51单片机原理及应用
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（EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
电子技术的发展，相继经 历了五个时代：
﹡电子管； ﹡晶体管； ﹡集成电路； ﹡大规模集成电路； ﹡超大规模集成电路。
1.2 单片机的发展概况
1.2.1 单片机的发展过程
51单片机原理及应用
第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲
单片机结构及原理 中断系统 定时/计数器 串口通信 工具软件介绍、流水灯实验
----实践环节
51单片机原理及应用
什么是单片机 单片机能做什么
什么是单片机 ◆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）。
§2-1 MCS-51单片机的组成与结构
8位中央处理单元(CPU) 128B/256B的数据存储器RAM 4KB/8KB的片内ROM/EPROM 4个8位并行I/O口P0-P3 2个定时器/计数器 5个中断源 1个全双工的UART（通用异步 接收、发送器） 片内振荡与时钟产生电路
1、中央处理单元 CPU（8位） 用于数据处理、位操作（位测试、置位、复位）
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。
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
1.1 电子计算机的发展概述
1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构
1946年2月15日， 第一台电子数字 计算机问世，这 标志着计算机时 代的到来。 （CALCULATO R） ENIAC （“埃尼阿克”）
◆ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100 KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法 运算。☺
Baidu Nhomakorabea
◆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。
特点是：片内面向测控系统外围电路增强， 使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控 系统及设备。
单板机
单板机的I/O设备简单，软件资源少， 使用不方便。主要用于早期微型计算机原 理的教学及简单的测控系统。
单板机
单片机
◆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。
单片机能做什么
工业控制
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。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生 产线等 。
智能仪器仪表
提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同 时还简化了仪器仪表的硬件结构。如各种智能电气测量仪表、智 能传感器等。
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。
2、只读存储器 ROM（4KB或8KB） 用于永久性存储应用程序，掩膜ROM、EPROM、EEPROM
3、随机存取存取器 RAM（128B/256B） 用于程序运行中存储工作变量和数据
4、并行输入/输出口 I/O（32线）
用作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它 的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对 人类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。
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”的称谓更能反应单片机的本质。
1.2.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 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；
* 深圳宏晶科技有限公司的 STC89C/S系列 ；
﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；
MCS-51单片机结构原理
•§2-1 MCS-51单片机的组成 •§2-2 MCS-51单片机的引脚及其功能 •§2-3 MCS-51单片机的存储器配置 •§2-4 振荡器与时钟电路及CPU时序 •§2-5 并行I/O端口 •§2-6 MCS-51单片机基本工作系统的组成
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。
家用电器
家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调 器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
电子技术的发展，相继经 历了五个时代：
﹡电子管； ﹡晶体管； ﹡集成电路； ﹡大规模集成电路； ﹡超大规模集成电路。
1.2 单片机的发展概况
1.2.1 单片机的发展过程
51单片机原理及应用
第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲
单片机结构及原理 中断系统 定时/计数器 串口通信 工具软件介绍、流水灯实验
----实践环节
51单片机原理及应用
什么是单片机 单片机能做什么
什么是单片机 ◆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）。
§2-1 MCS-51单片机的组成与结构
8位中央处理单元(CPU) 128B/256B的数据存储器RAM 4KB/8KB的片内ROM/EPROM 4个8位并行I/O口P0-P3 2个定时器/计数器 5个中断源 1个全双工的UART（通用异步 接收、发送器） 片内振荡与时钟产生电路
1、中央处理单元 CPU（8位） 用于数据处理、位操作（位测试、置位、复位）
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。
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
1.1 电子计算机的发展概述
1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构
1946年2月15日， 第一台电子数字 计算机问世，这 标志着计算机时 代的到来。 （CALCULATO R） ENIAC （“埃尼阿克”）
◆ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有100 KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次加法 运算。☺
Baidu Nhomakorabea
◆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。
特点是：片内面向测控系统外围电路增强， 使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控 系统及设备。
单板机
单板机的I/O设备简单，软件资源少， 使用不方便。主要用于早期微型计算机原 理的教学及简单的测控系统。
单板机
单片机
◆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。
单片机能做什么
工业控制
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。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生 产线等 。
智能仪器仪表
提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同 时还简化了仪器仪表的硬件结构。如各种智能电气测量仪表、智 能传感器等。
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。
2、只读存储器 ROM（4KB或8KB） 用于永久性存储应用程序，掩膜ROM、EPROM、EEPROM
3、随机存取存取器 RAM（128B/256B） 用于程序运行中存储工作变量和数据
4、并行输入/输出口 I/O（32线）
用作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它 的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对 人类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。
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”的称谓更能反应单片机的本质。
1.2.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 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；
* 深圳宏晶科技有限公司的 STC89C/S系列 ；
﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；
MCS-51单片机结构原理
•§2-1 MCS-51单片机的组成 •§2-2 MCS-51单片机的引脚及其功能 •§2-3 MCS-51单片机的存储器配置 •§2-4 振荡器与时钟电路及CPU时序 •§2-5 并行I/O端口 •§2-6 MCS-51单片机基本工作系统的组成
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。
家用电器
家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调 器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。