单片机原理及应用 第1章 课件
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器)、I/O口(串口、并口等)、ROM(程序存 储器) 异：PC机——上述部件以芯片形式安装在主 板上。
单片机——上述部件被集成到单芯片中。
单片机与PC机之间的异同 （2）功能： 同：数据运算、采集、处理、存储、传输；控
制（或受控于）外设。
异：通用计算机——擅长于数据运算、采集、 处理、存储和传输；
（1）单芯片微机形成阶段 （2）性能完善提高阶段 （3）微控制器化阶段 （4）片上系统阶段 • 单片机技术的发展趋势
一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；另一个 则向稳定可靠、体积小、价格低的单片机方向发展（主要用于控 制） （1）CPU的改进 （2）存储器的发展 （3）片内I/O的改进 （4）外围电路集成化 （5）低功耗CMOS化
单片机：在一片集成电路芯片上集成微处理器、 存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微 型计算机，即单片机。
单片机的主要特点：控制性能和可靠性高；体 积小、价格低、易于产品化；具有良好的性能 价格比。
下图是一片40脚的89C51及一片20脚的 89C2051的单片机。
第1章 概论
1.1 单片机技术的发展过程及趋势 1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.1 单片机组成及结构 1.2.2 单片机的工作原理 1.3 典型单片机的结构及特点 1.3.1 MCS-51系列单片机的结构及特点 1.3.2 其他单片机的结构及特点 1.4 单片机应用系统的开发过程
1.1 单片机技术的发展过程及趋势
• 单片机技术的发展过程 纵观整个单片机技术的发展过程，可以分为以下几个主要阶段：
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
存储器
CPU
I / O口
时钟电路
控制电路
定时器
晶 片
单 硅
RAM
ROM/ 低电压监测
Flash
与复位
中断系统
定时器/ 计数器
内部总线 A/D
D/A
I/O端口
WatchDog 异步串行通 信口UART
单片机基本结构框图
CPU内核
单片机与PC机之间的异同 （1）组成： 同：CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储
单片机的开发一般应包含以下过程： 1．根据应用系统设计目标（功能和性能指标），确定
待开发的应用系统所要完成的任务，以及从应用系统总体 设计方案出发，确定应用系统的结构、电路板划分原则等。
2．以上述工作为基础，写出设计任务书、画出总体原 理框图，作为系统设计的依据。
3．进行软、硬件的研制。 4．系统调试。
版社，2008 • 4、单片机基础(第3版) ，李广弟等，北京航空
航天大学出版社，2007 • 5、单片机高级教程:应用与设计(第2版) ，何立
民，北京航空航天大学出版社，2007
目录
第1章 概论 第2章 MCS-51系列单片机的资源配置 第3章 MCS-51系列单片机的指令系统及汇编 语言程序设计 第4章 单片机的C语言 第5章 MCS-51系列单片机的片内接口及中断 第6章 MCS-51系列单片机的扩展技术 第7章 单片机应用系统接口技术 第8章 单片机应用系统设计 第9章 单片机应用系统设计实例
推荐的学习资源：
http://www.mcustudy.com/ 单片机学习网 及 友情链接
http://www.cepark.com/ 电子园 http://www.zlgmcu.com/ 广州周立功单片机发 展有限公司
http://www.21ic.com/ 21IC电子网 及友情链接 http://www.eehome.cn/ 电子工程师之家 http://www.s8052.com/ 学林电子 http://www.icbase.com/ 武汉力源
单片机——专长于测控，往往嵌入某个仪器 /设备/系统中，使其达到智能化的效果。
单片机与PC机之间的异同 （3）应用特点： PC机——体积大，功耗大，价格高，用途较
固定，属通用计算机。易于学习掌握和使 用，但用于控制时必须制作或购买专用的 接口卡，并编制专门的应用软件。 单片机——专用计算机。
1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.2 单片机的工作原理
单片机执行每一条指令都可分为3个阶段进行，即取 指令、分析指令和执行指令。
取指令阶段：根据程序计数器PC中的值，从程序存储 器中读出现行指令，送到指令寄存器。
分析指令阶段：将指令寄存器中的指令操作码取出后 进行译码，分析指令性质。
执行指令阶段：取出操作数，然后按照操作码的性质 对操作数进行操作。
单片机执行程序的过程实际上就是重复执行上述3个 阶段的操作过程。
1.3 典型单片机的结构及特点
1.3.1 MCS-51系列单片机的结构及特点 下图是按功能划分的MCS-51系列单片机内部功能模块
框图，各模块及其wenku.baidu.com本功能为：
振荡器
程序计数器 PC
程序 存储器 ROM
数据 存储器 RAM
定时器 /计数器 T0 T1
非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选 择空间，主要产品有：
Intel公司，MCS-96系列，16位 Microchip公司，PIC系列，RISC TI公司，MSP430F系列，16位低功耗
数控系统 焊接机器人 六轴机器人
温控仪
微波炉
示波器
电话
打印机
倒车雷达
1.4 单片机应用系统的开发过程
单片机原理及应用
黄勤，李楠 等编著 清华大学出版社
主讲教师：吕伟杰 weijielv@163.com
• 参考资料： • 1、单片机原理及接口技术（第2版），李全利，
高等教育出版社，2009年1月。 • 2、单片机原理及应用（第二版），李建忠，西
安电子科技大学出版社，2008 • 3、单片机原理及应用，冯文旭等，机械工业出
1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.1 单片机组成及结构 所谓单片机（Single Chip Microcomputer）就是将微
处理器、一定容量的存储器、个数有限的I/O接口以及定时 器/计数器等功能部件集成在一块芯片上的微型计算机，且 具有一套完善的指令系统。其基本结构如下图所示。
单片机
CPU
ACC 特殊功能 B寄存器
寄存器 PSW
SFR
...
并行 I/O口
串行口
中断 系统
• 单片机的特点
1.可直接操作I/O口；位操作能力突出；CPU,I/O 端口及存储器集成在一块芯片内，数据在传送中 受干扰影响小，不易受环境影响。
2.单片机品种和型号多，引脚少，体积小，产品结 构灵活
80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼 容的主要产品有：
计算机的组成：运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备
微处理器(CPU)：包含了运算器和控制器 微型计算机：由微处理器、存储器和I/O接口 电路构成。各部分通过地址总线(AB)、数据总 线(DB)和控制总线(CB)相连。 微处理器与微型计算机的区别：
微处理器集成了运算器和控制器(即CPU )； 而微型计算机包含微处理器、存储器和I/O接 口电路等。
单片机——上述部件被集成到单芯片中。
单片机与PC机之间的异同 （2）功能： 同：数据运算、采集、处理、存储、传输；控
制（或受控于）外设。
异：通用计算机——擅长于数据运算、采集、 处理、存储和传输；
（1）单芯片微机形成阶段 （2）性能完善提高阶段 （3）微控制器化阶段 （4）片上系统阶段 • 单片机技术的发展趋势
一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；另一个 则向稳定可靠、体积小、价格低的单片机方向发展（主要用于控 制） （1）CPU的改进 （2）存储器的发展 （3）片内I/O的改进 （4）外围电路集成化 （5）低功耗CMOS化
单片机：在一片集成电路芯片上集成微处理器、 存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微 型计算机，即单片机。
单片机的主要特点：控制性能和可靠性高；体 积小、价格低、易于产品化；具有良好的性能 价格比。
下图是一片40脚的89C51及一片20脚的 89C2051的单片机。
第1章 概论
1.1 单片机技术的发展过程及趋势 1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.1 单片机组成及结构 1.2.2 单片机的工作原理 1.3 典型单片机的结构及特点 1.3.1 MCS-51系列单片机的结构及特点 1.3.2 其他单片机的结构及特点 1.4 单片机应用系统的开发过程
1.1 单片机技术的发展过程及趋势
• 单片机技术的发展过程 纵观整个单片机技术的发展过程，可以分为以下几个主要阶段：
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
存储器
CPU
I / O口
时钟电路
控制电路
定时器
晶 片
单 硅
RAM
ROM/ 低电压监测
Flash
与复位
中断系统
定时器/ 计数器
内部总线 A/D
D/A
I/O端口
WatchDog 异步串行通 信口UART
单片机基本结构框图
CPU内核
单片机与PC机之间的异同 （1）组成： 同：CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储
单片机的开发一般应包含以下过程： 1．根据应用系统设计目标（功能和性能指标），确定
待开发的应用系统所要完成的任务，以及从应用系统总体 设计方案出发，确定应用系统的结构、电路板划分原则等。
2．以上述工作为基础，写出设计任务书、画出总体原 理框图，作为系统设计的依据。
3．进行软、硬件的研制。 4．系统调试。
版社，2008 • 4、单片机基础(第3版) ，李广弟等，北京航空
航天大学出版社，2007 • 5、单片机高级教程:应用与设计(第2版) ，何立
民，北京航空航天大学出版社，2007
目录
第1章 概论 第2章 MCS-51系列单片机的资源配置 第3章 MCS-51系列单片机的指令系统及汇编 语言程序设计 第4章 单片机的C语言 第5章 MCS-51系列单片机的片内接口及中断 第6章 MCS-51系列单片机的扩展技术 第7章 单片机应用系统接口技术 第8章 单片机应用系统设计 第9章 单片机应用系统设计实例
推荐的学习资源：
http://www.mcustudy.com/ 单片机学习网 及 友情链接
http://www.cepark.com/ 电子园 http://www.zlgmcu.com/ 广州周立功单片机发 展有限公司
http://www.21ic.com/ 21IC电子网 及友情链接 http://www.eehome.cn/ 电子工程师之家 http://www.s8052.com/ 学林电子 http://www.icbase.com/ 武汉力源
单片机——专长于测控，往往嵌入某个仪器 /设备/系统中，使其达到智能化的效果。
单片机与PC机之间的异同 （3）应用特点： PC机——体积大，功耗大，价格高，用途较
固定，属通用计算机。易于学习掌握和使 用，但用于控制时必须制作或购买专用的 接口卡，并编制专门的应用软件。 单片机——专用计算机。
1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.2 单片机的工作原理
单片机执行每一条指令都可分为3个阶段进行，即取 指令、分析指令和执行指令。
取指令阶段：根据程序计数器PC中的值，从程序存储 器中读出现行指令，送到指令寄存器。
分析指令阶段：将指令寄存器中的指令操作码取出后 进行译码，分析指令性质。
执行指令阶段：取出操作数，然后按照操作码的性质 对操作数进行操作。
单片机执行程序的过程实际上就是重复执行上述3个 阶段的操作过程。
1.3 典型单片机的结构及特点
1.3.1 MCS-51系列单片机的结构及特点 下图是按功能划分的MCS-51系列单片机内部功能模块
框图，各模块及其wenku.baidu.com本功能为：
振荡器
程序计数器 PC
程序 存储器 ROM
数据 存储器 RAM
定时器 /计数器 T0 T1
非80C51结构产品：给用户提供了更为广泛的选 择空间，主要产品有：
Intel公司，MCS-96系列，16位 Microchip公司，PIC系列，RISC TI公司，MSP430F系列，16位低功耗
数控系统 焊接机器人 六轴机器人
温控仪
微波炉
示波器
电话
打印机
倒车雷达
1.4 单片机应用系统的开发过程
单片机原理及应用
黄勤，李楠 等编著 清华大学出版社
主讲教师：吕伟杰 weijielv@163.com
• 参考资料： • 1、单片机原理及接口技术（第2版），李全利，
高等教育出版社，2009年1月。 • 2、单片机原理及应用（第二版），李建忠，西
安电子科技大学出版社，2008 • 3、单片机原理及应用，冯文旭等，机械工业出
1.2 单片机的典型结构及工作原理
1.2.1 单片机组成及结构 所谓单片机（Single Chip Microcomputer）就是将微
处理器、一定容量的存储器、个数有限的I/O接口以及定时 器/计数器等功能部件集成在一块芯片上的微型计算机，且 具有一套完善的指令系统。其基本结构如下图所示。
单片机
CPU
ACC 特殊功能 B寄存器
寄存器 PSW
SFR
...
并行 I/O口
串行口
中断 系统
• 单片机的特点
1.可直接操作I/O口；位操作能力突出；CPU,I/O 端口及存储器集成在一块芯片内，数据在传送中 受干扰影响小，不易受环境影响。
2.单片机品种和型号多，引脚少，体积小，产品结 构灵活
80C51兼容产品：80C51主流地位已形成，与其兼 容的主要产品有：
计算机的组成：运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备
微处理器(CPU)：包含了运算器和控制器 微型计算机：由微处理器、存储器和I/O接口 电路构成。各部分通过地址总线(AB)、数据总 线(DB)和控制总线(CB)相连。 微处理器与微型计算机的区别：
微处理器集成了运算器和控制器(即CPU )； 而微型计算机包含微处理器、存储器和I/O接 口电路等。