
/ 4KB / / 8KB
EPROM
/ / 4KB / /
51单片机芯片厂商产品列表 51单片机芯片厂商产品列表
世界上不同国家的很多芯片厂商都生产各种单片机 如下表所示： 如下表所示：
产品 厂商
AT Philips Winbond Intel STC
AT89C51,AT89C52,AT89C53,AT89S51等 等 P80C54，P80C58，P87C58，P87C524等 ， ， ， 等 W78C54，W78C58，W78E58等 ， ， 等 i87C54，i87C58，i87L58，i87C51FB等 ， ， ， 等 STC89C51RC，STC87C52RC等 ， 等