第一章(单片微型计算机概述)

1 计算机的基本结构
数据 输入设备 输入命令 数据 运算器
操 作 命 令
源自文库
数据 存储器 指 令
存 取 命 令
输出设备 输出命令 外围设备 接口
控制器 CPU 主机
内存
计算机结构图
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1.2 微型计算机基础
一. 微型计算机的组成
1 计算机的基本结构
第一章 单片微型计算机概述
微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术：讲解
计算机的内部结构、内部工作原理、内部语言、工作过程。
微机原理与接口技术：以PC机体系结构为基础，介绍微
型机的结构、指令、程序设计和接口技术等内容。主讲芯片 一般为8086/8088CPU。
单片机原理与接口技术：以单片机体系结构为基础，介绍
数据 输入设备 输入命令 数据 运算器
• 电子管计算机（1946-1956） • 晶体管计算机（1957-1964） • 中小规模集成电路计算机（1965-1970） • 超大规模集成电路计算机（1971-今） 电子计算机按其性能分类：
•大型计算机/巨型计算机（Mainframe Computer） •中型计算机（Middle Computer） •小型计算机（Minicomputer） •微型计算机（Microcomputer）
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一. 计算机的发展及分类
• • • • 电子管计算机（1946-1956） 晶体管计算机（1957-1964） 中小规模集成电路计算机（1965-1970） 超大规模集成电路计算机（1971-今） 系统机(PC机)：数据运算，信息处理。 单片微机：用于对控制功能要求并 不复杂，但是对体积、功耗、成本 等的要求比较苛刻的场合。
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八、单片机原理与接口课程的学习
1 学习本课程应硬件、软件兼顾并重，既要注意单片机 的结构、原理，也要注意其汇编语言指令和程序，做 到两者融会贯通，能够将两者相互渗透。 2 会组成单片机应用系统。学习时对单片机扩展用到的芯 片、接口、以及各种应用实例(环节)须给予足够的重视。 3 学习本课程时，宜结合习题、实验、课程设计，以提高 学习质量，巩固和扩大学习收获。 4 学习顺序：基本概念、硬件结构(CPU)、指令系统 和程序设计、硬件结构(定时器/计数器、并口、串口、中 断）、单片机扩展、接口应用。 5 总学时 64+S16 周学时6（4-14周）
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1.2 微型计算机基础
计算机的基本结构
微型计算机硬件
微型计算机系统组成
微型计算机软件
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1.2 微型计算机基础
一. 微型计算机的组成
运算器：是计算机处理信息的主要部件。 控制器：产生一系列控制命令，控制计 算机各部件自动地、协调一致地工作。 存储器：是存放程序与数据的部件。 输入设备：用来输入程序与数据，常用的 输入设备有键盘、鼠标、光电输入机等。 输出设备：将计算机的处理结果用数字 、图形等形式表示出来。常用的输出设 备有显示终端、数码管、打印机、绘图 仪等。
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五 单片机的发展趋势
1. CPU的改进
（1）采用双CPU结构，提高处理能力
（2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。 （3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－ Ictus）。 用两根信号线代替现行的8位数据总线。 2．存储器的发展 （1）加大存储容量。
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MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：
（1）基本型 典型产品：8031/8051/8751 （2）增强型 典型产品：8032/8052/8752 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展 到8KB，16位定时器/计数器增至3个。 （3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺，适于电 池供电或其它要求低功耗的场合。 （4）专用型 8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。
（2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器
（3）程序保密化。
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3．片内I/O的改进
（1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。 （2）增加I/O口的逻辑控制功能。 （3）设置了一些特殊的串行接口功能，构成分布式、网络化 系统 。 4．外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－ －系统的单片化。 5．低功耗化 CMOS化、CHMOS工艺。 总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路 内装化方向发展。
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2 单片机类型
按用途可分为通用型和专用型两大类： （1）通用型
可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部 提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片 为核心的测控系统。
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强 且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面 都作了全面的考虑 。 “专用”单片机具有十分明显的综合优势。
单片机的结构、指令、程序设计和接口技术等内容。
两者特点：前者实用性不如后者。 两者联系与区别：单片机是微机的一个分支，其特点是将
CPU、存储器、I/O口、中断系统等集成到一块芯片上。 两者的寻址方式、指令系统、接口与应用等知识点是相似的。
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一. 计算机的发展及分类
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四 8位单片机的主要生产厂家和机型
（1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展型 系列。 （2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、 89S51等。 （3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。 MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列，软、 硬件设计资料丰富齐全。
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ATMEL公司当前主流的AT89S51单片机简介
• 89S51相对于89C51增加的新功能包括： -- 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格却基本不变，甚至比89C51
更低！ -- ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不 需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。 -- 工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率只有24M，就是 说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。 -- 具有双工UART串行通道。 -- 内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元 电路。 -- 全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性 大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。 -- 兼容性方面：向下完全兼容51全部子系列产品。比如8051、89C51等早 期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教 科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一 2013年7月14日8时24 样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。 16 16 2013-7-14
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（5）超8位型 典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系列单片机。 将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输入/输出 （HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制（PWM）、看门狗 定时器（WDT）等移植进来构成新一代MCS-51产品。 功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广泛的 使用。 （6）片内闪烁存储器型 美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计者的欢迎。
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相关网站
http://jpkc.ycit.cn/wjyl 盐城工学院单片机原理与应用精品课程网站 http://www.txmcu.com 天祥电子 http://www.ycu.jx.cn/other Proteus仿真软件教程网址 http：//www.51c51.com 51单片机学习网 http：//www.c51bbs.com/c51blog/inex.html 单片机的C语言 http：//www.zlgmcu.com/ 广州周立功单片机 http：//www.semiconductors.philips.com/ Philips公司 http：//www.intel.com Intel公司 http：//www.motorola.com Motorola公司 http：//www.unsp.com.cn 凌阳大学计划 http：//www.bjmcu.com.cn 北京单片机开发网 http：//www.zymcu.com.cn 中原单片机
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1 单片机概念
单片机也称为： • 微控制器 MCU(Micro Controller Unit) • 嵌入式控制器 EMCU（Embedded micro Controller Unit）。 我国，习惯使用“单片机”这一名称。
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微型计算机
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二.
单片机的概念与类型
单片机20世纪70年代问世。 已广泛应用在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家 用电器、电力电子、机电一体化设备等方面。
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1 单片机概念
在一块半导体芯片上，集成了： 中央处理单元CPU(Central Processing Unit) 只读存储器ROM (Read Only Memory) 随机存取存储器RAM(Random Access Memory) I/O (Input and Output)接口 定时器/计数器(Timer/Counter) 中断系统(Interrupt) 等功能部件，构成一台完整的数字电子计算机。
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三 单片机的历史及发展概况
四个阶段：
第一阶段(1971年～1976年)：单片机初级阶段。发展了各种4 位单片机，多用于家用电器、计算器、高级玩具。 第二阶段（1976年～1980年）：低性能8位单片机阶段。以 Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。 第三阶段(1980年～ 1983年)：高性能8位单片机阶段。Intel公 司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。 第四阶段(1983年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、 32位单片机推出阶段。
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六 单片机的应用
单片机因卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领 域。 使用温度： 民品： 0°C —+70°C 工业品： -40°C —+85°C 军品： -65°C —+125°C。 在下述的各个领域广泛的应用： 1. 工业自动化 2. 智能仪器仪表 3 .消费类电子产品 5．武器装备 6．终端及外部设备控制 7．多机分布式系统
4. 通讯
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七 MCS-51系列单片机
20世纪80年代后期：Intel公司以专利的形式把8051 内核技术转让给厂家。
如：AT(Atmel)、Philips(飞利浦)、Winbond(华邦)、Siemens(西 门子)、STC公司。 这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令 系统）相同，采用CMOS工艺。 8051系列：所有具有8051指令系统的单片机 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的 单片机系列符号。