1、單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用 電 子 工 業(yè) 出 版 社電 子 工 業(yè) 出 版 社主主 編編 張迎新張迎新課件制作：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程組課件制作：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程組緒論第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第二章 單片機(jī)原理與結(jié)構(gòu)第三章 MCS51單片機(jī)指令系統(tǒng)第四章 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)緒緒 論論1 計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 3 單片機(jī)與微機(jī)單片機(jī)與微機(jī)4 單片機(jī)應(yīng)用單片機(jī)應(yīng)用 緒 論1 計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史 1946年年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。計(jì)了世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。 它的運(yùn)算速度不高，卻是一個(gè)它

2、的運(yùn)算速度不高，卻是一個(gè)龐然大物龐然大物。 電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程的各個(gè)階段，是以所采用的電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程的各個(gè)階段，是以所采用的電子電子器件器件的不同來(lái)劃分的。的不同來(lái)劃分的。 返回返回1 計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史 1946年年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了世界上美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。 它的運(yùn)算速度不高，卻是一個(gè)它的運(yùn)算速度不高，卻是一個(gè)龐然大物龐然大物。 18000個(gè)電子管個(gè)電子管 1500個(gè)繼電器個(gè)繼電器 消耗功率為消耗功率為50 占地占地300平方米平方米 重重30噸噸 價(jià)值價(jià)值48萬(wàn)美元。萬(wàn)美元。 返回返

3、回1 計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史 1946年年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了世界上美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。它的運(yùn)算速度不高，卻是一個(gè)它的運(yùn)算速度不高，卻是一個(gè)龐然大物龐然大物。 電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程的各個(gè)階段，是以所采用的電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程的各個(gè)階段，是以所采用的電子器件電子器件的不同的不同來(lái)劃分的。來(lái)劃分的。 年 代 電 子 器 件 應(yīng) 用 范 圍1946-1958電子管科研院校進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算 1958-1964晶體管工礦企業(yè)、機(jī)關(guān)事務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 1964-1971SSI、MSI出現(xiàn)了小型機(jī) 1971-LSI

4、、VLSI深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，出現(xiàn)了微機(jī) 返回返回2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 1971年年Intel公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)臺(tái)微機(jī)Intel4004。以。以CPU的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以Intel公司的公司的CPU為主線(xiàn)。為主線(xiàn)。 第一代：第一代：4位及低檔位及低檔8位微處理器位微處理器 第二代：中、低檔第二代：中、低檔8位微處理器位微處理器 第三代：高、中檔第三代：高、中檔8位微處理器位微處理器 第四代：第四代：16及低檔及低檔32位微處理器位微處理器 第

5、五代：高檔第五代：高檔32位微處理器位微處理器返回返回2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 1971年年Intel公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)Intel4004 以以CPU的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU為主線(xiàn)。為主線(xiàn)。 第一代：第一代：4位及低檔位及低檔8位微處理器位微處理器第二代：中、低檔第二代：中、低檔8位微處理器位微處理器第三代：高、中檔第三代：高、中檔8位微處理器位微處理器第四代：第四代：16及低檔及低檔32位微處理器位微處理器第五代：高

6、檔第五代：高檔32位微處理器位微處理器返回返回 1971年年，Intel公司推出第一片公司推出第一片4位微處理位微處理器器Intel4004，以其為核心組成了一臺(tái)高級(jí)袖珍，以其為核心組成了一臺(tái)高級(jí)袖珍計(jì)算機(jī)。隨后出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)。隨后出現(xiàn)的Intel4040，是第一片通用，是第一片通用的的4位微處理器。位微處理器。 1972年年，Intel8008，8位，集成度約位，集成度約2000管管/片，時(shí)鐘頻率片，時(shí)鐘頻率1MHz。 2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 1971年年Intel公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)Intel4004 以以CPU的發(fā)展、演變過(guò)

7、程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU為主線(xiàn)。為主線(xiàn)。 第一代：第一代：4位及低檔位及低檔8位微處理器位微處理器第二代：中、低檔第二代：中、低檔8位微處理器位微處理器第三代：高、中檔第三代：高、中檔8位微處理器位微處理器第四代：第四代：16及低檔及低檔32位微處理器位微處理器第五代：高檔第五代：高檔32位微處理器位微處理器返回返回 1973年年1974年年，Intel8008、M6800、Rockwell6502，8位，集成度位，集成度5000管管/片，時(shí)鐘頻率片，時(shí)鐘頻率24MHz。 這一時(shí)期，微處理器的設(shè)計(jì)

8、和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相這一時(shí)期，微處理器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，組成微機(jī)系統(tǒng)的其它部件也愈來(lái)愈齊全，當(dāng)成熟，組成微機(jī)系統(tǒng)的其它部件也愈來(lái)愈齊全，系統(tǒng)朝著提高集成度、提高功能與速度，減少組成系統(tǒng)朝著提高集成度、提高功能與速度，減少組成系統(tǒng)所需的芯片數(shù)量的方向發(fā)展。系統(tǒng)所需的芯片數(shù)量的方向發(fā)展。2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 1971年年Intel公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)Intel4004 以以CPU的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU為主線(xiàn)。為

9、主線(xiàn)。 第一代：第一代：4位及低檔位及低檔8位微處理器位微處理器第二代：中、低檔第二代：中、低檔8位微處理器位微處理器第三代：高、中檔第三代：高、中檔8位微處理器位微處理器第四代：第四代：16及低檔及低檔32位微處理器位微處理器第五代：高檔第五代：高檔32位微處理器位微處理器返回返回 1975年年1976年年，Z80，Intel8085，8位，時(shí)鐘頻率位，時(shí)鐘頻率24MHz，集成度約集成度約10000管管/片。片。 出現(xiàn)了一系列出現(xiàn)了一系列單片機(jī)單片機(jī)。2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 1971年年Intel公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)Intel

10、4004 以以CPU的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU為主線(xiàn)。為主線(xiàn)。 第一代：第一代：4位及低檔位及低檔8位微處理器位微處理器第二代：中、低檔第二代：中、低檔8位微處理器位微處理器第三代：高、中檔第三代：高、中檔8位微處理器位微處理器第四代：第四代：16及低檔及低檔32位微處理器位微處理器第五代：高檔第五代：高檔32位微處理器位微處理器返回返回 1978年年，Intel首次推出首次推出16位處理器位處理器8086（時(shí)鐘頻率達(dá)到（時(shí)鐘頻率達(dá)到48MHz），），8086的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)都是的

11、內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)都是16位，地址位，地址總線(xiàn)為總線(xiàn)為20位，可直接訪問(wèn)位，可直接訪問(wèn)1MB內(nèi)存單元。內(nèi)存單元。1979年年，Intel又推出又推出8086的姊妹芯片的姊妹芯片8088（時(shí)鐘頻率達(dá)到（時(shí)鐘頻率達(dá)到48MHz），集成度達(dá)到），集成度達(dá)到2萬(wàn)萬(wàn)6萬(wàn)管萬(wàn)管/片。它與片。它與8086不同的是不同的是外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)為外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)為8位（地址線(xiàn)為位（地址線(xiàn)為20位）。位）。1982年年，Intel推出了推出了80286（時(shí)鐘頻率為（時(shí)鐘頻率為10MHz），該芯片），該芯片仍然為仍然為16位結(jié)構(gòu)，但地址總線(xiàn)擴(kuò)展到位結(jié)構(gòu)，但地址總線(xiàn)擴(kuò)展到24位，可訪問(wèn)位，可訪問(wèn)16MB內(nèi)內(nèi)存，其工作頻率也較存，

12、其工作頻率也較8086提高了許多。提高了許多。1985年年，Intel又推出了又推出了32位處理器位處理器80386（時(shí)鐘頻率為（時(shí)鐘頻率為20MHZ），該芯片的內(nèi)外部數(shù)據(jù)線(xiàn)及地址總線(xiàn)都是），該芯片的內(nèi)外部數(shù)據(jù)線(xiàn)及地址總線(xiàn)都是32位，位，可訪問(wèn)可訪問(wèn)4GB內(nèi)存，并支持分頁(yè)機(jī)制。內(nèi)存，并支持分頁(yè)機(jī)制。1989年推出了年推出了80486（時(shí)鐘頻率為（時(shí)鐘頻率為3040MHz），集成度達(dá)），集成度達(dá)到到15萬(wàn)萬(wàn)50萬(wàn)管萬(wàn)管/片（片（168個(gè)腳），甚至上百萬(wàn)管個(gè)腳），甚至上百萬(wàn)管/片，因此片，因此被稱(chēng)為超級(jí)微型機(jī)。被稱(chēng)為超級(jí)微型機(jī)。2 微機(jī)發(fā)展史微機(jī)發(fā)展史 1971年年Intel公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)

13、算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)公司為了設(shè)計(jì)高級(jí)袖珍計(jì)算器設(shè)計(jì)了第一臺(tái)微機(jī)Intel4004 以以CPU的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，的發(fā)展、演變過(guò)程為線(xiàn)索，介紹微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU為主線(xiàn)。為主線(xiàn)。 第一代：第一代：4位及低檔位及低檔8位微處理器位微處理器第二代：中、低檔第二代：中、低檔8位微處理器位微處理器第三代：高、中檔第三代：高、中檔8位微處理器位微處理器第四代：第四代：16及低檔及低檔32位微處理器位微處理器第五代：高檔第五代：高檔32位微處理器位微處理器返回返回 1993年年，Intel公司推出了新一代高性能處理器公司推出了新一代高性能處

14、理器Pentium（奔騰），（奔騰），Pentium的速度比的速度比80486快數(shù)倍。快數(shù)倍。AMD和和Cyrix推出了與推出了與Pentium兼容的處理器兼容的處理器K5和和6x86，獲得，獲得了少部分的市場(chǎng)份額。了少部分的市場(chǎng)份額。1996年年，Intel公司推出了公司推出了Pentium Pro（高能奔騰），（高能奔騰）， Pentium Pro的性能有了質(zhì)的飛躍。的性能有了質(zhì)的飛躍。1997年初年初，Intel發(fā)布了發(fā)布了Pentium的改進(jìn)型號(hào)的改進(jìn)型號(hào)Pentium MMX（多能奔騰）。兼容（多能奔騰）。兼容CPU廠商在這段時(shí)間也相繼推廠商在這段時(shí)間也相繼推出了多款產(chǎn)品來(lái)與出了多款

15、產(chǎn)品來(lái)與Pentium MMX競(jìng)爭(zhēng)，其中最具代表性競(jìng)爭(zhēng)，其中最具代表性的要數(shù)的要數(shù)AMD的的K6。1997年推出了年推出了P。P是對(duì)是對(duì)Pentium Pro的改進(jìn)，因?yàn)槠涞母倪M(jìn)，因?yàn)槠浜诵慕Y(jié)構(gòu)與核心結(jié)構(gòu)與Pentium Pro類(lèi)似，但加快了類(lèi)似，但加快了16位指令的執(zhí)行位指令的執(zhí)行速度，且支持速度，且支持MMX指令集。指令集。1998年年推出了推出了賽揚(yáng)賽揚(yáng)（Celeron）P的二級(jí)緩存以及其它可的二級(jí)緩存以及其它可以省略的東西，從而將價(jià)格降了下來(lái)。以省略的東西，從而將價(jià)格降了下來(lái)。1999年年又推出了開(kāi)發(fā)代號(hào)為又推出了開(kāi)發(fā)代號(hào)為Coppermine的的P，該芯片大，該芯片大大加強(qiáng)大加強(qiáng)CP

16、U在三維圖像和浮點(diǎn)運(yùn)算方面的能力。在三維圖像和浮點(diǎn)運(yùn)算方面的能力。2000年年3月底月底，Intel又推出了又推出了566MHz和和600MHz的賽揚(yáng)的賽揚(yáng)（也叫（也叫Coppermine-128kB）。）。3 單片機(jī)與微機(jī)單片機(jī)與微機(jī) 1 計(jì)算機(jī)組成：計(jì)算機(jī)組成： 運(yùn)算器、控制器運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備 2 微機(jī)組成：微機(jī)組成： CPUCPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O I/O 口口、AB，DB，CB三總線(xiàn)、外設(shè)三總線(xiàn)、外設(shè)3 單片機(jī)單片機(jī)組成：組成： 集成了組成微機(jī)的集成了組成微機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O口以及其他輔助電口以及其他輔助電路的

17、大規(guī)模集成電路芯片。路的大規(guī)模集成電路芯片。 微型計(jì)算機(jī)可以分成微型計(jì)算機(jī)可以分成通用微型計(jì)算機(jī)通用微型計(jì)算機(jī)和和單片微處理器單片微處理器兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。（1） 通用微型計(jì)算機(jī)通用微型計(jì)算機(jī)主要進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算、經(jīng)濟(jì)管理、優(yōu)化及輔助設(shè)計(jì)等等主要進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算、經(jīng)濟(jì)管理、優(yōu)化及輔助設(shè)計(jì)等等 在這類(lèi)應(yīng)用中，使用者不必深入到機(jī)器內(nèi)部，了解機(jī)器的工作原理在這類(lèi)應(yīng)用中，使用者不必深入到機(jī)器內(nèi)部，了解機(jī)器的工作原理和性能。只要了解機(jī)器的和性能。只要了解機(jī)器的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)和用和用高級(jí)語(yǔ)言編程高級(jí)語(yǔ)言編程，以及學(xué)會(huì)使用一，以及學(xué)會(huì)使用一些些實(shí)用程序?qū)嵱贸绦蚣纯伞＜纯伞＃?）單片微處理器單片微處理器的用途是利用單片機(jī)體積小、功能強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，的用途是利用單片機(jī)體積小、功能強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，將其與專(zhuān)業(yè)設(shè)備融為一體，形成智能系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、智能測(cè)量將其與專(zhuān)業(yè)設(shè)備融為一體，形成智能系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、智能測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)化通信系統(tǒng)、專(zhuān)用數(shù)字處理系統(tǒng)等。系統(tǒng)、自動(dòng)化通信系統(tǒng)、專(zhuān)用數(shù)字處理系統(tǒng)等。 在這類(lèi)應(yīng)用中，使用者除了了解本專(zhuān)業(yè)的知識(shí)外（專(zhuān)用設(shè)備性能），在這類(lèi)應(yīng)用中，使用者除了了解本專(zhuān)業(yè)的知識(shí)外（專(zhuān)用設(shè)備性能），還要了解還要