微机原理第一章

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微机原理

第1章概述及计算机数据基础1.1计算机发展与组成1.2单片机简介

1.1计算机发展与组成

1946-1958第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言、汇编语言

编程。

1958-1964第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。

1964-1971第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端

计算机和计算机网络。

1971-第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计

算机，外部设备多样化。

1981-第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。1.1.2计

算机发展趋势

微型化─便携式、低功耗

巨型化─尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度智能化─

模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力系列化、标准化─便于各种

计算机硬、软件兼容和升级

网络化─网络计算机和信息高速公路

多机系统─大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、故障分散、

资源共享)

软件

运算器

微处理器

控制器

(CPU)存储器(内存)

RAMROM

微型计算机（主机）

输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…)总线(AB、DB、CB)

(I/O接口)

输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪…)输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…)辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)电源电路时钟电路硬件

微型计算机系统

外围设备

辅助设备

电子计算机技术的发展按使用元器件划分相继经历了五个时代：﹡电

子管计算机；﹡晶体管计算机；﹡集成电路计算机；

系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)应用

软件(科学计算，工业控制，数据处理…)程序设计语言(机器语言、汇编

语言、高级语言)

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﹡大规模集成电路计算机；

﹡超大规模集成电路计算机。

1.2单片机的发展过程及产品近况1.

2.1单片机的发展过程

单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：

◆单芯片微机形成阶段

1976年,Intel公司推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点是：存储

器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。◆性能完善提高阶段

1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/

计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。

特点是:结构体系完善,性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。◆微控制器化阶段1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。

芯片内集成:16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。

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Flah存储器技术的AT89系列；﹡Philip公司的80C51、80C552系列；

﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；﹡ADI公司的ADμC8某某高精度ADC系列；﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列；

﹡Ma某im公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；

﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。

◆非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：

﹡Intel的MCS-96系列16位单片机；﹡Microchip的PIC系列RISC 单片机；

﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机；

﹡Freecale单片机，具有几千种型号涵盖了从8位到32位的各种需求的单片机。1.3单片机的特点及应用领域1.3.1单片机的特点

◆控制性能和可靠性高

◆体积小、价格低、易于产品化1.3.2单片机的应用领域

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◆智能仪器仪表#单片机应用◆军事技术◆汽车电子

◆机电一体化产品◆智能控制

◆实时工业控制◆分布式系统的前端模块◆计算机外设控制器◆家用

电器

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。

(6)使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统。

◆程序设计

通常是C语言或者汇编语言，在特定的集成开发环境（IDE）中编程调试，比如应用最广泛的KEILuViion2

1.4单片机应用系统开发

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