第一章单片机基础知识
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
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章单片机简介
玻璃壳
簧片
簧片
触点
N S
惰性气体
N S
ON
OFF
OFF
ON
5.2 干簧管测试原理
N S
N S
匀速旋转
干簧管测试仪单片机系统的面板
单片机
＋5V
5.3 干簧管测试仪电路原理图与印制板图
电路原理图（PROTEL绘制）
2.1 单片机的应用特点
● 单片机主要为工业测控而设计，又称微控制器（Microcontroller)，具有高集成度、高可靠性、高性价比的特点。 ● 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。
2.3 单片机的发展趋势
★ 程序存储器和数据存储器分开的原因？
① 指令和数据分开存放，分开调取，不会相互混淆； ② 程序存储器和数据存储器使用不同工艺。程序存储器烧录后，运行时内容不改变，要求掉电保持，一般用ROM实现，集成度高，造价低；数据存储器运行时才赋值，一般用RAM实现，造价相对较高； ③ 程序存储器和数据存储器的宽度可以不一致，在CPU字长较短时，可实现单字节指令，提高单片机的可靠性； ④ 程序存储器和数据存储器可使用不同的总线，实现真正的流水作业； ⑤ 单片机面向测控领域，通常情况下，需要较大容量的程序存储器和较少的数据存储器，提高性价比。
印制板图（PROTEL软件绘制）
5.4 编写单片机软件并调试
常用51单片机开发工具软件 Keil uVision
印制板图1 (采用PROTEL软件绘制)
印制板图2 (采用PROTEL软件绘制)
编写单片机软件并调试
常用51单片机开发工具软件 Keil uVision
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。
单片机基础知识
XTAL1和XTAL2。
有两种时钟产生方式：内部方式和外部 方式。
内部时钟方式
内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，通 过在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件。 C1和C2典型值 通常选择30pF左右。 晶体的振荡频率 在1.2MHz～12MHz之 间。 某些高速单片机 芯片的时钟频率已 达10空间：
片内程序存储器； 片外程序存储器；
片内数据存储器；
片外数据存储器。
程序存储器（ROM）：用来存放程序和 始终要保留的数据。 数据存储器（RAM）：用来存放程序运 行中所需要的常数和变量。当然，全局 数据也可以放在RAM中。
程序存储器（ROM）
FFFFH
片外ROM
单片机（又称微控制器）是在一块硅 片上集成了各种部件的微型计算机。 这些部件包括中央处理器CPU、数据 存储器RAM、程序存储器ROM、定 时器/计数器T/C和多种I/O接口电路。
1.2 8051的内部结构
1.2.1 中央处理器
8051的中央处理器CPU由运算器和控制 逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄 存器（SFR）。
8051片内ROM为掩膜型, 在制造芯片时已将应 用程序固化进去，使它具有了某种专用功能； 内部程序不能改写, 不便于实验和开发。如 在实验调试中使用8051, 需在片外扩展可改 写的EPROM。
8031片内没有ROM, 使用时需外接ROM。 8751具有片内EPROM, 固化的应用程序可以方 便地改写。
外部时钟方式
常用于多片 MCS-51单片 机同时工作。
（2）8051的基本时序周期
振荡周期：指振荡源的周期，若为内部产 生方式，则为石英晶体的振荡周期。
时钟周期：（称S周期）为振荡周期的两倍， 时钟周期＝振荡周期P1＋振荡周期P2。
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。
第一章MCS-51系列单片机知识
单片机电子产品设计
主讲人：胡克满 2013年3月 E_mail：hukeman@ 办公室：3114（东校区） 电话：668181
第一章 MCS-51单片机基本知识
本章主要内容： 1.1 什么是单片机 1.2 单片微型计算机及单片微型计算机系统 1.3 MCS-51系列单片机分类 1.4 MCS-51系列单片机的内部结构及引脚 1.5 MCS-51系列单片机的内部数据存储器 本章重点： MCS-51系列单片机选型
单片机电子产品设计
1.5 MCS-51单片机内部数据存储器
MCS-51单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器，
即所谓的内部RAM和内部ROM。
单片机电子产品设计
1.5.1内部数据存储器低128单元
30H ~7FH
20H ~2FH 18H ~1FH 10H ~17H 08H ~0FH 00H ~07H
单片机电子产品设计
微型计算机系统组成示意图如图所示。
微型计算机系统
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
CPU
运算器 控制器
输 出 接 口 电 路
输 出 设 备
+
存储器
软 件 系 统
硬件系统
单片机电子产品设计
（1）运算器 运算器是计算机的运算部件用于实现算术和逻辑运算。计算机的 数据运算和处理都在这里进行。 （2）控制器 控制器是计算机的指挥控制部件，使计算机各部分能自动协调地 工作。运算器和控制器是计算机的核心部分，常把它们合在一起称之 为中央处理器，简称CPU。 （3）存储器 存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据。存储器又分 为内存储器和外存储器。例如实训中使用的EPROM2764。 （4）输入设备 输入设备用于将程序和数据输入到计算机中，如键盘。 （5）输出设备 输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果，以用户需要的形 式显示或保存，如显示器、打印机。
单片机知识点
第一章、绪论单片机定义：把CPU、寄存器、RAM/ROM、I/O接口等电路集成在一块集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机。
单片机特点：体积小、功耗低、性价比高；数据大都在片内传送，抗干扰能力强，可靠性高；结构灵活,应用广泛。
单片机发展趋势：数据位长1——>4——〉8-->16--〉32位；CPU处理能力和速度不断提高；增大片内RAM和ROM容量；增加片内I/O口和功能模块种类和数量；扩大对外部RAM/IO 口和程序存储器寻址能力；缩小体积，降低功耗。
单片机应用：控制应用：应用范围广泛，从实时性角度可分为离线应用和在线应用。
软硬件结合：软硬件统筹考虑，不仅要会编程，还要有硬件的理论和实践知识.应用现场环境恶劣：电磁干扰、电源波动、冲击震动、高低温等环境因素的影响。
要考虑芯片等级选择、接地技术、屏蔽技术、隔离技术、滤波技术、抑制反电势干扰技术等。
应用空间大：工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事装备、物联网等领域。
第三章：MCS—51单片机结构与原理3。
1 MCS—51单片机的物理结构及逻辑结构51单片机的引脚定义：P0、P1、P2、P3（输入输出口）；RST（复位）/ VPD(后备电源引入端）；EA (读内/外ROM控制）/Vpp(编程电压）；ALE（地址低8位锁存）/ PROG(编程脉冲)；PSEN （外部ROM读选通信号)；XTAL1、XTAL2 （外接晶振端）Vcc （+5v电源）；Vss （地)逻辑结构--51单片机的系统结构图（教材P26）51单片机基本组成：一个8位微处理器CPU；数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR；内部程序存储器ROM；两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数,也可用作定时器;四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口;一个串行端口，用于数据的串行通信;中断控制系统;内部时钟电路。
MCS-51单片机的CPU：运算器:由8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word)、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等组成。
单片机授课教案中职讲课讲稿
单片机授课教案中职讲课讲稿第一章：单片机基础知识第一节：单片机概述授课时数2教学形式讲授教学目的与要求1、了解单片机的概念、性能特点、及发展趋势和应用领域教学重点和难点单片机的组成、特点、发展及应用教学方法讲授、课堂讨论、分析教学手段教学板书教学过程一、电子计算机的产生及发展二、单片机的概述三、单片机的性能特点四、单片机的发展历史五、单片机的发展趋势六、单片机的应用领域实施情况教研室主任或组长签名：年月日授课内容第一章第二节：89系列单片机授课时数2教学形式讲授教学目的与要求1、了解89系列单片机型号，功能，特点教学重点和难点1、了解89系列单片机型号，功能，特点教学方法讲授、课堂讨论、分析教学手段教学板书教学过程一、89系列单片机的发展二、89系列单片机的类型三、89系列单片机的功能实施情况教研室主任或组长签名：年月日授课内容第一章数制和码制授课时数2教学形式讲授教学目的与要求了解数制的表示方法，数制之间的相互转换教学重点和难点数制之间的相互转换教学方法讲授，课堂讨论教学手段教学板书教学过程一、数制及转换二、计算机中数的表示二、计算机中常用编码表示实施情况教研室主任签名：年月日授课内容单片机开发系统简介授课时数2教学形式讲授教学目的与要求1、了解单片机常用的开发系统及开发方法2、了解常用的进位计数制教学重点和难点掌握各进制的进位特点、基本符号教学方法讲授、课堂讨论、分析教学手段教学板书教学过程一、单片机的开发系统二、单片机常用的开发方法三、单片机编程软件简介四、常用的进位计数制实施情况教研室主任签名：年月日编号：05伊犁职业技术学院教师授课教案教研室（组）：电气自动化编号：05授课内容实训一：灯光闪烁实训授课时数2教学形式实验教学目的与要求通过实验使学生意识到团队合作精神，教育引导学生把爱国落实到实际行动上爱学校，爱实验室，爱学习做起，要求学生从小事做起，从我做起，自觉矫正不良行为，使学生养成讲卫生，爱护公物的良好习惯。
单片机教案(讲稿)
单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程解释单片机的概念，它是如何定义的。
介绍单片机的发展历程，从最初的4位、8位到现在的32位、64位。
1.2 单片机的特点与分类阐述单片机的主要特点，如集成度高、体积小、成本低等。
分类介绍单片机的类型，如51系列、AVR系列、PIC系列等。
1.3 单片机的应用领域列举单片机在各个领域的应用实例，如家电、工业控制、医疗设备等。
第二章：单片机的基本组成与工作原理2.1 单片机的硬件组成介绍单片机的主要硬件组成部分，如CPU、存储器、定时器/计数器、并行/串行接口等。
2.2 单片机的软件组成讲解单片机的软件系统，包括固件、编程语言、编译器等。
2.3 单片机的工作原理详细解释单片机的工作流程，包括启动、执行程序、中断处理等。
第三章：单片机的编程基础3.1 单片机的编程语言介绍单片机编程的主要语言，如C语言、汇编语言等。
3.2 单片机的编程环境与工具讲解单片机编程所需的环境与工具，如Keil、MPLAB等。
3.3 单片机的编程实例通过具体的编程实例，讲解如何编写、调试单片机程序。
第四章：单片机的接口技术4.1 并行接口技术介绍单片机的并行接口，如I/O口、数据总线、地址总线等。
4.2 串行接口技术讲解单片机的串行接口，如UART、SPI、I2C等。
4.3 单片机与其他设备的接口技术阐述单片机与显示屏、传感器、电机等设备的接口技术。
第五章：单片机的应用案例5.1 温度控制器的设计与实现通过具体案例，讲解如何使用单片机设计温度控制器。
5.2 智能家居系统的设计与实现讲解如何使用单片机设计智能家居系统，包括灯光控制、安防监控等。
5.3 控制系统的设计与实现介绍如何使用单片机控制的运动、感知等功能。
第六章：单片机的电源管理6.1 单片机电源需求与供电方式讨论单片机的电源需求，包括电压和电流规格。
介绍单片机的供电方式，如直流供电、电池供电等。
6.2 电源管理电路设计说明如何设计单片机的电源管理电路，包括稳压器、电压监测、电源去耦等。
单片机应用技术--第一章
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1.1 单片机的发展及应用
具有I2C和SPI串行口总线端口，有利于单片机串行总线扩 充外围器件。常用的PIC系列单片机特性如表1-3所示。 由于单片机的种种优点和特性，其应用领域无所不至，无论 是工业部门、民用部门和家用等领域，处处可以见到它的身 影。主要应用于以下几个方面： （1）在智能仪表中的应用 这是单片机应用最多、最活跃的领域之一。在各类仪器仪表 中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化水平 和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高性价比。 （2）在工业方面的应用
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1.1 单片机的发展及应用
3. Motorola公司MC68HC系列单片机 MC68HC系列单片机是Motorola公司推出的8位单片机， 其型号庞大，但是同一系列单片机的CPU均相同，指令系统 相同。它与51系列单片机不兼容，程序指令也不相同。其单 片机的型号命名方法如下：
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1.1 单片机的发展及应用
MC68HC系列单片机的性能指标见表1-2所示。其中PWM 为脉冲宽度调制功能。 4. Microchip（微芯）公司的PIC系列单片机 PIC单片机是由美国Microchip（微芯）公司推出的8位高 性能单片机，该系列单片机是首先采用RISC结构的单片机 系列。PIC的指令集只有35条指令，四种寻址方式。同时指 令集中的指令多为单字节指令。指令总线和数据总线分离， 允许指令总线宽于数据总线，即指令线为14位，数据线为8 位。PIC有的型号单片机只有8个引脚，为世界上最小的单 片机。PIC单片机的主要特点是：精简了指令集，使得指令 少，执行速度快。同时，功耗低，驱动能力强，有的型号还
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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。
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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。
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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。
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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
(单片机完整课件PPT)第一章
单片机应用系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单片机应用系统
单片机应用系统 : 由硬件系统和 软件系统组成 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 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
硬件
注：本课程的重点 1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。 2.掌握软件设计与调试的基本技能。
MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类： （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工艺适于电池供电或其它要求低功耗的场合
单片机原理与应用
厦门理工学院电子与电气工程系 陈志英
学习该课程的目的：
1、熟练掌握单片机硬件管脚的定义、功能、作用。 2、熟练掌握单片机各种存储器物理空间配置及内 部特殊功能寄存器的定义、作用。 3、熟练掌握单片机的指令系统及程序编写。 4、熟练掌握单片机内部资源应用及接口扩展技术。 5、熟练掌握单片机应用系统的硬件及软件设计 （最终目的）。 6、学会查找资料，查看芯片数据手册，培养自学 方法，培养独立查找问题、解决问题的能力。
运算器
控制器
输 出 接 口 设 备
输 出 设 备
软
+
件
系
统
存储器
硬件系统
单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机， 简称单片机 —— 单片机实质上就是一个芯片
单片机原理与应用技术第一章微型计算机系统基本知识
指令系统是单片机软件系统的核心，它规定了单片机能够执行的指令集合。指 令系统包括算术指令、逻辑指令、控制指令等，每种指令都有特定的功能和操 作码。
汇编语言
汇编语言是一种低级语言，与硬件直接相关，易于理解和编写。在单片机编程 中，汇编语言通常用于编写底层驱动程序和优化性能要求高的程序。
单片机的高级语言与编程
智能热量表
单片机可以实现热量表的自动读数和远程抄表功能。
单片机在其他领域的应用
医疗设备
单片机可以用于医疗设备 的控制和监测，如监护仪、 呼吸机等。
交通工具
单片机可以用于车辆的控 制系统和安全监测系统， 如汽车电子、轨道交通等。
物流行业
单片机可以用于物流设备 的控制和监测，如智能仓 储、智能物流等。
02
单片机的基本知识
单片机的定义与特点
总结词：概述
详细描述：单片机是一种集成电路芯片，它集成了中央处理器、存储器、输入输 出接口等计算机主要部件的功能，具有体积小、功耗低、可靠性高、价格便宜等 特点。
单片机的分类与选型
总结词
分类与选型
详细描述
根据不同的分类标准，单片机可以分为多种类型。按位数可分为4位、8位、16位和32位单片机；按结构可分为 CISC和RISC单片机；按指令集可分为冯诺依曼和哈弗结构单片机。在选型时，需要根据实际需求和应用场景选 择合适的单片机，考虑其性能、功能、成本等因素。
单片机的存储器
程序存储器
用于存储程序代码，如ROM、 EPROM、Flash等。
数据存储器
用于存储程序执行过程中的数 据，如RAM。
特殊功能寄存器
用于控制单片机各部分的工作 状态和参数设置。
存储器组织
根据不同需求，单片机内部存储 器可以分为不同的区域，如程序 存储器、数据存储器、堆栈等。
第1章 单片机8051基础知识
计算机科学与技术系
外部时钟源
1.1 单片机的典型结构
外部事件计数
振荡器和时序 OSC
程序存储器 4KBROM
数据存储器 256B RAM/SFR
2×16位 定时器/计数器
89C51 CPU 64KB 总线 扩展控制器 内中断 外中断 控制 并行口 图 1-1 AT89S51/S52的基本组成功能框图 串行通信 可编程全双工 串行口
2.低128字节RAM ·通用工作寄存器区 ·位寻址区 ·用户RAM区 3．高128字节用户RAM区 为特殊功能寄存器SFR AT89S52有256字节 4．片外数据存储器的结构及操作 片外数据存储器和外围扩展电路统一编址，可寻址范围为64 KB。 片外数据存储器寻址空间的数据传送使用专门的MOVX指令。片外数据存储器只能 和累加器A交换数据，通过地址指针DPTR或工作寄存器Ri间接寻址。
计算机科学与技术系
第1章 单片机8051硬件基础知识
教学目的：了解80C51系列单片机的内部结构、工作 原理 、存储器结构、基本电路、内部资源等硬件 内容。
教学重点:1.内部主要组成及工作原理 ； 2.存储器结构特点； 3.I/O 的复用结构及应用特点； 4.时序及复位电路的作用。 教学难点： 1.特殊功能寄存器的作用； 2.堆栈及堆栈指针的作用; 3.单片机内部资源（定时器、中断、串行口）
1.3
单片机的存储器
1.3．1 存储器结构和地址空间
FFFF 64KB RAM (I/O) 89S51片内存储器 0FFF 100 FF 00 片外数据存储器 FF 80 7F 00
计算机科学与技术系 数据和程序 分开的结 构，称为 哈弗结构
FFFF 64KB ROM 1000 0FFF