第1章单片机的基础知识a
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。
第一章 单片机基础知识
图1
二进制数
数制间的转换关系
4位化 位 位化1位 位化
十六进制数
1位化 位 位化4位 位化 小 整 数 除 以
1位 位 化3 位
数 乘 以 3位 位 化1 位 整数除以2取余 整数除以 取余 小数乘以2取整 小数乘以 取整 整
二进制逻辑运算——“异或”运算 异或” 二进制逻辑运算 异或
“异或”运算：两个变量的取值相异时， “异或” 结果为1。 异或”运算：两个变量的取值相异时， 异或” 结果为1 0⊕1=1； 1⊕1=0。 “异或” 规则： 0⊕0=0 ；0⊕1=1；1⊕0=1 ；1⊕1=0。 异或” 规则：
【例】如果A=10011101，B=（10111010）；求 A⊕B=？ 如果A=10011101，B=（10111010）；求 A⊕B=？ A=10011101 ）； 步骤如下: 步骤如下: ⊕ 10011101 10111010 00100111 结果： 结果：A⊕B=10011101⊕10111010=00100111
数据的数值。 数据的数值。
三、MCS-51系列单片机概述
MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。 MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。 公司生产的一个单片机系列名称 这一系列的单片机有多种， 这一系列的单片机有多种，如： 8051/8751/8031 8052/8752/8032 80C51/87C51/80C31 基本型 增强型 CHMOS工艺 CHMOS工艺
结果： 结果： 1011B × 11B=100001B
十六进制算术运算
十六进制运算：逢十六进一， 十六进制运算：逢十六进一，借一当十六 【例】7D25H-05C2H=？ 7D25H-05C2H=？ 6D25H=？ 【例】05C4H + 6D25H=？ 05C4H +） 6D25H = 72E9H 结果： 结果： 05C4H + 6D25H=72E9H -） = 7D25H 05C2H 7763H
第一章_单片机基础知识
（3）补码
补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可 倒拨 9点。即是说 -9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为 补码。 12 运用补码可使减法变成加法。 规定：正数的补码等于原码。 负数的补码求法：1）反码 + 1 2）公式：[X]补 = 2n + X （X<0） 模（module） 2n 就是一个计数系统的最大容量，其大小等于以 进位计数制基数为底，以位数为指数的幂。 3
101 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ↑ _
11 0 、 a b c d e f g h i j k l m n o
111 p q r s t u v w x y z { ¦ } ～ DEL
8 1000 9 1001
这叫做二进制数对十进制编码——BCD码。 上述每4位二进制数表示一个十进制字符，这4位中各位的权依次是： 8、4、2、1——8421 BCD码。
BCD码的运算： 例、 1 8 3 1 00011000 +）0 0 0 0 0 0 1 1 00011011 B是非BCD码 需进行十进制调整： （错）
（ 2.）二进制数： 特点：有0，1两个不同的符号。 逢二进一。二进制数的下脚标为B 例如：对于整数， 1001B=1×23+0×22+0×21+1×20 = 9D 对于小数， 0.101B = 1×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3 = 0.625D 二进制数每一位的权是：以小数点分界， …..24 , 23 , 22 , 2 1, 2 0 . 2 -1, 2 -2, 2 3,
……
（ 3.）十六进制数： 有0~ 9 ，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。 逢十六进位。用下脚标 “H” 表示十六进制数。 例：327 H = 3×162+2×161+7×160 = 807D 3AB . 11H = 3×162+A×161+B×160+1×161+1×16-2 =939 . 0664 D
单片机基础知识
3. 控制引脚(4根)
PSEN (29脚)：片外ROM读选通信号端。当访问外部程序存储
器时，此引脚输出负脉冲选通信号，16位地址数据将出现在P0和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入 并执行。
EA/Vpp (31脚)：外部程序存储器地址允许输入端。
当EA接高电平时，CPU执行片内ROM指令，但当PC值超过0FFFH时， 将自动转去执行片外ROM指令；当EA接低电平时，CPU只执行片外ROM 指令。
以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD（荧光 显示器）。 （2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能，为构成分布式、 网络化系统提供方便条件。
4．低功耗化
CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等 工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电的便携式、 手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。
36 P0.3
V (40脚)：电源端，接+5V电源。
CC
P1.5 6 P1.6 7
P1.7 8
35 P0.4 34 P0.5
33 P0.6
RST/VPD 9 8051 32 P0.7
RXD/P3.0 10
31 EA/VPP
VSS(20脚)：接地端。
TXD/P3.1 11 INT0/P3.2 12 INT1/P3.3 13
P3 口
17XTAL1 19
22 P2.1
VSS 20
21 P2.0
8051的 40个引 脚可分
为：
图 2-3 8051 单片机引脚图
.0 1 P1.1 2
40 VCC 39 P0.0
P1.2 3
38 P0.1
单片机技术及应用第一章单片机基础知识-PPT文档资料67页
计算机中数和字符的表示
1. 概述 2. 无符号数的表示 3. 有符号数的表示 4. 定点数和浮点数 5. 计算机中的二进制编码
有符号数的表示
1．机器数与真值 计算机中的数是用二进制表示的，数的符号也是用
二进制表示的。通常一个数的最高位为符号位，为0表 示正数，为1表示负数。若字长为8位的计算机，则D7为 符号位，D6～D0为数值位。
• 2. 8位单片机
•
8位单片机年产量目前已达到十亿片，约占当
年单片机产量的70%。主流机型是Intel公司的
8051及其系列产品和派生产品。风靡全球的IC卡，
大多采用此单片机构造。Motorola公司的6800
（6502）派系也是很有名气的。其中MC68HC11
是功能很强的8位单片机，具备16位机的I/O功能。
单片机也开始尝试使用高级语言，其中编译型语言 有Pl、M5l、C-5l、C、MBASIC-51等，解释型的有 MBASIC和MBASIC-52等。
1.1.3 单片机的发展概况
目前国际市场上8位、16位单片机系列已有 很多，但是，在国内使用较多的系列是Intel公司 的产品，其中又以MCS-51系列单片机应用尤为 广泛，二十几年经久不衰，而且还在更进一步发 展完善，价格越来越低，性能越来越好。单片机 技术正以惊人的速度向前发展，就市场上已出现 的单片机而言，其技术革新与进步主要表现在以 下几个方面：
2. 智能仪表中的应用
用单片机制作的测量、控制仪表，能使仪表 向数字化、智能化、多功能化、柔性化发展，并 使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量 大大减轻，便于携带和使用，同时降低了成本， 提高了性能价格比。如数字式RLC测量仪、智能 转速表、计时器等。
第1章单片机基础知识
其中8051是最典型的产品，其它单片机都是在8051的基础 上进行功能的增、减改变而来的，所以人们习惯于用8051来 称呼MCS-51系列单片机。
20世纪80年代中期Intel公司将MCS-51的核心技术授权给 了很多其他公司，如：Atmel、Philips、STC、Siemens、 Winbond等，这些厂商生产的芯片是MCS-51系列的兼容产 品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机，这些单 片机的系统结构与8051相同，并且都采用CHMOS工艺，因 而常用80C51系列来称呼它们。
单片机实物图1
23:50
第1章单片机基础知识
3
单片机实物图(2)
单片机芯片 AT89C51 AT89S51 AT89S52 AT89C2051
双列直插式DIP40 (Dual In-line Package)封装
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第1章单片机基础知识
4
单片机实物图(3)
塑料扁平式PQFP/TQFP
(Plastic Quad Flat Package)封装
外围设备
接口
控制器
CPU
内存
主机
计算机的基本结构
中央处理单元CPU：运算器、控 制器合称为中央处理单元 CPU(Central Processing Unit) 。
主机：通常把运算器、控制器、存 储器这三部分称为计算机主机。
外设：输入、输出设备称为计算机 的外围设备(简称“外没”)。
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第1章单片机基础知识
Motorola单片机特点之一是在同样速度下所用的时钟频率 较Intel类单片机低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力 强，更适合用于工控领域及恶劣的环境。Motorola 8位单片 机过去的策略是以掩膜为主，最近推出了OTP计划以适应单 片机发展新趋势。在32位机上，M.CORE在性能和功耗方面 都胜过ARM7。
教学课件第1章单片机基础知识概述
盘…
基本功能部件
接口部件
外部设备
支持它的软件五花八门，应有尽有
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第1章 单片机基础知识概述
分支二：嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）
ECS——嵌入到对象体系中，以实现对象体系智 能化为目的的专用计算机系统 。 技术要求：必须满足对象体系的物理环境、电气 环境和气氛环境以及产品成本等要求。 发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能、控制 能力与控制可靠性。
❖ 单片机应用领域宽，单片机技能人才社 会需求广泛，具有很好的就业前景
❖ 单片机知识与具体专业技术相结合可产 生更大的创造力和发展潜力
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第1章 单片机基础知识概述
接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）
显示器ห้องสมุดไป่ตู้
键盘电路
键盘
模数转换
数模转换 总线接口
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第1章 单片机基础知识概述
本章小结
1.单片机是将通用微计算机基本功能部件集成在一 块芯片上构成的一种专用微计算机系统。
DSP：一类特别适合于进行数字 信号运算的微处理器
DSP有更高的集成度，更快的CPU，更大容量的 存储器，更高效的指令集。
DSP主要应用于音频、视频信号处理领域，是单 片机的高级形式
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第1章 单片机基础知识概述
2. 为什么要学单片机？
❖ 单片机属于高新技术领域，是机电产品 智能化的重要途径，可实现产品的升级 换代
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第1章 单片机基础知识概述
工业计算机（Industrial Personal Computer） PC→ 电气加固、机械加固，并配置各种接口板卡 → IPC（工控机）→ 嵌入到大型对象系统中（实现智能化）
第一章 单片机基础知识
第一章单片机基础知识单片机基础知识单片机（Microcontroller）是一种被广泛应用于电子设备中的微型计算机芯片，它集成了中央处理器（CPU）、存储器、输入输出端口及定时器等重要元件。
它的应用范围非常广泛，从简单的家电控制器到复杂的工控系统，无不离开单片机的应用。
一、单片机的起源及发展单片机的起源可以追溯到上世纪70年代早期，当时Intel公司推出了Intel 8048和Intel 8051，这两款单片机被视为单片机的奠基之作。
此后，各大芯片厂商纷纷推出了自己的单片机产品，并且随着技术的不断进步，单片机的功能和性能也得到了极大的提升。
二、单片机的组成单片机由CPU、存储器、输入输出端口和定时器等组成。
其中，CPU是单片机的核心部件，它负责执行指令和进行计算。
存储器主要用来存储程序指令和数据。
输入输出端口用于与外部设备进行数据交互。
定时器则负责计算时间和生成定时信号。
三、单片机的工作原理单片机以时钟信号驱动，指令按照一定的时序依次执行。
当单片机上电后，首先会复位，然后进入初始化程序，接着执行主程序。
单片机可以根据需要从输入端口读取数据，经过处理后再通过输出端口输出结果。
四、单片机的应用单片机广泛应用于各个领域，如家电控制、工控系统、汽车电子、医疗设备等。
以家电控制为例，我们可以通过单片机来实现空调的温度控制、洗衣机的程序控制、电视机的遥控功能等。
五、单片机的学习方法学习单片机需要掌握汇编语言和C语言编程。
首先，我们需要了解单片机的基本原理和功能，然后学习如何使用编译器和开发环境搭建单片机的开发环境。
接下来，可以通过编写简单的程序来加深对单片机的理解，并逐步掌握单片机的高级功能和应用。
六、单片机的发展趋势随着科技的不断进步，单片机的功能和性能将会不断提升。
未来，单片机将朝着低功耗、高性能和高可靠性的方向发展。
同时，随着物联网的兴起，单片机的应用也将会更加广泛。
七、总结单片机作为一种重要的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
第1章单片机基础知识
《单片机应用技术》教学课件 单片机应用技术》
第 1章
单片机基础知识
几 种 单 片 机 封 装 形 式
《单片机应用技术》教学课件 单片机应用技术》
第 1章
单片机基础知识
单 片 机 应 用 举 例
交通灯
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第 1章
单片机基础知识
单 片 机 应 用 举 例
万年历
《单片机应用技术》教学课件 单片机应用技术》
第 1章
单片机基础知识
• 5. MCS-51单片机系列
表1-1 MCS-51单片机的功能特性 单片机的功能特性
片内存储器（字节） 型号 ROM/EPROM RAM I/O口 并行 4×8 4×8 4×8 4×8 4×8 4×8 4×8 4×8 4×8 串行 1 1 1 1 1 1 1 1 1 工艺 中断源 定时器/ 计数器（16位 晶振（MHz） ）
《单片机应用技术》教学课件 单片机应用技术》
《单片机应用技术》教学课件 单片机应用技术》
第 1章
单片机基础知识
• 4.单片机的发展趋势 ⑴CPU的改进：采用双CPU结构，以提高处理能力；增加数据总线宽度； 开发串行总线结构。 ⑵存储器的发展：加大存储容量；片内存储器采用电擦除可改写ROM （ E 2 PROM ）或闪烁（Flash）存储器。 ⑶片内I/O的改进：增加并行口的驱动能力；增加I/O口的逻辑控制功能。 ⑷外围电路内装化：随着集成度的不断提高，有可能把众多的外围功能 器件集成在片内，这也是单片机发展的重要趋势。 ⑸低功耗化：8位单片机中有二分之一的产品已CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor即互补金属氧化物半导体）化，CMOS芯 片的单片机具有功耗小 功耗小的优点。 功耗小
单片机基础知识
计算机的经典结构框架。 计算机的经典结构框架。
第一章 基础知识
二、微型计算机的组成及其应用形态 （一）微型计算机的组成
1971年1月，INTEL公司的特 年 月 公司的特 德霍夫在与日本商业通讯公司合 霍夫在与日本商业通讯公司合 作研制台式计算器，将原始方案 作研制台式计算器， 的十几个芯片压缩成三个集成电 路芯片。 路芯片。两个芯片分别用于存储 程序和数据， 程序和数据，另一芯片集成了运 算器和控制器及一些寄存器 及一些寄存器， 算器和控制器及一些寄存器，称 为微处理器（即Intel 4004）。 微处理器（ ）
第一章 基础知识
内存条
CPU
主板
多板机CPU)
运算器 控制器
存储器 RAM 内存) 内存 ROM 微型计算机 (内存 （主机） 输入/输出接口 输入 输出接口
(I/O接口) 接口
(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) 、 、 、 、
微 型 计 算 机 系 统
硬件
第一章 基础知识
存储器 时钟电路
CPU 控制电路
I / O口 口 定时器 硅 晶 片
单
第一章 基础知识
几种单片机封装形式
第一章 基础知识
三、单片机与PC机之异同 单片机与 机之异同 1、组成 、 CPU(进行运算、控制 进行运算、 进行运算 控制) I/O口(串口、并口等) 口 串口、并口等 串口 RAM(数据存储器 数据存储器) 数据存储器 ROM(程序存储器 程序存储器) 程序存储器
总线 (AB、DB、CB) 、 、
键盘、 输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪 键盘 扫描仪、语音识别仪…) 显示器、 显示器 打印机、绘图仪、 外部设备 输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…) 磁带、 辅助存储器(磁带、磁盘、光盘、U盘、…) 磁带 磁盘、光盘、 盘
单片机基础知识ppt课件
表1.1 各种进位制的对应关系
十进制 二进制 八进制 十六进制 十进制 二进制 八进制 十六进制
0
0
0
0
9 1001 11
9
1
1
1
1
10 1010 12
A
2
10
2
2
11 1011 13
B
3
11
3
3
12 1100 14
C
4
100
4
4
13 1101 15
D
5
101
5
5
14 1110 16
E
6
110
单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡 的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有 独特的优势。
11
1.1.4 单片机的发展状况
1. 单片机的发展过程
(1) 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。
似，从被除数最高位开始取出与除数相同的位数， 减去除数。
36
1.3.2 逻辑运算 微机内二进制信息的逻辑运算由专门的逻 辑电路完成。
1. 逻辑与运算 逻辑与常用符号“∧”表示，运算规则为：
0∧0=0，1∧0=0，0∧1=0，1∧1=1。两个位 数相同的二进制数进行逻辑与时，只是对应位 进行与运算。
特点：片内面向测控系统电路增强，使之可以 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。
14
2. 单片机产品近况
51系列产品繁多，已推出的主要产品有： ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列 Philips公司的80C51、80C552系列 华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列 ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列 LG公司的GMS90/97低压高速系列 Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列 Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机
《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。
12
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
单片机基础知识
第一章 单片机基础知识
任务一 一只会闪光的灯
周期0 取指0
周期1 执行0 取指1
周期2
执行1 取指2
周期3
执行2 取指3
周期4 执行3
指令流水线结构示意图
第一章 单片机基础知识
任务一 一只会闪光的灯
二、单片机的应用
1．家用电器：广泛应用于家用电器的自动控制，智能卡 特点：提高家用电器的性能和质量；
第一章 单片机基础知识
任务一 一只会闪光的灯
单片机发展可归结为以下几个方面:
1. 增加字长，提高数据精度和处理的速度
2. 改进制作工艺，提高单片机的整体性能
3.由复杂指令集CISC转向简单指令集RISC技术
4. 多功能模块集成技术，使一块“嵌入式”芯片具 有多种功能
5. 微处理器与DSP技术结合
6. 融入高级语言的编译程序
8KB，3为12KB。
RC—STC单片机内部RAM为512B。
40—工作频率可达40MHz。
C—产品级别，表示芯片温度使用范围。C表示商业级，
温度范围为0°C~+70°C。
PDIP—产品封装型号。PDIP表示双列直插。
0826—表示该芯片生产日期为08年第26周。
第一章 单片机基础知识
任务一 一只会闪光的灯
第一章 单片机基础知识
任务一 一只会闪光的灯
20世纪80年代为高性能单片机的发展阶段。 典型代表:Intel公司的MCS-51、MCS-96系列单片机， 单片机普及阶段。是8位CPU，片内RAM、ROM容量 加大，片外寻址范围可达64KB，增加了串行口，多级 中断处理系统，16位定时器/计数器。 20世纪90年代至今为单片机的高速发展阶段。 典型代表:MCS—96系列单片机。是16位CPU，片内 RAM、ROM容量进一步增大，增加了A/D、D/A转换 器，8级中断处理功能，实时处理能力更强，它允许用 户采用面向工业控制的专用语言，如C语言等。
第1章_单片机基础知识
第1章单片机基础知识1.1 单片机概述1.2 单片机的组成结构1.3 单片机的工作过程1.4 单片机的主要品种系列1.5 单片机应用系统的开发1.6 任务1 用单片机控制闪烁灯1.7 数制与码制基础1.1.1 微型计算机电子计算机高速发展到今天，通常可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。
它们在系统结构和基本工作原理方面并无本质的区别，只是在体积、性能和应用领域方面有所不同。
软件系统硬件系统＋控 制 器运 算 器存 储 器输入设备CPU 微型计算机系统输入接口电路输出接口电路输出设备1.1.2 单片机的概念1、概念单片机是指将CPU、存储器、定时/计数器、I/O接口电路和必要的外设集成在一块芯片上的微型计算机，其构成一个既小巧又很完善的计算机硬件系统，实现微机的基本功能，因此早期称其为单片微型计算机SCM（Single Chip Microcomputer），简称单片机。
单片机芯片CPU RAM，ROM I/O接口电路定时/计数器必要外设1.1.2 单片机的概念2、单片机与通用微型计算机CPU的区别（1）通用的微型计算机CPU它以发展超强运算速度与强大数据处理能力为己任，如Intel公司目前的“酷睿2”微处理器，已将4片高达2.53GHz时钟频率的可协同并行运行的CPU核心模块集成于一片芯片内；通用的微型计算机CPU价格较高，体积较大，功耗也很高。
（2）单片机它主要用于控制领域，也发展了16位、32位等机型，但发展方向是高可靠性、抗干扰、低功耗、低电压、低噪音和低成本；单片机芯片在没有被使用者开发前，只是一片集成电路，如对其进行应用开发，便成为一个小型的微机控制系统。
1.1.3 单片机的特点（1）体积小巧（2）可靠性高（3）控制功能强（4）易于扩展（5）低电压、低功耗（6）性能价格比优异1.1.4 单片机的发展历史（1）低性能8位单片机阶段约1976～1978年，以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表，主要用于工业控制领域。
单片机及控制-第一章单片机基础知识
单片机及控制-第一章单片机基础知识单片机及控制第一章单片机基础知识在当今科技飞速发展的时代，单片机作为一种重要的微控制器，广泛应用于各个领域，从家用电器到工业自动化，从汽车电子到航空航天，都能看到单片机的身影。
那么，什么是单片机？它又是如何工作的呢？让我们一起来揭开单片机的神秘面纱，走进单片机的基础知识世界。
单片机，顾名思义，就是将计算机的主要功能部件集成在一块芯片上的微型计算机。
它通常包括中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入/输出接口（I/O 接口）、定时器/计数器以及中断系统等。
这些部件协同工作，使得单片机能够完成各种复杂的控制任务。
中央处理器（CPU）是单片机的核心，它负责执行指令和进行数据运算。
就像人的大脑一样，指挥着整个系统的运行。
单片机的 CPU 虽然性能不如我们常见的个人电脑 CPU 那么强大，但它具有功耗低、体积小、成本低等优点，非常适合用于控制特定的设备和系统。
存储器是单片机用来存储程序和数据的地方。
程序存储器用于存放单片机运行所需的程序代码，数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据。
程序存储器通常是只读存储器（ROM），如闪存（Flash），而数据存储器可以是随机存取存储器（RAM）。
输入/输出接口（I/O 接口）是单片机与外部世界进行交互的通道。
通过这些接口，单片机可以接收外部的输入信号，如传感器的检测信号，也可以向外输出控制信号，驱动执行机构工作。
例如，控制电机的转动、点亮 LED 灯等。
定时器/计数器在单片机中也起着重要的作用。
它们可以用于实现定时功能，比如定时发送数据、控制周期性的操作等。
计数器则可以用于对外部脉冲进行计数，实现测量、计数等功能。
中断系统则让单片机能够及时响应外部的紧急事件。
当有中断请求发生时，单片机可以暂停当前正在执行的任务，转而去处理中断服务程序，处理完后再返回原来的任务继续执行。
单片机的工作过程可以简单地描述为：首先，通过编程将所需的控制程序写入程序存储器。
第1章 基础知识(单片机)
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4．十六进位计数制
-n X x 16m...x 160 x 16 -1...x 16x 16 i
m 0 1 n i
m
【例１.４】十六进制数1A0B.D1可表示为：
MCS－51单片机(主要包括8031、8051和8751等) 主要功能
• 8位CPU。
• 4 KB程序存储器（ROM）（其中8031内部无ROM，8051内部有4 KB ROM，8751内部有4 KB EPROM ）。 • 128 B的数据存储器（RAM）。 • 32条I/O口线。 • 111条指令，大部分为单字节指令。 • 21个专用寄存器。 • 2个可编程定时器/计数器。 • 5个中断源，2个优先级。 • 1个全双工串行通信口。 • 外部数据存储器寻址空间为64 KB。 • 外部程序存储器寻址空间为64 KB。 • 逻辑操作位寻址功能。 • 双列直插40 PinDIP封装。 • 单一+5 V电源供电。
1、单片机诞生于20世纪70年代
1946: 第一台电子计算机诞生； 1971: 美国Intel公司设计出四位微处理器； 1973: TI(德州仪器）公司注册了世界上第一个单片机专利；
单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成 规模还比较小，功能比较简单，一般均把 CPU、RAM，有的还包括了一些简单的I/O 口集成到芯片上，它还需配上外围的其他 处理电路方才构成完整的计算系统。类似 的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。
（3）十六进制数转换为十进制数 【例１.７】2D.A4H=2×161+13×160+10×16-1+4×162=45.64062
2.将十进制数转换为非十进制数
将十进制数转换为非十进制数的方法是：整数部分转换采
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单片机结构上的设计，在硬件、指令系统及I/O处理能力 方面突出芯片的控制功能。
1.1.1 单片机的结构与组成
单片机的结构
单片机的一般结构可用图1-1所示的方框图描述。 中央处理器（CPU）：是单片机的核心单元，通常由算术逻辑运算部件ALU和 控制部件构成。（Central Processing Unit） ROM存放程序；（ROM：read-only memory） RAM存放数据； （RAM：random access memory） I/O为输入设备和输出设备。（Input / Output） 单片机用片内总线(BUS)实现CPU、ROM、RAM、I/O各模块之间的信息传递。 系统时钟：是单片机运行节拍的基准单元。系统时钟类似于PC微机中的主频。 是反映单片机运行速度的重要指标。
OTP ROM（One Time Programmable ROM）是一次性编程的只读存 储器，不能擦除重写，这种程序存储器的单片机，正在被flash存储器的 单片机代替，例如OTP ROM 的单片机PIC16C7x系列被相同类别flash 存储器的PIC16F7x代替。
目前使用片内flash程序存储器（也称为“闪存”）的单片机是使用的主 流，例如常用的AT89C、AT89S等系列单片机，这种flash的程序存储器 可以用电直接反复的多次擦和写，使用方便。现在使用的U盘、MP3、 数码相机用的CF卡等，都是使用flash作为存储介质的。
单片机的数据存储器
随机存储器（RAM）：是断电后信息会丢失的存储器，这种存储器可以 快速反复的修改信息，用来存放程序运行时的工作变量和数据。 SRAM：单片机大多使用静态存储器SRAM DRAM：PC计算机内存使用动态存储器DRAM。与SRAM相比，DRAM 存储密度大，但使用复杂，需要不间断地动态刷新。 为了叙述的方便，把单片机的程序存储器统称为ROM；将单片机的数据 存储器统称为RAM。
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简单的单片机系统，单片机的ROM,RAM在哪里？
+5V S2
1 00 C2 30P C3 30P
C1 2 2u F R1 1K
Y1 1 2M
S1
31 EA/VP 19 X1
18 X2
9 RESET
12
13 14 15
INT 0/P3.2 INT 1/P3.3 T 0/P3.4 T 1/P3.5
பைடு நூலகம்
1
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教材
单片机原理与应用
编著：杭和平、杨芳、谢飞等 机械工业出版社 2008年5月 特点： 以AT89C51单片机为蓝本，基于C语言编程，以单片机功能应用为重点，介 绍单片机的原理与应用技术
参考书目
求是科技《8051系列单片机C程序设计完全手册》人民邮电出版社 2006/06 马忠梅等 《单片机的C语言应用程序设计》北京航空航天大学出版社 2003/11 张齐 《单片机应用系统设计技术—基于C语言编程》 电子工业出版社 2004/08 李广弟等：单片机基础，北京航空航天大学出版社 2001/07 胡键《单片机原理及接口技术》机械工业出版社 2005/01 尹勇等《uVision2单片机应用程序开发指南》科学出版社2005/02 朱勇《单片机原理与应用技术》清华大学出版社2006/01
单片机的程序存储器
EPROM（erasable programmable read only memory）。MCS-51系 列的单片机8751上就使用的是EPROM，还有单独的EPROM存储器芯 片（如2764）。
Mask ROM又称为掩膜的只读存储器，程序编写完毕，确保无错误的情 况下，将程序交给ROM生产厂家写入，不能再擦除重写。适合大批量稳 定生产的产品，当用量很大时，单片的成本最低。
第1章 单片机的基础知识
第1章 单片机的基础知识
1.1 单片机概况 1.2 其他常用单片机系列 1.3 单片机的特点及应用领域 1.4 一个单片机的简单应用系统 1.5 单片机的数制与编码
单片机
单片机又称单片微控制器(Microcontroller)，国外普遍 称为MCU（Micro Control Uint）,其基本结构是将微型计 算机的基本功能部件：中央处理机(CPU)、存储器、输入/ 输出接口（I/O）、定时器/计数器、中断系统等全部集成 在一个半导体芯片上。
总线： 用于传送信息的公共途径。 总线分为： ⑴ 数据总线 ⑵ 地址总线 ⑶ 控制总线
存储器：
作用：存放程序和数据
⑴ 存储器分类 RAM (Random-access memory) 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM (Read-only memory.) 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： ① MaskROM（掩膜ROM） ② OTPROM（One Time Programmable ROM） ③ EPROM（Erasable Programmable ROM） ④ E2PROM（Electrically EPROM） ⑤ Flash ROM
定时器/计数器（T/C）：用于单片机内部精确定时或对外部事件（如输入的脉 冲信号）进行计数，有的单片机内部有多个定时/计数器。
串口输入/输出口：用于单片机和串行设备或其他单片机的通信。串行通信是单 片机与其他设备进行信息交换最简单和廉价的方式。
微处理器 ⑴ 寄存器阵列：通用寄存器，专用寄存器； ⑵ 运算器：累加器，暂存寄存器，标志寄存器， 算术逻辑单元； ⑶ 控制器：程序计数器PC，指令寄存器， 指令译码器，定时和控制逻辑电路。