单片机单片机01第一章概述第一章概述单片微型计算机原理与应用，第二版胡乾斌、李光斌、李玲、喻红 主编华中科技大学出版社内容：第一到第九章学时：1-10周每周4学时；共40学时实验：12学时微处理器、微型计算机、微型计算机系统（4）CPU的发展的发展 ：是微型计算机发展的标志：是微型计算机发展的标志 第一代微处理器第一代微处理器：19711972年：处理字长4或8位；集成度2000管/片；1MHz；如Intel公司4004、8008；第二代微处理器第二代微处理器19731977年：8位；9000管/片；24MHz；如Intel公司8080/8085、Zilog公司Z80、Motorola公司M6800；第三代微处理器第三代微处理器19771978年：16位；2000060000管/片；48MHz；如Intel公司8086/8088、Zilog公司Z8000;第四代微处理器第四代微处理器1980年：16位；100000管/片；10MHz；如Intel公司80186/80286；1985年：32位；150000200000管片；1620MHz；如Intel公司80386；第五代微处理器第五代微处理器1990年：64位；3100000管/片；66MHz；如Intel公司80486、Pentium;微处理器、微型计算机、微型计算机系统2.微型计算机（微型计算机（C）（1）定义：）定义：以微处理器为中心，配上存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成（2）基本结构：）基本结构：CPU、存储器、总线、输入/输出、接口电路微处理器、微型计算机、微型计算机系统单片机：把CPU、存储器、总线和输入输出电路集成在单个芯片上微处理器、微型计算机、微型计算机系统3.微型计算机系统微型计算机系统第一章 概述计算机、微型计算机计算机、微型计算机微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机系统单片机、单片机的发展、结构特点、及应用单片机、单片机的发展、结构特点、及应用单片机及其发展单片机及其发展1.单片机：单片机：单片机是将中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM或 EPROM)、定时器计数器芯片和一些输入输出接口电路集成在一集成在一个芯片上个芯片上的微型计算机，又称为微控制器(Micro-controller)。单片机可单独地完成现代控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。它是专为工业控制和智能仪器设计的集成度很高的微型计算机。单片机及其发展单片机及其发展2.2.单片机的发展过程可划分为四个阶段：单片机的发展过程可划分为四个阶段： （1 1）单片机初级阶段（）单片机初级阶段（1974197419761976年）：年）： 元件集成规模还比较小，功能较简单，一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上，如1974年仙童公司的推出的第一个单片机F8、Zilog公司的Z80微处理器（2 2）低性能单片机阶段（）低性能单片机阶段（1976197619781978年）：年）： 用了单片结构，如Intel公司的MCS-48系列，8位CPU、8位定时器、并行I/O口、RAM和ROM，ROM的容量小，寻址范围一般不超过4K字节，中断处理较简单，无串行I/O口。 MCS-48系列体积小、功能全、价格低，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。 2.2.单片机的发展过程可划分为四个阶段：单片机的发展过程可划分为四个阶段： （3 3）高性能单片机阶段（）高性能单片机阶段（19781978）：）： 具有模块化结构，标准的外部三总线，有串行I/O口、16位定时器、较高级的中断处理，内RAM、ROM容量较大，寻址范围可达64K字节，有的还带有A/D等，如Intel公司的MCS-51系列单片机。（4 4）1616位单片机阶段（位单片机阶段（19821982）：）： 16位CPU，内RAM、ROM的容量进一步增大，中断处理能力更强、高速I/O、多通道的A/D转换器等,如Intel公司的MCS-96系列单片机。单片机及其发展单片机及其发展3.3.单片机的结构：单片机的结构：单片机系统硬件软件单片机芯片外围器件CPU内存中断控制逻辑通用接口运算器寄存器组控制器并行口串行口定时/计数器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264单片机及其发展单片机及其发展单片机及其发展单片机及其发展4.单片机的应用单片机的应用1）在智能仪器仪表上的应用）在智能仪器仪表上的应用单片机体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，结合不同类型的传感器，可实现电压、频率、温度、速度、长度、压力等物理量的测量。采用单片机控制实现仪器仪表的数字化、智能化、微型化。2）在工业控制中的应用）在工业控制中的应用用单片机构成形式多样的控制系统、数据采集系统。实现分布式、嵌入式控制。可用于开关量控制、顺序控制及逻辑控制等。3）在家用电器中的应用）在家用电器中的应用现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、音响视频器材、电子秤量设备，无所不在。单片机及其发展单片机及其发展4.单片机的应用单片机的应用1）在智能仪器仪表上的应用）在智能仪器仪表上的应用单片机体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，结合不同类型的传感器，可实现电压、频率、温度、速度、长度、压力等物理量的测量。采用单片机控制实现仪器仪表的数字化、智能化、微型化。2）在工业控制中的应用）在工业控制中的应用用单片机构成形式多样的控制系统、数据采集系统。实现分布式、嵌入式控制。可用于开关量控制、顺序控制及逻辑控制等。3）在家用电器中的应用）在家用电器中的应用现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、音响视频器材、电子秤量设备，无所不在。计算机的工作是逐条执行由指令构成的程序，其工作过程就是程序执行过程。指令：由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程2024/8/220指令执行的一般过程取指令取指部件，分析部件，执行部件取指部件，分析部件，执行部件指令译码指令译码读取操作数读取操作数执行指令执行指令存放结果存放结果微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程2024/8/221程序执行过程内存中的程序内存中的程序指令指令1指令指令2指令指令n 分析分析获取操作数获取操作数执行执行存放结果存放结果 程序计程序计数器数器PC地址地址CPU取出取出操作数操作数微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程2024/8/222取一条指令的工作过程将指令所在地址赋给程序计数器PC；PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1；把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码，选中相应单元。CPU的控制器发出读命令。在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数据总线DB。把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。指令译码因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器IR，然后再送到指令译码器ID 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程2024/8/223内存单元地址内存单元地址PC1000FH地址地址寄存器寄存器1000FH+1“读存储器读存储器”命令命令指令译码指令译码数数据据总总线线B1H内存储器内存储器地址总线地址总线B1H1000FH微机读取一条指令的工作过程：微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程2024/8/224Intel单片机系列单片机系列1. 三个系列产品三个系列产品wMCS-48系列单片机：Intel公司早期产品，主要用于简单的应用系统。wMCS-51系列单片机：采用HMOS技术，高性能8位机。我国应用最广泛。wMCS-96系列单片机：功能强大的16位或准16位单片机。51系列单片机源于Intel公司的MCS51系列，在Intel公司将MCS51系列单片机实行技术开放政策之后，许多公司，如Philips、Dallas、Siemens、Atmel、华邦、LG等都以MCS51中的基础结构8051为基核推出了许多各具特色、具有优异性能的单片机。这样，把这些厂家以8051为基核推出的各种型号的兼容型单片机统称为51系列单片机。Intel公司MCS51系列单片机中的8051是其中最基础的单片机型号。尽管各类单片机很多，但目前在我国使用最为广泛的单片机系列是Intel公司生产的MCS51系列单片机。MCS51系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为三种系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为三种类型：类型：1.片内带掩膜ROM型：8051，80C51，8052，80C52。此类芯片是由半导体厂家在芯片生产过程中，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到ROM中。其应用程序只能委托半导体厂家“写入”，一旦写入后不能修改。此类单片机，适合大批量使用。2.片内带EPROM型：8751，87C51，8752。此类芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除存储器中的程序代码，应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中，需要更改时可擦除重新写入。3.片内无ROM型：8031，80C31，8032。此类芯片的片内没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。此类单片机由于必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。Intel单片机系列单片机系列