单片机基础知识
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研制周期短； 价格便宜。
单片机的发展趋势
单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化 等方面发展。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同 需要的产品。
1．CPU的改进
（1）增加CPU数据总线宽度。例如，各种16位单片机和32位单片机 ，数据处理能力要优于8位单片机。另外，8位单片机内部采用16 位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机。 （2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。
是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代
码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的 工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
（1）运算器 由ALU、暂存器1、暂存器2、累加器（ACC ） 、寄存器B、 程序状态字（PSW）、 和布尔处理机共同组成。主要任务是完成算术运
算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作。
第1章 单片机基础知识
1.1 了解单片机的概念 1.2 MCS-51 内核单片机 1.3 单片机的存储器扩展 1.4 AT89S51单片机最小系统 1.5 单片机应用系统设计的一般方法
1.1 单片机的基本概念
什么是单片机？
将微处理器CPU、一定容量的ROM和RAM以及 I/O口、定时器/计数器、中断系统等电路集成在一块 芯片上，构成单片机微型计算机，简称单片机SCM。 单片机主要应用于控制 领域，用以实现各种测 试和控制功能。为了强 调其控制属性，单片机 又被称为MCU。
2．存储器的发展 （1）片内程序存储器普遍采用闪烁（Flash）存储器。可不用外
扩展程序存储器，简化系统结构。
（2）加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达 128KB甚至更多。
3．片内I/O的改进
（1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可 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、
（2）控制器 包括程序计数器 (PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令 译码器(ID)、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、缓冲器及定时控制电路等 。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
2、数据存储器(RAM) ：
• 8051 内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单 元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数 据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能 使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结 果等。 掉电后数据消失。 3、程序存储器 (ROM)： • 8051有4K 的8位掩膜ROM，存放用户程序，原始数据或表格。
ATMEL、PHILIPS、LG、三星、华邦等公司的51兼容机。
1.1.1 单片机的发展状况
单片机特点
集成度高，抗干扰能力较强，可靠性高； 体积小、重量轻、低电压、低功耗，便于生产便携式 产品；
控制功能强，运算速度快；
硬件通用化、应用灵活，单片机的系统扩展、系统配
置较为典型、规范，易构成各种规模的应用系统；
尽管计算机科学技 术得到充分发展，但是 计算机体系结构仍然没 有突破由计算机的开拓 者、数学家约翰•冯•诺 曼最先提出的经典体系 结构框架，即一台计算 机是由运算器、控制器 、存储器、输入设备以 及输出设备五部分构成 ，单片机系统也不例外 。
1.2.1单片机基本组成
1.中央处理器(CPU)：CPU是整个单片机的核心部件，
单片机与单片机系统
单片机系统是为了实现某 一控制应用需要由用户设 计的，是一个围绕单片机 芯片组建的计算机应用系 统。在单片机系统中，单
片机处于核心地位，是构
成单片机系统的硬件和软
件基础。
1.1 单片机的基本概念
1.1.1 单片机的发展状况
发展历程：4位、8位、16位、32位。
自单片机诞生以来的近四十年中，单片机已有70多个系列，近 500个机种。国际上较有名、影响大的公司及其产品： Intel公司：MCS-48、MCS-51、MCS-96系列； Motorola公司：6801、6802、6803、6805、68HCH系列； Zilog公司：Z8、Super8系列； Fairchild（仙童）公司和Mostek公司的F8、3870系列； NEC公司：μCOM-87系列； Rockwell公司：6500、6501系列
UART、SPI）等。一片芯片就是一个“测控”系统。
综上所述，单片机正在向多功能、高性能、 高速度（时钟达40MHz）、低电压（2.7V即可工 作甚至更低）、低功耗、低价格（几元钱）、 外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存 储器容量不断增大的方向发展。
1.1.2 单片机的应用
智能产品上的应用
EPROM、EEPROM
4、定时/计数器 (Timer / Counter ）：
• 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或 计数,并产生中断用于控制程序转向。 5、并行输入输出(I/O) 口：
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源自文库消费类电子产品。 5．外围电路内装化
众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发展趋
势之一。例如，美国Cygnal公司的C8051F020 8位单片机，内部采 用流水线结构，大部分指令的完成时间为1或2个时钟周期，峰值 处理能力为25MIPS。片上集成有8通道A/D、两路D/A、两路电压比 较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和64个通 用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个
工业控制的应用
家用电器的应用
计算机网络和通信领域的应用
汽车设备领域中的应用
单片机应用领域
1.1.3单片机的系列产品介绍
ATMEL类单片机
Intel 单片机
Motorola单片机
Microchip 单片机
东芝单片机
Zilog单片机
1.2 MCS-51内核单片机
1.2.1单片机基本组成
单片机的发展趋势
单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化 等方面发展。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同 需要的产品。
1．CPU的改进
（1）增加CPU数据总线宽度。例如，各种16位单片机和32位单片机 ，数据处理能力要优于8位单片机。另外，8位单片机内部采用16 位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机。 （2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。
是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代
码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的 工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
（1）运算器 由ALU、暂存器1、暂存器2、累加器（ACC ） 、寄存器B、 程序状态字（PSW）、 和布尔处理机共同组成。主要任务是完成算术运
算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作。
第1章 单片机基础知识
1.1 了解单片机的概念 1.2 MCS-51 内核单片机 1.3 单片机的存储器扩展 1.4 AT89S51单片机最小系统 1.5 单片机应用系统设计的一般方法
1.1 单片机的基本概念
什么是单片机？
将微处理器CPU、一定容量的ROM和RAM以及 I/O口、定时器/计数器、中断系统等电路集成在一块 芯片上，构成单片机微型计算机，简称单片机SCM。 单片机主要应用于控制 领域，用以实现各种测 试和控制功能。为了强 调其控制属性，单片机 又被称为MCU。
2．存储器的发展 （1）片内程序存储器普遍采用闪烁（Flash）存储器。可不用外
扩展程序存储器，简化系统结构。
（2）加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达 128KB甚至更多。
3．片内I/O的改进
（1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可 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、
（2）控制器 包括程序计数器 (PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令 译码器(ID)、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、缓冲器及定时控制电路等 。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
2、数据存储器(RAM) ：
• 8051 内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单 元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数 据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能 使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结 果等。 掉电后数据消失。 3、程序存储器 (ROM)： • 8051有4K 的8位掩膜ROM，存放用户程序，原始数据或表格。
ATMEL、PHILIPS、LG、三星、华邦等公司的51兼容机。
1.1.1 单片机的发展状况
单片机特点
集成度高，抗干扰能力较强，可靠性高； 体积小、重量轻、低电压、低功耗，便于生产便携式 产品；
控制功能强，运算速度快；
硬件通用化、应用灵活，单片机的系统扩展、系统配
置较为典型、规范，易构成各种规模的应用系统；
尽管计算机科学技 术得到充分发展，但是 计算机体系结构仍然没 有突破由计算机的开拓 者、数学家约翰•冯•诺 曼最先提出的经典体系 结构框架，即一台计算 机是由运算器、控制器 、存储器、输入设备以 及输出设备五部分构成 ，单片机系统也不例外 。
1.2.1单片机基本组成
1.中央处理器(CPU)：CPU是整个单片机的核心部件，
单片机与单片机系统
单片机系统是为了实现某 一控制应用需要由用户设 计的，是一个围绕单片机 芯片组建的计算机应用系 统。在单片机系统中，单
片机处于核心地位，是构
成单片机系统的硬件和软
件基础。
1.1 单片机的基本概念
1.1.1 单片机的发展状况
发展历程：4位、8位、16位、32位。
自单片机诞生以来的近四十年中，单片机已有70多个系列，近 500个机种。国际上较有名、影响大的公司及其产品： Intel公司：MCS-48、MCS-51、MCS-96系列； Motorola公司：6801、6802、6803、6805、68HCH系列； Zilog公司：Z8、Super8系列； Fairchild（仙童）公司和Mostek公司的F8、3870系列； NEC公司：μCOM-87系列； Rockwell公司：6500、6501系列
UART、SPI）等。一片芯片就是一个“测控”系统。
综上所述，单片机正在向多功能、高性能、 高速度（时钟达40MHz）、低电压（2.7V即可工 作甚至更低）、低功耗、低价格（几元钱）、 外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存 储器容量不断增大的方向发展。
1.1.2 单片机的应用
智能产品上的应用
EPROM、EEPROM
4、定时/计数器 (Timer / Counter ）：
• 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或 计数,并产生中断用于控制程序转向。 5、并行输入输出(I/O) 口：
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源自文库消费类电子产品。 5．外围电路内装化
众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发展趋
势之一。例如，美国Cygnal公司的C8051F020 8位单片机，内部采 用流水线结构，大部分指令的完成时间为1或2个时钟周期，峰值 处理能力为25MIPS。片上集成有8通道A/D、两路D/A、两路电压比 较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和64个通 用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个
工业控制的应用
家用电器的应用
计算机网络和通信领域的应用
汽车设备领域中的应用
单片机应用领域
1.1.3单片机的系列产品介绍
ATMEL类单片机
Intel 单片机
Motorola单片机
Microchip 单片机
东芝单片机
Zilog单片机
1.2 MCS-51内核单片机
1.2.1单片机基本组成