单片机
单片机概述
说明：
不同位数的单片机同时存在，各有市场，适 用于不同场合
第1章 概 述
单片机技术的发展
1、体系结构的变化
SCM
SOC： SCM： MCU：
MCU
SOC
一块单片机芯片就是一个比较完整的小型控制系统 寻求单片形态的嵌入式系统的最佳体系结构 芯片包含完整的硬件系统和嵌入式软件 Philips公司的80C51是MCU的典型代表 MCS-51是SCM的典型代表 C8051F
计算机
高速运算 数据分析与处理 存储器容量
增强控制功能 提高工业环境下的可靠性 灵活方便
通用计算机
单片机
第1章 概 述
微机组成结构框图
第1章 概 述
单片机组成框图
实 时 控 制 器 件
定时器/计数器 中断控制 微型计 ADC、DAC 根据需要 算机 PWM 而定 电压比较器 看门狗、DMA 串行口、传感器等 I2C、SPI等外部串行总线接口
单片机
全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)
微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)
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。
第1章 概 述
单片机技术的发展
2、单片机的速度越来越快 采用锁相环技术或内部倍频技术 3、低电压与低功耗 2.7V 2.2V 1.8V
0.9V
双电源供电： I/O口，芯片内部
第1章 概 述
单片机技术的发展
4、低噪声与高可靠性技术 WDT：看门狗 5、OTP与掩膜 OPT：(One Time Programmable) 一次性编程 6、MTP向OTP挑战 MTP：(Multiple Time Programmable) 可多次编程
什么是单片机单片机有何特点
什么是单片机单片机有何特点单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种集成电路，具有微型计算机的功能。
它集成了处理器、存储器、输入输出接口等必要的组成部分，用于控制和管理各种设备或系统。
单片机在各种电子设备中广泛应用，包括家电、汽车、通信、医疗仪器等领域。
本文将介绍单片机的特点及其应用。
一、单片机的特点1. 高度集成：单片机将处理器、存储器、输入输出接口等功能集成在一颗芯片中，体积小、重量轻，适合于嵌入式系统应用。
2. 低功耗：单片机通过优化电路设计和制造工艺，具有低功耗的特点。
它可在电池供电情况下运行较长时间，降低了设备的能耗。
3. 高性能：尽管单片机的规模小，但它仍然具备高性能的特点。
单片机采用高速时钟，能够快速处理各种任务，实现高效的数据处理和控制功能。
4. 稳定可靠：单片机经过严格的测试和验证，具备稳定可靠的性能。
它具备抗干扰能力，在复杂环境下仍能正常运行。
5. 灵活性强：单片机具备可编程性和可扩展性。
通过编程，可以改变单片机的功能和行为，适应不同的应用需求。
同时，单片机的外部接口丰富，可以与各种外设连接，实现灵活的系统组建。
二、单片机的应用领域1. 家电控制：单片机广泛应用于家电控制领域，如空调、洗衣机、电视等。
通过单片机的控制，可以实现多种功能和模式的切换，提高家电的智能化水平。
2. 汽车电子：单片机在汽车电子系统中扮演着重要的角色。
它可以控制车辆的发动机、车载娱乐系统、安全气囊等，提高汽车的安全性和便利性。
3. 工业自动化：单片机在工业自动化领域有广泛应用。
通过单片机的控制，可以实现生产线的智能化管理，提高生产效率和产品质量。
4. 通信设备：单片机被广泛应用于通信设备中，如手机、无线网络设备等。
它可以实现通信设备的信号处理、数据传输等功能。
5. 医疗仪器：单片机在医疗仪器中发挥着重要作用。
它可以控制医疗设备的运行状态，监测患者的生理参数，为医疗人员提供准确的数据支持。
单片机超详细教程
单片机超详细教程单片机（Microcontroller）是一种嵌入式芯片，可用于实现各种功能，如控制、通信和输入输出等。
它集成了中央处理器（CPU）、内存、IO口和外围设备接口等功能单元，具有小巧、低功耗、成本低廉和易于编程的特点。
在本教程中，我们将介绍如何使用单片机进行简单的编程和控制。
详细的内容如下：一、单片机概述（100字）单片机是一种集成了CPU、存储器和IO口等功能的集成电路芯片。
它通常用于嵌入式系统中，可实现各种功能，如控制、通信和输入输出等。
二、单片机原理（200字）单片机由中央处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、输入输出接口（IO口）和时钟电路等组成。
通过编程对CPU进行控制，从而实现各种功能。
三、单片机选择（200字）单片机市场上有许多不同型号和品牌的选择。
选型时需要考虑需求和预算，并对不同单片机的特性和性能进行比较。
四、单片机编程（200字）单片机编程通常使用C语言或汇编语言。
在编程之前，需要了解单片机的基本指令集和寄存器结构，并根据需求进行相关配置。
五、单片机开发环境搭建（200字）六、单片机应用（300字）单片机广泛应用于各个领域，如智能家居、工业自动化和物联网等。
其应用范围包括控制、通信、传感和数据处理等。
七、单片机实例（300字）为了更好地理解单片机的应用，我们将介绍一个简单的实例。
该实例是一个LED灯控制系统，通过单片机控制LED的亮灭。
八、单片机扩展（200字）单片机支持各种外围设备的扩展，如传感器、无线模块和显示屏等。
通过扩展可以实现更丰富的功能和应用。
九、单片机调试和测试（200字）在单片机开发过程中，调试和测试是必不可少的。
通过软件和硬件调试工具，可以对程序进行调试和性能测试，以确保系统正常运行。
十、单片机发展趋势（200字）随着技术的发展，单片机正变得更加高性能和功能强大。
未来，单片机将更广泛地应用于各个领域，并与其他技术相结合，实现更多的创新。
以上就是单片机超详细教程的内容，希望能对初学者提供帮助。
单片机的特性主要有哪些
引言：单片机作为现代电子系统中重要的组成部分，具有一系列独特的特性。
本文将结合现实应用和理论知识，从五个方面对单片机的特性进行详细介绍。
概述：单片机是一种集成电路芯片，具备处理器、存储器和各种输入输出接口等功能。
它在电子产品中广泛应用，使得许多电子设备更加智能化和功能丰富化。
单片机的特性主要包括高性能和多功能、低功耗和节能、易于编程和开发、稳定可靠、成本低廉等。
正文：一、高性能和多功能1.1强大的计算能力：单片机采用高性能处理器，能够进行复杂的运算和逻辑处理。
1.2丰富的外设接口：单片机具备多种输入输出接口，可以连接各种传感器和执行器，实现多种功能。
1.3多种编程语言支持：单片机可以用多种编程语言进行开发，如C语言、汇编语言等，以满足不同开发需求。
二、低功耗和节能2.1低功耗设计：单片机采用先进的低功耗技术，能够在保持高性能的同时，降低功耗，延长电池使用寿命。
2.2节能管理：单片机具备智能的电源管理功能，可以根据实际需求进行动态调整，实现能源的有效利用。
三、易于编程和开发3.1开发工具丰富：市场上有许多成熟的开发工具，如IDE（开发集成环境）、编译器等，方便程序员进行开发和调试。
3.2丰富的开发资源：单片机的应用广泛，有许多开源的库和实例代码可供使用，加速开发过程。
3.3简化的编程接口：单片机的编程接口通常采用标准化的接口，对初学者来说更加友好。
四、稳定可靠4.1抗干扰能力强：单片机具备抗电磁干扰和抗温度波动的能力，能够稳定运行在各种环境条件下。
4.2自动故障检测和调试：单片机内置了故障检测和排错功能，可以自动检测并处理系统错误，提高系统的可靠性。
4.3高可靠性的存储器：单片机内置的存储器具有高可靠性，能够稳定地存储和读取数据。
五、成本低廉5.1生产规模大：单片机的市场需求量大，大量生产使得成本降低。
5.2集成度高：单片机内部集成了处理器、存储器和输入输出接口等功能，减少了外围器件的使用，进一步降低了成本。
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。
单片机到底是什么呢
单片机到底是什么呢单片机，全称为单片微型计算机，是一种在单个集成电路芯片上集成了处理器、存储器和输入输出接口等各种功能模块的微型计算机系统。
它被广泛应用于电子设备中，如家用电器、汽车电子、工业控制等领域。
本文将从多个角度介绍单片机的定义、特点、应用和发展趋势等内容。
一、单片机的定义与特点单片机是一种集成度非常高的微型计算机系统，其核心部分是一个微型处理器。
相比于传统的计算机系统，单片机具有以下几个特点：1. 高度集成：单片机将处理器、存储器和输入输出接口等功能模块集成在一颗芯片上，大大减小了电路板的体积和重量。
2. 低功耗：由于单片机内部的电路非常简单，功耗较低，适合工作在电池供电的环境。
3. 低成本：由于集成度高，制造工艺成熟，单片机的成本相对较低，可以大规模应用于各个领域。
4. 易编程：单片机采用高级语言编写程序，不需要了解底层电路的细节，开发门槛较低，适合初学者学习和使用。
二、单片机的应用领域单片机在各个领域都得到了广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用领域：1. 家用电器：单片机被广泛应用于家用电器中，如空调、洗衣机、冰箱等。
通过单片机的控制，可以实现自动化、智能化的功能，提高用户体验。
2. 汽车电子：单片机在汽车电子领域有着重要的应用，如发动机控制系统、车身控制系统等。
通过单片机的控制，可以提高车辆的安全性、舒适性和燃油效率。
3. 工业控制：单片机在工业控制领域被广泛应用，如自动化生产线、工厂设备等。
通过单片机的控制，可以提高生产效率、降低劳动力成本。
4. 通信设备：单片机在通信设备中起着重要的作用，如手机、路由器等。
通过单片机的控制，可以实现无线通信、数据处理等功能。
三、单片机的发展趋势随着科技的不断发展，单片机也在不断演进和进步。
下面将介绍单片机的几个发展趋势：1. 高性能：随着半导体技术的不断进步，单片机的处理能力越来越强大，可以处理更复杂的任务。
2. 低功耗：随着对节能环保的要求越来越高，单片机的功耗也在不断降低，以满足电池供电等低功耗应用的需求。
单片机的简介
单片机的简介单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能于一体的集成电路芯片。
它具有体积小、功耗低、成本低廉等特点，广泛应用于各种电子设备中。
本文将对单片机的基本特点、应用领域以及优缺点进行简要介绍。
一、单片机的基本特点单片机主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口（I/O）和定时器等组成。
其核心部分是CPU，负责执行程序，处理数据。
常见的单片机有8位、16位和32位等不同位数的CPU。
存储器包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM），用于存储程序和数据。
输入输出接口（I/O）用于与外部设备进行通信，可实现数据输入、输出等功能。
定时器用于产生精确的时间延迟。
单片机具有体积小、功耗低的特点，由于其集成度高，外部元器件少，因此相对于传统的电路设计方案，可以大大减小产品体积和功耗。
此外，单片机具有较高的可编程性，可以根据需求进行程序设计，实现各种功能。
其性价比也较高，适合大规模生产。
二、单片机的应用领域由于单片机具有体积小、功耗低、成本低等特点，因此在各个领域都有广泛的应用。
1. 家电控制：单片机广泛应用于家用电器，如洗衣机、冰箱、电视等。
通过控制单片机，可以实现温度控制、计时器功能等。
2. 工业自动化：单片机在工业设备和自动化领域也有重要应用。
例如，可以通过单片机实现对机器设备的监控和控制，提高生产效率和质量。
3. 交通领域：单片机在交通领域有着广泛的应用，如智能交通信号灯、车辆控制系统等。
通过单片机的智能控制，可以提高交通流量和安全性。
4. 医疗设备：单片机在医疗设备中具有重要地位，如心电图仪、血压计等。
通过单片机的高精度控制和数据处理，可以提高医疗设备的性能和准确性。
5. 智能家居：随着物联网的发展，单片机在智能家居领域有着广泛应用。
通过单片机的控制，可以实现家庭安防、远程控制等功能。
三、单片机的优缺点1. 优点：a. 体积小、功耗低：由于单片机的集成度高，体积相对较小，适合应用于体积有限的电子设备中，并且其功耗低，有助于延长电池寿命。
单片机的优点及应用领域
单片机的优点及应用领域单片机（Microcontroller）作为一种集成了中央处理器、存储器和各种输入输出接口的半导体芯片，具有体积小、功耗低、功能强大等优点，广泛应用于各个领域。
以下是单片机的优点和应用领域的详细介绍：一、单片机的优点：1. 体积小：单片机芯片集成度高，体积一般都非常小，方便嵌入各种设备中，节省空间。
2. 功耗低：单片机设计精巧，工作电压低，能够有效地降低功耗，延长电池寿命。
3. 成本低：相对于传统的计算机系统，单片机的成本较低，适合大规模应用。
4. 简单易用：单片机系统集成了所有必要的硬件，通过简单的编程就能完成特定的功能。
5. 强大的功能：单片机通过编程可以实现各种功能，具有强大的数据处理能力和控制能力。
二、单片机的应用领域：1. 嵌入式系统：单片机广泛应用于各种嵌入式设备，如智能手机、家电、汽车电子、工业自动化领域等。
单片机的小体积和低功耗使得它成为嵌入式系统的理想选择，能够满足各种设备对数据处理和控制的需求。
2. 通信领域：单片机在通信领域也有广泛的应用，如手机通信模块、无线通信设备等。
单片机在通信系统中起到数据处理和控制的作用，能够实现数据的接收、发送和处理等功能。
3. 工业控制：单片机在工业控制系统中起到核心的作用，能够实现对各种工业设备的控制和监控。
通过编程，单片机能够完成对传感器信号的采集、数据处理和控制信号的生成等任务，实现自动控制和监测。
4. 仪器仪表：单片机在仪器仪表领域也有广泛的应用，如数字万用表、示波器等。
单片机能够实现对测量信号的采集、处理和显示，提高测量的精度和稳定性。
5. 家电领域：单片机在家电领域应用非常广泛，如电视、洗衣机、空调等。
单片机能够实现对家电各种功能的控制和管理，提高家电的智能化和便利性。
6. 医疗领域：单片机在医疗设备中的应用也逐渐增加，如血压计、血糖仪等。
单片机能够实现对生物信号的采集和处理，提供准确的生理参数和病情分析。
7. 农业领域：单片机在农业领域也有一些应用，如智能温室、自动灌溉系统等。
1.1 单片机概述
第1章 单片机基础知识概述
随着单片机从早期的4位发展到8位、16位直至32位，单片 机的功能在不断增强，嵌入式应用能力也在不断提高。
然而，由于复杂系统的功能大都可以通过简单嵌入式系统 组合实现，而8位单片机以其价格低廉性能适中的特点， 已可满足简单嵌入式系统的要求。这表明，嵌入式应用领 域中大量需要的仍是8位单片机，在当前及以后的相当一 段时间内8位单片机仍将占据单片机应用的主导地位。
第1章 单片机基础知识概述
第二阶段：MCU（Micro Controller Unit）即微控制器阶段 ，其主要的技术发展方向是，不断推进在嵌入式系统中集 成各种外围电路与接口电路的能力，以满足智能化控制的 需求。在此阶段中，Philips公司以其在嵌入式应用方面的 强大实力，推出了基于MCS-51内核的微控制器系列产品 ，使单片机进入MCU阶段。
第1章 单片机基础知识概述
③ 低功耗。目前，市场上有一半以上的单片机产品已 CHMOS化，这类单片机具有功耗小的优点，许多单片机 已可以在2.2V电压下运行，有的能在1.2V或0.9V低电压 下工作，功耗为μW级。
④ 高性价比。随着单片机的应用越来越广泛，各单片 机厂家会进一步改进单片机的性能，从而增强产品的竞 争力。同时，价格也是各厂家竞争的一个重要方面。所 以，更高性价比的单片机会逐渐进入市场。
第1章 单片机基础知识概述
④ 汽车电子与航空航天电子系统。通常这些系统中的集中 显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统 及运行监视器（黑匣子）等，都是将单片机嵌入其中实现 系统功能。
第1章 单片机基础知识概述
⑤ 家用电器。单片机应用到消费类产品之中，能大大提高 它们的性价比，提高产品在市场上的竞争力。目前家用电 器几乎都是单片机控制的产品，例如，空调、冰箱、洗衣 机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器及电子玩具等。
单片机
1.什么是单片机？单片机即单片微型计算机，是将微型处理器CPU、储存器(只读存储器POM和随机存储器PAM)、总线、定时/计数器、输入/输出接口I/O和其他多种功能器件集成在一小块芯片上构成的微型计算机。
2.单片机主要特点：集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低功耗、可扩展性好、性价比高3.51单片机内部结构：8位CPU、5个中断源，分为2个优先级、一个全双工串行I/O口、8位并行I/O口P0，P1，P2，P3、4KB的片内程序存储器（8031无）、片内数据存储器（片内RAM）、含21个特殊功能寄存器SFR- Special Function Register 、2个16位定时器/计数器、振荡器和时序逻辑（振荡频率1.2～12MHZ ）CPU是单片机的核心部分，振荡器和时序逻辑产生内部时钟，中断控制逻辑应付突发事件，并行I/O接口和串行I/O接口是数据传输通道，程序存储器存放单片机程序，是指挥所，数据存储器存放内部待定处理的数据和处理后的结果，是数据仓库，定时/计数器完成对外输入脉冲的计数或根据内部时钟及定时设置，周期性的产生定时信号。
4.CPU结构与工作原理CPU是单片机的核心，由运算器和控制器等部件组成（1）运算器以8位算术/逻辑运算部件ALU为核心，加上通过内部总线而挂在其周围的暂存器TMP1、TMP2、累加器ACC、寄存器B、状态标志寄存器PSW以及布尔处理器组成整个运算器的逻辑电路。
(2)累加器ACC(8位)需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器。
单片机内部数据传送的中转站。
累加器A在数据传输和处理过程中起重要作用。
(3)寄存器B(8位)与A累加器配合执行乘、除运算。
也可用作通用寄存器。
A和ACC的实质是一样的，对应地址都是0E0H，只是汇编在使用时，在格式上取了两个名字。
使用有一定的规律：当其要进行位表示时，必须用ACC，比如要写成ACC.7，而不能写成A.7；但当其作为8位二进制数时，ACC 和A都能用,但还是有区别：比如INC ACC和INC A都能用还有PUSH ACC, POP ACC不可以写成PUSH A 和POP A(4)程序状态字寄存器PSW (8位)1.进位标志Cy（PSW.7）表示运算是否有进位（借位），有“1”，否则“0”，很多算术逻辑运算指令都会影响。
单片机—百度百科
单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和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体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了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。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为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发展，单片机技术得到了巨大提高。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，并且进入主流市场。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[1]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和使用，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。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和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。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机芯片单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
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。
单片机究竟是什么
单片机1. 名词解释：单片机(Single-Chip Microcomputer)是一种集成电路芯片，也称Microcontroller（MCU）. 包括：中央处理器（CPU), 存储器（RAM和ROM), 输入/输出（I/O), 计时器/计数器（timer, counter)等，集成到一块硅片上构成完善的微型计算机系统。
相比于离线式计算机（比如家用PC）, 单片机是在线式实时控制的计算机。
在线式即现场控制，需要抗干扰能力和较低的成本。
2. 类型：包括8位、16位、32位、ARM、PIC、AVR和基于FPGA的单片机。
通过程序代码控制，存放在存储器中：只读存储器ROM(用来存储用户编译好的程序）, 随机存储器RAM（变量放在随机存储器中）.3. 单片机组成部分：1）CPU核心是单片机的主要计算单元，负责执行程序指令和数据处理。
2）RAM, ROM. 存储器用于存储程序指令、数据和临时变量等。
3）I/O, 输入/输出接口用于与外部设备进行数据交互。
（在单片机上，IO其实就是芯片上的引脚）4）Timer, counter. 时钟和计时器用于提供时间基准和定时功能。
5）晶振的作用就是给单片机提供一个时钟信号，时钟信号使单片机各内部组件同步工作并且和外部设备通信时也能达到同步，时钟信号会形成规律的时钟周期。
时钟周期是单片机内CPU工作最基本的，最小的时间单位，在一个或者多个时钟周期内，一系列的动作被执行。
无晶振，就没有时钟周期，没有时间周期，就无法执行程序代码，单片机无法工作。
4. 应用单片机通常具有较强的实时性能和可编程性，可以通过编程来实现各种功能和任务。
单片机可编程，并支持C, C++和汇编等编程语言。
常用于控制和执行各种嵌入式系统中的任务，如家电、汽车电子、工业自动化、通信设备等。
对单片机的认识
对单片机的认识单片机（Microcontroller Unit，缩写为MCU）是一种集成电路芯片，具有微处理器核心、存储器、输入输出接口以及其他功能模块，通常用于控制和执行特定任务。
单片机在各种电子设备中广泛应用，包括家电、汽车电子、智能手机等。
本文将从单片机的定义、工作原理、应用领域以及未来发展趋势等方面对单片机进行介绍。
一、单片机的定义单片机是一种集成电路芯片，内部集成了微处理器、存储器和外围设备控制接口等功能模块。
与传统的大型计算机相比，单片机体积小、功耗低，适合嵌入式系统应用。
单片机通常由指令系统、执行单元、存储器和I/O接口等部分组成，可以完成各种控制任务和算术运算。
二、单片机的工作原理单片机的工作原理可以简单概括为：接收输入信号、处理输入信号、输出控制信号。
单片机通过内部的运算、逻辑电路对输入信号进行处理，然后根据处理结果控制输出接口的状态。
单片机的运算和逻辑电路根据事先编写好的程序进行操作，程序中包含了各种指令和算法，用于实现特定的功能。
三、单片机的应用领域1. 家电控制：单片机广泛应用于家电产品，如洗衣机、冰箱、空调等。
通过单片机的控制，可以实现家电的自动化控制、定时启动等功能，提高用户的使用体验。
2. 汽车电子：现代汽车中的许多功能都是通过单片机实现的，例如发动机控制单元（ECU）、车载娱乐系统、智能导航等。
单片机在汽车电子领域的应用不断推动了汽车智能化和安全性的提升。
3. 工业控制：单片机在工业控制领域具有广泛的应用，例如自动化生产线、仪器仪表、传感器控制等。
单片机的高可靠性和强大的功能确保了工业设备的稳定运行和精确控制。
4. 智能手机：单片机也被用于智能手机等消费电子产品中，用于控制电源管理、触摸屏驱动、无线通信等功能。
单片机的小尺寸和低功耗满足了智能手机对电池寿命和性能的要求。
四、单片机的未来发展趋势随着物联网和人工智能等技术的快速发展，单片机将迎来更广阔的应用前景。
未来的单片机将更加小型化、智能化，具备更强大的计算和通信能力，可以满足各种异构系统的要求。
单片机原理与应用
单片机原理与应用一、引言单片机作为一种高度集成的微型计算机系统，具有体积小、成本低、功能强、可靠性高等优点，广泛应用于工业自动化、智能仪器、消费电子、家用电器等领域。
本文将详细介绍单片机的原理及其在各行各业中的应用。
二、单片机原理1.单片机概述单片机（MicrocontrollerUnit，MCU）是一种将微处理器、存储器、定时器/计数器、输入/输出接口等集成在一块芯片上的微型计算机系统。
它具有处理能力强、体积小、功耗低、成本低等特点，便于应用于各种嵌入式系统。
2.单片机结构单片机主要由中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入/输出接口（I/O口）、定时器/计数器、中断系统等组成。
其中，CPU负责执行程序和数据处理，存储器用于存储程序和数据，I/O口负责与外部设备通信，定时器/计数器用于实现定时和计数功能，中断系统用于处理各种中断请求。
3.单片机工作原理单片机的工作原理可以分为取指令、译码、执行、存储等阶段。
在取指令阶段，CPU从程序存储器中读取指令；在译码阶段，CPU对指令进行解码，确定操作类型和操作数；在执行阶段，CPU根据指令执行相应的操作；在存储阶段，CPU将执行结果存储到数据存储器中。
三、单片机应用1.工业控制单片机在工业控制领域具有广泛的应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、温度控制器、电机控制器等。
通过编程，单片机可以实现复杂的逻辑控制和运算功能，提高生产效率和产品质量。
2.智能仪器单片机在智能仪器领域中的应用包括数字电压表、数字频率计、示波器等。
利用单片机的处理能力和I/O口功能，可以实现对各种信号的采集、处理、显示和控制。
3.消费电子单片机在消费电子领域中的应用包括方式、电视、洗衣机、空调等。
通过编程，单片机可以实现各种功能，如用户界面控制、信号处理、通信等。
4.家用电器单片机在家用电器领域中的应用包括微波炉、电饭煲、豆浆机等。
利用单片机的控制功能，可以实现温度控制、定时控制、故障检测等功能。
单片机
5．什么叫单片机？其主要特点有哪些？答：在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。
单片机主要特点有：控制性能和可靠性高；体积小、价格低、易于产品化；具有良好的性能价格比。
2．80C51单片机的存储器的组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使用上有何特点？答：采用哈佛结构，在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间；80C51基本型单片机片内程序存储器为4KB，地址范围是0000H-0FFFH，用于存放程序或常数；片内数据存储器为128字节RAM，地址范围是00H-7FH，用于存放运算的中间结果、暂存数据和数据缓冲；另外在80H-FFH还配有21个SFR。
4．如果80C51单片机晶振频率分别为6 MHz、11.0592 MHz、12MHz时，机器周期分别为多少？答：机器周期分别为2μs，1.085μs，1μs。
5．80C51单片机复位后的状态如何？复位方法有几种？答：复位后，PC内容为0000H，P0口～P3口内容为FFH，SP内容为07H，SBUF内容不定，IP、IE和PCON的有效位为0，其余的特殊功能寄存器的状态均为00H。
复位方法一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。
8．80C51单片机的当前工作寄存器组如何选择？答：当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中的程序状态字寄存器PSW的RS1、RS0 来决定。
10．80C51单片机的程序存储器低端的几个特殊单元的用途如何？答：0000H：单片机复位入口地址；0003H：外部中断0的中断服务程序入口地址；000BH：定时/计数器0溢出中断服务程序入口地址；0013H：外部中断1的中断服务程序入口地址；001BH：定时/计数器1溢出中断服务程序入口地址；0023H：串行口的中断服务程序入口地址。
4．访问内部RAM单元可以采用哪些寻址方式？答：直接寻址、寄存器间接寻址和位寻址方式。
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第二章8051单片机:CPU、振荡器与时序电路、4KB的ROM、256B的RAM、两个16位的定时器/计数器T0和T1、4个8位的I/O端口（P0、P1、P2、P3）、串行口CPU功能：产生各种控制信号。
从功能上可分为运算器和控制器。
控制器：程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路控制器功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部控制信号，协调各功能部件的工作，完成指令所规定的功能。
程序计数器PC是一个16位的专用寄存器，具有自动加1的功能。
数据指针DPTR是一个16位的高位地址指针寄存器。
也可拆成两个独立的8位寄存器，即DPH（高8位）和DPL（低8位），分别占据83H和82H两个地址。
CPU的时序，将时序划为几种周期：时钟周期、机器周期、指令周期。
一个机器周期由12个振荡周期/时钟周期组成。
MCS-51单片机的时序，每个机器周期包含6个状态周期，若采用12MHz的晶振频率，则每个机器周期为12个振荡周期，即1/12MHz *12=1msI/O端口功能：P0口：可作为一般I/O口用，但当应用系统采用外部总线结构时，它分时作为低8位地址线和8位双向数据总线。
P1口：每1位均可独立作为I/O口使用。
P2口：可作为一般I/O口使用，但当应用系统采用外部总线结构时，它仅能作为高8位地址线。
P3口：双功能口。
作为第一功能使用时同P1口，每1位均可独立作为I/O口。
另外每1位均具有第二功能。
每1位的两个功能不能同时使用。
MCS-51单片机的引脚及功能1.主电源引脚Vcc 和VssVcc（40脚）：主电源+5VVss（20脚）:接地2.XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）：接外部晶振3.RST/VPD 、ALE/PROG 、PSEN、EA/Vpp控制信号引脚RST/VPD（9脚）：单片机复位/备用电源引脚ALE/PROG（30脚）：当访问外部存储器时，ALE的输出用于锁存低字节地址信号。
PSEN（29脚）：输出访问片外程序存储器的“读选通”信号。
EA/Vpp（31脚）：当EA输入端接高电平时，CPU可访问片内程序存储器4KB的地址范围。
当EA输入端接低电平时，CPU只能访问片外程序存储器。
4.输入/输出引脚P0、P1、P2、P3MCS-51单片机的存储器配置在物理结构上有四个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。
数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间：片内256B的RAM、片外最大可扩充64KB的RAM。
访问片内RAM使用MOV指令,访问片外RAM使用MOVX指令。
片内数据存储器在物理上可分为两个不同的区：00H~7FH（0~127）单元组成低128字节的片内RAM和80H~FFH（128~255）单元组成高128字节的专用寄存器（SFR）区。
堆栈指针SP：是一个特殊的存储区，用来暂存数据和地址，它是按先进后出的原则存取数据的。
程序状态字寄存器PSW：是一个8位的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息。
复位条件：在时钟电路工作后，必须在单片机的复位引脚至少维持两个机器周期以上的高电平。
复位方式：上电复位、按钮电平复位、外部脉冲复位、上电＋按钮电平复位、程序运行监视复位。
上电复位是利用电容充电来实现的，RC时间常数应大于两个机器周期。
上电＋按钮电平复位是上电复位和按钮电平复位的组合。
程序执行方式分为：连续执行、单步执行。
第三章MCS-51系列单片机的指令系统共有111条指令，其中49条是单字节指令，46条是双字节指令，16条是三字节指令。
指令的机器代码由操作码和操作数组成。
指令按编码长短分为：单字节指令、双字节指令、三字节指令。
操作码与操作数之间用空格分隔，操作数与操作数之间用逗号分隔。
寻址方式是指令中所规定的寻找操作数的方式。
MCS-51单片机的7种寻址方式：立即寻址如MOV A，#30H直接寻址：特殊功能寄存器只能用直接寻址方式来访问。
如MOV A，30H寄存器寻址如MOV A，R1寄存器间接寻址如MOV A，@R0基址加变址寻址如MOVC A，@A+DPTR相对寻址如SJMP 08H位寻址如MOV C，00HMCS-51单片机的111条指令按功能分为：数据传送类29条、算术运算类24条、逻辑运算类24条、控制转移类17条、位操作类17条。
DPTR中包含的外部数据存储器的16位地址信息的低8位由P0口输出，高8位由P2口输出，寻址范围为0000H~FFFFH。
PUSH指令是入栈指令，POP是出栈指令。
交换指令：XCH A，Rn ；XCH A，@Rn ；XCH A，direct；XCHD A，@Ri ；SWAP A ；逻辑运算指令以目的操作数的不同可分为：以A为目的操作数、以direct为目的操作数。
ANL、ORL、XRL是按位进行运算的。
rel=目的地址-（转移指令的起始地址+指令的字节数）rel＞127 不能正常跳转 rel＜127 能正常跳转等值伪指令EQU 定义字节伪指令DB 汇编结束伪指令END第四章中断源的入口地址不同的中断源有不同的中断矢量，当某中断源的中断请求被CPU响应之后，CPU将通过硬件自动地把相应中断源的中断入口地址（又称中断矢量地址）装入PC中，即从此地址开始执行中断服务程序。
因此，使用时一般在此地址单元中存放一条跳转指令，当CPU响应中断时，使单片机自动执行相应入口地址的跳转指令，然后再通过该跳转指令跳至用户安排的中断服务程序的入口处。
MCS-51单片机中断控制部分由4个专用寄存器组成，分别为TCON、SCON、IE、IP。
中断响应的阻断:1.正在执行同级或高优先级的中断服务程序2.现在的机器周期不是执行指令的最后一个机器周期，即正在执行的指令还没有完成前不响应任何中断3.正在执行的是中断返回指令RET1或是访问专用寄存器IE或IP的指令，CPU在执行RET1或读写IE或IP之后，不会马上响应中断请求，至少要再执行一条其他指令之后才会响应中断处理过程分为三个阶段：中断响应、中断处理、中断返回CPU响应中断的条件：1.有中断源发出中断请求2.中断总允许位EA=1，即CPU开中断3.申请中断的中断源的中断允许位为1，即没有被屏蔽定时器/计数器的工作原理：MCS-51单片机的两个定时器/计数器均有两种工作方式，即定时方式和计数方式。
这两种工作方式由TMOD的D6位和D2位选择。
定时方式：当TMOD的D6或D2被设置为0时，T1或T0工作于定时方式，其实质是在单片机内部对机器周期进行计数，计数脉冲输入信号由内部时钟提供，每一个机器周期计数器自动加1。
计数方式：当TMOD的D6或D2设置为1时，T1或T0工作于计数模式，其实质是对外部事件进行计数。
计数脉冲来自相应的外部输入引脚T1或T0，当外部输入脉冲信号产生由1至0的跳变时，计数器的值自动加1。
模式控制寄存器TMOD是一个专用寄存器，用于控制T1和T0的工作模式以及工作方式。
控制寄存器TCON的作用是用于控制定时器的启、停以及存放定时器的溢出标志和设置外部中断触发方式。
定时器/计数器的初始化步骤：1.确定定时器/计数器的工作模式、工作方式、启动控制方式，并利用传送指令将其写入TMOD寄存器。
2.设置定时器/计数器的初值。
直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1中。
16位计数初值必须分两次写入对应的计数器。
3.根据要求考虑是否采用中断方式。
使用中断方式时，应对寄存器IE赋值。
开放中断时，对应位置1；使用软件查询方式时，IE中对应位应清0进行中断屏蔽。
4.启动定时器/计数器工作。
若GATE设置为0时，SETB TRi指令执行后，定时器/计数器即可开始工作。
若GATE设置为1时，还必须由引脚INTi共同控制，只有当引脚INTi电平为高时，SETB TRi指令执行后定时器/计数器方可启动工作。
定时器/计数器一旦启动就按规定方式定时或计数。
计数初值的计算公式1.计数方式X=M-计数值2.定时方式X=M-计数值=M-(Tc /Tp)=M-(Tc*fOSC)/12串行通信过程1.接收数据过程，当CPU允许接收（即SCON的REN位置1）且接收中断标志RI复位时，就启动一次接受过程。
接收数据时，外界数据通过引脚RXD(P3.0)串行输入，数据最低位首先进入输入移位寄存器，一帧数据接收完毕在并行送入到缓冲器SBUF中，同时将接收中断标志RI置1.当用软件将输入的数据读走并将RI 复位后，才能再开始下一帧数据的输入过程，这个过程重复进行直至所有的数据接收完毕。
2.发送数据过程，当发送中断标志T1复位后，CPU执行任何一条写SBUF指令，就启动一次发送过程。
CPU在执行写SBUF指令的同时启动发送控制器开始发送数据，被发送的数据由TXD(P3.1)引脚串行输入，首先输出最低位。
当一帧数据发送完即发送缓冲器空时，CPU自动将发送中断标志T1置1。
当用软件将T1复位，同时又将下一个数据写入数据缓冲器SBUF后，CPU再次重复上述过程直到所有数据发送完毕。
串行口控制寄存器SCON和PCON都是特殊功能寄存器，地址分别为98H和87H。
串行口工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3波特率：串行口每秒钟发送或接收的二进制位数。
1.在方式0时，每个机器周期发送或接收一位数据，因此波特率固定为振荡频率的1/12，且不受SMOD位的控制。
2.方式2的波特率要受PCON中SMOD位的控制，当SMOD设置为0时，波特率为振荡频率的1/64，即等于fOSC /64；若SMOD设置为1时，则波特率等于fOSC/32，波特率=fOSC/(64/2SMOD)。
3.在方式1或方式3时，其波特率由定时器/计数器T1的溢出率与SMOD位共同控制。
波特率=T1的溢出率/(32/2SMOD)第五章单片机外部总线结构：地址总线、数据总线、控制总线地址总线由P0口提供低8位A0~A7，P2口提供高8位A8~A15。
MCS-51单片机扩展时的编址规则1.程序存储器和数据存储器地址可以重叠使用。
2外围扩展I/O接口芯片与数据存储器要统一编址。
外围I/O接口芯片不仅要占用数据存储器地址单元，而且也使用了数据存储器的读/写控制信号与读/写指令。
3.地址总线宽度为16位，所以外部程序存储器和数据存储器的最大寻址范围各位64KB。
MCS-51单片机扩展时的地址译码方法有线选法和全地址译码两种方法。
线选法是将各扩展芯片上的地址线均接到单片机系统对应的地址总线上，且外围芯片上的片选线也作为地址线接到地址总线剩余的高位任意一条线上。
特点：各扩展芯片均有独立片选控制线，地址有可能冲突且不连续，因此这种方法不适用于扩展芯片较多且容量小的存储器，一般只适用于扩展单片容量大的存储器。