项目一 认识单片机 51单片机应用技术课件
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《单片机应用技术》课件
CHAPTER
02
单片机硬件结构
单片机的基本组成
运算器
用于执行算术和逻辑运算的部 件。
控制器
控制单片机各部件协调工作的 中心部件。
存储器
存储程序和数据的部件。
输入/输出接口
实现单片机与外部设备进行数 据交换的部件。
单片机的引脚与封装
引脚
单片机上用于与其他电路连接的接口 。
封装
将单片机芯片封装起来的壳体，便于 安装和连接。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是单片 机应用的另一个重要领域， 通过单片机实现对生产设备 的自动化控制，提高生产效 率和产品质量。
工业自动化控制系统可以实 现的功能包括：自动化流水 线控制、工业机器人控制、 电机驱动与控制等。
单片机在工业自动化控制系 统中主要负责接收和处理各 种传感器和设备的信息，根 据预设的程序逻辑进行控制 ，并通过通信接口与其他设 备进行信息交互。
智能工业控制
单片机在工业自动化领域的应用将更 加广泛，提高生产效率和产品质量。
单片机与其他技术的融合发展
与传感器技术的融合
单片机可以与传感器技术结合，实现各种物理量的测量和智能化 处理。
与云计算技术的融合
通过云计算技术，可以实现单片机的远程监控和管理，提高数据处 理能力。
与人工智能技术的融合
单片机可以作为人工智能技术的硬件基础，实现各种智能化应用。
单片机的应用领域
总结词
智能仪表、工业控制、智能家居、通 信设备
详细描述
单片机被广泛应用于智能仪表、工业 控制、智能家居、通信设备等领域， 如智能电表、智能家居控制系统、智 能路由器等。
单片机的发展历程
总结词
4位单片机、8位单片机、16位单片机、32位单片机
51单片机介绍ppt课件(2024)
2024/1/29
28
其他常用外部设备接口技术
键盘接口
显示接口
通过扫描键盘矩阵或采用专用键盘接口芯 片实现键盘输入。
采用LED数码管、LCD液晶显示屏等显示设 备，通过单片机的I/O端口或专用显示驱动 芯片实现数据显示。
打印机接口
传感器接口
通过并行或串行接口与打印机连接，实现 数据的打印输出。
2024/1/29
片内资源丰富，包括RAM、ROM、定时器/计数器、串行通信接口等。
5
主要特点及应用领域
可扩展性强，可通过外部扩展芯片实现更多功能。
功耗低，适用于便携式设备。
应用领域
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6
主要特点及应用领域
工业控制
仪器仪表
通信设备
汽车电子
如电机控制、温度控制 等。
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如智能仪表、测量仪器 等。
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并行I/O口扩展方法
2024/1/29
简单I/O口扩展
利用单片机的空闲I/O端口，通过数据总线和控制总线与 扩展芯片连接，实现并行I/O口的扩展。
可编程I/O口扩展
使用可编程并行I/O接口芯片，如8255、8155等，通过编 程设置芯片的工作方式，实现灵活的I/O口扩展。
总线式I/O口扩展
采用总线式结构，将多个I/O接口芯片挂在总线上，通过 总线仲裁和地址译码电路实现I/O口的扩展。
26
串行通信接口技术
1
RS-232C接口
采用负逻辑电平，通过MAX232等电平转换芯片 与单片机的串行口连接，实现串行通信。
2
RS-485接口
采用差分信号传输方式，具有高抗干扰能力和远 距离传输能力，通过专用芯片与单片机的串行口 连接。
51单片机超详细教程PPT
51单片机超详细教程PPT目录•51单片机概述•51单片机硬件结构•指令系统与汇编语言编程•C语言编程与实例分析•中断系统与定时器/计数器应用•接口技术与应用扩展•调试技巧与故障排除方法0151单片机概述Part单片机定义与发展定义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块芯片上，构成完整的计算机系统。
发展历程从早期的4位、8位单片机，到如今的32位、64位高性能单片机，单片机的性能不断提升，应用领域也不断扩展。
51单片机特点及优势特点51单片机采用8051内核，具有高性能、低功耗、易于扩展等优点；同时拥有丰富的外设接口和强大的中断处理能力。
优势51单片机在嵌入式系统领域具有广泛的应用，其稳定的性能和成熟的生态系统使得开发者能够快速开发出高质量的嵌入式应用。
应用领域与市场需求应用领域智能家居、工业自动化、医疗设备、汽车电子、物联网等。
市场需求随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的性能、功耗、安全性等方面提出了更高的要求。
同时，市场对于单片机的定制化、差异化需求也日益增加。
0251单片机硬件结构Part中央处理器CPU运算器进行算术运算和逻辑运算控制器取指、译码、执行指令，控制程序流程寄存器组暂存数据和地址，加速CPU 运算速度STEP 01STEP 02STEP 03存储器组织程序存储器存放变量、中间结果等，一般使用RAM实现数据存储器特殊功能寄存器用于控制单片机的各种功能，如定时器、中断等存放程序代码和常数表格等，一般使用ROM或EPROM实现I/O 端口与外部设备通信的接口，分为并行I/O 和串行I/O 两种要点一要点二特殊功能寄存器用于控制I/O 端口的操作，如设置端口模式、读取端口状态等I/O 端口及特殊功能寄存器时钟电路提供单片机运行所需的时钟信号，一般由晶振和电容组成复位电路使单片机在启动时或异常情况下恢复到初始状态，一般由电阻和电容组成时钟电路与复位电路03指令系统与汇编语言编程Part指令格式及寻址方式指令格式由操作码和操作数组成，操作码指明操作性质，操作数表示操作对象。
C51单片机技术应用与实践课件完整pptx
0FH / 10H 第1组通用寄存器区
07H / 08H 第0组通用寄存器区 00H
数据缓冲区、堆栈区、 工作单元
即可位寻址，又可字节 寻址
R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、 R7
1） 通用寄存器区。四组通用寄存器，每组8个寄存器单元，
每组都以
R0~R7为寄存器单元编号。
RS1 RS0
0
0
理论认知
图 外部数据存储器区空间各单元中的内容
1
（3）程序存储器区
理论认知
图 程序存储器空间各单元中的内容
1
（4）工作寄存器和专用寄存器区
理论认知
图 工作寄存器和专用寄存器区
1
（5）并行输入/输出口
理论认知
图 并行输入/输出接口显示
1
理论认知
3、检查存储器状态
（1）单步运行 单击单步运行按钮 ，或者单击“Debug”下 拉菜单中的“Step” 。
状态寄存器PSW各位的意义
位序 PSW. PSW. PSW. PSW. PSW. PSW. PSW. PSW.
7
6
5
4
3
2
1
0
位标 CY
AC
F0 RS1 RS0 OV
∕
P
志
５）数据指针（DPTR） 按16位寄存器使用： DPTR也可以按两个8位寄存器分开使 用：DPH和DPL。
1
理论认知
1
理论认知
连接电脑和编程器，运行编程器RF1800软件，执行程序 烧写（固化）
脱机，现场运行，完成单片机开发
1
理论认知
1
理论认知
一、启动Keil μVision 2 1、双击 ，Keil μVision 2
单片机应用技术PPT课件
Keil C51软件的使用
什么是单片机
T
INT
定时器/计数器
中断系 统
并
P0-P3
行
CPU
串 行
TxD
I/
I/
RxD
O
O
口
存储 器
口
单片机应用系统
单片机应用系统
单
接口
片 机
＋
电路 及外
设等
＋
软 件
硬件
单片机应用系统由硬件和软件组 成
硬件是应用系统的基础
软件是在硬件的基础上对其资源 进行合理调配和使用，从而完成 应用系统所要求的任务，二者相 互依赖，缺一不可
如果没有头文件reg51.h，或者该文件中只定义了部分特殊功能寄存 器和位，用户也可以在程序中自行定义。
第2章 单片机开发系统
本章内容
单片机开发系统及功能 Keil C51软件的使用
单片机开发系统及功能
单片机开发系统是单片机应用系统设计的必 需工具，包括计算机、单片机在线仿真器、工 具软件、编程器等。 在线仿真功能 调试功能
单片机硬件结构
时钟电路
T0 T1
ROM
RAM 定时计数器
CPU
复位电路
并行接口 串行接口
中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
•
•
并8中位行央的I/处OI/O口理口：P器40个、
PC1P、UP：2、8P位3。，
•
•
•
•
串双时运功中5内4用个K行工钟断于部算能B中口串电控掩R存和断O：行路制膜放M源控口一：系R程：（O制。个可统序M外全：、，
• •
产序振1中/个个原格定两时现功内2元前用计25生列频断，）/始。时个定能M部，于16数计2个H时，率串2/1数时。用存R8中计数个6ZR个A6钟允行据或户放位断数器AMM，单脉许中和计使可的M2器，H：定元冲晶断单表数Z用读定：实共时和，1
《单片机应用技术》课件
掌握单片机调试技巧，快速排查和解决常见问题。
案例分析
1 智能温度控制器
通过单片机实现智能温 度控制，并了解使用单 片机解决温度控制问题 的一般步骤。
2 电子秤
设计和制作一个使用单 片机的精确电子秤，控 制和测量物体的重量。
3 遥控小车
使用单片机和无线通信 模块设计和制作一个遥 控小车，并了解遥控系 统的原理。
《单片机应用技术》PPT 课件
欢迎来到《单片机应用技术》PPT课件，本课程将深入讲解单片机的基础知 识、常用应用场景、编程技巧，并通过案例分析和实践项目展示来帮助您更 好地理解和了解到课程的目标和对学习者的要求，以及本课程的主要内容和学习方法。
单片机基础知识
实践项目展示
机械臂
展示一个由单片机控制的灵活 机械臂，演示机械臂运动和抓 取物体的能力。
气象监测系统
展示一个单片机控制的气象监 测系统，包括温度、湿度和气 压的测量和显示。
LED立方体
展示一个由单片机驱动的LED 立方体，展示各种灯光效果和 动画。
总结和答疑
在本节中，我们将回顾课程的重点内容并回答学员们提出的问题。
概述
介绍单片机的定义和基本 特征，以及其在现代电子 产品中的重要性。
结构
探索单片机的内部结构和 各个模块的功能，理解单 片机的工作原理。
常用器件
介绍单片机常用的外围器 件和传感器，以及它们在 电子项目中的应用。
常用单片机应用场景
智能家居
探索如何利用单片机技术实现 智能家居系统，提高家居的便 利性和舒适度。
自动化灌溉系统
了解自动化灌溉系统的原理和 设计，以及它在农业和园艺中 的应用。
安防系统
通过单片机技术实现安全监控 和入侵检测，提高家庭和企业 的安全性。
手把手教你学51单片机ppt课件
是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
第三阶段（1982-1990）
8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。 Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模件集成到片内，如A / D 、D / A 转换、PWM（脉宽调制）及WDT（看门狗）等，在单片机的片内集成有这
手把手教你学51单片机ppt 课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机基础知识 • 51单片机指令系统与汇编语言 • 51单片机C语言编程基础
目录
• 51单片机开发环境与工具 • 51单片机应用实例与实验
01
51单片机概述
51单片机定义与特点
定义
51单片机是对兼容Intel 8051指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8051单片机，后来随着 Flash rom技术的发展，8051单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是 ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
ASCII码
美国标准信息交换代码，用于表示字符 的编码，包括字母、数字、标点符号等 。
51单片机内部结构
CPU
中央处理器，负责执行指令和处理数据。
ROM
只读存储器，用于存储固定程序和常数。
定时器/计数器
用于计时和计数操作。
RAM
随机存取存储器，用于存储临时数据和程序执行过程中 的变量。
I/O端口
输入/输出端口，用于与外部设备通信和数据交换。
寄存器寻址
操作数在寄存器中，适用于快速访 问和操作寄存器中的数据。
位寻址
直接对内存单元的某一位进行操作 ，适用于位操作和控制标志位的设 置与清除。
第三阶段（1982-1990）
8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。 Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模件集成到片内，如A / D 、D / A 转换、PWM（脉宽调制）及WDT（看门狗）等，在单片机的片内集成有这
手把手教你学51单片机ppt 课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机基础知识 • 51单片机指令系统与汇编语言 • 51单片机C语言编程基础
目录
• 51单片机开发环境与工具 • 51单片机应用实例与实验
01
51单片机概述
51单片机定义与特点
定义
51单片机是对兼容Intel 8051指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8051单片机，后来随着 Flash rom技术的发展，8051单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是 ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
ASCII码
美国标准信息交换代码，用于表示字符 的编码，包括字母、数字、标点符号等 。
51单片机内部结构
CPU
中央处理器，负责执行指令和处理数据。
ROM
只读存储器，用于存储固定程序和常数。
定时器/计数器
用于计时和计数操作。
RAM
随机存取存储器，用于存储临时数据和程序执行过程中 的变量。
I/O端口
输入/输出端口，用于与外部设备通信和数据交换。
寄存器寻址
操作数在寄存器中，适用于快速访 问和操作寄存器中的数据。
位寻址
直接对内存单元的某一位进行操作 ，适用于位操作和控制标志位的设 置与清除。
51单片机PPT教程课件
使用并行接口芯片
如8255、8155等，这些芯片具有多个并行端口，可与单 片机直接相连，实现数据的并行传输。
使用特殊功能寄存器
51单片机内部集成了多个特殊功能寄存器，如P0、P1、 P2、P3等，这些寄存器可以直接与外部设备进行并行通信 。
串行通信接口原理及实现方式
串行通信原理
串行通信是一种逐位传输数据的方式，其通信速率较慢， 但只需一对传输线即可。在51单片机中，串行通信主要通 过串行接口芯片或UART（通用异步收发器）实现。
具有多种低功耗工作模式，适用于便携式设备。
主要特点及应用领域
工业控制
如电机控制、温度控制等。
智能家居
如智能照明、智能安防等。
主要特点及应用领域
仪器仪表
如数字万用表、示波器等。
通信设备
如调制解调器、无线通信模块等。
市场现状与前景展望
市场现状
目前，51单片机市场已经相对成熟，国内外众多厂商推出了 各具特色的51单片机产品，形成了激烈的市场竞争。同时， 随着物联网、智能家居等新兴市场的崛起，51单片机的应用 需求不断增长。
自1980年代初期Intel推出首款8051单片机以来，经过不断的技术升 级和市场拓展，51单片机逐渐发展成为应用广泛的微控制器之一。
主要特点及应用领域
01
主要特点
02
8位处理器，运算速度快。
03
片内集成RAM、ROM、定时 器/计数器、串行通信接口等
丰富资源。
主要特点及应用领域
01
02
采用哈佛结构，程序和数据存储器分开，提高了系统性能。
51单片机C语言编程
详细讲解如何使用C语言编写51单片机程序，包 括寄存器操作、中断处理、定时计数、串行通信 等功能。
如8255、8155等，这些芯片具有多个并行端口，可与单 片机直接相连，实现数据的并行传输。
使用特殊功能寄存器
51单片机内部集成了多个特殊功能寄存器，如P0、P1、 P2、P3等，这些寄存器可以直接与外部设备进行并行通信 。
串行通信接口原理及实现方式
串行通信原理
串行通信是一种逐位传输数据的方式，其通信速率较慢， 但只需一对传输线即可。在51单片机中，串行通信主要通 过串行接口芯片或UART（通用异步收发器）实现。
具有多种低功耗工作模式，适用于便携式设备。
主要特点及应用领域
工业控制
如电机控制、温度控制等。
智能家居
如智能照明、智能安防等。
主要特点及应用领域
仪器仪表
如数字万用表、示波器等。
通信设备
如调制解调器、无线通信模块等。
市场现状与前景展望
市场现状
目前，51单片机市场已经相对成熟，国内外众多厂商推出了 各具特色的51单片机产品，形成了激烈的市场竞争。同时， 随着物联网、智能家居等新兴市场的崛起，51单片机的应用 需求不断增长。
自1980年代初期Intel推出首款8051单片机以来，经过不断的技术升 级和市场拓展，51单片机逐渐发展成为应用广泛的微控制器之一。
主要特点及应用领域
01
主要特点
02
8位处理器，运算速度快。
03
片内集成RAM、ROM、定时 器/计数器、串行通信接口等
丰富资源。
主要特点及应用领域
01
02
采用哈佛结构，程序和数据存储器分开，提高了系统性能。
51单片机C语言编程
详细讲解如何使用C语言编写51单片机程序，包 括寄存器操作、中断处理、定时计数、串行通信 等功能。
单片机应用技术ppt课件
单片机程序调试与烧录
程序调试技能
掌握常用的程序调试技能，如断点、单步执 行、变量视察等。
烧录工具的使用
熟悉并掌握各种烧录工具的使用，如JTAG 、SWD等。
程序烧录过程
将编译好的程序通过烧录工具下载到单片机 中。
程序调试与修改
在程序调试过程中，根据调试结果对程序进 行修改和完善。
单片机项目开发流程与经验分享
单片机应用技术PPT课件
汇报人：XXX 202X-XX-XX
contents
目录
• 单片机基础知识 • 单片机应用领域 • 单片机编程技术 • 单片机开发实践 • 单片机发展趋势与展望
01
单片机基础知识
单片机的定义与分类
总结词：单片机的定义与分类
01
输标02入题
单片机是一种集成电路芯片，将计算机的中央处理器 、存储器、输入输出接口等集成在一块芯片上，从而 实现微型计算机的基本功能。
混合编程概述
介绍混合编程的概念、优势以及适用场景。
常见混合编程方式
讲授汇编语言与C语言的混合编程方法，如嵌入汇编、C语言调用汇编程序等。
混合编程注意事项
强调混合编程时需要注意的兼容性、效率等问题。
混合编程应用实例
通过实际案例展示混合编开发实践
单片机开发板的选择与使用
单片机的开发环境与编程语言
总结词：单片机的开发环境与编程语 言
单片机常用的编程语言有C语言和汇 编语言，其中C语言由于其易读性和 可移植性而被广泛使用。
单片机的开发环境包括Keil、IAR等 集成开发环境（IDE），这些环境提 供了代码编写、编译、调试等功能。
在开发环境中编写代码后，需要进行 编译和调试，以确保程序的正确性和 稳定性。
图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)
寄存器组
包括累加器A、寄存器B、 程序状态字PSW等，用于 暂存数据和状态信息。
存储器组织
程序存储器
用于存放程序代码和表格常数，一般 采用ROM或EPROM芯片。
特殊功能寄存器SFR
用于控制单片机的各种功能，如定时 器、中断等。
数据存储器
用于存放数据，包括内部RAM和外部 RAM。
I/O端口及特殊功能寄存器
硬件电路设计思路及关键器件选型建议
51单片机
选用高性能、低功耗的51单片机 ，如STC89C52RC等。
无线通信模块
根据实际需求选用合适的无线通 信模块，如ESP8266 Wi-Fi模块
、HC-05蓝牙模块等。
电源芯片
选用稳定性好、效率高的电源芯 片，如LM2596等。
软件编程实现过程剖析
初始化单片机系统
51单片机在工业自动化、智能家居、仪器 仪表等领域有着广泛的应用基础，为开发者 提供了丰富的经验和案例参考。
应用领域与市场需求
应用领域
51单片机广泛应用于工业自动化、智能家居、仪器仪表、汽车电子、医疗设备等领域。例如，工业自动化中的电 机控制、温度控制等；智能家居中的智能照明、智能安防等；仪器仪表中的数据采集、显示控制等。
市场需求
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的性能和功能提出了更高的要求。同时，市场对于低功耗、 高可靠性、安全性等方面的需求也在不断增加。因此，未来51单片机需要不断提升自身性能，满足市场需求。
02
51单片机硬件结构
中央处理器CPU
01
02
03
运算器
进行算术运算和逻辑运算 。
控制器
取指、译码、执行，控制 单片机各部分协调工作。
51单片机及其应用PPT课件
从而使应用系统的印制板减小、接插件减 少、安装简单方便。
.
17
1.3.2 单片机的应用领域
◆智能仪器仪表
单片机用于各种仪器仪表，一方面提 高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪 器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表 的硬件结构，从而可以方便地完成仪器 仪表产品的升级换代。如各种智能电气 测量仪表、智能传感器等。
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。
.
13
1.2.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它 的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对 人类的生产和生活方式产生了巨大的影响 。
.
3
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出 了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序 存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备组成这一计算机的经典结构。
另外，在交通领域中，汽车、火车、 飞机、航天器等均有单片机的广泛应 用。如汽车自动驾驶系统、航天测控 系统、黑匣子等 。
.
22
.
17
1.3.2 单片机的应用领域
◆智能仪器仪表
单片机用于各种仪器仪表，一方面提 高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪 器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表 的硬件结构，从而可以方便地完成仪器 仪表产品的升级换代。如各种智能电气 测量仪表、智能传感器等。
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。
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1.2.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它 的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对 人类的生产和生活方式产生了巨大的影响 。
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3
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出 了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程序 存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备组成这一计算机的经典结构。
另外，在交通领域中，汽车、火车、 飞机、航天器等均有单片机的广泛应 用。如汽车自动驾驶系统、航天测控 系统、黑匣子等 。
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51单片机课件第一讲 认识单片机
系统级开发仿真环境
系统级开发仿真环境
数字模拟混合电路仿真及分析 微处理器与外围电路协同仿真 支持程序调试，系统级开发） （支持程序调试，系统级开发） 丰富元器件库 （R L C IC LCD USB Motor, etc.） ） 各种虚拟仪器 （示波器 万用表 逻辑分析仪 信号发生器 等） PCB设计 设计
单片机应用系统
单片机应用系统
单片机应用系统: 硬件系统和 单片机应用系统 : 由 硬件系统 和 软件系统组成 软件系统组成 硬件是应用系统的基础 硬件是应用系统的基础
单 片 机
＋
接口 电路 及外 设等
＋
软 件
软件是在硬件的基础上对其资源 软件是在硬件的基础上对其资源 进行合理调配和使用， 进行合理调配和使用，从而完成 应用系统所要求的任务， 应用系统所要求的任务，二者相 互依赖， 互依赖，缺一不可
硬件
注：本课程的重点
1.掌握单片机及其基本应用系统硬件原理。 1.掌握单片机及其基本应用系统硬件原理。 掌握单片机及其基本应用系统硬件原理 2.掌握软件设计与调试的基本技能 掌握软件设计与调试的基本技能。 2.掌握软件设计与调试的基本技能。
二、单片机与嵌入式系统
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。目 前嵌入式系统已经渗透到我们生活中的每个角落， 工业、服务业、消费电子……，而恰恰由于这种 范围的扩大，使得“嵌入式系统”更加难于明确 定义。
3）开发环境 ）
编译、汇编、连接程序，命令行工作方式 集成开发环境（IDE），菜单、工具条 IDE一般由单片机厂商或第三方软件公司提供： Keil uVision – 51系列通用，Asm/C，ARM IAR，ImageCraft ATMEL，MICROCHIP，TI，MOTO … … IDE免费，但C语言编译器一般需要购买。
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采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、 电冰箱、空调机、彩电、 其他音响视频器 材、再到电子秤量设备，五花八门，无所 不在。
2020/7/7
2020/7/7
• （4）在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以
很方便地与计算机进行数据通信，为在计 算机网络和通信设备间的应用 提供了极好
机巩固、发展及16位单片机、32位单片机
推出阶段。16位单片机的典型产品为Intel
公司生产的MCS-96系列单片机。而32位单
片机除了具有更高的集成度外，其数据处
理速度比16位单片机提高许多，性能比8位
、16位单片机更加优越。20世纪90年代是
单片机制造业大发展的时期，这个时期的
Mortorola、Intel、ATMEL、德州仪器(TI)、
2020/7/7
单片机的应用领域
• （1）在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积 小、功耗低、控制功能
强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点 ，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型 的传感器，可实现诸如电压、功率、频率 、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度 、长度、硬度、元素、压力等物理量的测 量。采用单片机控制使得仪 器仪表数字化 、智能化、微型化，且功能比起采用电子 或数字电路更加强大。 例如精密的测量设
三菱、日立、Philips、LG等公司也开发了
2020/7/7
单片机的特点
• （1）高集成度，体积小，高可靠性 • 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片
上，集成度很高，体积自然也是最小的。 芯片本身是按工业测控环境要求设计的， 内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一 般通用的CPU。单片机程序指令，常数及 表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号 通道均在一个芯片内，故可靠性高。
2020/7/7
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2020/7/7
• （2）在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统
、数据采集系统。例如工厂流水线的智能 化管理，电梯智能化控制、各种报警系统 ，与计算机联网构成二级控制系统等。2 Nhomakorabea20/7/7
• （3）在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都
。
2020/7/7
• 第二阶段（1976年-1978年）：低性能单片 机阶段。1976年，Intel公司推出的MCS-48 单片机（8位单片机）极大地促进了单片机 的变革和发展；1977年，GI公司推出了 PIC1650，但这个阶段的单片机仍然处于低 性能阶段。
2020/7/7
• 第三阶段（1978年-1983年）：高性能 单片机阶段。1978年，Zilog公司推出了28 单片机；1980年，Intel公司在MCS-48单片 机的基础上推出了MCS-51系列，Mortorola 公司推出了6801单片机；这些产品使单片
2020/7/7
• （4）易扩展 • 片内具有计算机正常运行所必需的部件。
芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行 、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规 模的计算机应用系统。
2020/7/7
• （5）优异的性能价格比
• 单片机的性能极高。为了提高速度和运行 效率，单片机已开始使用RISC流水线和 DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破 64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB ，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量 则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因 而销量极大，各大公司的商业竞争更使其 价格十分低廉，其性能价格比极高。
机的性能及应用跃上了一个新的台阶。此 后，各公司的8位单片机迅速发展起来。这 个阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口、 多级中断系统、16位定时器／计数器，片 内ROM、RAM容量加大，且寻址范围可达 64 2020/7/7 KB，有的片内还带有A／D转换器。由
•
第四阶段（1983年-现在）：8位单片
2020/7/7
单片机编程语言
• （1）PL/M
• PL/M是Intel从8080微处理器开始为其系列 产品开发的编程语言。它很像PASCAL，是 一种结构化语言，但它使用关键字去定义 结构。总的来说，PL/M是“高级汇编语言 ”，可详细控制代码的生产。但对51系列 单片机，PL/M不支持复杂的算术运算、浮 点变量，而且无丰富的库函数支持。学习 PL/M无异于学习一种新语言，因此学习它 的人较少。
2020/7/7
•
路
单片机
存储器
CPU
I / O口
时钟电路 控制电路
定时器
晶 片
单 硅
2020/7/7
•
单片机的发展
•
•
第一阶段（1974年-1976年）：单片
机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双
片的形式而且功能比较简单。1974年12月
，仙童公司推出了8位的F8单片机，实际上
只包括了8位CPU、64B RAM和2个并行口
项目一 认识单片机
任务1.1任务一 认识单片机 任务1.2任务二 MCS-51单片机的内存空间
2020/7/7
这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成
内存条
2020/7/7
CPU
主板
单板机
•
输入输出接口 芯片
CCPPU芯U片
定时计数器 芯片
• 内印存条
存储器芯片
• 刷 A/D、D/A
芯片
• 电
2020/7/7
• （2）控制功能强 • 为了满足对对象的控制要求，单片机的指
令系统均有极丰富的条件:分支转移能力， I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用 于专门的控制功能。
2020/7/7
• （3）低电压，低功耗，便于生产便携式产 品
• 为了满足广泛使用于便携式系统，许多单 片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工 作电流仅为数百微安。
的物质条件，现在的通信设备基本上都实 现了单片机智能控制，从手机，电话机、 小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统 、列车无线通信、再到日常工作中随处可 见的移动电话，集群移动通信，无线电对 讲机等。
2020/7/7
• （5）单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛
，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪 ，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
2020/7/7
2020/7/7
• （6）在各种大型电器中的模块化应用
• 某些专用单片机设计用于实现特定功能， 从而在各种电路中进行模块化应用，而不 要求使用人员了解其内部结构。如音乐集 成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电 子芯片中（有别于磁带机的原理），就需 要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐 信号以数字的形式存于存储器中（类似于 ROM），由微控制器读出，转化为模拟音 乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中 ，这种模块化应用极大地缩小了体积，简
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• （4）在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以
很方便地与计算机进行数据通信，为在计 算机网络和通信设备间的应用 提供了极好
机巩固、发展及16位单片机、32位单片机
推出阶段。16位单片机的典型产品为Intel
公司生产的MCS-96系列单片机。而32位单
片机除了具有更高的集成度外，其数据处
理速度比16位单片机提高许多，性能比8位
、16位单片机更加优越。20世纪90年代是
单片机制造业大发展的时期，这个时期的
Mortorola、Intel、ATMEL、德州仪器(TI)、
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单片机的应用领域
• （1）在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积 小、功耗低、控制功能
强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点 ，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型 的传感器，可实现诸如电压、功率、频率 、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度 、长度、硬度、元素、压力等物理量的测 量。采用单片机控制使得仪 器仪表数字化 、智能化、微型化，且功能比起采用电子 或数字电路更加强大。 例如精密的测量设
三菱、日立、Philips、LG等公司也开发了
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单片机的特点
• （1）高集成度，体积小，高可靠性 • 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片
上，集成度很高，体积自然也是最小的。 芯片本身是按工业测控环境要求设计的， 内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一 般通用的CPU。单片机程序指令，常数及 表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号 通道均在一个芯片内，故可靠性高。
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• （2）在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统
、数据采集系统。例如工厂流水线的智能 化管理，电梯智能化控制、各种报警系统 ，与计算机联网构成二级控制系统等。2 Nhomakorabea20/7/7
• （3）在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都
。
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• 第二阶段（1976年-1978年）：低性能单片 机阶段。1976年，Intel公司推出的MCS-48 单片机（8位单片机）极大地促进了单片机 的变革和发展；1977年，GI公司推出了 PIC1650，但这个阶段的单片机仍然处于低 性能阶段。
2020/7/7
• 第三阶段（1978年-1983年）：高性能 单片机阶段。1978年，Zilog公司推出了28 单片机；1980年，Intel公司在MCS-48单片 机的基础上推出了MCS-51系列，Mortorola 公司推出了6801单片机；这些产品使单片
2020/7/7
• （4）易扩展 • 片内具有计算机正常运行所必需的部件。
芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行 、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规 模的计算机应用系统。
2020/7/7
• （5）优异的性能价格比
• 单片机的性能极高。为了提高速度和运行 效率，单片机已开始使用RISC流水线和 DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破 64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB ，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量 则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因 而销量极大，各大公司的商业竞争更使其 价格十分低廉，其性能价格比极高。
机的性能及应用跃上了一个新的台阶。此 后，各公司的8位单片机迅速发展起来。这 个阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口、 多级中断系统、16位定时器／计数器，片 内ROM、RAM容量加大，且寻址范围可达 64 2020/7/7 KB，有的片内还带有A／D转换器。由
•
第四阶段（1983年-现在）：8位单片
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单片机编程语言
• （1）PL/M
• PL/M是Intel从8080微处理器开始为其系列 产品开发的编程语言。它很像PASCAL，是 一种结构化语言，但它使用关键字去定义 结构。总的来说，PL/M是“高级汇编语言 ”，可详细控制代码的生产。但对51系列 单片机，PL/M不支持复杂的算术运算、浮 点变量，而且无丰富的库函数支持。学习 PL/M无异于学习一种新语言，因此学习它 的人较少。
2020/7/7
•
路
单片机
存储器
CPU
I / O口
时钟电路 控制电路
定时器
晶 片
单 硅
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单片机的发展
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•
第一阶段（1974年-1976年）：单片
机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双
片的形式而且功能比较简单。1974年12月
，仙童公司推出了8位的F8单片机，实际上
只包括了8位CPU、64B RAM和2个并行口
项目一 认识单片机
任务1.1任务一 认识单片机 任务1.2任务二 MCS-51单片机的内存空间
2020/7/7
这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成
内存条
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CPU
主板
单板机
•
输入输出接口 芯片
CCPPU芯U片
定时计数器 芯片
• 内印存条
存储器芯片
• 刷 A/D、D/A
芯片
• 电
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• （2）控制功能强 • 为了满足对对象的控制要求，单片机的指
令系统均有极丰富的条件:分支转移能力， I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用 于专门的控制功能。
2020/7/7
• （3）低电压，低功耗，便于生产便携式产 品
• 为了满足广泛使用于便携式系统，许多单 片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工 作电流仅为数百微安。
的物质条件，现在的通信设备基本上都实 现了单片机智能控制，从手机，电话机、 小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统 、列车无线通信、再到日常工作中随处可 见的移动电话，集群移动通信，无线电对 讲机等。
2020/7/7
• （5）单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛
，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪 ，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
2020/7/7
2020/7/7
• （6）在各种大型电器中的模块化应用
• 某些专用单片机设计用于实现特定功能， 从而在各种电路中进行模块化应用，而不 要求使用人员了解其内部结构。如音乐集 成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电 子芯片中（有别于磁带机的原理），就需 要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐 信号以数字的形式存于存储器中（类似于 ROM），由微控制器读出，转化为模拟音 乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中 ，这种模块化应用极大地缩小了体积，简