1 单片机概述
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；
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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。
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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。
第1章 单片机概述
目录第 1 章概述 (1)1.1 单片机的应用领域 (2)1.2 AVR单片机及其主要特点 (3)1.3 单片机的发展历史 (4)1.4 单片机的发展趋势 (6)1.5 AVR系列单片机简介 (8)第 1 章概述单片机是一种超大规模集成电路芯片。
把具有数据处理功能的微处理器(CPU)，具有数据存储功能的程序存储器(只读存储器，ROM)和数据存储器(可读可写存储器，RAM)，具有与外界交换数据功能的输入输出接口电路(I/O口)集成在同一块芯片上就构成了一个基本的单片机，为方便应用，一般还把一些常用的外围器件也集成到同一块芯片上，常见的外围器件有定时计数器（T/C），各种串行通信接口(RS232异步串行接口,SPI接口,一总线接口，I2C总线接口等)，脉宽调制电路(PWM)，模拟信号多路切换器及模数转换器（A/D）等，实际上单片机就是一个单芯片的计算机系统。
单片机中的微处理器CPU在时钟脉冲产生的时间序列信号控制下，从第一条指令开始一步一步地执行预先写入在只读程序存储器(ROM)中的程序，在程序的控制下，通过各种输入输出接口与外界（或集成在内部的外围器件）交换信息，完成各种既定的任务。
输入信息一般有传感器，按键，开关，定时器，串行接口等信号，输出信息一般用于控制继电器，屏幕，电机，开关，串行接口等，程序执行过程中产生的中间数据则存放在CPU寄存器和数据存储器(RAM)中，实际上，单片机的任务就是在时序信号控制下，逐条执行程序指令，与外界交换跟踪信息，单片机硬件至少有CPU，ROM，RAM，I/O，工作时还要有一个可以产生时序的时钟信号。
一个简单的例子就是程序控制的洗衣机，厂家把各种洗衣的定时程序预先写入到单片机的只读程序存储器ROM里，单片机的输入接口与传感器（水位传感器，称重传感器，温度传感器，混浊度传感器等），按键，开关相连，输出接口与洗衣机电机，电磁阀门，显示器，指示灯等执行设备相连，洗衣机运行时，CPU在时钟控制下，一步一步地执行预先写入的程序，通过不断查询的方式或外部器件主动要求的中断方式读取输入接口信息，如根据混浊度传感器获得是否换水的信息，根据水位传感器获得水位信息，根据使用人员对按键的操作获得应执行那段程序（毛毯或丝绸）的信息，然后根据程序预定的处理方法对输入数据进行分析处理，获得控制输出接口的数据，如电磁阀的开关，电机的正反转，显示器显示的内容等数据，把这些数据送到输出接口控制相应的执行设备运行，完成洗衣任务。
单片机原理及应用第1章 概述
第1章 概 述 第四阶段是以嵌入式Internet为标志的嵌入式系统，这是 一个正在迅速发展的阶段。
目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随 着Internet的发展和Internet技术与信息家电、工业控制 技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将 代表着嵌入式技术的真正未来。
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第1章 概 述
1.2 单片机的发展概况
1.2.1 数据总线位数的发展
1．4位单片机阶段
自1975年美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS1000后，各个计算机生产公司竞相推出4位单片机。例如美国国 家半导体公司(National Semiconductor)的COP402系列，日本电 气公司(NEC)的μPD75XX系列，美国洛克威尔公司(Rockwell)的 PPS/1系列，日本松下公司的MN1400系列，富士通公司的MB88 系列等。
的接口电路设计技术。
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第1章 概 述
单片机与嵌入式系统
• 嵌入式系统定义
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。
(4) 单片机的外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满 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和灵活性。
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第1章 概 述
1.3.2 单片机的优点及应用
(1) 体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便地 组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。
什么是单片机(一)2024
什么是单片机（一）引言概述：单片机（Microcontroller，简称MCU）是一种集成了处理器核心、内存、输入/输出控制器和各种外设功能的微型计算机系统。
它具有体积小、功耗低、成本低廉、易编程等特点，并广泛应用于嵌入式系统中。
本文将从单片机的原理、功能、应用领域、优势和发展趋势等五个大点进行阐述。
一、单片机的原理1. 单片机的基本组成及结构2. 单片机的工作原理和运行方式3. 单片机的逻辑结构和存储结构4. 单片机的时钟系统和中断系统5. 单片机和传统计算机的比较二、单片机的功能1. 单片机的数据处理功能2. 单片机的输入和输出功能3. 单片机的定时和计数功能4. 单片机的通信功能5. 单片机的其他功能（如模拟信号处理、PWM输出等）三、单片机的应用领域1. 工业控制领域中的单片机应用2. 消费电子领域中的单片机应用3. 汽车电子领域中的单片机应用4. 医疗设备领域中的单片机应用5. 家电及智能家居领域中的单片机应用四、单片机的优势1. 体积小、功耗低、成本低廉的优势2. 简单易用的开发工具和开发环境3. 丰富的外设资源和接口通信能力4. 可靠性和稳定性较高5. 灵活性和可扩展性较强五、单片机的发展趋势1. 集成度的不断提高2. 功耗的进一步降低3. 多核技术的应用和发展4. 物联网和嵌入式系统的需求推动5. 特定领域需求的定制化发展总结：通过对单片机的原理、功能、应用领域、优势和发展趋势的阐述，我们可以看到单片机在现代技术中的广泛应用和重要作用。
单片机的小巧、低功耗、灵活性等特点，使其成为嵌入式系统设计的高效工具。
随着技术的不断发展和需求的不断增加，单片机将继续迎来更广阔的应用领域和更好的发展前景。
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。
习题参考答案1章
习题参考答案1章第1章单片机概述1．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为和答：微控制器，嵌入式控制器。
2．单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和3部分集成于一块芯片上。
答：CPU、存储器、I/O口。
3．8051与8751的区别是A．内部数据存储单元数目不同B．内部数据存储器的类型不同C．内部程序存储器的类型不同D．内部寄存器的数目不同答：C。
4．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的A．辅助设计应用；B．测量、控制应用；C．数值计算应用；D．数据处理应用答：B。
5．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机它们之间有何区别？答：微处理器、微处理机和CPU都是中央处理器的不同称谓；而微计算机、单片机都是一个完整的计算机系统，单片机特指集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
6．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别是8031、8051和8751。
它们的差别是在片内程序存储器上。
8031无片内程序存储器，8051片内有4KB的程序存储器ROM，而8751片内集成有4KB的程序存储器EPROM。
7．为什么不应当把51系列单片机称为MCS-51系列单片机？答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。
8．AT89C51单片机相当于MCS-51系列单片机中的哪一种型号的产品？答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89C51芯片内的4KBFlah存储器取代了87C51片内的4KB的EPROM。
第2章AT89C51单片机片内硬件结构1．在AT89C51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为答：2μ2．AT89C51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。
答：12。
3．内部RAM中，位地址为40H、88H的位，该位所在字节的字节地址分别为和答：28H；88H。
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
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。
第一章 单片机概述
(3) DSP (公司)
Rockwell 650X•••
第一章
单片机概述
1.2 单片机的发展 1.2.1 单片机的发展概述
1.2.2
资源配置 子系列
MCS-51单片机系列
片内 片内 ROM RAM 无 ROM EPROMEEPROM 容量 容量 片内ROM形式 8951 8952 4KB 8KB 128B 256B 中 定时器/ 断 计数器 源 2*16 3*16 5 6
第一章
1.1
控制器
单片机概述
电子管
单片机的概念
运算器
单片机
晶体管 集成电路 大规模、超大 规模集成电路 甚大规模集成 电路
CPU
存储器
输入/输出设备
发展方向： 1.高速度、大容量、高性能 2.体积小、价格廉、稳定可靠
第一章
1.1
单片机概述
单片机的概念
1.1.1
单片机的名称
一片芯片相当于一个计算机系统 国内通称 单片机
5. 军事装备方面
第一章
1.1
单片机概述
单片机的概念
1.2 单片机的发展 1.2.1 单片机的发展概述
1946 第一台计算机诞生 当前： (1) MCS-51、MCS-96系列发展。 (2) PIC (Microchip公司)
1971 第一个微处理器诞生 1976 MCS-48(8位) 1980 MCS-51(8位) 1983 MCS-96(16位) 80年代末 Motorola 680X
嵌入式
微控制器
Single Chip MicroComputer
国际通称 微控制器 Micro Control Unit
Embed
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。
(凌阳十六位单片机原理及应用)第1章单片机概述
智能化
单片机集成越来越多的AI算法 和功能，实现智能化控制和处 理。
网络化
单片机集成网络接口，实现远 程控制和数据传输。
单片机的发展前景
01
02
03
04
物联网应用
随着物联网技术的不断发展， 单片机在智能家居、智能农业
等领域的应用前景广阔。
人工智能
单片机在人工智能领域的应用 将逐渐增多，如机器人控制、
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02
03
串行通信接口
实现单片机与其他设备间 的串行数据传输。
并行通信接口
连接单片机与并行设备， 实现高速数据传输。
可编程接口
根据需要配置为各种功能， 如模拟数字转换器(ADC)、 脉宽调制器(PWM)等。
04
单片机的软件编程
单片机的编程语言
C语言
C语言是一种通用的编程语言，适 用于各种类型的单片机编程。它 具有高效、可移植性强、可读性 好的特点。
05
单片机的开发工具
单片机的开发板
开发板是用于单片机开发的硬件平台， 提供单片机所需的各种外设接口和扩 展模块，方便开发者进行硬件调试和 程序开发。
开发板的选择需要根据具体的项目需 求和开发环境来决定，同时需要考虑 开发板的性能、扩展性、易用性和成 本等因素。
常见的开发板包括基于特定单片机的 开发板和通用型开发板，前者片机的仿真器
仿真器是用于模拟单片机运行环境的工具，可以在电脑上模拟单片机的运行过程， 方便开发者进行软件调试和测试。
仿真器可以模拟单片机的各种外设和接口，提供与实际硬件相似的运行环境，使得 开发者可以在没有实际硬件的情况下进行开发和测试。
仿真器的选择需要考虑其对目标单片机的支持、仿真速度、界面友好性和易用性等 因素。
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。
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
1.1 单片机的特点及发展概况
第1章单片机概论1.1 单片机的特点及发展概况单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。
它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。
从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。
1.1.1 单片机——微控制器嵌入式应用的概念1．单片机概述所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。
因此单片机早期的含义为单片微型计算机（single chip microcomputer），直接译为单片机，并一直沿用至今。
由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。
随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。
这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（microcomputer）传统的体系结构，所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。
单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称之为嵌入式微控制器（embedded micro controller）。
但是，在国内单片机的叫法仍然有着普遍的意义。
我们已经把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，它是一个典型的嵌入式应用计算机系统。
目前按单片机内部数据通道的宽度，把它们分为4位、8位、16位及32位单片机。
2．单片机和微处理器随着大规模与超大规模集成电路技术的快速发展，微计算机技术形成了两大分支：微处理器（micro processor unit，MPU）和单片机（micro controller unit，MCU）。
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课程： 课程：单片机技术
教材： 教材：单片机基础
内容： 内容：1 单片机概述
第二阶段（1974～1978年 第二阶段（1974～1978年）：初级单片机阶段 以Intel公司MCS-48为代表，这个系列的单片机内集成了8位 Intel公司MCS-48为代表，这个系列的单片机内集成了8 公司MCS 为代表 CPU，并行I/O， CPU，并行I/O，8位T/C，寻址范围不大于4K，且无串行口。 I/O T/C，寻址范围不大于4K，且无串行口。 4K 第三阶段（1978～1983年 第三阶段（1978～1983年）：高性能单片机阶段 以Intel公司MCS-51系列为代表，与此同时，Motorola公司推 Intel公司MCS-51系列为代表，与此同时，Motorola公司推 公司MCS 系列为代表 出6801、Zilog公司推出Z8、Rokwell公司推出6501、6502等。 6801、Zilog公司推出Z Rokwell公司推出6501、6502等 公司推出 公司推出6501 此类单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，16位C/T， 此类单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，16位C/T， 片内RAM，ROM容量加大，且寻址范围可达64K字节， 片内RAM，ROM容量加大，且寻址范围可达64K字节，有的片内还 RAM 容量加大 64K字节 带有A/D转换器接口。 带有A/D转换器接口。 A/D转换器接口 第四阶段（1983年～）：8位单片机巩固发展及16位单片机推 第四阶段（1983年～）：8位单片机巩固发展及16位单片机推 16 出阶段 在此阶段，一方面发展16位单片机及专用单片机，另一方面， 在此阶段，一方面发展16位单片机及专用单片机，另一方面， 16位单片机及专用单片机
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内容： 内容：1 单片机概述
1.1
单片机的概念
第二代（晶体管）； 第二代（晶体管）； 第三代（ 第三代（中、小规模集成电路）； 小规模集成电路）； 第四代（超大规模集成电路）。 第四代（超大规模集成电路）。
电子计算机的发展：第一代（电子管）； 电子计算机的发展：第一代（电子管）；
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不断完善高档8位单片机，改善其结构， 不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足不同的用户需 要。 例如：Intel公司推出的MCS-96系列单片机，即为16位机的 例如：Intel公司推出的MCS-96系列单片机，即为16位机的 公司推出的MCS 系列单片机 16 典型代表。它与MCS-51相比，不但字长增加一倍， 典型代表。它与MCS-51相比，不但字长增加一倍，而且还具有 MCS 相比 4路或8路的10位A/D转换功能。 路或8路的10位A/D转换功能。 10 转换功能 例如：对于MCS-51系列，近年来， Intel公司在提高该系列 例如：对于MCS-51系列，近年来， Intel公司在提高该系列 MCS 系列 产品性能方面作了不少工作，相继推出了不少新产品。 产品性能方面作了不少工作，相继推出了不少新产品。
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对象结合在一起即构成单片机应用系统， 对象结合在一起即构成单片机应用系统，是单片机开发应用的 成果。 成果。 单片机应用系统组成：a)、 单片机应用系统组成：a)、单片机硬件系统 b)、单片机软件系统： b)、单片机软件系统： 系统软件（监控程序）、目标代码应用程序 系统软件（监控程序）、目标代码应用程序 ）、 （2）、单片机开发系统 ）、单片机开发系统 由于单片机的软硬件资源有限， 由于单片机的软硬件资源有限，单片机系统本身不能实现自 我开发，要进行系统开发设计，必须使用专门的单片机开发系 我开发，要进行系统开发设计， 统，因此，单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具。 因此，单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具。 单片机开发系统的类型： 单片机开发系统的类型： a)、微型机开发系统MDS；b)、在线仿真器ICE； a)、微型机开发系统MDS；b)、在线仿真器ICE； MDS ICE c)、软件模拟仿真器（ASM51、WAVE6000）。 c)、软件模拟仿真器（ASM51、WAVE6000）。
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1.1.1
单片机的名称
思考题：微型计算机有哪几个部分组成？ 思考题：微型计算机有哪几个部分组成？ （1）、单片机的定义 ）、单片机的定义 将微型计算机的主要部件（中央处理器CPU、随机存储器RAM、 将微型计算机的主要部件（中央处理器CPU、随机存储器RAM、 CPU RAM 只读存储器ROM、定时器/计数器T/C、中断系统以及输入/ 只读存储器ROM、定时器/计数器T/C、中断系统以及输入/输出 ROM T/C 口电路I/O等部件）集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 口电路I/O等部件）集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 I/O等部件 单片机AT89C52外形图 单片机AT89C52外形图 AT89C52 （2）、单片机的名称 ）、单片机的名称 单片微型计算机SCMC（ MicroComputer）； 单片微型计算机SCMC（Single Chip MicroComputer）； SCMC 微控制器MCU(MicroController Unit)； 微控制器MCU(MicroController Unit)； 嵌入式微控制器EMCU(Embedded Unit)； 嵌入式微控制器EMCU(Embedded MicroController Unit)； MCS-51单片机系统结构框图 MCS-51单片机系统结构框图
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1.1.3
单片机与单片机系统
（1）、单片机 ）、单片机 单片机只是一个芯片，是指芯片本身， 单片机只是一个芯片，是指芯片本身，它必须配以外围电路 构成单片机最小系统以后才能工作。 构成单片机最小系统以后才能工作。单片机最小系统框图 （2）、单片机系统 ）、单片机系统 单片机系统是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构 成的具有一定应用功能的计算机系统。其形式是多种多样的。 成的具有一定应用功能的计算机系统。其形式是多种多样的。 注意：在单片机系统中，单片机是控制核心， 注意：在单片机系统中，单片机是控制核心，是构成单片机 系统的硬件和软件基础。 系统的硬件和软件基础。 1.1.4 单片机应用系统与单片机开发系统 （1）、单片机应用系统 ）、单片机应用系统 单片机应用系统是为控制应用而设计的， 单片机应用系统是为控制应用而设计的，单片机系统和控制
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1.1.5
单片机的程序设计语言和软件
单片机开发系统中的语言： 单片机开发系统中的语言： a)、机器语言：用二进制代码表示的指令。 a)、机器语言：用二进制代码表示的指令。 b)、汇编语言：用符号表示的指令。 b)、汇编语言：用符号表示的指令。 不同公司、 不同公司、不同系列的单片机具有不同的汇编语言 指令系统，使用时应特别注意。 指令系统，使用时应特别注意。 c)、高级语言：用符号表示的指令。 c)、高级语言：用符号表示的指令。 常用的有C 51等 常用的有C-51等。 单片机应用系统中的语言： 单片机应用系统中的语言： 机器语言 单片机的程序设计语言和软件，是指在开发系统中使用的。 单片机的程序设计语言和软件，是指在开发系统中使用的。
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1
单片机概述
教学基本要求： 教学基本要求： 了解单片机的特点、应用范围及发展历史； （1）、了解单片机的特点、应用范围及发展历史； 熟悉单片机的定义、名称、分类方法； （2）、熟悉单片机的定义、名称、分类方法； 掌握单片机应用系统、单片机开发系统的区别。 （3）、掌握单片机应用系统、单片机开发系统的区别。 教学重点： 教学重点： 单片机的定义、名称、分类方法。 （1）、单片机的定义、名称、分类方法。 教学难点： 教学难点： 单片机、单片机应用系统等概念； （1）、单片机、单片机应用系统等概念； 单片机的程序设计语言和软件。 （2）、单片机的程序设计语言和软件。
第四代电子计算机即称微型计算机，根据实际应用的需要， 第四代电子计算机即称微型计算机，根据实际应用的需要， 它向以下两个方向发展： 它向以下两个方向发展： （1）、高档微型计算机： ）、高档微型计算机： 高档微型计算机 特点：高速度、大容量、 特点：高速度、大容量、高性能 （2）、单片机： ）、单片机： 单片机 特点：稳定可靠、体积小、 特点：稳定可靠、体积小、低价格 由此可见，单片机是一种微型计算机。 由此可见，单片机是一种微型计算机。
资源 配置 子系列
并行 口
51子系列 51子系列
8031
8051
8751
8951
4KB
128B
2×16
5
4×8
1
52子系列 52子系列
8032
8052
8752
8952
8KB
256B
3×16
6
4×8
1
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教材： 教材：单片机基础
内容： 内容：1 单片机概述
MCS-51系列单片机的分类 MCS-51系列单片机的分类 （1）、制造工艺 HMOS工艺：高速度、高密度。 HMOS工艺：高速度、高密度。 工艺 CHMOS工艺：高速度、高密度、低功耗。 CHMOS工艺：高速度、高密度、低功耗。 工艺 （2）、功能 51子系列：基本型 51子系列： 子系列 52子系列： 52子系列：增强型 子系列 （3）、片内程序存储器配置 掩膜ROM： 掩膜ROM：8051 ROM EPROM： EPROM：8751 没有： 没有：8031 PROM： E2PROM：8951