单片机设计系统基础
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1、关于嵌入式计算机
嵌入式计算机就是“嵌入到对象体系中 的专用计算机系统”。
由此可见，单片机是根据计算机的特殊结 构来命名的，而嵌入式计算机是根据计算机形 态上来命名的。现在有一个趋势，就是将单片 机统一在嵌入式计算机名下。
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2、单片机的历史和发展
在微型计算机系统跟着大型机、巨型机朝 着通用性（多功能）方向狂奔的同时，又开辟 了另一条道路来发展。1976年Intel公司推出了 世界上第一片单片机芯片8048。
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单片机的历史和发展续
由于单片机或嵌入式计算机的应用领域被 不断地拓展，应用系统的外围电路也不断地被 集成进嵌入式计算机中，芯片最大化的趋势十 分明显，由此，片上系统SoC (System on Chip) 的概念也应运而生。也就是将嵌入式应用系统 中的电路元器件尽可能地集成在一块或几块芯 片中，这样做的好处是，应用系统电路板非常 简洁，减少体积和功耗，提高可靠性。
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2、单片机产品的类型
1）51系列单片机
Intel 公司在1980年推出被业界公认经典 产品MCS-51系列单片机。这是一款经历了 近三十年，仍然是单片机领域内的主流产品， 这不能不说是件了不起的事情。
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单片机产品的类型续
2、AVR系列单片机
AVR单片机是Atmel 公司推出的单片机，其 显著的特点是高速度、低功耗。它取消机器周期 以时钟周期为指令周期实行作业。
Intel 公司经过不断完善单片机产品，在 1980年推出被业界公认经典产品MCS-51系列 单片机。这是一款经历了近三十年，仍然是 单片机领域内的主流产品，
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单片机的历史和发展续
又经过4年的努力，1984年Intel公司研制出 了高性能MCS-96系列单片机。
上世纪80年代和90年代是单片机迅速发展和应 用年代，各种单片机围绕着应用对象，不断地在 内部添加外围接口电路，如A/D转换器 、D/A转换 器 、PWM 、日历时钟、电源监测、程序运行监 测电路等。突出地显示出单片机对其应用对象的 智能化控制能力。因此单片机的称呼也逐渐从 SCM变成微控制器MCU（Micro Controller Unit）。
始，如果有4K，则末地址为0FFFH；片外程序存 储器的地址从1000H开始。
➢ EA=0，表示片内无程序存储器，程序存储器全部 在片外。
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Biblioteka Baidu
控制线说明续
➢ PSEN：是系统访问外部程序存储器的专线，低 电平有效。
➢ ALE：地址锁存控制信号，用于将访问片外程序 存储器的低8位地址打入地址锁存器。
5）VCC，VSS：工作电源线，接地线
2根
14
三.CPU
51系列单片机中的CPU其结构特性都是相同的，具体如下所述：
1. CPU字长8位，内含布尔处理器、算术逻辑运算部件ALU、控 制器和工作寄存器组。
2. 算术运算包括：加、减、乘、除，以及增量运算（加1）和减 量运算（减1）。8421BCD码调整。
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3. 数据存储器
（1）数据存储器空间： 片内，128~256 byte； 片外，0~64KB；
（2）编址：片内数据存储器用8位二进制编地址； 片外数据存储器用16位二进制编地址。
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单片机产品的类型续
3、PIC系列单片机
PIC单片机系列是美国微芯公司(Microchip)的 产品，是当前市场份额增长最快的单片机之一。
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单片机产品的类型续
4、ARM系列
ARM公司位于英国，由Acom、苹果公司和 VLSI公司联合出资。ARM公司本身不生产芯片， 靠转让设计许可盈利，它设计的芯片由联合伙 伴公司生产各具特色的芯片。ARM公司专注于 设计，其内核耗电少、成本低、功能强，具有 16位/32位双指令集。ARM已成为移动通讯、手 持电脑、多媒体数字产品嵌入式解决方案的标 准。80%的手机采用ARM核芯片。
发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的 提升，为计算机专业人士介入嵌入式系统应用开辟 了广阔天地。
计算机专业人士的介入，形成的计算机应用模 式带有明显的计算机的工程应用特点。
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MCS-51单片机结构原理
一.单片机内部系统结构和资源
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二.外部引脚
1）P0口~P3口：48 32根线 2）ALE，PSEN，EA：系统扩展控制线 3根 3）XTAL1，XTAL2：时钟电路接入线2根 4）RST：复位线
第二章单片机系统设计基础
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一、单片机与嵌入式计算机
将CPU、存储器、接口等部件集成在一块芯片上 的系统称为单片机SCM (Single Chip Microcompute)。
从单片机诞生这天起，就与它的哥哥微型计算机 系统分道扬镳。微型计算机系统走的是通用化的发展 道路，也就是不断增加自身的功能。而单片机走的是 专用化的发展道路，即朝着控制器的方向发展，使计 算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。
128~256个字节。 片外存储器：程序存储器，数据存储器64K。
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存储器组织续
3）按存放信息的位数来分
➢位存储器：256位 ➢字节存储器
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2. 程序存储器
1）程序存储器空间：片内，片外
2）编址：共64K，片内，片外统一编址，用16位二 进制编地址。
3）控制线：EA，PSEN，ALE ➢ EA=1，表示片内有程序存储器，地址从0000H开
3. 逻辑运算包括：与、或、非、异或运算。 4. 位操作包括：置“1”、清“0”、与、或、非。 5. 指令系统有111条指令。 6. 工作寄存器：共分4个区，每一个区有8个寄存器（R0~R7）。
这些寄存器放在内部数据存储器区。
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四.存储器组织
1.存储器分类
1）存储器系统按功能分成两部分（哈佛结构） 程序存储器：64KB 数据存储器：64K+128~256字节 2）存储器系统按空间分成两部分： 片内存储器：程序存储器0~32KB字节，数据存储器
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二、嵌入式系统的应用模式
1、低端应用模式 嵌入式系统的嵌入式应用特点，决定了它的
多学科交叉特点。 电子工程师在控制、仪器仪表、机械电子等
方面的嵌入式应用。
以电子技术应用工程师为主体，实现传统电 子系统的智能化。
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嵌入式系统的应用模式续
2、高端应用模式 随着后 PC时代的到来，网络、通信技术得以
1、关于嵌入式计算机
嵌入式计算机就是“嵌入到对象体系中 的专用计算机系统”。
由此可见，单片机是根据计算机的特殊结 构来命名的，而嵌入式计算机是根据计算机形 态上来命名的。现在有一个趋势，就是将单片 机统一在嵌入式计算机名下。
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2、单片机的历史和发展
在微型计算机系统跟着大型机、巨型机朝 着通用性（多功能）方向狂奔的同时，又开辟 了另一条道路来发展。1976年Intel公司推出了 世界上第一片单片机芯片8048。
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单片机的历史和发展续
由于单片机或嵌入式计算机的应用领域被 不断地拓展，应用系统的外围电路也不断地被 集成进嵌入式计算机中，芯片最大化的趋势十 分明显，由此，片上系统SoC (System on Chip) 的概念也应运而生。也就是将嵌入式应用系统 中的电路元器件尽可能地集成在一块或几块芯 片中，这样做的好处是，应用系统电路板非常 简洁，减少体积和功耗，提高可靠性。
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2、单片机产品的类型
1）51系列单片机
Intel 公司在1980年推出被业界公认经典 产品MCS-51系列单片机。这是一款经历了 近三十年，仍然是单片机领域内的主流产品， 这不能不说是件了不起的事情。
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单片机产品的类型续
2、AVR系列单片机
AVR单片机是Atmel 公司推出的单片机，其 显著的特点是高速度、低功耗。它取消机器周期 以时钟周期为指令周期实行作业。
Intel 公司经过不断完善单片机产品，在 1980年推出被业界公认经典产品MCS-51系列 单片机。这是一款经历了近三十年，仍然是 单片机领域内的主流产品，
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单片机的历史和发展续
又经过4年的努力，1984年Intel公司研制出 了高性能MCS-96系列单片机。
上世纪80年代和90年代是单片机迅速发展和应 用年代，各种单片机围绕着应用对象，不断地在 内部添加外围接口电路，如A/D转换器 、D/A转换 器 、PWM 、日历时钟、电源监测、程序运行监 测电路等。突出地显示出单片机对其应用对象的 智能化控制能力。因此单片机的称呼也逐渐从 SCM变成微控制器MCU（Micro Controller Unit）。
始，如果有4K，则末地址为0FFFH；片外程序存 储器的地址从1000H开始。
➢ EA=0，表示片内无程序存储器，程序存储器全部 在片外。
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Biblioteka Baidu
控制线说明续
➢ PSEN：是系统访问外部程序存储器的专线，低 电平有效。
➢ ALE：地址锁存控制信号，用于将访问片外程序 存储器的低8位地址打入地址锁存器。
5）VCC，VSS：工作电源线，接地线
2根
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三.CPU
51系列单片机中的CPU其结构特性都是相同的，具体如下所述：
1. CPU字长8位，内含布尔处理器、算术逻辑运算部件ALU、控 制器和工作寄存器组。
2. 算术运算包括：加、减、乘、除，以及增量运算（加1）和减 量运算（减1）。8421BCD码调整。
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3. 数据存储器
（1）数据存储器空间： 片内，128~256 byte； 片外，0~64KB；
（2）编址：片内数据存储器用8位二进制编地址； 片外数据存储器用16位二进制编地址。
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单片机产品的类型续
3、PIC系列单片机
PIC单片机系列是美国微芯公司(Microchip)的 产品，是当前市场份额增长最快的单片机之一。
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单片机产品的类型续
4、ARM系列
ARM公司位于英国，由Acom、苹果公司和 VLSI公司联合出资。ARM公司本身不生产芯片， 靠转让设计许可盈利，它设计的芯片由联合伙 伴公司生产各具特色的芯片。ARM公司专注于 设计，其内核耗电少、成本低、功能强，具有 16位/32位双指令集。ARM已成为移动通讯、手 持电脑、多媒体数字产品嵌入式解决方案的标 准。80%的手机采用ARM核芯片。
发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的 提升，为计算机专业人士介入嵌入式系统应用开辟 了广阔天地。
计算机专业人士的介入，形成的计算机应用模 式带有明显的计算机的工程应用特点。
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MCS-51单片机结构原理
一.单片机内部系统结构和资源
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二.外部引脚
1）P0口~P3口：48 32根线 2）ALE，PSEN，EA：系统扩展控制线 3根 3）XTAL1，XTAL2：时钟电路接入线2根 4）RST：复位线
第二章单片机系统设计基础
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一、单片机与嵌入式计算机
将CPU、存储器、接口等部件集成在一块芯片上 的系统称为单片机SCM (Single Chip Microcompute)。
从单片机诞生这天起，就与它的哥哥微型计算机 系统分道扬镳。微型计算机系统走的是通用化的发展 道路，也就是不断增加自身的功能。而单片机走的是 专用化的发展道路，即朝着控制器的方向发展，使计 算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。
128~256个字节。 片外存储器：程序存储器，数据存储器64K。
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存储器组织续
3）按存放信息的位数来分
➢位存储器：256位 ➢字节存储器
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2. 程序存储器
1）程序存储器空间：片内，片外
2）编址：共64K，片内，片外统一编址，用16位二 进制编地址。
3）控制线：EA，PSEN，ALE ➢ EA=1，表示片内有程序存储器，地址从0000H开
3. 逻辑运算包括：与、或、非、异或运算。 4. 位操作包括：置“1”、清“0”、与、或、非。 5. 指令系统有111条指令。 6. 工作寄存器：共分4个区，每一个区有8个寄存器（R0~R7）。
这些寄存器放在内部数据存储器区。
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四.存储器组织
1.存储器分类
1）存储器系统按功能分成两部分（哈佛结构） 程序存储器：64KB 数据存储器：64K+128~256字节 2）存储器系统按空间分成两部分： 片内存储器：程序存储器0~32KB字节，数据存储器
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二、嵌入式系统的应用模式
1、低端应用模式 嵌入式系统的嵌入式应用特点，决定了它的
多学科交叉特点。 电子工程师在控制、仪器仪表、机械电子等
方面的嵌入式应用。
以电子技术应用工程师为主体，实现传统电 子系统的智能化。
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嵌入式系统的应用模式续
2、高端应用模式 随着后 PC时代的到来，网络、通信技术得以