第1章 单片机概述
单片机概述
说明：
不同位数的单片机同时存在，各有市场，适 用于不同场合
第1章 概 述
单片机技术的发展
1、体系结构的变化
SCM
SOC： SCM： MCU：
MCU
SOC
一块单片机芯片就是一个比较完整的小型控制系统 寻求单片形态的嵌入式系统的最佳体系结构 芯片包含完整的硬件系统和嵌入式软件 Philips公司的80C51是MCU的典型代表 MCS-51是SCM的典型代表 C8051F
计算机
高速运算 数据分析与处理 存储器容量
增强控制功能 提高工业环境下的可靠性 灵活方便
通用计算机
单片机
第1章 概 述
微机组成结构框图
第1章 概 述
单片机组成框图
实 时 控 制 器 件
定时器/计数器 中断控制 微型计 ADC、DAC 根据需要 算机 PWM 而定 电压比较器 看门狗、DMA 串行口、传感器等 I2C、SPI等外部串行总线接口
单片机
全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)
微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)
将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件
集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
第1章 概 述
单片机技术的发展
2、单片机的速度越来越快 采用锁相环技术或内部倍频技术 3、低电压与低功耗 2.7V 2.2V 1.8V
0.9V
双电源供电： I/O口，芯片内部
第1章 概 述
单片机技术的发展
4、低噪声与高可靠性技术 WDT：看门狗 5、OTP与掩膜 OPT：(One Time Programmable) 一次性编程 6、MTP向OTP挑战 MTP：(Multiple Time Programmable) 可多次编程
单片机第一章第二章第三章
码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使
用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输
出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具
备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、
启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
整理课件
属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、 Atmel的AT90S系列、 Zilog的Z86系列、韩国三星 公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系 列等。
一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、 工业控制系统应采用CISC单片机。
整理课件
三、 单片机的特点、分类、及应用
1. 单片机的特点
（1）性价比高 （2）控制功能强 （3）高集成度、高可靠性、体积小 （4）低电压、低功耗
2. 单片机的分类
（1）按单片机内部程序存储器分类 片内无ROM型 片内带掩膜ROM（QTP）型、片内EPROM型、
片内一次可编写型（OTP型）和片内带Flash型等。 整理课件
（4）按单片机字长分类 4位、8位、16位、32位整理、课件和64位机
3. 单片机均可用单片机实现
四、MCS-51和8051、8031、89C51等的关系
MCS-51是指INTEL公司生产的一系列单片机的总称。
此系列包括好多品种，如8031，8051，8751， 8032，8052，8752等等。
系统。
单片机片内的各功能部件 通过内部总线相互连接，
集成在单片机内的这 些部件如何连接和进
单片机教案(中职打印)
单片机教案（中职打印）第一章：单片机概述教学目标：1. 了解单片机的定义、发展历程和分类。
2. 掌握单片机的基本组成原理和应用领域。
3. 熟悉单片机的发展趋势和未来应用。
教学内容：1. 单片机的定义和发展历程。
2. 单片机的分类和特点。
3. 单片机的基本组成原理。
4. 单片机的应用领域。
5. 单片机的发展趋势和未来应用。
教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的定义、发展历程、分类和特点。
2. 案例分析法：分析单片机的应用领域和发展趋势。
教学资源：1. PPT课件：介绍单片机的定义、发展历程、分类和特点。
2. 案例素材：提供单片机在不同领域的应用案例。
教学评价：1. 课堂问答：检查学生对单片机定义、发展历程、分类和特点的理解。
第二章：单片机的基本组成教学目标：1. 掌握单片机的基本组成元件及其作用。
2. 了解单片机的内部结构和外部接口。
3. 熟悉单片机的指令系统和工作原理。
教学内容：1. 单片机的基本组成元件。
2. 单片机的内部结构。
3. 单片机的外部接口。
4. 单片机的指令系统。
5. 单片机的工作原理。
教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的基本组成元件、内部结构和外部接口。
2. 实验演示法：展示单片机的指令系统和工作原理。
教学资源：1. PPT课件：介绍单片机的基本组成元件、内部结构和外部接口。
2. 实验器材：单片机实验板和编程器。
教学评价：1. 课堂问答：检查学生对单片机的基本组成元件、内部结构和外部接口的理解。
2. 实验报告：评估学生对单片机指令系统和工作原理的掌握程度。
第三章：单片机编程基础教学目标：1. 掌握单片机编程的基本概念和步骤。
2. 熟悉单片机编程语言和语法规则。
3. 学会使用编程器进行单片机程序的和调试。
教学内容：1. 单片机编程的基本概念和步骤。
2. 单片机编程语言：C语言和汇编语言。
3. 单片机编程语法规则。
4. 编程器的作用和使用方法。
5. 单片机程序的和调试。
教学方法：1. 讲授法：讲解单片机编程的基本概念、步骤和语法规则。
第1章单片机概述
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），也称为微控制器（Micro-Controller Unit，MCU），它是将中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、数据存储器RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）、程序存储器ROM（Read Only Memory，只读存储器）以及I/O（Input/Output，输入/输出）接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统，其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示：单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末，具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品：8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管，包含一个CPU，1KB的EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器），64字节的RAM，27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准，它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051，这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管，拥有4KB的ROM，128B的RAM，32个I/O端口，一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展，MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器；计算机网络的通信设备；智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等。
单片机
那么是什么原因使得现代计算机技术形 成两大分支呢？
通用计算机系统
技术要求: 高速、海量的数值计算。 技术发展方向: 总线速度的无限提升，存储容
量的无限扩大。
20世纪末、21世纪初，计算机专业领域 集中精力发展通用计算机系统的软硬件技术， 通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系 列；操作系统则迅速扩展计算机基于高速海 量的数据文件处理能力。
嵌入式计算机系统 （嵌入式系统）
技术要求： 对象的智能化控制能力。 技术发展方向：与对象系统密切相关的嵌入性能、
控制能力与控制的可靠性。 嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同 的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道 路。它使得传统电子系统领域的厂家与专业人 士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承 担起发展与嵌入式系统的历史任务，迅速地将 传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统 时代。
低耗化
MOSCMOSCHMOS
MCS-51 系列中的80C31/80C51/87C51采用的 就是CHMOS工艺，正常运行时，工作电流为 16mA。
1.6
MCS –51 系列单片机
MCS-51系列、80C51系列、8051、AT89C51的区别？
原理属于ROM型 8051是MCS-51系列基本产品当中的一个。 MCS是Intel公司专用的单片机的系列符号，例如 20世纪80年代中期，Intel公司以专利转让的形式把 AT89C51是美国ATMEL 存储器，功能上 8051内核技术转让给了许多半导体芯片生产厂家， 公司的产品。它在我国使 又可随时改写， MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。MCS-51系 作用又相当于 如ATMEL、PHILIPS、DALLAS公司等。这些厂家生产 用较多。该芯片具有低功 列单片机既包括三个基本型8031、8051、8751也包 RAM。 的芯片是MCS-51系列的兼容产品（指令系统兼容）。 耗、高性能的特点，其内 括对应的低功耗型80C31、80C51、87C51, 因此 这些兼容机与8051的系统结构相同，采用CMOS工艺， 部含有4KB的闪烁存储器 MCS-51系列特指Intel公司的这几种型号的单片机。 因此常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的 在线编程，价格较低，在 国内很受欢迎。 单片机。
1.1 单片机概述
第1章 单片机基础知识概述
随着单片机从早期的4位发展到8位、16位直至32位，单片 机的功能在不断增强，嵌入式应用能力也在不断提高。
然而，由于复杂系统的功能大都可以通过简单嵌入式系统 组合实现，而8位单片机以其价格低廉性能适中的特点， 已可满足简单嵌入式系统的要求。这表明，嵌入式应用领 域中大量需要的仍是8位单片机，在当前及以后的相当一 段时间内8位单片机仍将占据单片机应用的主导地位。
第1章 单片机基础知识概述
第二阶段：MCU（Micro Controller Unit）即微控制器阶段 ，其主要的技术发展方向是，不断推进在嵌入式系统中集 成各种外围电路与接口电路的能力，以满足智能化控制的 需求。在此阶段中，Philips公司以其在嵌入式应用方面的 强大实力，推出了基于MCS-51内核的微控制器系列产品 ，使单片机进入MCU阶段。
第1章 单片机基础知识概述
③ 低功耗。目前，市场上有一半以上的单片机产品已 CHMOS化，这类单片机具有功耗小的优点，许多单片机 已可以在2.2V电压下运行，有的能在1.2V或0.9V低电压 下工作，功耗为μW级。
④ 高性价比。随着单片机的应用越来越广泛，各单片 机厂家会进一步改进单片机的性能，从而增强产品的竞 争力。同时，价格也是各厂家竞争的一个重要方面。所 以，更高性价比的单片机会逐渐进入市场。
第1章 单片机基础知识概述
④ 汽车电子与航空航天电子系统。通常这些系统中的集中 显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统 及运行监视器（黑匣子）等，都是将单片机嵌入其中实现 系统功能。
第1章 单片机基础知识概述
⑤ 家用电器。单片机应用到消费类产品之中，能大大提高 它们的性价比，提高产品在市场上的竞争力。目前家用电 器几乎都是单片机控制的产品，例如，空调、冰箱、洗衣 机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器及电子玩具等。
单片机教案(讲稿)
单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程解释单片机的概念，它是如何定义的。
介绍单片机的发展历程，从最初的4位、8位到现在的32位、64位。
1.2 单片机的特点与分类阐述单片机的主要特点，如集成度高、体积小、成本低等。
分类介绍单片机的类型，如51系列、AVR系列、PIC系列等。
1.3 单片机的应用领域列举单片机在各个领域的应用实例，如家电、工业控制、医疗设备等。
第二章：单片机的基本组成与工作原理2.1 单片机的硬件组成介绍单片机的主要硬件组成部分，如CPU、存储器、定时器/计数器、并行/串行接口等。
2.2 单片机的软件组成讲解单片机的软件系统，包括固件、编程语言、编译器等。
2.3 单片机的工作原理详细解释单片机的工作流程，包括启动、执行程序、中断处理等。
第三章：单片机的编程基础3.1 单片机的编程语言介绍单片机编程的主要语言，如C语言、汇编语言等。
3.2 单片机的编程环境与工具讲解单片机编程所需的环境与工具，如Keil、MPLAB等。
3.3 单片机的编程实例通过具体的编程实例，讲解如何编写、调试单片机程序。
第四章：单片机的接口技术4.1 并行接口技术介绍单片机的并行接口，如I/O口、数据总线、地址总线等。
4.2 串行接口技术讲解单片机的串行接口，如UART、SPI、I2C等。
4.3 单片机与其他设备的接口技术阐述单片机与显示屏、传感器、电机等设备的接口技术。
第五章：单片机的应用案例5.1 温度控制器的设计与实现通过具体案例，讲解如何使用单片机设计温度控制器。
5.2 智能家居系统的设计与实现讲解如何使用单片机设计智能家居系统，包括灯光控制、安防监控等。
5.3 控制系统的设计与实现介绍如何使用单片机控制的运动、感知等功能。
第六章：单片机的电源管理6.1 单片机电源需求与供电方式讨论单片机的电源需求，包括电压和电流规格。
介绍单片机的供电方式，如直流供电、电池供电等。
6.2 电源管理电路设计说明如何设计单片机的电源管理电路，包括稳压器、电压监测、电源去耦等。
单片机原理及应用电子教案
单片机原理及应用电子教案第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程1.2 单片机的特点与应用领域1.3 单片机的组成部分及工作原理1.4 单片机的发展趋势与前景第二章：单片机的基本组成原理2.1 中央处理器（CPU）2.2 存储器2.3 输入/输出接口（I/O）2.4 时钟电路与复位电路2.5 电源电路第三章：单片机编程基础3.1 指令系统与编程语言3.2 程序设计基本步骤与方法3.3 常用编程软件与开发环境3.4 编程实例与技巧第四章：单片机中断系统与定时器/计数器4.1 中断系统概述4.2 中断处理程序的编写与实现4.3 定时器/计数器的基本原理与编程4.4 定时器/计数器的应用实例第五章：单片机串行通信接口5.1 串行通信的基本概念与标准5.2 单片机串行通信接口及其编程5.3 串行通信协议与波特率的计算5.4 串行通信应用实例第六章：单片机外围设备与接口技术6.1 并行接口与I/O扩展6.2 模拟量接口与ADC/DAC转换6.3 键盘接口与扫描原理6.4 显示器接口与驱动电路6.5 常用外围设备及其接口技术第七章：单片机在工业控制中的应用7.1 工业控制概述与单片机的作用7.2 常用工业控制算法与实现7.3 工业现场通信协议与接口技术7.4 工业控制系统实例分析7.5 单片机在工业控制中的挑战与发展趋势第八章：单片机在嵌入式系统中的应用8.1 嵌入式系统概述8.2 嵌入式系统设计与开发流程8.3 嵌入式操作系统与中间件8.4 嵌入式系统中的单片机选型与接口技术8.5 嵌入式系统应用实例分析第九章：单片机编程进阶技巧与优化9.1 编程规范与风格9.2 常用算法与数据结构9.3 编程优化技巧与方法9.4 代码调试与测试9.5 高级编程技术与实例分析第十章：单片机项目实践与创新10.1 单片机项目实践流程与方法10.2 创新性单片机项目设计与实践10.3 项目案例分析与点评10.4 单片机竞赛与创新活动指导10.5 单片机技术在未来的发展展望重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程解析：单片机的定义是理解其原理和应用的基础，了解其发展历程有助于我们更好地理解其发展趋势和应用领域的拓展。
第一章 单片机概述
◆
实时工业控制
单片机还可以用于各种物理量的采集与控 制。电流、电压、温度、液位、流量等物理 参数的采集和控制均可以利用单片机方便地 实现。在这类系统中，利用单片机作为系统 控制器，可以根据被控对象的不同特征采用 不同的智能算法，实现期望的控制指标，从 而提高生产效率和产品质量。典型应用如机 床控制、电机转速控制、温度控制、自动生 产线等 。
单片机应用
汽车电子
◆机电一体化产品
机电一体化产品是集机械技术、微电子技 术、自动化技术和计算机技术于一体，具有 智能化特征的各种机电产品。单片机在机电 一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。 典型产品如机器人、数控机床、自动包装机 、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复 印机等。
单片机应用
1.4 单片机系统的开发过程
通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。
(1) 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工 作。 (2) 运用PROTEL、POWERPCB等软件设计系统原理图和PCB板， 经仔细检查PCB板后送工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。
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。
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。
单片机在工业上的应用
数控车床
◆分布式系统的前端模块
在较复杂的工业系统中，经常要采用 分布式测控系统完成大量的分布参数的采 集。在这类系统中，采用单片机作为分布 式系统的前端采集模块，系统具有运行可 靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系 列优点。
单片机技术教案(综合版)
单片机技术教案(综合版)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程讲解单片机的概念，让学生了解单片机是一种集成电路芯片，具有微处理器的功能。
介绍单片机的发展历程，让学生了解单片机技术的进步。
1.2 单片机的组成与结构讲解单片机的组成与结构，包括中央处理器、存储器、输入输出接口等部分。
通过实物展示或图示，让学生更直观地了解单片机的内部结构。
1.3 单片机的工作原理与应用领域讲解单片机的工作原理，包括指令执行、数据处理等过程。
介绍单片机的应用领域，让学生了解单片机在实际生产与生活中的应用。
第二章：单片机编程基础2.1 汇编语言编程讲解汇编语言的基本概念与语法规则。
通过举例，让学生掌握汇编语言的编程方法。
2.2 C语言编程讲解C语言的基本概念与语法规则。
通过举例，让学生掌握C语言的编程方法。
2.3 单片机程序的与调试讲解单片机程序的方法，包括使用编程器或编程软件。
介绍单片机程序的调试方法，让学生了解如何检查与修正程序错误。
第三章：单片机的输入输出控制3.1 数码管显示讲解数码管的结构与工作原理。
通过举例，让学生掌握数码管的显示控制方法。
3.2 键盘输入讲解键盘的工作原理与接口电路。
通过举例，让学生掌握键盘输入的控制方法。
3.3 电机控制讲解电机的工作原理与接口电路。
通过举例，让学生掌握电机的控制方法。
第四章：单片机与外部设备通信4.1 串口通信讲解串口通信的基本概念与协议。
通过举例，让学生掌握单片机与外部设备进行串口通信的方法。
4.2 无线通信讲解无线通信的基本概念与技术。
通过举例，让学生掌握单片机与外部设备进行无线通信的方法。
4.3 网络通信讲解网络通信的基本概念与技术。
通过举例，让学生掌握单片机与外部设备进行网络通信的方法。
第五章：单片机应用系统设计与实践5.1 单片机应用系统设计流程讲解单片机应用系统设计的流程，包括需求分析、硬件选型、软件设计等环节。
通过实例，让学生了解单片机应用系统设计的全过程。
单片机的概念及单片机的种类
第二十一页，共36页。
第1章 概 述 2) MSP430单片机 MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)公司1996年开
始推向市场的一种16位单片机，采用精简指令集，是一种 超低功耗的混合型单片机。MSP430系列单片机的主要特点 是，具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发 手段。
3) 辅助功能类 辅助功能类硬件包括：A/D(模/数转换)和D/A(数/模转换， 通常采用PWM形式)等部件。这类部件根据芯片的配置不同 不一定集成在单片机芯片上，需要用户根据使用要求 选择。
第六页，共36页。
第1章 概 述 2. 软件部分 与微型计算机的运行原理相似，单片机系统的运行也
需要软件系统的支持，但是由于处理任务的不同，其复杂 程度相对较低。根据单片机软件所要实现的功能，可以将 软件划分为管理程序和应用程序两类。
第十一页，共36页。
第1章 概 述 1. 军用级 运行温度(wēndù)范围为 -50℃～+125℃，适用于军用
品要求苛刻的应用环境，芯片的价格比较昂贵。例如Intel 公司的MCS-51系列单片机MD80C51FB。型号以MD表示开 头的，M代表军品，D代表直插封装。
第十二页，共36页。
第1章 概 述 2. 商业级 运行温度范围为0℃～＋70℃，主要限于机房、办公及
第九页，共36页。
第1章 概 述 单片机的开发过程涉及3项内容，即编程、纠错和仿真。
一般采用PC机内安装的集成开发环境(IDE)软件进行开发调 试。在集成开发环境内可以实现文本编程、编译纠错和仿真 运行。其中仿真的形式又可以分为(fēn wéi)两种，即软件仿 真和硬件仿真。软件仿真不必连接硬件应用系统，仿真结果 在开发环境中模拟的单片机构造中得到体现；硬件仿真需要 与用户控制系统配合，以集成开发环境的输出替代用户系统 中原有的单片机，仿真过程真实、实时性强。另一种较新的 开发形式采用具有ISP(In-System Programming，在系统可编 程)功能的单片机，利用下载程序开发单片机系统。
第1章_单片机概述
1.3.1 Intel公司MCS-51系列单片机 1.3.2 Atmel公司MCS-51系列兼容单片机 1.3.3 Philips公司MCS-51系列兼容单片机
Logo
第1章 单片机概述
1.3.4 Dallas公司MCS-51系列兼容单片机 1. 高速单片机 2. 安全单片机 1.3.5 Winbond公司MCS-51系列兼容单片机 台湾省Winbond(华邦)公司是亚洲半导体公司的杰出代 表，在国际上也享有较高的声誉。其生产的MCS-51系列 兼容单片机独具特色。其MCS-51系列兼容单片机分为： 标准系列，宽电压系列，Turbo-51系列，工业温度范围 系列，监控专用单片机。
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章 单片机概述
1.2.1 单片机的发展概况 (1) (2) (3) 大容量化 高性能化 小容量/低价格化
(4)
外围电路内装化
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章 单片机概述
1.3
常用MCS-51单片机及兼容机简介
目前，在国内市场上，Intel公司生产的MCS-51系列单片机已经比 较少见，取而代之的是其他公司生产的MCS-51系列兼容单片机。这 些公司主要有美国的Dallas、AMD、Atmel、ADI公司，荷兰的 Philips公司，德国的Siemens公司，日本的NEC公司，韩国的LG公 司以及我国台湾省的华邦(Winbond)公司等。
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第1章 单片机概述
1.2
单片机的历史与发展
自1971年微处理器研制成功后不久，就出现了单片机发展非 常繁荣的局面。单片机根据其基本操作处理的位数可以分为： 1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片 机。单片机经过30多年的发展，如今已经形成一个规格齐全、 品种繁多的大家族，单片机的潜力越来越被人们所重视。特 别是当前采用CMOS工艺制成的各种单片机，由于低功耗、使 用的温度范围大、抗干扰能力强，能满足一些特殊应用场合 的要求，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单 片机性能的发展。1.2.1 单片机的发展概况
单片机技术教案(综合版)
单片机技术教案(综合版)第一章：单片机概述教学目标：1. 了解单片机的定义、发展历程和分类。
2. 掌握单片机的基本组成原理和应用领域。
3. 熟悉常见单片机的性能参数和选型原则。
教学内容：1. 单片机的定义和发展历程。
2. 单片机的分类和特点。
3. 单片机的基本组成原理。
4. 单片机的应用领域。
5. 常见单片机的性能参数和选型原则。
教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的定义、发展历程和分类。
2. 案例分析法：分析单片机的应用领域和选型实例。
3. 讨论法：探讨单片机的组成原理和特点。
教学资源：1. 课件：介绍单片机的定义、发展历程、分类和应用领域。
2. 实例：展示单片机的应用实例和选型原则。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对单片机定义、发展历程和分类的掌握情况。
2. 小组讨论：评估学生对单片机应用领域和选型原则的理解程度。
教学目标：1. 掌握单片机编程的基本概念和流程。
2. 熟悉单片机的指令系统及其分类。
3. 学习单片机编程语言和开发工具。
教学内容：1. 单片机编程的基本概念和流程。
2. 单片机的指令系统：数据传送指令、逻辑操作指令、算术操作指令、控制指令等。
3. 单片机编程语言：汇编语言、C语言、Basic语言等。
4. 单片机开发工具：Keil、MPLAB、CCS等。
教学方法：1. 讲授法：讲解单片机编程的基本概念和流程。
2. 案例分析法：分析单片机指令系统的应用实例。
3. 实践操作法：练习单片机编程语言和开发工具的使用。
教学资源：1. 课件：介绍单片机编程的基本概念、指令系统和编程语言。
2. 实例：展示单片机指令系统的应用实例。
3. 开发工具：提供Keil、MPLAB、CCS等单片机开发工具的使用教程。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对单片机编程基本概念和流程的掌握情况。
2. 编程练习：评估学生对单片机指令系统和编程语言的应用能力。
教学目标：1. 掌握单片机接口技术的基本概念和分类。
2. 熟悉并行接口、串行接口、模拟接口等常见接口技术。
大学生单片机课程概述教案
课程名称：单片机技术与应用授课对象：电子信息工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业本科生教学目标：1. 了解单片机的基本概念、发展历程和应用领域。
2. 掌握单片机的硬件结构，包括CPU、存储器、I/O接口等。
3. 熟悉单片机的编程方法，包括汇编语言和C语言。
4. 学会使用单片机进行简单的控制系统设计。
课程内容：第一章单片机基础知识1.1 单片机概述- 定义和特点- 发展历程- 应用领域1.2 单片机的硬件结构- CPU：介绍单片机的中央处理器，包括指令集、寻址方式等。
- 存储器：介绍单片机的存储器类型，包括ROM、RAM、EEPROM等。
- I/O接口：介绍单片机的输入输出接口，包括并行接口、串行接口等。
第二章单片机编程基础2.1 汇编语言编程- 汇编语言的基本语法- 寄存器、累加器、数据指针等的使用- 指令系统2.2 C语言编程- C语言在单片机编程中的应用- 数据类型、变量、函数的定义和使用- 面向对象编程第三章单片机应用实例3.1 点亮LED灯- 设计LED灯控制程序- 实现LED灯的闪烁、渐亮渐暗等功能3.2 数码管显示- 设计数码管显示程序- 实现数码管的静态显示和动态显示3.3 键盘扫描- 设计键盘扫描程序- 实现按键的识别和功能分配第四章单片机高级应用4.1 单片机与传感器接口- 温度传感器、湿度传感器等的应用- 数据采集与处理4.2 单片机与显示设备接口- LCD显示屏、OLED显示屏等的应用- 图形显示与动画效果4.3 单片机与通信接口- 串行通信、无线通信等的应用- 数据传输与远程控制教学方法：1. 理论教学与实验相结合，让学生在实践中加深对单片机原理和应用的理解。
2. 采用案例教学，通过实际案例让学生了解单片机在各个领域的应用。
3. 引导学生进行创新性实验，培养学生的动手能力和创新能力。
教学评价：1. 课堂表现：包括出勤、课堂讨论、实验操作等。
2. 作业与实验：完成课后作业和实验报告。
第1章单片机概述
台式微机
立式微机
便携式微机
微型计算机硬件结构 ——冯.诺依曼结构
输入 设备
输出 设备
I/O设备
主存储器 主机
运算器 控制器 CPU
计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
内存条
CPU
主板
多板机
单片机
单片机是将计算机主机 (CPU、内存和I/O接 口 等集成在一小块硅片上的微型机，所以称作 单片微型计算机。
5.低电压、低功耗
? 工作电压：一般在 3～6V范围内工作，有的已能在 1.2V 或0.9V电压下工作。几乎所有的单片机都具有省电运行 方式。
区分几个概念
? CPU: Central Processing Unit ? MCU: Microcontroller Unit ? DSP: Digital Signal Processing ? DSPs: Digital Signal Processors
单片机的分类（按用途）
（1）通用型单片机 （2）专用型单片机
2. 存储器的发展
? 加大存储器容量。 片内 RAM 256B ，片内外扩 RAM (ERAM)2KB，ROM容量从4K、16K、32K到64K。
? 片内 EPROM采用 E2PROM或Flash存储器。 编程和擦 除完全是电气实现。编程和擦除速度快，可以使用通用 的编程器脱机编程，也可在线编程（ ISP：In-System Program）。
第1章 单片机概述
1.1 什么是单片机 1.2 单片机的历史及发展概况 1.3 8 位单片机的主要生产厂家和机型 1.4 单片机的发展趋势 1.5 单片机的应用 1.6 MCS-51 系列单片机 1.7 单片机的开发与开发工具
《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。
10
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。
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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。
15
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
单片机教案(讲稿)
单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述一、教学目标：1. 了解单片机的定义、发展历程和分类。
2. 掌握单片机的主要性能指标和应用领域。
3. 熟悉单片机的结构组成和基本工作原理。
二、教学内容：1. 单片机的定义和发展历程。
2. 单片机的分类及特点。
3. 单片机的主要性能指标。
4. 单片机的应用领域。
5. 单片机的结构组成和基本工作原理。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的定义、发展历程、分类、性能指标和应用领域。
2. 演示法：展示单片机的实物图片和结构组成图。
四、教学准备：1. 教学PPT。
2. 单片机实物图片和结构组成图。
五、教学过程：1. 导入：引导学生思考什么是单片机，为什么要学习单片机。
2. 讲解：详细讲解单片机的定义、发展历程、分类、性能指标和应用领域。
3. 演示：展示单片机的实物图片和结构组成图，让学生更直观地了解单片机。
4. 互动：提问学生，了解他们对单片机的认识，解答他们的疑问。
5. 总结：概括本节课的重点内容，布置课后作业。
第二章：单片机编程基础一、教学目标：1. 掌握单片机的编程语言和编程环境。
2. 熟悉单片机的指令系统及其功能。
3. 学会使用单片机编程软件进行程序编写和烧录。
二、教学内容：1. 单片机的编程语言。
2. 单片机的编程环境。
3. 单片机的指令系统及其功能。
4. 单片机编程软件的使用方法。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的编程语言、编程环境和指令系统。
2. 演示法：展示单片机编程软件的使用方法。
3. 实践法：让学生动手编写简单的单片机程序并进行烧录。
四、教学准备：1. 教学PPT。
2. 单片机编程软件。
3. 编程实例及烧录设备。
五、教学过程：1. 导入：回顾上节课的内容，引导学生进入本节课的学习。
2. 讲解：详细讲解单片机的编程语言、编程环境和指令系统。
3. 演示：展示单片机编程软件的使用方法，并进行编程实例演示。
4. 实践：让学生动手编写简单的单片机程序并进行烧录，体会编程过程。
单片机综合实训教案
单片机综合实训教案第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程1.2 单片机的主要组成部分1.3 单片机的应用领域1.4 单片机的发展趋势第二章：单片机的基本原理2.1 单片机的硬件结构2.2 单片机的指令系统2.3 单片机的编程语言2.4 单片机的时序分析第三章：单片机的开发工具与编程环境3.1 单片机开发工具的种类及作用3.2 常用的单片机编程软件3.3 单片机编程环境的搭建3.4 单片机程序的与第四章：单片机的基本操作与实践4.1 单片机的启动与复位4.2 单片机的输入与输出4.3 单片机的定时与中断4.4 单片机的串行通信第五章：单片机应用实例解析5.1 温度控制器的设计与实现5.2 智能家居系统的设计与实现5.3 电子密码锁的设计与实现5.4 智能车模的设计与实现第六章：单片机系统设计基础6.1 系统设计流程与原则6.2 硬件选型与设计6.3 软件设计方法与技巧6.4 系统调试与优化第七章：传感器与单片机的接口技术7.1 常见传感器的原理与应用7.2 传感器与单片机的连接方式7.3 传感器信号的放大与处理7.4 传感器数据的采集与处理第八章：嵌入式系统设计与实践8.1 嵌入式系统概述8.2 嵌入式操作系统简介8.3 嵌入式系统设计与开发流程8.4 嵌入式系统实践项目案例第九章：单片机在工业控制中的应用9.1 工业控制概述9.2 单片机在工业控制中的应用实例9.3 工业控制系统的可靠性设计9.4 工业控制系统的发展趋势第十章：单片机项目实战与创新10.1 单片机项目开发的注意事项10.2 单片机项目的实战案例解析10.3 单片机项目的创新与优化10.4 单片机项目竞赛与创新创业实践重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程解析：单片机的定义是教学的基础，需要准确理解和掌握。
发展历程的介绍能够帮助学生了解单片机的技术演进，对于培养学生的技术背景和行业认知有重要作用。
重点环节二：单片机的主要组成部分解析：了解单片机的组成部分对于理解其工作原理和功能至关重要。
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MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 系列以及80C51系列单片机有多种类型 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 MCS 的基本型 80C51、87C51）是十分重要的。 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， MCS 内核的各种型号单片机的基础 也是各种增强型 扩展型等衍生品种的核心。 各种增强型、 也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
在下述的各个领域广泛的应用： 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 4. 通讯 5．武器装备 6．终端及外部设备控制 7．多机分布式系统 MCS-51系列单片机 1.6 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 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 世纪80年代后期 8051内核技术转让给厂家 内核技术转让给厂家。 8051内核技术转让给厂家。
70年代问世。 世纪70年代问世 已广泛应用在： 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 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 1.1 什么是单片机 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)， (CPU) (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 和各种输入
（5）超8位型 典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系 典型产品：PHILIPS公司80C552/87C552/83C552系 公司80C552/87C552/83C552 列单片机。 单片机。 MCS-96系列 16位单片机 I/O部件 系列（ 位单片机） 部件如 将MCS-96系列（16位单片机）I/O部件如：高速输 输出（HSI/HSO）、A/D转换器 ）、A/D转换器、 入/输出（HSI/HSO）、A/D转换器、脉冲宽度调制 PWM）、看门狗定时器（WDT） ）、看门狗定时器 （PWM）、看门狗定时器（WDT）等移植进来构成新 一代MCS 51产品 MCS- 产品。 一代MCS-51产品。 功能介于MCS-51和MCS-96之间。 功能介于MCS-51和MCS-96之间。目前已得到了较广 MCS 之间 泛的使用。 泛的使用。 （6）片内闪烁存储器型 美国ATMEL公司的AT89C51单片机， 美国ATMEL公司的AT89C51单片机，受到应用设计 ATMEL公司的AT89C51单片机 者的欢迎。 者的欢迎。
思考题及习题
1．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 微处理器、微计算机、微处理机、CPU、 它们之间有何区别？ 它们之间有何区别？ 2．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为 除了单片机这一名称之外， （ ）和（ ）。
3．单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ 单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、 ）、和 三部分集成于一块芯片上。 （ ）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。 4．单片机的发展大致分为哪几个阶段？ 单片机的发展大致分为哪几个阶段？ 5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型? 几种类型? 6．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？ MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？ 系列单片机的基本型芯片分别为哪几种 它们的差别是什么？ 它们的差别是什么？ 7．MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是 MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是 系列单片机与80C51 什么？ 什么？
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段: 四个阶段: 第一阶段(1974 (1974年 1976年 单片机初级阶段。 初级阶段 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片 的形式，且功能比较简单。 的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。 第二阶段（1976年 1978年 低性能单片机阶段。 单片机阶段 公司制造的MCS 48单片机为代表 MCS- 单片机为代表。 以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。 第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。 第三阶段(1978年 现在) 高性能单片机阶段。 (1978 单片机阶段 Intel公司的MCS-51系列 Mortorola公司的6801系列 公司的MCS 系列、 公司的6801 Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列 等。
（1）基本型 典型产品： 典型产品：8031/8051/8751 （2）增强型 典型产品： 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 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器 RAM增到256字节 扩展到8KB 16位定时器 计数器增至3 8KB， 位定时器/ 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 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺 CMOS 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。 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。 8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国 Cypress公司的 公司的EZU SR-2100单片机 USB接口 单片机－ 接口。 Cypress公司的EZU SR-2100单片机－USB接口。
MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用， MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流 系列单片机在我国得到了广泛的应用 系列, 硬件设计资料丰富齐全 资料丰富齐全。 系列,软、硬件设计资料丰富齐全。
1.4 单片机的发展趋势
CPU的改进 1. CPU的改进 （1）采用双CPU结构，提高处理能力 采用双CPU结构， CPU结构 增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。 16位数据总线 （2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。 串行总线结构，菲利浦公司的I 总线（Inter－ （3）串行总线结构，菲利浦公司的I2C总线（Inter－ Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。 ）。用两根信号线代替现行的 Icbus）。用两根信号线代替现行的8位数据总线。
具有一台计算机的属性。也称为： 具有一台计算机的属性。也称为： 一台计算机的属性 • 微控制器 MCU(MicroController Unit) MCU(MicroController • 嵌入式控制器 EMCU（Embedded MicroController EMCU（ Unit）。 Unit）。 我国，习惯使用“单片机”这一名称。 我国，习惯使用“单片机”这一名称。 按用途可分为通用型和专用型两大类： 按用途可分为通用型和专用型两大类： 通用型 两大类 （1）通用型 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件， 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件， 等功能部件 全部提供给用户。用户根据需要， 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。 片机芯片为核心的测控系统。
第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16 第四阶段(1982年 现在) 位单片机巩固发展及16 (1982 位单片机、32位单片机推出阶段。 位单片机、32位单片机推出阶段。 位单片机推出阶段
8位单片机的主要生产厂家和机型 1.3 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 系列及其增强型、 美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型 Intel 系列。 系列。 （2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。 美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等 ATMEL公司89C51 8xC552系列 （3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司 8xC552系列 。 荷兰PHILIPS（菲力浦） PHILIPS
如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。 AMTEL、PHILIPS、 DEVICES、DALLAS公司。 公司 这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主 这些厂家生产的兼容单片机， 8051的系统结构（ 兼容单片机 的系统结构 要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。 CMOS工艺 要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。 80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机 系列 8051 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司 不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司 MCS 系列单片机 只是Intel 专用的单片机系列符号。 专用的单片机系列符号。 MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类： MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类 系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类
4．外围电路内装化
器件集成度的不断提高， 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。 －－系统的单片化 成在片内－－系统的单片化。
5．低功耗化 CMOS化 CMOS化 CHMOS工艺。 CHMOS工艺。 工艺 总之， 高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 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 外围电路内装化方向发展。 1.5 单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用， 到各个领域。 到各个领域。 使用温度： 使用温度： 民品： +70° 0°C —+70°C 工业品： 40° 工业品： -40°C —+85°C +85° 军品： 军品： -65°C —+125°C。 65° +125°