单片机概述
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
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

那么是什么原因使得现代计算机技术形 成两大分支呢?
通用计算机系统
技术要求: 高速、海量的数值计算。 技术发展方向: 总线速度的无限提升,存储容
量的无限扩大。
20世纪末、21世纪初,计算机专业领域 集中精力发展通用计算机系统的软硬件技术, 通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系 列;操作系统则迅速扩展计算机基于高速海 量的数据文件处理能力。
嵌入式计算机系统 (嵌入式系统)
技术要求: 对象的智能化控制能力。 技术发展方向:与对象系统密切相关的嵌入性能、
控制能力与控制的可靠性。 嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同 的道路,这条独立发展的道路就是单芯片化道 路。它使得传统电子系统领域的厂家与专业人 士,接过起源于计算机领域的嵌入式系统,承 担起发展与嵌入式系统的历史任务,迅速地将 传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统 时代。
低耗化
MOSCMOSCHMOS
MCS-51 系列中的80C31/80C51/87C51采用的 就是CHMOS工艺,正常运行时,工作电流为 16mA。
1.6
MCS –51 系列单片机
MCS-51系列、80C51系列、8051、AT89C51的区别?
原理属于ROM型 8051是MCS-51系列基本产品当中的一个。 MCS是Intel公司专用的单片机的系列符号,例如 20世纪80年代中期,Intel公司以专利转让的形式把 AT89C51是美国ATMEL 存储器,功能上 8051内核技术转让给了许多半导体芯片生产厂家, 公司的产品。它在我国使 又可随时改写, MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。MCS-51系 作用又相当于 如ATMEL、PHILIPS、DALLAS公司等。这些厂家生产 用较多。该芯片具有低功 列单片机既包括三个基本型8031、8051、8751也包 RAM。 的芯片是MCS-51系列的兼容产品(指令系统兼容)。 耗、高性能的特点,其内 括对应的低功耗型80C31、80C51、87C51, 因此 这些兼容机与8051的系统结构相同,采用CMOS工艺, 部含有4KB的闪烁存储器 MCS-51系列特指Intel公司的这几种型号的单片机。 因此常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的 在线编程,价格较低,在 国内很受欢迎。 单片机。
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。
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。
单片机概述

单片机概述
一.基本概念:
在一片半导体硅片上,集成了中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的,用于测控领域的单片微型计算机,简称单片机。
单片机还可以称为嵌入式控制器或微控制器。
【特点:】
1.体积小,成本低。
2.标志着计算机正式形成通用计算机和嵌入式计算机两大分支。
一.发展历史:
根据其基本操作处理的二进制数主要分为8位单片机、16位单片机、32位单片机。
二.特点:
1.单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物,其
发展与普及给工业自动化等领域带来一场重大革命和技术进步。
2.单片机广泛应用的原因:
(1)简单方便,易于掌握和普及。
(2)功能齐全,用用可靠,抗干扰能力强。
(3)发展迅速,前景广阔。
(4)嵌入容易,用途广泛。
三.应用:
1.工业控制与检测:机电一体化技术。
2.仪器仪表:(1)自动化和智能化。
(2)加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化发
展。
3.消费类电子产品。
4.通信。
5.武器装备:现代化武器装备。
6.各种终端及计算机外部设备。
7.汽车电子设备。
8.分布式多机系统。
四.发展趋势:(见书P4 - 5)。
单片机概述

3. MCS-51单片机系列产品
MCS-51是一个单片机系列产品,具有多种芯片型号。具 体说,按其内部资源配置的不同,MCS-51可分为两个子系列和 四种类型,见表1.1。
表1.1 MCS-51系列单片机
资源配置
子系列
无
片内ROM形式片内源自片内定时(3)可靠性高
单片机产品和其他产品一样,出厂指标有军用品、工业品和 商用品之分。其中军用品要求绝对可靠,在任何恶劣的环境下都 能可靠工作,主要用于武器系统、航空器等方面。单片机属于工 业品,能在常温下工作,不需要在温度恒定的机房内工作。由于 单片机总线大多在芯片内部不易受干扰,而且单片机应用系统体 积小,易于屏蔽,所以单片机的可靠性较高。
8751:是以4KB的EPROM代替4KB ROM的8051。
8951:是以4KB的E2PROM(或Flash ROM)代替4KB ROM的8051。
8031:是内部无ROM的8051。单片机8031不构成完整计算机,必 须外接EPROM作为程序存储器。
52子系列也包含4个产品,分别是51子系列的增强型。由于 资源数量的增加,芯片的功能有所增强。片内ROM容量从4KB 增加到8KB;RAM容量从128B增加到256B;定时器数目从2个增 加到3个;中断源从5个增加到6个等。
单片机原理与应用
1.什么叫单片机
它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器CPU、 随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/ 计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中,构成一个 完整的微型计算机。
单片机是单片微型计算机的简称。
单片机主要应用于控制领域,它的结构与指令功能都是按 照工业控制要求设计的,故又称为微控制器(Micro Controller Unit)。在国际上,“微控制器”的叫法更通用 些,在我国比较习惯“单片机”这一名称。
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
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。
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
单片机原理及应用文献

单片机原理及应用文献(实用版)目录1.单片机概述2.单片机原理3.单片机应用领域4.单片机发展趋势正文【单片机概述】单片机(Microcontroller Unit, MCU)是一种集成了 CPU、存储器、外设接口等多种功能于一体的微型计算机。
单片机具有体积小、成本低、功耗低、功能强大等特点,广泛应用于嵌入式系统中,实现对各种设备和系统的自动化控制和智能化管理。
【单片机原理】单片机的基本原理是通过编程将指令和数据存储到存储器中,然后通过 CPU 执行这些指令和数据,实现对硬件设备的控制。
单片机的工作过程可以分为三个阶段:取指令、指令译码和执行指令。
取指令阶段,CPU 从存储器中读取指令;指令译码阶段,CPU 对指令进行解码并生成相应的操作信号;执行指令阶段,CPU 根据操作信号控制外设完成指定的操作。
【单片机应用领域】单片机广泛应用于各个领域,如家电控制、工业自动化、医疗设备、交通控制等。
在家电控制领域,单片机可以实现对家电设备的智能化控制,如洗衣机、电视机、空调等;在工业自动化领域,单片机可以实现对生产线的自动化控制,提高生产效率;在医疗设备领域,单片机可以实现对医疗设备的精确控制,提高治疗效果;在交通控制领域,单片机可以实现对交通信号灯的智能控制,提高道路通行效率。
【单片机发展趋势】随着科技的不断发展,单片机也在不断升级和改进。
未来的单片机将具有更高的集成度、更快的运行速度、更低的功耗、更强大的功能。
此外,物联网技术的发展也为单片机提供了更广阔的应用空间。
单片机将应用于更多的智能设备和系统,实现人类社会的智能化、信息化和网络化。
综上所述,单片机作为一种重要的微处理器技术,具有广泛的应用前景和发展潜力。
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大学前两年半我们学习了基础课,本学期主要学习专业课,通过一个礼拜来对《单片机原理及接口技术》课本的预习,我个人感觉该门课程是应用性、实践性很强的一门课。
不仅需要掌握A T89C51单片机的结构、工作原理、接口技术、应用,程序设计、中断、定时器、计时器等。
而且要通过实践环节学习,学会单片机的串行扩展技术、程序的编译调试以及整个设计系统的调试。
第一章只要是对单片机的概述,单片机主要有以下特点:(1)片内存储容量越来越大。
(2)抗干扰性好,可靠性高。
(3)芯片引线齐全,容易扩展。
(4)运行速度高,控制功能强。
(5)单片机内部的数据信息保存时间很长,有的芯片可以达到100年以上。
单片机应用比较广泛,可以应用在工业、仪器仪表、消费类电子产品、通信、武装设备、各终端及外部设备控制、汽车电子设备、多机分布式系统等。
第二章是AT89C51单片机片内硬件结构,A T89C51单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件:CPU(中央处理器):8位、片内RAM:128B、特殊功能寄存器:21个、程序存储器:4KB、并行I/O口:8位,4个、串行接口:全双工,1个、定时器/计数器:16位,2个以及内时钟电路:1个。
其中当EA端接高电平时,CPU只访问片内并执行内部程序,存储器。
EA端接低电平时,CPU只访问外部ROM,并执行片外程序存储器中的指令。
EA端保持高电平时,CPU执行内部存储器中的指令。
AT89C51单片机有4个双向的8位并行I/O端p0、p1、p2、p3,其中p0可用作地址/数据总线,此时仅从外部存储器(或外部I/O)读入信息,对应的控制号为0,MUX接通锁存器的Q端口。
也可用作通用I/O,此时有两种读入方式:读锁存和读引脚。
P1只能作为通用的I/O口使用,p2口既可作通用I/O,也可作地址总线。
P3口可用作第二输入/输出功能,也可用作第一功能,即通用I/O端口。
单片机复位方法有:上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲三种方式,复位后机器的初始状态,即各寄存器的状态:PC之外,复位操作还对其他一些特殊功能寄存器有影响,一般开机复位后都是选择第一组通用工作寄存器作为工作寄存器的,一共有4组,分别为0.1.2.3连续位于00h到1FH地址,然后在机器中有个程序状态字PSW,它的第四和第三位RS1,RS0是用来选择工作寄存器组的,可能不同机器地址稍有不同。
第三章主要讲AT89C51单片机的指令系统。
因为之前学过微机原理,其中讲到的指令系统与单片机指令系统比较相似,所以在预习的时候,个人觉得比较容易接受。
但由于学习时间过长,好所知识点都有遗忘,所以还是需要认真地预习以及听课,温故而知新。
第四章讲的是单片机汇编语言程序设计,本章主要是设计的各种分类及大量实例,我觉得是程序设计就是一种思想,当你的思路对了,再加上一定时间联系的保证,程序设计应该不是问题。
总之一句话,要多加练习。
第五章AT89C51单片机的的中断系统。
当CPU正在处理某件事情的时候,外部发生的某一件事件请求CPU迅速去处理,于是,CPU暂时中止当前的工作,转去处理所发生的事件,中断服务
处理完该事件以后,再回到原来被终止的地方,继续原来的工作。
这种过程称为中断,实现这种功能的部件称为中断系统。
主要功能是:使计算机具有实时处理能力,能对外界异步发生的事件作出及时的处理;完全消除了CPU在查询方式中的等待现象,大大提高了CPU的工作效率;实时控制。
在单片机中,中断能实三种功能:分时操作,实时处理,故障处理。
当然中断也有优先级,是CPU相应中断的先后顺序,其原则是:(1)先响应优先级高的中断请求,再响应优先级低的;(2)如果一个中断请求已经被响应,同级的其它中断请求将被禁止;(3)如果同级的多个请求同时出现,则CPU通过内部硬件查询电路,按查询顺序确定应该响应哪个中断请求。
查询顺序:外部中断0→定时器0中断→外部中断1→定时器1中断→串行接口中断。
AT89C51单片机中断响应的过程如下:CPU在每个机器周期S5P2期间顺序采样每个中断源,CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志,如查询到某个中断标志为1,将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理,中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC,以便进入相应的中断服务程序。
一旦响应中断,89C51首先置位相应的中断“优先级生效”触发器,然后由硬件执行一条长调用指令,把当前的PC值压入堆栈,以保护断点,再将相应的中断服务的入口地址送入PC,于是CPU接着从中断服务程序的入口处开始执行。
对于有些中断源,CPU在响应中断后会自动清除中断标志。
第六章讲的是定时器T1和计数器T0的结构、功能,有关的特殊功能的寄存器、状态字、控制字的含义、工作模式和工作方式的选择以及定时器/计数器的应用举例。
AT89C51有四种工作模式:模式0,模式1,模式2,模式3。
模式0:选择定时器的高8位和低5位组成一个13位定时器/计数器。
TL低5位溢出时向TH进位,TH溢出时向中断标志位TF进位,并申请中断。
定时时间t=(213-初值)×振荡周期×12;计数长度位213=8192个外部脉冲。
模式1:与模式0的唯一差别是寄存器TH和TL以全部16位参与操作。
定时时间t=(216-初值)×振荡周期×12;计数长度位216=65536个外部脉冲。
模式2:把TL0和TL1配置成一个自动重装载的8位定时器/计数器。
TL用作8位计数器,TH用以保存初值。
TL计数溢出时不仅使TF0置1,而且还自动将TH中的内容重新装载到TL中。
定时时间t=(28-初值)×振荡周期×12;计数长度位28=256个外部脉冲。
模式3:对T0和T1不大相同
若设T0位模式3,TL0和TH0被分为两个相互独立的8位计数器。
TL0为8位计数器,功能与模式0和模式1相同,可定时可计数。
TH0仅用作简单的内部定时功能,它占用了定时器T1的控制位TR1和中断标志位TF1,启动和关闭仅受TR1控制。
其中定时器T1无工作模式3,但T0在工作模式3时T1仍可设置为0~2。
当一个定时器溢出时,设置另一个定时器的初值为0开始定时。
设定好定时器的定时时间,采用中断方式用软件设置计数次数,进行溢出次数累计,从而得到较长的时间。
定时器时计数脉冲由89C51片内振荡器输出经12分频后的脉冲提供,作计数时计数脉冲由外部信号通过引脚P3.4和P3.5提供。
第七章AT89C51单片机的串行口。
在异步串行通信中,数据是一帧一帧(包括一个字符代码或一字节数据)传送的,每一帧的数据格式参考书。
通信采用帧格式,无需同步字符。
存在空闲位也是异步通信的特征之一。
89C51单片机的串行接口由发送缓冲期SBUF,接收缓冲期SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。
由发送缓冲期SBUF发送数据,接收缓冲期SBUF接收数据。
串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。
定时器T1产生串行通信所需的波特率。
接受和收发数据的过程:串行接口的接收和发送是对同一地址(99H)两个物理空间的特殊功能寄存器SBUF进行读和写的。
当向SBUF发“写”命令时(执行“MOV SBUF,A”),即向缓冲期SBUF装载并开始TXD引脚向外发送一帧数据,发送完便使发送中断标志位TI=1。
在满足串行接口接收中断标志位RI(SCON.0)=0的条件下,置允许接收位REN(SCON.4)=1,就会接收一帧数据进入移位寄存器,并装载到接收SBUF中,同时使RI=1。
当发读SBUF命令时(执行“MOV A, SBUF”),便由接收缓冲期SBUF取出信息通过89C51内部总线送CPU。
AT89C51串行口有4种工作方式:方式0(8位同步移位寄存器),方式1(10位异步收发),方式2(11位异步收发),方式3(11位异步收发)。
有2种帧格式:10位,11位。
方式0:方式0的波特率≌fosc/12(波特率固定为振荡频率1/12)。
方式2:方式2波特率≌2SMOD/64×fosc。
方式1和方式3:方式1和方式3波特率≌2SMOD/32×(T1溢出速率)。
八、九章主要是对接口技术的讲解。
主要介绍了AT89C51单片机如何扩展程序存储器和数据存储器,以及AT89C51单片机扩展I/O接口的几种典型设计方案,包括硬件接口设计和驱动软件设计。
通过预习,再次体会到动手的重要性,理论必须通过实践来证明和巩固,我会努力学习,认真做实验,积极配合老师,力争学到真本领,取得好成绩。