单片机原理及其应用
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计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计 算机的经典结构框架。
1.2 微型计算机的应用形态
❖从应用形态上，微机可以分成三种：
◆多板机（系统机） 将CPU、存储器、I/O接口电路和 总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配 板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光 驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完 整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但 EN它IA的C问世开创了计算机科学技术的新纪元， （“埃对尼人阿类克的”生）产和生活方式产生了巨大的影
响。
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要 的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进 制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、 存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。
（ EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）
输入设备
存Biblioteka Baidu器
输出设备
控制器
运算器
电子计算机技术的发展，相 继经历了五个时代：
﹡电子管计算机； ﹡晶体管计算机； ﹡集成电路计算机； ﹡大规模集成电路计算机； ﹡超大规模集成电路计算机。
特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无 串行接口，指令系统功能不强。
◆性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、 4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串 行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功 能较强的布尔处理器。☺
特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的 特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典 机种 。
◆微控制器化阶段
1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、 5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻 址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速 I/O部件等。
◆单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设 备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上， 再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微 型计算机（简称单板机）。
单板机
单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。 早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统， 现在已很少使用。
4 单片机的特点及应用领域
4. 1 单片机的特点 4. 2 单片机的应用领域
5 80C51系列概述
5. 1 MCS-51系列 5. 2 80C51系列 5. 3 80C51典型产品资源配置 6 单片机应用系统开发简介
6.1 单片机应用系统的开发 6.2 单片机应用系统传统开发方式 6.3 单片机开发方式的发展
◆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。
三种应用形态的比较 ：
系统机（多板机）
单板机
单片机
系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要应用于数 据处理、办公自动化及辅助设计。
单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于 智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽 车及军事电子设备等应用系统。
补充 数制与编码的简单回顾
1 数制 2 编码
补充 常用数制和编码
一、二进制、十进制、十六进制 二、不同进制之间相互转换 三、原码、反码及补码 四、数据在计算机中的表示
1 电子计算机的发展概述
1.1 电子计算机的问世及其经典结构
1第计标9一算志46台机着年◆ 15电问计002E00月子世算0NK1次数，机IAH5加日字这时zC，是法，但电运能子算在管。1计☺秒算钟机的，时时间钟内频完率成仅有 代的到来。
操作，最后将结果存入累加器。 ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确
定的。
ALU的两个主要的输入来源：累加器、数据寄存器
2.2.3 控制器的主要功能
对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号， 以便启动规定的动作。
指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的 方向。
2.3 I/O接口及外设
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。
2 计算机各组成部分的介绍
2.1 存储器的概述
2.1.1存储器框图
地址线 控制线
地
.
存
址
·
储
译
·
体
码
输入输出控制
数据线
存储器框图
❖ 2.1.2 存储器的作用 ❖ 2.1.3 存储器的表达 ❖ 2.1.4 存储器的种类、内部数据 ❖ 2.1.5 存储器的访问 ❖ 2.1.6存储器的容量及地址线的计算
单片机原理及其应用
1 电子计算机的发展概述 1. 1 电子计算机的问世及其经典结构 1. 2 微型计算机的应用形态
2 计算机各组成部分的介绍 2. 1 存储器的概述 2. 2 CPU的组成及作用 2. 3 I/O接口及外设
3 单片机的发展过程及产品近况
3. 1 单片机的发展过程 3. 2 单片机产品近况
每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配器（I/O 接口）。
每个I/O接口及其对应的外设都有一个固定的地址，在 CPU的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。
比较I/O接口与存储器的访问 常见的外设举例
3 单片机的发展过程及产品近况
3.1 单片机的发展过程
单片机技术发展过程可分为三个主要阶段： ◆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。
地址线的根数： n
地址线空间： 2n
地址：
从 n个0~ n个1
2.2 CPU的组成及作用
2.2.1 CPU、运算器及控制器的组成
运算器 CPU
控制器
运算器
算术逻辑单元(简称ALU） 累加器 寄存器
控制器的组成
程序计数器 指令寄存器 指令译码器 时序产生器 操作控制器
2.2.2 运算器的作用 ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等
1.2 微型计算机的应用形态
❖从应用形态上，微机可以分成三种：
◆多板机（系统机） 将CPU、存储器、I/O接口电路和 总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配 板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光 驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完 整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但 EN它IA的C问世开创了计算机科学技术的新纪元， （“埃对尼人阿类克的”生）产和生活方式产生了巨大的影
响。
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要 的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进 制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、 存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。
（ EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）
输入设备
存Biblioteka Baidu器
输出设备
控制器
运算器
电子计算机技术的发展，相 继经历了五个时代：
﹡电子管计算机； ﹡晶体管计算机； ﹡集成电路计算机； ﹡大规模集成电路计算机； ﹡超大规模集成电路计算机。
特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无 串行接口，指令系统功能不强。
◆性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、 4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串 行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功 能较强的布尔处理器。☺
特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的 特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典 机种 。
◆微控制器化阶段
1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、 5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻 址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速 I/O部件等。
◆单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设 备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上， 再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微 型计算机（简称单板机）。
单板机
单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。 早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统， 现在已很少使用。
4 单片机的特点及应用领域
4. 1 单片机的特点 4. 2 单片机的应用领域
5 80C51系列概述
5. 1 MCS-51系列 5. 2 80C51系列 5. 3 80C51典型产品资源配置 6 单片机应用系统开发简介
6.1 单片机应用系统的开发 6.2 单片机应用系统传统开发方式 6.3 单片机开发方式的发展
◆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。
三种应用形态的比较 ：
系统机（多板机）
单板机
单片机
系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要应用于数 据处理、办公自动化及辅助设计。
单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于 智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽 车及军事电子设备等应用系统。
补充 数制与编码的简单回顾
1 数制 2 编码
补充 常用数制和编码
一、二进制、十进制、十六进制 二、不同进制之间相互转换 三、原码、反码及补码 四、数据在计算机中的表示
1 电子计算机的发展概述
1.1 电子计算机的问世及其经典结构
1第计标9一算志46台机着年◆ 15电问计002E00月子世算0NK1次数，机IAH5加日字这时zC，是法，但电运能子算在管。1计☺秒算钟机的，时时间钟内频完率成仅有 代的到来。
操作，最后将结果存入累加器。 ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确
定的。
ALU的两个主要的输入来源：累加器、数据寄存器
2.2.3 控制器的主要功能
对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号， 以便启动规定的动作。
指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的 方向。
2.3 I/O接口及外设
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。
2 计算机各组成部分的介绍
2.1 存储器的概述
2.1.1存储器框图
地址线 控制线
地
.
存
址
·
储
译
·
体
码
输入输出控制
数据线
存储器框图
❖ 2.1.2 存储器的作用 ❖ 2.1.3 存储器的表达 ❖ 2.1.4 存储器的种类、内部数据 ❖ 2.1.5 存储器的访问 ❖ 2.1.6存储器的容量及地址线的计算
单片机原理及其应用
1 电子计算机的发展概述 1. 1 电子计算机的问世及其经典结构 1. 2 微型计算机的应用形态
2 计算机各组成部分的介绍 2. 1 存储器的概述 2. 2 CPU的组成及作用 2. 3 I/O接口及外设
3 单片机的发展过程及产品近况
3. 1 单片机的发展过程 3. 2 单片机产品近况
每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配器（I/O 接口）。
每个I/O接口及其对应的外设都有一个固定的地址，在 CPU的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。
比较I/O接口与存储器的访问 常见的外设举例
3 单片机的发展过程及产品近况
3.1 单片机的发展过程
单片机技术发展过程可分为三个主要阶段： ◆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。
地址线的根数： n
地址线空间： 2n
地址：
从 n个0~ n个1
2.2 CPU的组成及作用
2.2.1 CPU、运算器及控制器的组成
运算器 CPU
控制器
运算器
算术逻辑单元(简称ALU） 累加器 寄存器
控制器的组成
程序计数器 指令寄存器 指令译码器 时序产生器 操作控制器
2.2.2 运算器的作用 ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等