单片机基本知识

数据存储器： I/O口：
定时/计数器：
ROM、EPROM、E2PROM或 FLASH。达几十KB RAM达几KB 并口、串口、串行扩展口
定时输出、捕捉输入、监视器Watchdog
A/D转换器： 8位、12位、16位、24位，多通道输入
脉宽调制输出： PWM ，可代替D/A输出
⑶ 寻址范围的增加
2、超小型、低功耗、价廉 如: ATMEL公司的 89C 1051 / 2051 20引脚，工作电压（2~6V），电流仅几个mA 如：Microchip 公司的PIC 16/17系列 18引脚、20引脚、28引脚，有的仅5个引脚 工作电压（2~6V），电流仅2个mA
版社，2004 期刊：电子技术应用、单片机与嵌入式系统应用 网站：搜索引擎中关键字“单片机”
课时安排：共54学时
理论课时 :44 实验课时:10
时 间: 每周一， 5~7节 地 点:博学楼-311 课程特点：具有从指令到程序、从芯片到系统； 软、硬件设计密切结合的特点。 学习目的：掌握系统设计的基本概念、基本结 构、设计方法。
大家好
单片机原理及应用
主讲：原明亭
ymtqd@163.com
辅导：“工业控制技术”省重点实
验室“计算机控制”研究室 (东4教105室)
MCS-51系列 单片机原理及应用
主要内容： 1、单片机原理及其内部资源 2、汇编语言及程序设计 3、并行总线应用系统接口设计 4、C语言及程序设计
与前课程关系： 模拟电子技术、数字电子技术、微机原理及 接口、EDA设计、传感器原理及应用等
等多个功能部件集成在一
块芯片上，是一块具有完 整计算功能的大规模集成
外部设备
电路。
图1-1 微型计算机组成
一、单片机分类 根据CPU 字长来划分
1位机 4位机
用于玩具、家用电器、计算器等
8 位机 16位机
工业控制器、智能仪表、计算机 外设、通用测控单元、通讯设备
32位机
高性能图形工作站、高级机器人等
特点： 品种多、功能强
8位CPU
RAM ROM I/O UART INT
数据存储器 程序存储器 通用输入输出接口 通用异步串行接口
中断系统
20世纪90年代中后期，各公司强化并增加了许多 新的功能，形成了规格、品种繁多的新一代的单 片机。 例如：
Ietel、Philips、Atmel公司的8XC5X系列，
系统软件：操作系统、监控程序 与编译解释程序等
应用软件：数据库、软件包 和窗口软件等
图 1-7 微 机 系 统 示 意 图
1.1.1 硬件基本结构
一、微处理器
把运算器、控制器集成在一块硅片上，成为独立的器 件，称之为微处理器，简称CPU.是计算机的核心。
中央处理单元
（ CPU）
F
C
操作控制命令 CC … C …
主要参考书、期刊、网站：
参考教材： 1、单片微机原理系统设计与应用，万福君，清华大学出版社，2008（第1版） 2、单片机应用程序设计技术， 周航慈，北京航空航天大学出版社，2002 3、单片机应用系统抗干扰技术，王幸之，北京航空航天大学出版社，2006 4、单片机程序设计基础（修订版）（含光盘），周航慈，北京航空航天大学出
Motorola公司68HC5X系列
Microchip公司的PIC16C系列等等。
以增强型MCS-51为内核的8X5X系列目 前已成为主流单片机芯片。
第四阶段（1982~ ）： 16位、32位单片机阶段
特点： 增加了内部资源、实时处理能力更强、 例如： MCS – 96 系列
除了具有16位CPU和存储器 外又增加了部分内部资源，如：
二、 单片机的发展史
第一阶段（1974~1976）： 单片机的初级阶段 第二阶段（1976~1979）： 低性能单片机阶段
例如： 特点：
结构：
MCS – 48 系列
小而全
8位CPU
MCS – 48
RAM ROM
I/O
T/C
第三阶段（1979~1982）： 高性能单片机阶段
例如： Intel 公司的MCS – 51 系列、Motorola 公司6801系列、Zilog公司的Z8系列。
三、微型计算机系统
以微型计算机为主体，配上输入输出设备、外 围设备、电源、系统软件一起构成应用系统。
1.1.2、软件系统
1. 程序设计语言 （1）机器语言 （2）汇编语言 （3）高级语言
2. 系统软件 3. 应用软件
4、衡量计算机性能的主要技术指标
1、字长 2、存储容量 3、指令系统 4、指令的执行时间 5. 外设扩展能力及配置
A LU
取指执指控制 CC … C
电源
…
R
PLA
时钟
ID
PC
C
A
C
R
C
IR
﹕﹕﹕
内部总线
内部总线
AR
C
C
DR
地
地
数
控
址
据
制
总
总
总
线
线
二、微型计算机 微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O)接 口构成，芯片间通过总线连接。
ROM RAM I/O
CPU
微处理器
CBUS ABUS DBUS
CBUS ：控制总线 ，不确定 DBUS：数据总线，双向三态 ABUS ：地址总线，单向三态
闭卷考试。集体出题，流水阅卷。
第1章 基本知识
1.1 计算机的基本结构 1.2 单片机的含义、分类、发展趋势 1.3 单片机的应用构成及应用领域
微机系统
1.1 计算机的基本结构
硬件系统 软件系统
微机
微处理器 存储器 I/O 接 口 系统总线
外设、电源机箱等
程序设计语言：机器语言 汇编语言 高级语言
10位A/D转换器
MCS – 96
脉宽调制输出装置PWM
高速输入输出HSIO
之后又推出：8XC196增强型
三 、单片机的发展趋势
1、高档单片机性能不断提高
⑴ CPU功能的增强
速度： 精度：
是原来单片机的5~15倍 CPU字长增加，16位、32位单片机问世
指令系统丰富、效率高
⑵ 内部资源的增加
程序存储器：
3、微巨机单片化
国产单片机的基本情况：
ISP：in-system programming 在线系统编程
一种无需将存储芯片（如EPROM）从嵌入式设备 上取出就能对其进行编程的过程，缩略为ISP。在 系统编程需要在目标板上有额外的电路完成编程 任务。其优点是，即使器件焊接在电路板上，仍 可对其（重新）进行编程。在系统可编程是Flash 存储器的固有特性（通常无需额外的电路）， Flash几乎都采用这种方式编程。
§ 1.2 单片机
单片机的概念
单片机 = CPU + M + I/O
控制总线CB CPU
将中央处理单元CPU、
微处理器
一定容量的数据存储器RAM、 地
一定容量的程序存储器ROM、 址
定时/计数器T/C、
总
并行输入输出接口I/O、
线Baidu Nhomakorabea
串行通讯接口UART 、、、、 AB
数
M
据
存储器
总
线
I/O
DB
接口电路