单片机基础知识及其基本原理

回 顾：有关微型计算机的基础知识
硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口 软件：系统软件，应用软件
第一节 单片机的特点与发展概述
一、微处理器、微机和单片机的概念
微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分； 微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包 括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等； 单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它 将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串 行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单 片微型计算机简称单片机 。
单片机结构特点小结：
1）存储结构为哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开； 2）片内接口电路丰富，由特殊功能寄存器管理； 3）芯片引脚具有复用功能； 4）面向控制，位处理功能强。
三、单片机的发展过程概述
单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统、智能仪器和家用电 器中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但其中最具有代表性的 是Intel公司的MCS-51系列单片机,以及其与之兼容的派生系列芯片。 Intel 8位单片机的发展经历了以下3代：
第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表。 第二代：以MCS-51的8051为代表的单片机， 第三代：以80C51系列为代表。
一般根据控制应用需要: 又可设计成通用单片机、专用单片机
按内部数据总线的宽度: 单片机分为4位、8位、16位及32位等。
第二节 常用单片机系列简介
一、ATMEL单片机
补充内容：计算机系统中的数制、码制复习
1、数制及其互换
数制
基数
字符
二进制 ２ 十进制 １０ 十六进制 １６ ＤＥＦ（H） 2、带符号数的表示法
０１
（B）
０１２３４５６７８９ （D）
０１２３４５６７８ 9 ＡＢＣ
3、原码、反码、补码 特点：⑴ 8位二进制数表示原码、反码、补码的范围
(-127~+127、-127~+127、-128~+127) ⑵ 补码的运算 在微型计算机中，带符号数用补码表示，减法可用补码相加来 实现，运算结果为补码。
ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系 列单片机），就是来自百度文库于Intel公司的MCS-5l系列而研制的， 该公司的技术优势在于Flash存储器技术。
标准型单片机有：AT89C51，AT89LV51，AT89C52， AT89LV52；
低档型单片机有：AT89C1051和AT89C2051两种型号。它们 的CPU内核和AT89C51是相同的，但并行I/O较少；
单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计 算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际 应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片 机称为嵌入式微控制器(embedded microcon-troller)。
二、 单片机的一般结构及特点
单片机有2种基本结构形式：
一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器 合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼 结构；
单片机基础知识及其基本原理
课程目标
掌握： 单片微型机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 单片微型计算机应用 单片微型计算机应用系统设计方法
本讲重点：
微处理器、微机和单片机的基本概念、
单片机的发展、常用系列简介、应用。
讲授内容：
本章主要介绍单片机的结构特点、单片机的发展及常用 系列和单片机的应用领域等。重点介绍单片机的特点以及在 各领域中的应用。
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， 称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的 是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的 结构较多。
单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了 “面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运 算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。
四、单片机与Internet
Internet技术已经深入到日常生活和工作中。各类家用电器和智能装 置，它们的“心脏”多是单片机，由于单片机芯片品种达数百种，其硬 件结构和指令系统各不相同，不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接 口软件直接接入Internet网络。
五、单片机的发展
1）强化指令功能 2）增加各种接口部件 3）提高专用程度
二、单片机在过程控制中的应用
三、单片机与e-Home
在家用网络系统HNS(home networked system) 中，对家用电器提出了 “个性化”和“社会化”的要求。
家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑 电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于分体式 空调，室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。
三、Maxim-Dallas单片机
四、WinBond单片机
五、Motorola单片机
六、其他公司的单片机
1）NEC单片机； 3）Epson单片机；
2）东芝单片机；
4) PIC单片机—— M icrochip公司
第三节 单片机的应用领域及发展
一、单片机在智能仪器中的应用
智能化仪器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年 来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信 息处理中起了极大的作用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。
高档型单片机有：AT89S8252，这是一种可下载的Flash单 片机。它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。
二、Philips单片机
Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。 从内部结构看可以划分为两大类，8位机与80C51兼容系列和16 位机XA系列。Philips公司的的单片机8位机的主要产品型号有 P80CXX 、 P87CXX 和 P89CXX 系 列 ， 16 位 机 的 主 要 产 品 型 号 有 PXACXX、PXAGXX和PXASXX等。