1、第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 學習目的學習目的學習重點和難點學習重點和難點 1、微型計算機的組成及應用形態(tài)。、微型計算機的組成及應用形態(tài)。2、80C51單片機系列。單片機系列。1、了解單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況、了解單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況2、了解單片機的特點及應用領域。、了解單片機的特點及應用領域。3、掌握微型計算機的組成及應用形態(tài)、掌握微型計算機的組成及應用形態(tài)4、掌握、掌握80C51單片機系列單片機系列第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述1.1 1.1 微型計算機概述微型計算機概述1.2 1.2

2、 單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況1.3 1.3 單片機的特點及應用領域單片機的特點及應用領域1.4 1.4 單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展趨勢1.1.1 1.1.1 微型計算機的組成及應用形態(tài)微型計算機的組成及應用形態(tài)1.1.2 1.1.2 單片機內(nèi)部結構及單片機應用系統(tǒng)組成單片機內(nèi)部結構及單片機應用系統(tǒng)組成1.1.3 80C511.1.3 80C51單片機系列單片機系列 1.2.1 1.2.1 單片機的發(fā)展過程單片機的發(fā)展過程1.2.2 1.2.2 單片機產(chǎn)品近況單片機產(chǎn)品近況1.3.1 1.3.1 單片機的特點單片機的特點1.3.2 1.3.2 單片機的應用領域單片機的

3、應用領域思考題與習題思考題與習題本章小結本章小結第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述1.1.11.1.1微型計算機的組成及應用形態(tài)微型計算機的組成及應用形態(tài)一、微型計算機系統(tǒng)的組成一、微型計算機系統(tǒng)的組成 微型計算機系統(tǒng)是由微型計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件硬件和軟件組成。組成。 1.1.硬件是指組成計算機的物理實體，是看得硬件是指組成計算機的物理實體，是看得見摸得著的部分，如見摸得著的部分，如圖圖1-11-1所示。它是由所示。它是由微處理微處理器器CPUCPU、存儲器（、存儲器（RAMRAM、ROMROM）、基本輸入）、基本輸入/ /輸出輸出（I/OI/O）接口電路和總線（）接口電

4、路和總線（BUSBUS）接口）接口等組成。等組成。 2.2.軟件簡單地說就是程序，指專業(yè)軟件開發(fā)軟件簡單地說就是程序，指專業(yè)軟件開發(fā)者開發(fā)的者開發(fā)的系統(tǒng)軟件和應用軟件系統(tǒng)軟件和應用軟件等。等。返回第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述二、微型計算機的應用形態(tài)二、微型計算機的應用形態(tài) 從應用形態(tài)上，微機可以分成三種：從應用形態(tài)上，微機可以分成三種：單板機單板機單片機單片機系統(tǒng)機（多板機）系統(tǒng)機（多板機）第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 1、多板微型計算機或系統(tǒng)機、多板微型計算機或系統(tǒng)機 將微處理器將微處理器CP

5、U、存儲器（、存儲器（RAM、ROM）、基本輸入）、基本輸入/輸出（輸出（I/O）接口電路和接口電路和總線總線接口等組裝在一塊主機板（即微機主板）。各種適接口等組裝在一塊主機板（即微機主板）。各種適配（卡）插在主機板的擴展槽上并與電源、軟配（卡）插在主機板的擴展槽上并與電源、軟/硬盤驅動器和光驅等硬盤驅動器和光驅等裝在同一機箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構成了一臺完整的裝在同一機箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構成了一臺完整的 圖1-2 微型計算機硬件組成微型計算機硬件組成二、微型計算機的應用形態(tài)二、微型計算機的應用形態(tài)微型計算微型計算機系統(tǒng)機系統(tǒng)第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 將將C

6、PUCPU芯片、存儲器芯片、芯片、存儲器芯片、I/OI/O接口芯片和接口芯片和（小鍵盤、（小鍵盤、LEDLED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在再配上監(jiān)控程序（固化在ROMROM中），就構成了一臺單板微中），就構成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。單板微型計算機組成如圖型計算機（簡稱單板機）。單板微型計算機組成如圖1-31-3所示。所示。 主要應用于工業(yè)控制器、家用電器等。主要應用于工業(yè)控制器、家用電器等。2、單板微型計算機、單板微型計算機單板微型單板微型計算機計算機圖圖1-3第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 在一片

7、大規(guī)模集成電路芯片上集成微處理器在一片大規(guī)模集成電路芯片上集成微處理器（CPUCPU）、存儲器（）、存儲器（RAMRAM、ROMROM）、）、I/OI/O接口電路接口電路 ，從而構成了單芯片微型計算機，簡稱從而構成了單芯片微型計算機，簡稱。 單片機體積小、價格低、可靠性高，其非凡的單片機體積小、價格低、可靠性高，其非凡的形態(tài)對于滿足嵌入式應用需求具有獨形態(tài)對于滿足嵌入式應用需求具有獨特的優(yōu)勢。特的優(yōu)勢。 圖1.4單板微型計算機3、單片微型計算機、單片微型計算機第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述一、單片機內(nèi)部結構一、單片機內(nèi)部結構 單片機內(nèi)部結構由單片機內(nèi)部結構由微處理器微處理

8、器CPU、隨機存取存儲器、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器、只讀存儲器ROM、基本輸入、基本輸入/輸出輸出(I/O)接口電路、接口電路、定時器定時器/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等部件組成，并把它們制作在等部件組成，并把它們制作在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，就構成一個完整的單片微型一塊大規(guī)模集成電路芯片上，就構成一個完整的單片微型計算機。計算機。 1.1.21.1.2單片機內(nèi)部結構及單片機應用系統(tǒng)組成單片機內(nèi)部結構及單片機應用系統(tǒng)組成返回第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述二、單片機應用系統(tǒng)的組成二、單片機應用系統(tǒng)的組成 單片機應用系統(tǒng)是以單片機為核心，再加上接單片機應用系統(tǒng)

9、是以單片機為核心，再加上接口電路及外設等硬件電路和軟件，就構成了單片機口電路及外設等硬件電路和軟件，就構成了單片機應用系統(tǒng)。因此，應用系統(tǒng)。因此，這樣才能研究，這樣才能研究和開發(fā)出單片機應用系統(tǒng)和產(chǎn)品。和開發(fā)出單片機應用系統(tǒng)和產(chǎn)品。 單片單片機硬機硬件系件系統(tǒng)統(tǒng)單片單片機軟機軟件系件系統(tǒng)統(tǒng)單片單片機應機應用系用系統(tǒng)統(tǒng)單片單片機應機應用系用系統(tǒng)統(tǒng)單片單片機軟機軟件系件系統(tǒng)統(tǒng)單片單片機硬機硬件系件系統(tǒng)統(tǒng)學習的目的：了解、熟悉、掌握現(xiàn)有的單片機應用系統(tǒng)學習的目的：了解、熟悉、掌握現(xiàn)有的單片機應用系統(tǒng)-會使用會使用 改進、改造、改善現(xiàn)有的單片機應用系統(tǒng)改進、改造、改善現(xiàn)有的單片機應用系統(tǒng)-會提升會提升

10、 設計、開發(fā)、研制全新的單片機應用系統(tǒng)設計、開發(fā)、研制全新的單片機應用系統(tǒng)-會創(chuàng)新會創(chuàng)新第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 Intel公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的MCS系列單片機，盡管單片系列單片機，盡管單片機型號很多，但從目前來看，使用最為廣泛的應機型號很多，但從目前來看，使用最為廣泛的應該該MCS-51單片機。單片機。 本書主要研究本書主要研究MCS-51系列系列8位單片機位單片機80C51。分析和研究分析和研究80C51的硬件結構、工作原理、軟件及的硬件結構、工作原理、軟件及工程應用系統(tǒng)的設計。工程應用系統(tǒng)的設計。1.1.3 80C511.1.3 80C51單片機系列單片機系列

11、返回第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 表表1-1 80C51系列單片機分類表系列單片機分類表分類分類芯片型號芯片型號存儲器類型及字節(jié)數(shù)存儲器類型及字節(jié)數(shù)/B片內(nèi)其他功能單元數(shù)量片內(nèi)其他功能單元數(shù)量ROMRAM并口并口串口串口定時定時/計數(shù)器計數(shù)器中斷源中斷源總總線線型型基基本本型型80C311284個個1個個2個個5個個80C514K掩膜掩膜1284個個1個個2個個5個個87C514K1284個個1個個2個個5個個89C514K Flash1284個個1個個2個個5個個89S514K ISP1284個個1個個2個個5個個增增強強型型80C322564個個1個個3個個6個個8

12、0C528K掩膜掩膜2564個個1個個3個個6個個87C528K2564個個1個個3個個6個個 89C528K2564個個1個個3個個6個個89S528K ISP2564個個1個個3個個6個個非總線非總線型型89C20512K Flash1282個個1個個2個個5個個89C40514K Flash1282個個1個個2個個5個個注意：注意：1、表中加、表中加 的被的被ATMEL公司的公司的AT89S51/89S52新產(chǎn)品所取代，新產(chǎn)新產(chǎn)品所取代，新產(chǎn)品具有品具有ISP（在系統(tǒng)編程）功能，使用非常方便，實際應用時應首選。（在系統(tǒng)編程）功能，使用非常方便，實際應用時應首選。 2、89C51已停產(chǎn)。已

13、停產(chǎn)。第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述1.2 單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 1.2.1單片機的發(fā)展過程單片機的發(fā)展過程 單片機技術發(fā)展過程可分為三個主要階段：單片機技術發(fā)展過程可分為三個主要階段： 第一階段（第一階段（19471978年）為年）為初級單片機初級單片機形成階段。形成階段。 其典型產(chǎn)品是其典型產(chǎn)品是Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列單片機。系列單片機。8位位CPU、1K字節(jié)字節(jié)ROM、64字節(jié)字節(jié)RAM、27根根I/O線和線和1個個8位定時位定時/計數(shù)計數(shù)器。器。 特點是：存儲器容量較小，尋址范圍小（不大于特點是：存儲器容量較

14、小，尋址范圍小（不大于4K），），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強。無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強。 第二階段（第二階段（19781983年）為年）為高性能單片機高性能單片機階段。階段。 其典型產(chǎn)品是其典型產(chǎn)品是Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列單片機：系列單片機：8位位CPU、4K字節(jié)字節(jié)ROM、128字節(jié)字節(jié)RAM、4個個8位并口、位并口、1個全雙個全雙工串行口、工串行口、2個個16位定時位定時/計數(shù)器。尋址范圍計數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制，并有控制功能較強的布爾處理器。功能較強的布爾處理器。返回第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 特點是：結構體系完善，性能已大

15、大提高，面向控特點是：結構體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點進一步突出。現(xiàn)在，制的特點進一步突出。現(xiàn)在，MCS-51已成為公認的已成為公認的單片機經(jīng)典機種單片機經(jīng)典機種 。 第三階段（第三階段（1983年以后）年以后）微控制器化微控制器化階段。階段。 其典型產(chǎn)品是其典型產(chǎn)品是Intel推出推出MCS-96系列單片機。芯系列單片機。芯片內(nèi)集成：片內(nèi)集成：16位位CPU、8K字節(jié)字節(jié)ROM、232字節(jié)字節(jié)RAM、5個個8位并口、位并口、1個全雙工串行口、個全雙工串行口、2個個16位定時位定時/計數(shù)計數(shù)器。尋址范圍器。尋址范圍64K。片上還有。片上還有8路路10位位ADC、1路路PWM輸出及高

16、速輸出及高速I/O部件部件等。等。 特點是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強，使單片特點是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強，使單片機可以方便靈活地用于復雜的機可以方便靈活地用于復雜的自動測控系統(tǒng)及設備自動測控系統(tǒng)及設備。第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述單片機產(chǎn)品已達單片機產(chǎn)品已達6060多個系列，多個系列，600600多個品種。但多個品種。但近年來推出的與近年來推出的與80C5180C51兼容的主要產(chǎn)品有：兼容的主要產(chǎn)品有： 1 1、ATMELATMEL公司公司E E2 2PROMPROM、FlashFlash存儲器技術的存儲器技術的AT89AT89系列單片機。系列單片機。 2

17、2、PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51、80C55080C550、80C55280C552系列。系列。 3 3、 Motorola Motorola公司公司M68HC05M68HC05系列。系列。 4 4、MicrochipMicrochip公司公司PICPIC系列。系列。 5 5、ADIADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列。系列。 6 6、LGLG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低壓高速系列。低壓高速系列。 7 7、SSTSST公司的公司的ST89XXXXST89XXXX系列的系列的IAPIAP型單片機。型單片機。1.2

18、.2、單片機產(chǎn)品近況、單片機產(chǎn)品近況第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述1.3單片機的特點及應用領域單片機的特點及應用領域1.3.1單片機的特點單片機的特點 單片機芯片的集成度非常高，它將微型計算機的主要單片機芯片的集成度非常高，它將微型計算機的主要部件都集成在一塊芯片上，因此，具有如下特點：部件都集成在一塊芯片上，因此，具有如下特點： 1、體積小、重量輕、價格低、耗電少、易于產(chǎn)品化。、體積小、重量輕、價格低、耗電少、易于產(chǎn)品化。 2、控制性能。、控制性能。 實時控制功能強、運行速度快。因為實時控制功能強、運行速度快。因為CPU可以對可以對I/O端端口直接進行指令操作，而且位指

19、令操作能力更是其它計算口直接進行指令操作，而且位指令操作能力更是其它計算機無法比擬的。機無法比擬的。 3、可靠性高。、可靠性高。 由于由于CPU、存儲器及、存儲器及I/O接口集成在同一芯片內(nèi)，各部接口集成在同一芯片內(nèi)，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時受干擾的影響較小，且不件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機的可靠性非常高。易受環(huán)境條件的影響，所以單片機的可靠性非常高。返回第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述1.3.2單片機的應用領域單片機的應用領域 1、家用電器。家用電器是單片機的重要應用領域、家用電器。家用電器是單片機的重要應用領域

20、之一，前景廣闊。如微波爐、電視機、電飯煲、空調(diào)器、之一，前景廣闊。如微波爐、電視機、電飯煲、空調(diào)器、電冰箱、洗衣機等。電冰箱、洗衣機等。 2、在交通領域中。如交通燈、汽車、火車、飛機、在交通領域中。如交通燈、汽車、火車、飛機等均有單片機的廣泛應用。等均有單片機的廣泛應用。 3、智能儀器儀表。如各種智能電氣測量儀表、智、智能儀器儀表。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等。能傳感器等。 4、機電一體化產(chǎn)品。如醫(yī)療設備（、機電一體化產(chǎn)品。如醫(yī)療設備（B超）、機器人、超）、機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、打印機、復印機等。數(shù)控機床、自動包裝機、打印機、復印機等。 5、實時工業(yè)控制。如溫度控制、電機轉速控

21、制、實時工業(yè)控制。如溫度控制、電機轉速控制、生產(chǎn)線控制等。生產(chǎn)線控制等。第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述1.4單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展趨勢 2020世紀世紀8080年代以來，單片機有了新的發(fā)展，各半導年代以來，單片機有了新的發(fā)展，各半導體器件廠商也紛紛推出自己的產(chǎn)品系列。根據(jù)市場的需體器件廠商也紛紛推出自己的產(chǎn)品系列。根據(jù)市場的需求要求，未來單片機的發(fā)展趨勢有如下幾個方面：求要求，未來單片機的發(fā)展趨勢有如下幾個方面： 1 1、單片機的、單片機的字長字長由由4 4位、位、8 8位、位、16 16 位發(fā)展到位發(fā)展到3232位。位。 目前目前8 8位的單片機仍然占主流地位位的

22、單片機仍然占主流地位，只有在精度要求，只有在精度要求特別高的場合如圖像處理等，才采用特別高的場合如圖像處理等，才采用1616位或位或3232位的單片位的單片機，用戶可以根據(jù)需要進行字長的選擇。機，用戶可以根據(jù)需要進行字長的選擇。 2 2、運行、運行不斷提高。不斷提高。 單片機的使用最高頻率由單片機的使用最高頻率由6MHz6MHz、12MHz 12MHz 、24MHz24MHz、33MHz33MHz發(fā)展到發(fā)展到 40MHz40MHz和更高，用戶可以根據(jù)產(chǎn)品的需要和更高，用戶可以根據(jù)產(chǎn)品的需要進行速度的選擇。進行速度的選擇。第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 3 3、單片機內(nèi)的、

23、單片機內(nèi)的RAMRAM、ROMROM存儲存儲越來越大。越來越大。 單片機內(nèi)的單片機內(nèi)的RAMRAM、ROMROM存儲容量由存儲容量由1KB1KB、 2KB2KB、 4KB4KB、 8KB8KB、 16KB16KB、 32KB32KB、64KB64KB發(fā)展到發(fā)展到 128KB128KB等，用戶可以等，用戶可以根據(jù)程序和數(shù)據(jù)量的大小來選擇。根據(jù)程序和數(shù)據(jù)量的大小來選擇。 4 4、單片機、單片機存儲器存儲器ROMROM的的越來越越來越。 單片機程序存儲器有單片機程序存儲器有 ROMROM型（掩模型）、型（掩模型）、OTPOTP型（一型（一次性編程）、次性編程）、EPROMEPROM（紫外線擦除編程）

24、、（紫外線擦除編程）、E2PROME2PROM（電（電擦除編程）及擦除編程）及FLASHFLASH（閃速編程）。（閃速編程）。 編程方式越來越方便，目前有編程方式越來越方便，目前有脫機編程、在系統(tǒng)編程脫機編程、在系統(tǒng)編程（ISPISP）、在應用編程（）、在應用編程（IAPIAP）等。可供用戶選擇。等。可供用戶選擇。 5 5、輸入、輸入/ /輸出端口多功能化。輸出端口多功能化。 單片機內(nèi)除集成有并行接口、串行接口外，還集成單片機內(nèi)除集成有并行接口、串行接口外，還集成有有A/DA/D、D/AD/A、LED/LCDLED/LCD顯示驅動、顯示驅動、DMADMA控制、控制、PWMPWM（脈寬（脈寬調(diào)制

25、輸出）、調(diào)制輸出）、PLCPLC（鎖相環(huán)控制）、（鎖相環(huán)控制）、PCA(PCA(邏輯陣列）邏輯陣列）WDTWDT（看門狗）等。用戶可以根據(jù)需要進行選擇。（看門狗）等。用戶可以根據(jù)需要進行選擇。第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 6 6、功耗低、電壓范圍寬、功耗低、電壓范圍寬 單片機單片機CHMOSCHMOS制作工藝使單片機的功耗降低，設制作工藝使單片機的功耗降低，設立空閑和掉電兩種工作方式；立空閑和掉電兩種工作方式；從從，變，變得更寬，可供用戶選擇更廣。得更寬，可供用戶選擇更廣。 7 7、單片機結合專用集成電路、單片機結合專用集成電路ASICASIC、精簡指令集（、精簡指令集（RISCRISC）技術，使單片機發(fā)展成為嵌入式的處理器，深入到數(shù)字技術，使單片機發(fā)展成為嵌入式的處理器，深入到數(shù)字信號處理、圖象處理、人工智能、機器人等領域。信號處理、圖象處理、人工智能、機器人等領域。 8 8、工作溫度范圍廣、可靠性高、抗干擾能力強、內(nèi)部、工作溫度范圍廣、可靠性高、抗干擾能力強、內(nèi)部資源豐富。資源豐富。第第1 1章章 單片微型計算機概述單片微型計算機概述 1 1、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分