第1章 单片微型计算机概述
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第1章 单片微型计算机概述
1.3.2单片机的应用领域
1、家用电器。家用电器是单片机的重要应用领域 之一，前景广阔。如微波炉、电视机、电饭煲、空调器、 电冰箱、洗衣机等。 2、在交通领域中。如交通灯、汽车、火车、飞机 等均有单片机的广泛应用。 3、智能仪器仪表。如各种智能电气测量仪表、智 能传感器等。 4、机电一体化产品。如医疗设备（B超）、机器人、 数控机床、自动包装机、打印机、复印机等。 5、实时工业控制。如温度控制、电机转速控制、 生产线控制等。
单片 机应 用系 统
学习的目的：了解、熟悉、掌握现有的单片机应用系统-->会使用 改进、改造、改善现有的单片机应用系统-->会提升 设计、开发、研制全新的单片机应用系统-->会创新
第1章 单片微型计算机概述
1.1.3 80C51单片机系列
Intel公司生产的MCS系列单片机，尽管单片 机型号很多，但从目前来看，使用最为广泛的应 该MCS-51单片机。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图1-2 微型计算机硬件组成
第1章 单片微型计算机概述
2、单板微型计算机 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）。单板微型计算机组成如图1-3 所示。 主要应用于工业控制器、家用电器等。
第1章 单片微型计算机概述
思考题与习题
1.什么叫单片机？其主要特点有哪些？ 2.微型计算机有哪些应用形式？ 各适于什么场合？ 3.80C51单片机的主要技术指标有哪些？ 4.简述单片机应用系统？ 5.单片机的发展趋势有哪几个方面？ 6.区别:8051与80C51,80C51与89C51, 89C51与89S51。 7.如何区别：ICP、ISP、IAP、JTAG名词
第1章 单片微型计算机概述
1.4单片机的发展趋势
20世纪80年代以来，单片机有了新的发展，各半导 体器件厂商也纷纷推出自己的产品系列。根据市场的需 求要求，未来单片机的发展趋势有如下几个方面： 1、单片机的字长由4位、8位、16 位发展到32位。 目前8位的单片机仍然占主流地位，只有在精度要求 特别高的场合如图像处理等，才采用16位或32位的单片 机，用户可以根据需要进行字长的选择。 2、运行速度不断提高。 单片机的使用最高频率由6MHz、12MHz 、24MHz、 33MHz发展到 40MHz和更高，用户可以根据产品的需要 进行速度的选择。
本书主要研究MCS-51系列8位单片机80C51。 分析和研究80C51的硬件结构、工作原理、软件及 工程应用系统的设计。
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第 章 单片微型计算机概述 表1 1-1 80C51系列单片机分类表
芯片型号 分类 基 本 型 80C31 80C51 存储器类型及字节数/B 片内其他功能单元数量
ROM
－ 4K掩膜
第1章 单片微型计算机概述
3、单片机内的RAM、ROM存储容量越来越大。 单片机内的RAM、ROM存储容量由1KB、 2KB、 4KB、 8KB、 16KB、 32KB、64KB发展到 128KB等，用户可以 根据程序和数据量的大小来选择。 4、单片机程序存储器ROM的编程越来越方便。 单片机程序存储器有 ROM型（掩模型）、OTP型（一 次性编程）、EPROM（紫外线擦除编程）、E2PROM（电 擦除编程）及FLASH（闪速编程）。 编程方式越来越方便，目前有脱机编程、在系统编程 （ISP）、在应用编程（IAP）等。可供用户选择。 5、输入/输出端口多功能化。 单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成 有A/D、D/A、LED/LCD显示驱动、DMA控制、PWM（脉宽 调制输出）、PLC（锁相环控制）、PCA(逻辑阵列）WDT （看门狗）等。用户可以根据需要进行选择。
RAM
128 128
并口
4个 4个
串口
1个 1个
定时/计数器
2个 2个
中断源
5个 5个
87C51
★89C51 89S51
4K
4K Flash 4K ISP － 8K掩膜
128
128 128 256 256
4个
4个 4个 4个 4个
1个
1个 1个 1个 1个
2个
2个 2个 3个 3个
5个
5个 5个 6个 6个
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第1章 单片微型计算机概述
第1章 单片微型计算机概述
二、微型计算机的应用形态
从应用形态上，微机可以分成三种：
系统机（多板机）
单板机
单片机
第1章 单片微型计算机概述
二、微型计算机的应用形态
1、多板微型计算机或系统机
将微处理器CPU、存储器（RAM、ROM）、基本输入/输出（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（卡）插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器和光驱等 装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的多板微型 计算机系统（简称系统机或多板机）
第1章 单片微型计算机概述
1.3单片机的特点及应用领域
1.3.1单片机的特点
单片机芯片的集成度非常高，它将微型计算机的主要 部件都集成在一块芯片上，因此，具有如下特点： 1、体积小、重量轻、价格低、耗电少、易于产品化。 2、控制性能。 实时控制功能强、运行速度快。因为CPU可以对I/O端 口直接进行指令操作，而且位指令操作能力更是其它计算 机无法比拟的。 3、可靠性高。 由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部 件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不 易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。
第1章 单片微型计算机概述
第1章 单片微型计算机概述
[学习目的]
1、了解单片机的发展过程及产品近况 2、了解单片机的特点及应用领域。 3、掌握微型计算机的组成及应用形态 4、掌握80C51单片机系列
[学习重点和难点]
1、微型计算机的组成及应用形态。
2、80C51单片机系列。
第1章 单片微型计算机概述
第1章 单片微型计算机概述
本章小结：
1、微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组 成。硬件主要是由CPU、存储器、I/O接口和I/O设备组 成，采用总线结构形式。软件包括系统软件和应用软件 两大类，程序设计语言分为三级，分别是机器语言、汇 编语言和高级语言。 2、单片机是将CPU、RAM、ROM、基本输入/输出接口电 路、定时器/计数器和中断系统等部件组制作在一块大 规模集成电路芯片上。 3、单片机应用系统是由单片机、接口电路及外设等硬 件电路和软件构成。 4、80C51单片机技术指标：4K ROM、128B RAM、4个并 行口、1个串行口、定时/计数器2个、5个中断源。
1.1.1微型计算机的组成及应用形态
一、微型计算机系统的组成 微型计算机系统是由硬件和软件组成。 1.硬件是指组成计算机的物理实体，是看得 见摸得着的部分，如图1-1所示。它是由微处理 器CPU、存储器（RAM、ROM）、基本输入/输出 （I/O）接口电路和总线（BUS）接口等组成。 2.软件简单地说就是程序，指专业软件开发 者开发的系统软件和应用软件等。
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第1章 单片微型计算机概述
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 。 第三阶段（1983年以后）微控制器化阶段。 其典型产品是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。
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第1章 单片微型计算机概述
二、单片机应用系统的组成
单片机应用系统是以单片机为核心，再加上接 口电路及外设等硬件电路和软件，就构成了单片机 应用系统。因此，单片机应用系统的设计人员必须 从硬件和软件角度来研究单片机，这样才能研究 和开发出单片机应用系统和产品。
单片 机硬 件系 统
单片 机软 件系 统
图1-3
第1章 单片微型计算机概述
3、单片微型计算机
在一片大规模集成电路芯片上集成微处理器 （CPU）、存储器（RAM、ROM）、I/O接口电路 ， 从而构成了单芯片微型计算机，简称单片机。 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。
图1.4单板微型计算机
第1章 单片微型计算机概述
1.1.2单片机内部结构及单片机应用系统组成
一、单片机内部结构
单片机内部结构由微处理器CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出(I/O)接口电路、 定时器/计数器和中断系统等部件组成，并把它们制作在 一块大规模集成电路芯片上，就构成一个完整的单片微型 计算机。
注意：1、表中加★ 的被ATMEL公司的AT89S51/89S52新产品所取代，新产 品具有ISP（在系统编程）功能，使用非常方便，实际应用时应首选。 2、89C51已停产。
第1章 单片微型计算机概述
1.2 单片机的发展过程及产品近况
1.2.1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： 第一阶段（1947～1978年）为初级单片机形成阶段。 其典型产品是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。 第二阶段（1978～1983年）为高性能单片机阶段。 其典型产品是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。
总 线 型
增 强 型
80C32 80C52
87C52
★ 89C52 89S52
8K
8K 8K ISP 2K Flash 4K Flash
256
256 256 128 128
4个
4个 4个 2个 2个
1个
1个 1个 1个 1个
3个
3个 3个 2个 2个
6个
6个 6个 5个 5个
89C2051 非总线 型 ★89C4051
第1章 单片微型计算机概述
1.3.2单片机的应用领域
1、家用电器。家用电器是单片机的重要应用领域 之一，前景广阔。如微波炉、电视机、电饭煲、空调器、 电冰箱、洗衣机等。 2、在交通领域中。如交通灯、汽车、火车、飞机 等均有单片机的广泛应用。 3、智能仪器仪表。如各种智能电气测量仪表、智 能传感器等。 4、机电一体化产品。如医疗设备（B超）、机器人、 数控机床、自动包装机、打印机、复印机等。 5、实时工业控制。如温度控制、电机转速控制、 生产线控制等。
单片 机应 用系 统
学习的目的：了解、熟悉、掌握现有的单片机应用系统-->会使用 改进、改造、改善现有的单片机应用系统-->会提升 设计、开发、研制全新的单片机应用系统-->会创新
第1章 单片微型计算机概述
1.1.3 80C51单片机系列
Intel公司生产的MCS系列单片机，尽管单片 机型号很多，但从目前来看，使用最为广泛的应 该MCS-51单片机。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图1-2 微型计算机硬件组成
第1章 单片微型计算机概述
2、单板微型计算机 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）。单板微型计算机组成如图1-3 所示。 主要应用于工业控制器、家用电器等。
第1章 单片微型计算机概述
思考题与习题
1.什么叫单片机？其主要特点有哪些？ 2.微型计算机有哪些应用形式？ 各适于什么场合？ 3.80C51单片机的主要技术指标有哪些？ 4.简述单片机应用系统？ 5.单片机的发展趋势有哪几个方面？ 6.区别:8051与80C51,80C51与89C51, 89C51与89S51。 7.如何区别：ICP、ISP、IAP、JTAG名词
第1章 单片微型计算机概述
1.4单片机的发展趋势
20世纪80年代以来，单片机有了新的发展，各半导 体器件厂商也纷纷推出自己的产品系列。根据市场的需 求要求，未来单片机的发展趋势有如下几个方面： 1、单片机的字长由4位、8位、16 位发展到32位。 目前8位的单片机仍然占主流地位，只有在精度要求 特别高的场合如图像处理等，才采用16位或32位的单片 机，用户可以根据需要进行字长的选择。 2、运行速度不断提高。 单片机的使用最高频率由6MHz、12MHz 、24MHz、 33MHz发展到 40MHz和更高，用户可以根据产品的需要 进行速度的选择。
本书主要研究MCS-51系列8位单片机80C51。 分析和研究80C51的硬件结构、工作原理、软件及 工程应用系统的设计。
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第 章 单片微型计算机概述 表1 1-1 80C51系列单片机分类表
芯片型号 分类 基 本 型 80C31 80C51 存储器类型及字节数/B 片内其他功能单元数量
ROM
－ 4K掩膜
第1章 单片微型计算机概述
3、单片机内的RAM、ROM存储容量越来越大。 单片机内的RAM、ROM存储容量由1KB、 2KB、 4KB、 8KB、 16KB、 32KB、64KB发展到 128KB等，用户可以 根据程序和数据量的大小来选择。 4、单片机程序存储器ROM的编程越来越方便。 单片机程序存储器有 ROM型（掩模型）、OTP型（一 次性编程）、EPROM（紫外线擦除编程）、E2PROM（电 擦除编程）及FLASH（闪速编程）。 编程方式越来越方便，目前有脱机编程、在系统编程 （ISP）、在应用编程（IAP）等。可供用户选择。 5、输入/输出端口多功能化。 单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成 有A/D、D/A、LED/LCD显示驱动、DMA控制、PWM（脉宽 调制输出）、PLC（锁相环控制）、PCA(逻辑阵列）WDT （看门狗）等。用户可以根据需要进行选择。
RAM
128 128
并口
4个 4个
串口
1个 1个
定时/计数器
2个 2个
中断源
5个 5个
87C51
★89C51 89S51
4K
4K Flash 4K ISP － 8K掩膜
128
128 128 256 256
4个
4个 4个 4个 4个
1个
1个 1个 1个 1个
2个
2个 2个 3个 3个
5个
5个 5个 6个 6个
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二、微型计算机的应用形态
从应用形态上，微机可以分成三种：
系统机（多板机）
单板机
单片机
第1章 单片微型计算机概述
二、微型计算机的应用形态
1、多板微型计算机或系统机
将微处理器CPU、存储器（RAM、ROM）、基本输入/输出（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（卡）插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器和光驱等 装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的多板微型 计算机系统（简称系统机或多板机）
第1章 单片微型计算机概述
1.3单片机的特点及应用领域
1.3.1单片机的特点
单片机芯片的集成度非常高，它将微型计算机的主要 部件都集成在一块芯片上，因此，具有如下特点： 1、体积小、重量轻、价格低、耗电少、易于产品化。 2、控制性能。 实时控制功能强、运行速度快。因为CPU可以对I/O端 口直接进行指令操作，而且位指令操作能力更是其它计算 机无法比拟的。 3、可靠性高。 由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部 件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不 易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。
第1章 单片微型计算机概述
第1章 单片微型计算机概述
[学习目的]
1、了解单片机的发展过程及产品近况 2、了解单片机的特点及应用领域。 3、掌握微型计算机的组成及应用形态 4、掌握80C51单片机系列
[学习重点和难点]
1、微型计算机的组成及应用形态。
2、80C51单片机系列。
第1章 单片微型计算机概述
第1章 单片微型计算机概述
本章小结：
1、微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组 成。硬件主要是由CPU、存储器、I/O接口和I/O设备组 成，采用总线结构形式。软件包括系统软件和应用软件 两大类，程序设计语言分为三级，分别是机器语言、汇 编语言和高级语言。 2、单片机是将CPU、RAM、ROM、基本输入/输出接口电 路、定时器/计数器和中断系统等部件组制作在一块大 规模集成电路芯片上。 3、单片机应用系统是由单片机、接口电路及外设等硬 件电路和软件构成。 4、80C51单片机技术指标：4K ROM、128B RAM、4个并 行口、1个串行口、定时/计数器2个、5个中断源。
1.1.1微型计算机的组成及应用形态
一、微型计算机系统的组成 微型计算机系统是由硬件和软件组成。 1.硬件是指组成计算机的物理实体，是看得 见摸得着的部分，如图1-1所示。它是由微处理 器CPU、存储器（RAM、ROM）、基本输入/输出 （I/O）接口电路和总线（BUS）接口等组成。 2.软件简单地说就是程序，指专业软件开发 者开发的系统软件和应用软件等。
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第1章 单片微型计算机概述
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 。 第三阶段（1983年以后）微控制器化阶段。 其典型产品是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。
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第1章 单片微型计算机概述
二、单片机应用系统的组成
单片机应用系统是以单片机为核心，再加上接 口电路及外设等硬件电路和软件，就构成了单片机 应用系统。因此，单片机应用系统的设计人员必须 从硬件和软件角度来研究单片机，这样才能研究 和开发出单片机应用系统和产品。
单片 机硬 件系 统
单片 机软 件系 统
图1-3
第1章 单片微型计算机概述
3、单片微型计算机
在一片大规模集成电路芯片上集成微处理器 （CPU）、存储器（RAM、ROM）、I/O接口电路 ， 从而构成了单芯片微型计算机，简称单片机。 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。
图1.4单板微型计算机
第1章 单片微型计算机概述
1.1.2单片机内部结构及单片机应用系统组成
一、单片机内部结构
单片机内部结构由微处理器CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出(I/O)接口电路、 定时器/计数器和中断系统等部件组成，并把它们制作在 一块大规模集成电路芯片上，就构成一个完整的单片微型 计算机。
注意：1、表中加★ 的被ATMEL公司的AT89S51/89S52新产品所取代，新产 品具有ISP（在系统编程）功能，使用非常方便，实际应用时应首选。 2、89C51已停产。
第1章 单片微型计算机概述
1.2 单片机的发展过程及产品近况
1.2.1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： 第一阶段（1947～1978年）为初级单片机形成阶段。 其典型产品是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。 第二阶段（1978～1983年）为高性能单片机阶段。 其典型产品是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。
总 线 型
增 强 型
80C32 80C52
87C52
★ 89C52 89S52
8K
8K 8K ISP 2K Flash 4K Flash
256
256 256 128 128
4个
4个 4个 2个 2个
1个
1个 1个 1个 1个
3个
3个 3个 2个 2个
6个
6个 6个 5个 5个
89C2051 非总线 型 ★89C4051