《单片机》PPT课件
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（3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、 网络化系统 。
4．外围电路内装化
器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成 在片内－－系统的单片化。
第二十五页，共34页。
5．低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、
外围电路内装化方向发展。
1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各
第四页，共34页。
先修课程：
数字逻辑电路 计算机组成原理 接口技术 汇编语言
课程性质：
应用型课程
第五页，共34页。
预备知识
• 电平特性 • 2进制与16进制的表示及转换 • 二进制数的逻辑运算 • 8051单片机介绍
第六页，共34页。
关于电平特性
• 数字电路中只有两种电平：高和低 • （本课程中）定义单片机为TTL电平：
第十九页，共34页。
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。
对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
第二十页，共34页。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段: 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片的
个领域。
使用温度：
民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C
军品： -65°C —+125°C。
第二十六页，共34页。
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
1.6 MCS-51系列单片机
3 指令系统
4 MCS-51汇编语言程序设计
5 MCS-51中断系统
6 MCS-51的定时器/计数器
7 MCS-51的串行口
8 MCS-51单片机扩展存储器的设计
9 应用实例讲解
10 实验（单独开设实验）
总
计
第二页，共34页。
课时分配 课堂 实验
4 6 8 8 6 6 4 4 2
16 48
合计 4 6 8 8 6 6 4 4 2
（ ）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。
第三十二页，共34页。
4．单片机的发展大致分为哪几个阶段？
5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型? 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？
7．MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是
什么？
第三十三页，共34页。
1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型
（1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展 型系列。
（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。
（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。 由于8位单片机基本能满足目前大多数应用系统的要求， 所以目前8位单片机仍是应用主流。
适于电池供电或其它要求低功耗的场合。
（4）专用型
8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国 Cypress公司的EZU SR-2100单片机－USB接口。
第二十九页，共34页。
（5）超8位型
典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单 片机。
将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输 入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制
2．存储器的发展
（1）加大存储容量。 （2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器
第二十四页，共34页。
（3）程序保密化。
3．片内I/O的改进 （1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。
以便能直接驱动LED（数码显示管）和VFD（莹光显示器）
（2）增加I/O口的逻辑控制功能。
• 熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。 规律：一般把四个二进制数放在一起转换成 一个十六进制数，转换时先把二进制数转换 成十进制数，再把十进制数转换成十六进制 数。
第九页，共34页。
如：0001B -> 1 -> 1H B表示为二进制，H为十六进制
1001B -> 9 -> 9H 1010B -> 10 -> AH 0010 1100 -> 44 -> 2CH
（PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新
一代MCS-51产品。
功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广
泛的使用。
（6）片内闪烁存储器型
美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢 迎。
第三十页，共34页。
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、
高 +5V 低 0V
第七页，共34页。
二进制
• 数字电路中的两种电平特性决定了它
00
6
110
11
7
111
2 10
8
1000
3 11
9
1001
4 100
10
1010
5 101
11
1011
第八页，共34页。
十六进制
• 是二进制的简短表示形式。 十进制中的0-15分别表示为十六进制的0、1、 2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、 F
:
0 0 0 , 0 1 1 , 1 0 1 , 1 1 0
第十五页，共34页。
工业革命
• 第一次： • 时间：18世纪60年代~19世纪40年代
• 代表物：蒸汽机
• 意义：体力劳动有代替
• 第二次： • 时间：19世纪20年代～20世纪初
• 代表物：电力、内燃机 • 意义：方便的能源 • 第三次：
形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。以
Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公 司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。
第二十一页，共34页。
第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16 位单片机、32位单片机推出阶段。如：Intel公司生 产的MCS-96系列单片机。
MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、 硬件设计资料丰富齐全。
第二十三页，共34页。
1.4 单片机的发展趋势
1. CPU的改进
（1）采用双CPU结构，提高处理能力 （2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。
（3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－
Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。
第十页，共34页。
各种进位制的对应关系
十进制 二进制
0
0
1
1
2
10
3
11
4
100
5
101
6
110
7
111
8
1000
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8
十进制 二进制
9
1001
10 1010
11 1011
12 1100
13 1101
14 1110
15 1111
16 10000
第十一页，共34页。
0+0=0, 0+1=1+0=1, 1+1=1
第十三页，共34页。
3. “非”运算 “非”运算是实现“求反”这种逻辑的 一种运算，如变量A的“非”运算记作 。 其运算规则如下: A
1 0,0 1
第十四页，共34页。
4. “ “异或”运算是实现“必须不同, 否 则就没有”这种逻辑的一种运算, 运算符
第三十四页，共34页。
本课程主要任务
一、了解原理，掌握组成； 二、熟悉内部结构和引脚； 三、了解指令格式和寻址方式，掌握各类
指令的使用； 四、掌握常见汇编语言程序设计方法； 五、了解中断的结构，掌握中断编程； 六、了解定时器工作方式，掌握其编程；
第一页，共34页。
学时分配表
序号 教 学 内 容
1 单片微型计算机概述
2 MCS-51单片机的硬件结构
1971年Intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器；
1973年Intel公司研制成功8080 8位微处理器； 1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机；
80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机；在此基 础之上推出了16位的MCS-96系列单片机。
第二十二页，共34页。
8．8051与8751的区别是：
（A）内部数据存储单元数目的不同；（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） 内部的寄存器的数目不同。
9．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
10．说明单片机主要应用在哪些领域？
MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：
第二十八页，共34页。
（1）基本型
典型产品：8031/8051/8751 （2）增强型
典型产品：8032/8052/8752
内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器 扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。
（3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺
• 单片机（SCMC：Single Chip Micro Computer)
在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器 (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 具有一台计算机的属性。也称为： 微控制器 MCU (MicroController Unit)
嵌入式控制器 EMCU（Embedded MicroController Unit）
十六进制 9 A B C D E F 10
二进制数的逻辑运算 1. “与”
“与”运算是实现“必须都有, 否则 就没有”这种逻辑关系的一种运算。 运算 符为“·”, 其运算规则如下:
0·0=0, 0·1=1·0=0, 1·1=1
第十二页，共34页。
2. “ “或”运算是实现“只要其中之一有, 就有”这种逻辑关系的一种运算, 其运算符 为“+”。 “或”运算规则如下:
20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把
8051内核技术转让给厂家。
第二十七页，共34页。
如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。
这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指
令系统）相同，采用CMOS工艺。
80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的 单片机系列符号。
48
考核方式
• 1.平时考核：作业、纪律、出勤等(20％) • 2.期中考核：（20％） • 3.期终考核：（60％）
• 理论课程：考试 • 实验课程：考查
第三页，共34页。
课堂及考试注意事项
1、遵守学校规则，按时上下课； 2、注意课堂纪律； 3、每节课带作业本，完成课堂作业，不收
单页； 4、点名、授课记录、作业登记
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，也是 各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
第三十一页，共34页。
思考题及习题
1．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 它们之间有何区别？
2．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为
（
）和（
）。
3．单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、
• 时间：20世纪50年代～
• 代表物：电子信息 • 意义：可控的能源
第十六页，共34页。
第1章 单片机概述
20世纪70年代问世。
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
电器、电力电子、机电一体化设备等方面。
第十七页，共34页。
1.1 什么是单片机
• 微处理器：
计算机系统核心部件（CPU），并不是一台完整的 计算机。
我国，习惯使用“单片机”这一名称。
第十八页，共34页。
单片机按用途可分为通用型和专用型两大类：
（1）通用型 具有比较丰富的内部资源，性能全面且适应性强，可 满足多种应用需求。 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件， 全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机 芯片为核心的测控系统。
4．外围电路内装化
器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成 在片内－－系统的单片化。
第二十五页，共34页。
5．低功耗化 CMOS化 CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、
外围电路内装化方向发展。
1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各
第四页，共34页。
先修课程：
数字逻辑电路 计算机组成原理 接口技术 汇编语言
课程性质：
应用型课程
第五页，共34页。
预备知识
• 电平特性 • 2进制与16进制的表示及转换 • 二进制数的逻辑运算 • 8051单片机介绍
第六页，共34页。
关于电平特性
• 数字电路中只有两种电平：高和低 • （本课程中）定义单片机为TTL电平：
第十九页，共34页。
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。
对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
第二十页，共34页。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段: 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片的
个领域。
使用温度：
民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C
军品： -65°C —+125°C。
第二十六页，共34页。
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
1.6 MCS-51系列单片机
3 指令系统
4 MCS-51汇编语言程序设计
5 MCS-51中断系统
6 MCS-51的定时器/计数器
7 MCS-51的串行口
8 MCS-51单片机扩展存储器的设计
9 应用实例讲解
10 实验（单独开设实验）
总
计
第二页，共34页。
课时分配 课堂 实验
4 6 8 8 6 6 4 4 2
16 48
合计 4 6 8 8 6 6 4 4 2
（ ）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。
第三十二页，共34页。
4．单片机的发展大致分为哪几个阶段？
5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型? 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？
7．MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是
什么？
第三十三页，共34页。
1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型
（1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展 型系列。
（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。
（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。 由于8位单片机基本能满足目前大多数应用系统的要求， 所以目前8位单片机仍是应用主流。
适于电池供电或其它要求低功耗的场合。
（4）专用型
8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国 Cypress公司的EZU SR-2100单片机－USB接口。
第二十九页，共34页。
（5）超8位型
典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单 片机。
将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输 入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制
2．存储器的发展
（1）加大存储容量。 （2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器
第二十四页，共34页。
（3）程序保密化。
3．片内I/O的改进 （1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。
以便能直接驱动LED（数码显示管）和VFD（莹光显示器）
（2）增加I/O口的逻辑控制功能。
• 熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。 规律：一般把四个二进制数放在一起转换成 一个十六进制数，转换时先把二进制数转换 成十进制数，再把十进制数转换成十六进制 数。
第九页，共34页。
如：0001B -> 1 -> 1H B表示为二进制，H为十六进制
1001B -> 9 -> 9H 1010B -> 10 -> AH 0010 1100 -> 44 -> 2CH
（PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新
一代MCS-51产品。
功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广
泛的使用。
（6）片内闪烁存储器型
美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢 迎。
第三十页，共34页。
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、
高 +5V 低 0V
第七页，共34页。
二进制
• 数字电路中的两种电平特性决定了它
00
6
110
11
7
111
2 10
8
1000
3 11
9
1001
4 100
10
1010
5 101
11
1011
第八页，共34页。
十六进制
• 是二进制的简短表示形式。 十进制中的0-15分别表示为十六进制的0、1、 2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、 F
:
0 0 0 , 0 1 1 , 1 0 1 , 1 1 0
第十五页，共34页。
工业革命
• 第一次： • 时间：18世纪60年代~19世纪40年代
• 代表物：蒸汽机
• 意义：体力劳动有代替
• 第二次： • 时间：19世纪20年代～20世纪初
• 代表物：电力、内燃机 • 意义：方便的能源 • 第三次：
形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。以
Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公 司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。
第二十一页，共34页。
第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16 位单片机、32位单片机推出阶段。如：Intel公司生 产的MCS-96系列单片机。
MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、 硬件设计资料丰富齐全。
第二十三页，共34页。
1.4 单片机的发展趋势
1. CPU的改进
（1）采用双CPU结构，提高处理能力 （2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。
（3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－
Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。
第十页，共34页。
各种进位制的对应关系
十进制 二进制
0
0
1
1
2
10
3
11
4
100
5
101
6
110
7
111
8
1000
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8
十进制 二进制
9
1001
10 1010
11 1011
12 1100
13 1101
14 1110
15 1111
16 10000
第十一页，共34页。
0+0=0, 0+1=1+0=1, 1+1=1
第十三页，共34页。
3. “非”运算 “非”运算是实现“求反”这种逻辑的 一种运算，如变量A的“非”运算记作 。 其运算规则如下: A
1 0,0 1
第十四页，共34页。
4. “ “异或”运算是实现“必须不同, 否 则就没有”这种逻辑的一种运算, 运算符
第三十四页，共34页。
本课程主要任务
一、了解原理，掌握组成； 二、熟悉内部结构和引脚； 三、了解指令格式和寻址方式，掌握各类
指令的使用； 四、掌握常见汇编语言程序设计方法； 五、了解中断的结构，掌握中断编程； 六、了解定时器工作方式，掌握其编程；
第一页，共34页。
学时分配表
序号 教 学 内 容
1 单片微型计算机概述
2 MCS-51单片机的硬件结构
1971年Intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器；
1973年Intel公司研制成功8080 8位微处理器； 1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机；
80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机；在此基 础之上推出了16位的MCS-96系列单片机。
第二十二页，共34页。
8．8051与8751的区别是：
（A）内部数据存储单元数目的不同；（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） 内部的寄存器的数目不同。
9．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
10．说明单片机主要应用在哪些领域？
MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：
第二十八页，共34页。
（1）基本型
典型产品：8031/8051/8751 （2）增强型
典型产品：8032/8052/8752
内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器 扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。
（3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺
• 单片机（SCMC：Single Chip Micro Computer)
在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器 (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 具有一台计算机的属性。也称为： 微控制器 MCU (MicroController Unit)
嵌入式控制器 EMCU（Embedded MicroController Unit）
十六进制 9 A B C D E F 10
二进制数的逻辑运算 1. “与”
“与”运算是实现“必须都有, 否则 就没有”这种逻辑关系的一种运算。 运算 符为“·”, 其运算规则如下:
0·0=0, 0·1=1·0=0, 1·1=1
第十二页，共34页。
2. “ “或”运算是实现“只要其中之一有, 就有”这种逻辑关系的一种运算, 其运算符 为“+”。 “或”运算规则如下:
20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把
8051内核技术转让给厂家。
第二十七页，共34页。
如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。
这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指
令系统）相同，采用CMOS工艺。
80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的 单片机系列符号。
48
考核方式
• 1.平时考核：作业、纪律、出勤等(20％) • 2.期中考核：（20％） • 3.期终考核：（60％）
• 理论课程：考试 • 实验课程：考查
第三页，共34页。
课堂及考试注意事项
1、遵守学校规则，按时上下课； 2、注意课堂纪律； 3、每节课带作业本，完成课堂作业，不收
单页； 4、点名、授课记录、作业登记
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，也是 各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
第三十一页，共34页。
思考题及习题
1．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 它们之间有何区别？
2．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为
（
）和（
）。
3．单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、
• 时间：20世纪50年代～
• 代表物：电子信息 • 意义：可控的能源
第十六页，共34页。
第1章 单片机概述
20世纪70年代问世。
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
电器、电力电子、机电一体化设备等方面。
第十七页，共34页。
1.1 什么是单片机
• 微处理器：
计算机系统核心部件（CPU），并不是一台完整的 计算机。
我国，习惯使用“单片机”这一名称。
第十八页，共34页。
单片机按用途可分为通用型和专用型两大类：
（1）通用型 具有比较丰富的内部资源，性能全面且适应性强，可 满足多种应用需求。 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件， 全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机 芯片为核心的测控系统。