第1章单片机概述
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1、微型计算机硬件结构 ——常见的微机外形
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
1.1 什么是单片机
单片机就是单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)。
单片机的分类（按字长）
字长 :在算术逻辑单元中采用运算的基本位数，即 CPU能一次处理的二进制位数。
（1）4位机 （2）8位机
（3）16位机、32位机
1.2 单片机的历史及发展概括
1974 年,美国仙童(Fairchild)公司研制的世界 第一台单片微型机F8。
第一阶段（1974-1976）
单片机初级阶段 特点 :制造工艺落后和集成度低 ,而且采 用双片形式。 典型产品 :Fairchild 公司的 F8 和Mostek 公司的 3870 等。
? 程序保密化。 如Winbond公司的 W78E58B等。编程采 用加锁方式，若要读取片内程存代码或重新编程，需先 执行片擦除操作。
பைடு நூலகம். 片内I/O的改进
? 增加并行口的驱动能力。 减少外部驱动芯片。如 LED、 LCD等显示驱动器开始集成在8位单片机中。
? 增加I/O口的逻辑控制功能。 体现工控特性的位地址空 间及I/O口的位操作方式。
? 设置特殊串行接口。如UART、I2C、SPI等，满足多机 通讯及外部扩展的要求。
4. 外围电路内装化
? 在单片机中尽可能多地把应用所需的存储器、各种功能 的I/O口、A/D、D/A、DMA控制器等都集成在一块芯 片内，使单片机的功能更加强大。如 AT89C5132，内 嵌了USB1.1控制器、A/D转换器及硬盘IDE接口等。
第二阶段(1976一1978)
低性能单片机阶段
特点 :已能在单块芯片内集成 CPU、多个 8 位并行I/O接口、一个 8位定时器 /计数器，RAM 和ROM等功能部件。
缺点 :性能低，寻址范围不大于 4KB，无串 口，中断处理简单。
典型产品:Intel公司推出的 MCS-48系列单片 机。
第三阶段(1978—现在)
? 增加数据总线宽度 。例： NEC公司的 μPD7800将ALU 作成16位运算部件，内部采用16位数据总线。
? 采用流水线结构，具有很高的运算速度。
? 串行总线结构。主要有Philips公司的I2C总线（Inter IC BUS：芯片间总线）、 DALLAS公司的单总线（ 1－ Wire）、MOTOROLA公司的SPI串行外设接口等。
MCS-51 系列 6801、6805系列 89C51系列 Z8系列、SUPER8 F8、3870 系列 6500/1 系列 TMS7000 系列 NS8070 系列 CDP1800 系列 8xC552系列
1.4 单片机的发展状况
1. CPU的改进
? 采用双CPU结构，以提高处理能力。例：Rockwell公司 的R6500/21和 R65C29。
第四阶段(1982—现在)
8位单片机发展， 16位/32位单片机推出阶段。
特点:1. 随着MCS-5l系列的广泛应用，许多电气厂 商竞相使用 80C51的内核技术，将许多测控系统中使用 的电路技术、接口技术、多通道 A／D转换部件、可靠 性技术等应用到单片机中，强化了智能控制器的特征。 2. 高速、大寻址范围、强运算能力的 8位／16位／32位 通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。
典型产品:1.16位单片机 凌阳系列、 Intel MCS-96 系 列8098/8096、80C198/80C196 2. 32位单片机 ARM7 、 ARM9、 ARM10、80960、…….
1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型
Intel Motorola Atmel Zilog Fairchild Rockwell TI NS RCA Philips
单片机
存储器
CPU
I / O口
时钟电路 控制电路
定时器
晶 片
单 硅
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。
单片机的英文简称：MCU或EMCU.
MCU: Microcontroller Unit(微控制器) EMCU: Embedded Microcontroller Unit(嵌入式微控制器)
高性能单片机阶段
特点:与前两代相比，片内存储器容量加大，寻 址范围达到 64KB，多级中断处理，多个 16位定时 器/计数器，集成了全双工串行口，有的带 A/D转换。 指令系统趋于丰富和完善，增加了许多突出控制功 能的指令。
典型产品 :Intel 公司的 MCS-51 系列， Motorola 公司的 MC6801 ，TI公司的 TMS7000 系列等。
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
1.1 什么是单片机
单片机就是单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)。
单片机的分类（按字长）
字长 :在算术逻辑单元中采用运算的基本位数，即 CPU能一次处理的二进制位数。
（1）4位机 （2）8位机
（3）16位机、32位机
1.2 单片机的历史及发展概括
1974 年,美国仙童(Fairchild)公司研制的世界 第一台单片微型机F8。
第一阶段（1974-1976）
单片机初级阶段 特点 :制造工艺落后和集成度低 ,而且采 用双片形式。 典型产品 :Fairchild 公司的 F8 和Mostek 公司的 3870 等。
? 程序保密化。 如Winbond公司的 W78E58B等。编程采 用加锁方式，若要读取片内程存代码或重新编程，需先 执行片擦除操作。
பைடு நூலகம். 片内I/O的改进
? 增加并行口的驱动能力。 减少外部驱动芯片。如 LED、 LCD等显示驱动器开始集成在8位单片机中。
? 增加I/O口的逻辑控制功能。 体现工控特性的位地址空 间及I/O口的位操作方式。
? 设置特殊串行接口。如UART、I2C、SPI等，满足多机 通讯及外部扩展的要求。
4. 外围电路内装化
? 在单片机中尽可能多地把应用所需的存储器、各种功能 的I/O口、A/D、D/A、DMA控制器等都集成在一块芯 片内，使单片机的功能更加强大。如 AT89C5132，内 嵌了USB1.1控制器、A/D转换器及硬盘IDE接口等。
第二阶段(1976一1978)
低性能单片机阶段
特点 :已能在单块芯片内集成 CPU、多个 8 位并行I/O接口、一个 8位定时器 /计数器，RAM 和ROM等功能部件。
缺点 :性能低，寻址范围不大于 4KB，无串 口，中断处理简单。
典型产品:Intel公司推出的 MCS-48系列单片 机。
第三阶段(1978—现在)
? 增加数据总线宽度 。例： NEC公司的 μPD7800将ALU 作成16位运算部件，内部采用16位数据总线。
? 采用流水线结构，具有很高的运算速度。
? 串行总线结构。主要有Philips公司的I2C总线（Inter IC BUS：芯片间总线）、 DALLAS公司的单总线（ 1－ Wire）、MOTOROLA公司的SPI串行外设接口等。
MCS-51 系列 6801、6805系列 89C51系列 Z8系列、SUPER8 F8、3870 系列 6500/1 系列 TMS7000 系列 NS8070 系列 CDP1800 系列 8xC552系列
1.4 单片机的发展状况
1. CPU的改进
? 采用双CPU结构，以提高处理能力。例：Rockwell公司 的R6500/21和 R65C29。
第四阶段(1982—现在)
8位单片机发展， 16位/32位单片机推出阶段。
特点:1. 随着MCS-5l系列的广泛应用，许多电气厂 商竞相使用 80C51的内核技术，将许多测控系统中使用 的电路技术、接口技术、多通道 A／D转换部件、可靠 性技术等应用到单片机中，强化了智能控制器的特征。 2. 高速、大寻址范围、强运算能力的 8位／16位／32位 通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。
典型产品:1.16位单片机 凌阳系列、 Intel MCS-96 系 列8098/8096、80C198/80C196 2. 32位单片机 ARM7 、 ARM9、 ARM10、80960、…….
1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型
Intel Motorola Atmel Zilog Fairchild Rockwell TI NS RCA Philips
单片机
存储器
CPU
I / O口
时钟电路 控制电路
定时器
晶 片
单 硅
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。
单片机的英文简称：MCU或EMCU.
MCU: Microcontroller Unit(微控制器) EMCU: Embedded Microcontroller Unit(嵌入式微控制器)
高性能单片机阶段
特点:与前两代相比，片内存储器容量加大，寻 址范围达到 64KB，多级中断处理，多个 16位定时 器/计数器，集成了全双工串行口，有的带 A/D转换。 指令系统趋于丰富和完善，增加了许多突出控制功 能的指令。
典型产品 :Intel 公司的 MCS-51 系列， Motorola 公司的 MC6801 ，TI公司的 TMS7000 系列等。