微型计算机基础.ppt

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1、第第1章章 微型计算机基础微型计算机基础 1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.2 微型计算机基础知识微型计算机基础知识1.3 单片微型计算机概述单片微型计算机概述1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.1.1 基本概念基本概念 1.1.2 计算机基本构成计算机基本构成 1.1.3 微型计算机基本构成微型计算机基本构成 1.1.4 微型计算机的基本工作原理微型计算机的基本工作原理 1.1.1 基本概念基本概念1微处理器微处理器 微处理器也可称为中央处理器微处理器也可称为中央处理器CPU，它主要，它主要由控制器和运算器组成。将控制器和运算器集由控制器和运算器组成。将控制器和运算器集成在同一块芯

2、片上，这种具有中央处理器功能成在同一块芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为的大规模集成电路器件，被统称为“微处理器微处理器”。2微型计算机微型计算机 微型计算机由运算器、控制器、存储器、输微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。入设备和输出设备五大部分组成。3单片机单片机 把微型计算机集成在一个芯片上即构成单把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机，简称单片机。片微型计算机，简称单片机。4单板机单板机 单板机是将单板机是将CPU、存储器、存储器、I/O接口、中断接口、中断系统等集中在同一块电路板上。系统等集中在同一块电路板上。5微型计

3、算机系统微型计算机系统 由微型计算机配以相应的外围设备及其他由微型计算机配以相应的外围设备及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统。构成的系统叫做微型计算机系统。6微型计算机开发系统微型计算机开发系统 微型计算机开发系统是一种具有专门用途的微型计算机开发系统是一种具有专门用途的微型计算机系统，用来开发单片机应用系统，微型计算机系统，用来开发单片机应用系统，是单片机系统开发调试的工具。是单片机系统开发调试的工具。7半导体存储器半导体存储器 半导体存储器是一种以半导体电路作为存储半导体存储器是一种以半导体电路作为存储媒体的存

4、储器，按其功能分可分为只读存储器媒体的存储器，按其功能分可分为只读存储器（ROM）和随机存储器）和随机存储器(RAM)1.1.2 计算机基本构成计算机基本构成1硬件系统硬件系统 典型的计算机硬件有五大部分组成，即控典型的计算机硬件有五大部分组成，即控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。图1-1 计算机硬件结构框图 （1）运算器）运算器运算器是对信息进行处理和运算的部件。运算器是对信息进行处理和运算的部件。经常进行的运算是算术运算和逻辑运算经常进行的运算是算术运算和逻辑运算。核心。核心是加法器。还有若干个通用寄存器或累加寄存是加法器。还有若干个通用

5、寄存器或累加寄存器，用来暂存操作数和运算结果。器，用来暂存操作数和运算结果。（2）控制器）控制器 控制器是整个计算机的指挥中心，它的主要控制器是整个计算机的指挥中心，它的主要功能是按照指令预先确定的操作步骤，控制整功能是按照指令预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。个计算机的各部件有条不紊地自动工作。（3）存储器）存储器 存储器是用来存放程序和数据的部件，它是存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程存储程序控制序控制”的基础。的基础。（4）输入设备）输入设备 输入设备的任务是把人们编好的程序和原始输入

6、设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接收的信息方式。按输入信机内部所能识别和接收的信息方式。按输入信息的形态可分为字符输入、图形输入、图像输息的形态可分为字符输入、图形输入、图像输入及语音输入等。入及语音输入等。（5）输出设备）输出设备 输出设备的任务是将计算机的处理结果以人输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。目前或其他设备所能接受的形式送出计算机。目前最常用的输出设备是打印机、显示器等。最常用的输出设备是打印机、显示器等。2软件系统软件系统 计算机软件一般分为系

7、统软件和应用软件两计算机软件一般分为系统软件和应用软件两类。系统软件如操作系统、诊断程序、编译程序、类。系统软件如操作系统、诊断程序、编译程序、语言处理程序、数据库管理程序等。它与具体的语言处理程序、数据库管理程序等。它与具体的应用领域无关。应用软件是面向用户应用的功能应用领域无关。应用软件是面向用户应用的功能软件，专门解决某个应用领域中的具体任务。软件，专门解决某个应用领域中的具体任务。图图1-2 计算机软件系统计算机软件系统 1.1.3 微型计算机基本构成微型计算机基本构成 微型计算机的结构特点是含有微型计算机的结构特点是含有CPU，且采用，且采用总线结构。所谓总线是指连接多个部件的公共信

8、总线结构。所谓总线是指连接多个部件的公共信息通路。按照在总线上传送信息的内容，可分为息通路。按照在总线上传送信息的内容，可分为数据总线数据总线DB、地址总线、地址总线AB和控制总线和控制总线CB。图图1-3 微型计算机的典型结构微型计算机的典型结构 1.1.4 微型计算机的基本工作原理微型计算机的基本工作原理 微型计算机是通过按顺序执行存储器中的程序而微型计算机是通过按顺序执行存储器中的程序而工作的，下面结合一个例子说明微机的工作过程：工作的，下面结合一个例子说明微机的工作过程：MOV AL，08H ；把数据；把数据08H送人累加器送人累加器AL中中ADD AL，12H ；把；把AL中的内容与

9、中的内容与12H相加相加 结果送人累加器中结果送人累加器中HLT ；暂停；暂停 上述指令用二进制代码表示，上述指令用二进制代码表示，3条指令共条指令共5个个字节存放在存储器字节存放在存储器00H04H 5个单元中。个单元中。图图1-4 指令在存储器中存放示意图指令在存储器中存放示意图 微机的工作过程包括取指令阶段和执行阶段。微机的工作过程包括取指令阶段和执行阶段。图图1-5 微机工作过程示意图微机工作过程示意图1.2 微型计算机基础知识微型计算机基础知识 1.2.1 数制及其转换数制及其转换 1.2.2 二进制算术与逻辑运算二进制算术与逻辑运算 1.2.3 微型计算机码制与编码微型计算机码制与

10、编码 1.2.1 数制及其转换数制及其转换 数制是一种科学的计数方法，是用一组固定数制是一种科学的计数方法，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。的符号和统一的规则来表示数值的方法。l数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符号。例如，十进制有号。例如，十进制有10个数码：个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；二进制有；二进制有0和和1两个数码。两个数码。l基数：数制所使用数码的个数。例如，二进制基数：数制所使用数码的个数。例如，二进制的基数为的基数为2；十进制的基数为；十进制的基数为10。l位权：数制中某一位上的位权：数制中某一位上的

11、1所表示数值的大小。所表示数值的大小。例如，十进制的例如，十进制的123，1的位权是的位权是100，2的位权的位权是是10，3的位权是的位权是1。1十进制（十进制（Decimal）十进制数据是用十进制数据是用09十个数码来表示的数。十个数码来表示的数。它的基数为它的基数为10，进位规则是，进位规则是“逢逢10进进1”，借位，借位规则是规则是“借借1当当10”，其位权是以，其位权是以10为底的幂为底的幂。例如，十进制数例如，十进制数2004.98可以表示为：可以表示为：2二进制（二进制（Binary）二进制数据是用二进制数据是用0和和1两个数码来表示的数。两个数码来表示的数。它的基数为它的基数为

12、2，进位规则是，进位规则是“逢逢2进进1”，借位规，借位规则是则是“借一当二借一当二”，其位权是以，其位权是以2为底的幂为底的幂。例如，二进制数例如，二进制数11010.11可以表示为：可以表示为：3十六进制（十六进制（Hexadecimal）采用采用0、1、2、9、A、B、C、D、E、F 16个数码，它的基数为个数码，它的基数为16，进位规则是，进位规则是“逢逢16进进1”，借位规则是，借位规则是“借借1当当16”，其位权是以，其位权是以16为底的幂。为底的幂。例如，十六进制数例如，十六进制数2EB5.C9可以表示为：可以表示为：4二进制数和十进制数间的转换二进制数和十进制数间的转换 （1）

13、二进制数转换成十进制数）二进制数转换成十进制数 二进制数转换成十进制数只要把欲转换数按二进制数转换成十进制数只要把欲转换数按权展开后相加即可，也可以从小数点开始每权展开后相加即可，也可以从小数点开始每4位位一组按十六进制的权展开并相加。一组按十六进制的权展开并相加。例如，将二进制数例如，将二进制数11010.11转换成十进制数：转换成十进制数：（2）十进制数转换成二进制数）十进制数转换成二进制数 十进制整数转换成二进制整数十进制整数转换成二进制整数 十进制整数转换成二进制整数的方法有好十进制整数转换成二进制整数的方法有好多种，但最常用的是多种，但最常用的是“除除2取余数法取余数法”。“除除2取

14、余数法取余数法”的法则是用的法则是用2连续去除要转换的十连续去除要转换的十进制数，直到商小于进制数，直到商小于2为止，然后把各次余数为止，然后把各次余数按最后得到的为最高位，最早得到的为最低位，按最后得到的为最高位，最早得到的为最低位，依次排列起来所得到的数便是所求的二进制数。依次排列起来所得到的数便是所求的二进制数。例如，将十进制数例如，将十进制数45转换为二进制数：转换为二进制数：把所得余数按箭头方向从高到低排列起来把所得余数按箭头方向从高到低排列起来便可得到最后结果便可得到最后结果 45=101101B（2）十进制数转换成二进制数）十进制数转换成二进制数 十进制小数转换成二进制小数十进制

15、小数转换成二进制小数 十进制小数转换成二进制小数通常采用十进制小数转换成二进制小数通常采用“乘乘2取整法取整法”。“乘乘2取整法取整法”法则是用法则是用2连续去乘要连续去乘要转换的十进制小数，直到所得积的小数部分为转换的十进制小数，直到所得积的小数部分为0或者满足所需精度为止，然后把各次整数按最先或者满足所需精度为止，然后把各次整数按最先得到的为最高位，最后得到的为最低位，依次排得到的为最高位，最后得到的为最低位，依次排列起来所对应的数便是所求的二进制小数。列起来所对应的数便是所求的二进制小数。例如，将十进制数例如，将十进制数0.3125转换成二进制小数：转换成二进制小数：把所得整数按箭头方向

16、从高位到低位排列把所得整数按箭头方向从高位到低位排列后得到最后结果后得到最后结果:0.3125D=0.0101B 5十六进制数和十进制数间的转换十六进制数和十进制数间的转换（1）十六进制数转换成十进制数）十六进制数转换成十进制数 十六进制数转换成十进制数和二进制转换成十六进制数转换成十进制数和二进制转换成十进制的方法类似，即把欲转换的十六进制数按十进制的方法类似，即把欲转换的十六进制数按权展开后相加即可。权展开后相加即可。例如：将十六进制数例如：将十六进制数3FEAH转换成十进制转换成十进制数数（2）十进制数转换成十六进制数）十进制数转换成十六进制数 十进制整数转换成十六进制整数十进制整数转换

17、成十六进制整数 十进制整数转换成十六进制整数可以采取十进制整数转换成十六进制整数可以采取“除除16取余数法取余数法”，“除除16取余数法取余数法”法则是用法则是用16连续去除要转换的十进制数，直到商小于连续去除要转换的十进制数，直到商小于16为止，然后把各次余数按最后得到的为最高位，为止，然后把各次余数按最后得到的为最高位，最早得到的为最低位，依次排列起来所得到的最早得到的为最低位，依次排列起来所得到的数便是所求的十六进制数。数便是所求的十六进制数。例如，将十进制数例如，将十进制数3915转换为十六进制数：转换为十六进制数：把所得余数按箭头方向从高到低排列起来把所得余数按箭头方向从高到低排列起

18、来便可得到最后结果：便可得到最后结果：3901=F3DH 十进制小数转换成十六进制小数十进制小数转换成十六进制小数 十进制小数转换成二进制小数，通常采用十进制小数转换成二进制小数，通常采用“乘乘16取整法取整法”。“乘乘16取整法取整法”法则是用法则是用16连连续去乘要转换的十进制小数，直到所得积的小续去乘要转换的十进制小数，直到所得积的小数部分为数部分为0或者满足所需精度为止，然后把各或者满足所需精度为止，然后把各次整数按最先得到的为最高位，最后得到的为次整数按最先得到的为最高位，最后得到的为最低位，依次排列起来所对应的数便是所求的最低位，依次排列起来所对应的数便是所求的十六进制小数。十六进

19、制小数。例如，将十进制数例如，将十进制数0.76171875转换成十六进制小数：转换成十六进制小数：把所得整数按箭头方向从高位到低位排列后得把所得整数按箭头方向从高位到低位排列后得到最后结果：到最后结果：0.76171875D=0.C3H6二进制数和十六进制数的转换二进制数和十六进制数的转换（1）二进制转换成十六进制数）二进制转换成十六进制数 二进制转换成十六进制数采取二进制转换成十六进制数采取“四位合一位四位合一位法法”，是从二进制数的小数点开始，或左或右，是从二进制数的小数点开始，或左或右每每4位为一组，不足位为一组，不足4位以位以0补足之，然后分别把补足之，然后分别把每组用十六进制数码表

20、示，并按序相连。每组用十六进制数码表示，并按序相连。例如，将二进制数例如，将二进制数10110001101011.1111001B转转换为十六进制数：换为十六进制数：所以，所以，10110001101011.1111001B=2C6B.F2H。（2）十六进制数转换成二进制数）十六进制数转换成二进制数 十六进制数的每位用十六进制数的每位用4位二进制数码表示，然位二进制数码表示，然后把它们连成一体。后把它们连成一体。例如把十六进制数例如把十六进制数3AC.4B5转换为一个二进制数：转换为一个二进制数：所以，所以，3AC.4B5H=11101011000100.10110101B1.2.2 二进制算

21、术与逻辑运算二进制算术与逻辑运算1二进制的算术运算二进制的算术运算 （1）加法运算）加法运算 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（向邻近高位有进位）（向邻近高位有进位）例如，设两个例如，设两个8位二进制数位二进制数X=10110110B，Y=11011001B，试求出，试求出X+Y的值。的值。所以，所以，X+Y=10110110B+11011001B=110001111B（2）减法运算）减法运算 00=0 01=1 10=1 11=0 例如，设两个例如，设两个8位二进制数位二进制数X=10010111B，Y=11011001B，试求，试求X-Y的值。由于的值。由于YX，故有，故有X

22、-Y=-(Y-X)，相应竖式为：，相应竖式为：所以，所以，X-Y=-01000010B=-66（3）乘法运算）乘法运算00=0 10=0 01=0 11=1用乘数的每一位分别去乘被乘数，所得的用乘数的每一位分别去乘被乘数，所得的结果的最低位与相应乘数位对齐，最后把所有结果的最低位与相应乘数位对齐，最后把所有的结果加起来，便得到积，这些中间结果又称的结果加起来，便得到积，这些中间结果又称为部分积。为部分积。例如：设两个例如：设两个4位二进制数位二进制数X=1101B和和Y=1011B,试用手工算法求出试用手工算法求出XY之值。之值。所以，所以，XY=1101B1011B=10001111B（4）

23、除法运算）除法运算 二进制除法也是从被除数最高位开始，查找二进制除法也是从被除数最高位开始，查找出够减除数的位数，并在其最高位处上商出够减除数的位数，并在其最高位处上商1并并完成它对除数的减法运算，然后把被除数的下完成它对除数的减法运算，然后把被除数的下一位移到余数位置上。若余数不够减除数，则一位移到余数位置上。若余数不够减除数，则上商上商0，并把被除数的再下一位移到余数位置，并把被除数的再下一位移到余数位置上；若余数够减除数，则上商上；若余数够减除数，则上商1并进行余数减并进行余数减除数。这样反复进行，直到全部被除数的各位除数。这样反复进行，直到全部被除数的各位都下移到余数位置上为止。都下移

24、到余数位置上为止。例如：设例如：设X=10101011B，Y=110B，试求，试求XY之值。之值。所以，所以，XY=10101011B110B=11100B余余11B。2逻辑运算逻辑运算（1）逻辑与（）逻辑与（And）逻辑与又称逻辑乘，常用逻辑与又称逻辑乘，常用算符表示。逻算符表示。逻辑与运算规则为：辑与运算规则为：00=0 01=0 10=0 11=1 例如：已知例如：已知X=10111001,Y=11110000,求求X Y的值。的值。所以，所以，X Y=10110000B。（2）逻辑或（）逻辑或（Or）逻辑或又称逻辑加，常用逻辑或又称逻辑加，常用算符表示。逻辑算符表示。逻辑或运算规则为：

25、或运算规则为：00=0 01=1 10=1 11=1 例如：已知例如：已知X=10111001,Y=00001111,求求XY的值。的值。（3）逻辑非（）逻辑非（Negate）逻辑非又称逻辑取反，常用逻辑非又称逻辑取反，常用“”运算符运算符表示。运算规则为：表示。运算规则为：例如，已知例如，已知X=10110011B，求它的逻辑非，求它的逻辑非值：值：因为因为X=10110011B，所以，所以=01001100B（4）逻辑异或（）逻辑异或（ExclusiveOr）逻辑异或又称为半加，是不考虑进位的加法，逻辑异或又称为半加，是不考虑进位的加法，常用常用 运算符表示，逻辑异或的运算规则为：运算符表

26、示，逻辑异或的运算规则为：0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=0例如，例如，X=10110001B，Y=11001010B，求，求X Y的值：的值：X Y=10110001B 11001010B=01111011B。1.2.3 微型计算机码制与编码微型计算机码制与编码1微型计算机码制微型计算机码制在微型计算机中，通常规定一个数的最高在微型计算机中，通常规定一个数的最高位为符号位。对符号位规定位为符号位。对符号位规定“0”表示表示“正正”，“1”表示表示“负负”。对带符号数主要有。对带符号数主要有3种表种表示方法：原码、反码和补码。示方法：原码、反码和补码。（1）原码）原码一个二进制数，

27、最高位表示数的符号，其一个二进制数，最高位表示数的符号，其它位表示数的真值，这样的二进制数表示法叫它位表示数的真值，这样的二进制数表示法叫原码表示法。符号位规定用原码表示法。符号位规定用0表示正数，用表示正数，用1表表示负数。示负数。例如：例如：X108 则则X原原0110I100B X108 则则X原原1110I100B （2）反码）反码用反码表示带符号数规定：正数的反码与用反码表示带符号数规定：正数的反码与原码相同，负数的反码则为符号位不变其余各原码相同，负数的反码则为符号位不变其余各位按位取反。位按位取反。+8原原=00001000B +8反反=00001000B8原原=10001000

28、B 8反反=11110111B（3）补码）补码由原码求补码的原则是：正数的补码与原码由原码求补码的原则是：正数的补码与原码相同；负数则除符号位外，其余各位求反，再在相同；负数则除符号位外，其余各位求反，再在末位加末位加1。求十进制数求十进制数123补码：首先将十进制数转换补码：首先将十进制数转换为二进制数原码。为二进制数原码。（123）10=（11111011）原原，从而求得，从而求得(123)10的补码为的补码为(10000101)补补 补码的加减运算：补码的加减运算：补码的加法规则是：补码的加法规则是：X+Y补补=X补补+Y补补补码的减法规则是：补码的减法规则是：XY补补=X补补+Y补补2

29、计算机编码计算机编码在计算机中不仅用二进制存储数，而且文字在计算机中不仅用二进制存储数，而且文字符号、图形图象、声音动画等一切信息都是用符号、图形图象、声音动画等一切信息都是用二进制存储的，这些信息的存储方式统称为计二进制存储的，这些信息的存储方式统称为计算机编码。下面介绍几种简单的编码形式。算机编码。下面介绍几种简单的编码形式。（1）BCD码码BCD码是用二进制数码来表示十进制数码，码是用二进制数码来表示十进制数码，其定义是用其定义是用4位二进制数中的数码来表示位二进制数中的数码来表示1位十位十进制数中的数码，简称进制数中的数码，简称BCD码（码（BinaryCoded Decimal）或二

30、）或二十进制代码。十进制代码。BCD加法运算加法运算BCD加法是指两个加法是指两个BCD数按数按“逢十进一逢十进一”原则进行相加，其和也是一个原则进行相加，其和也是一个BCD数。数。计算机在进行计算机在进行BCD加法时，必须对二进制加法时，必须对二进制加法的结果进行修正。加法的结果进行修正。修正原则是：若和的低修正原则是：若和的低4位大于位大于9或低或低4位向位向高高4位产生了进位，则低位产生了进位，则低4位加位加6进行修正；若进行修正；若和的高和的高4位大于位大于9或高或高4位的最高位产生了进位，位的最高位产生了进位，则高则高4位加位加6进行修正。进行修正。例如，已知例如，已知X=48,Y=

31、69，试分析，试分析BCD的加法的加法过程。过程。BCD减法运算减法运算BCD减法也要修正，对运算结果进行修正减法也要修正，对运算结果进行修正原则是：若低原则是：若低4位大于位大于9或低或低4位向高位向高4位产生了位产生了借位，则低借位，则低4位减位减6进行修正；若高进行修正；若高4位大于位大于9或或高高4位的最高位产生了借位，则高位的最高位产生了借位，则高4位减位减6进行进行修正。修正。例如，已知例如，已知X=51，Y=28，试分析，试分析BCD减法减法的原理。的原理。（2）ASCII码码 ASCII码（码（Ameican Standard Code for Information Inte

32、rchange，美国信息交换标准，美国信息交换标准代码）诞生于代码）诞生于1963年，是一种比较完整的字符年，是一种比较完整的字符编码，现已成为国际通用的标准编码，被广泛编码，现已成为国际通用的标准编码，被广泛应用于微型计算机信息处理。应用于微型计算机信息处理。基本的基本的ASCII字符集共有字符集共有128个字符，其中个字符，其中有有96个可打印字符，包括常用的字母、数字、个可打印字符，包括常用的字母、数字、标点符号等，另外还有标点符号等，另外还有32个控制字符。个控制字符。（3）汉字的编码）汉字的编码 汉字的编码方法通常分为两类：一类称为汉字的编码方法通常分为两类：一类称为汉字输入法编码；

33、另一种是计算机内部对汉字汉字输入法编码；另一种是计算机内部对汉字处理时所用的二进制编码，通常称为机内码，处理时所用的二进制编码，通常称为机内码，如电报码、国标码和区位码等。如电报码、国标码和区位码等。国标码（国标码（GB2312）国标码采用国标码采用14位二进制数来给位二进制数来给7445个图形个图形字符编码。国标码是采用字符编码。国标码是采用4位十六进制数来表位十六进制数来表示一个汉字的。例如示一个汉字的。例如“啊啊”的国标码位的国标码位3021H（30H为第一字节，为第一字节，21H为第二字节），为第二字节），“厂厂”的国标码为的国标码为3327H（33H为第一字节，为第一字节，27H为第

34、二字节）。为第二字节）。区位码区位码国标码用国标码用4位十六进制数来表示一个汉字，位十六进制数来表示一个汉字，区位码使用区位码使用4位十进制数来表示一个汉字，其位十进制数来表示一个汉字，其中两位用来表示区号，两位表示位号。整个字中两位用来表示区号，两位表示位号。整个字符集分成符集分成94个区，每区有个区，每区有94个位。个位。例如例如“啊啊”的区位码为的区位码为1601（十进制），（十进制），16是区号，是区号，01是位号；是位号；“厂厂”的区位码为的区位码为1907（十进制），（十进制），19是区号，是区号，07是位号。把换是位号。把换算成十六进制的区位码加上算成十六进制的区位码加上2020

35、H，就得到国，就得到国标码。标码。1.3 单片微型计算机概述单片微型计算机概述 1.3.1 单片机的结构特点单片机的结构特点 1.3.2 单片机的主要产品系列单片机的主要产品系列 1.3.3 单片机应用单片机应用 1.3.4 单片机应用系统开发单片机应用系统开发 1.3 单片机概述单片机概述单片微型计算机（单片微型计算机（Single Chip Computer），），简称单片机，国际上统称为微控制器简称单片机，国际上统称为微控制器MCU（Micro controller Unit），是一类内部集），是一类内部集成了计算机核心技术的智能芯片。从结构上看，成了计算机核心技术的智能芯片。从结构上看

36、，单片机就是把中央处理器单片机就是把中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储器（）、存储器（Memory）、定时器、）、定时器、输入输出接口（输入输出接口（I/O，Input/Output）等一些计算）等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上，机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上，从而形成一部完整的微型计算机。从而形成一部完整的微型计算机。1.3.1 单片机的结构特点单片机的结构特点 单片机的典型结构框图单片机的典型结构框图 图图1-6 单片机结构框图单片机结构框图单片机的结构性能特点：单片机的结构性能特点：（1）优异的性能价格比。）优异的性能价格

37、比。（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。）集成度高、体积小、有很高的可靠性。（3）控制功能强。）控制功能强。（4）单片机的系统扩展、系统配置较典型、规）单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。范，容易构成各种规模的应用系统。1.3.2 单片机的主要产品系列单片机的主要产品系列1MCS-51系列系列MCS-51系系列列单单片片机机是是Intel公公司司于于1980年年推推出出的的产产品品，现现已已成成为为世世界界上上8位位单单片片机机的的工工业业标标准准，并并得得到到了了极极其其广广泛泛的的应应用用。按按其其内内部部资资源源配配置置供供应应状状态态的的不不同同，M

38、CS-51可可分分为为两两个个子子系系列和四种类型列和四种类型 表表1-1 MCS-51系列单片机分类表资源配置系列单片机分类表资源配置 2其他其他 MCS51系列兼容单片机系列兼容单片机ATMEL拥有广泛的基于拥有广泛的基于80C51结构的微控结构的微控制器，包括可在线编程的制器，包括可在线编程的FLASH版本，版本，OTP版版本以及本以及ROM版本。在众多的版本。在众多的51系列单片机中，系列单片机中，ATMEL 公司的公司的AT89C51、AT89S51更实用。更实用。Philips（飞利浦）公司有许多（飞利浦）公司有许多8051的变型的变型芯片，如芯片，如8XC552系列，在系列，在8

39、0C51的基础上增加的基础上增加了一个了一个16位的定时计数器，和一个位的定时计数器，和一个8路输入路输入的的10位位AD转换器，并配有串行总线接口，转换器，并配有串行总线接口，有的时钟可以高达有的时钟可以高达40MHz，而价格便宜。，而价格便宜。2其他其他 MCS51系列兼容单片机系列兼容单片机 Dallas Soft Microcontrollers 公司的公司的DS80C320，DS87C520，DS87C530。这是一种。这是一种高速的单片机芯片，其时钟可高达高速的单片机芯片，其时钟可高达33MHz，CPU的运算速度可达的运算速度可达10Mps，即每秒运行，即每秒运行1000 万条指令

40、。万条指令。Siemens公司的公司的sab80c517a芯片，是芯片，是一种高档的单片机芯片，时钟可达一种高档的单片机芯片，时钟可达40MHz，具，具有有32位的位的ALU，两个串行口、，两个串行口、2 KB RAM等。等。Standard Microsystems Corporation公司的公司的COM20051芯片，是一种具有高性能和低成本芯片，是一种具有高性能和低成本的芯片，特别具有较强的网络功能。的芯片，特别具有较强的网络功能。3其它广泛应用的单片机的产品系列其它广泛应用的单片机的产品系列Microchip 公司生产的公司生产的PIC系列单片机也是系列单片机也是一种在国内比较流行的

41、单片机，其最大的特点一种在国内比较流行的单片机，其最大的特点是不搞单纯的功能堆积，是不搞单纯的功能堆积，PIC系列产品的档次系列产品的档次从低到高有几十个型号，可以满足不同用途、从低到高有几十个型号，可以满足不同用途、层次的需求。层次的需求。目前市场上较有影响的单片机有如下一些目前市场上较有影响的单片机有如下一些系列。系列。lIntel：MCS-96系列。系列。lMotorola：68HCXX系列。系列。lMicrochip：16C5X6X7X8X系列。系列。lZilog：Z86EXXXPSC系列。系列。lTexas：MSP430FXX系列。系列。1.3.3 单片机应用单片机应用单片机的应用，

42、打破了人们的传统设计思单片机的应用，打破了人们的传统设计思想，原来很多用模拟电路、数字电路和逻辑部想，原来很多用模拟电路、数字电路和逻辑部件来实现的功能。现在均可以使用单片机和较件来实现的功能。现在均可以使用单片机和较少的外围电路来完成。少的外围电路来完成。单片机应用的主要领域如下：单片机应用的主要领域如下：（1）智能化仪器仪表）智能化仪器仪表（2）机电一体化产品）机电一体化产品（3）测控系统）测控系统（4）计算机网络及通信技术）计算机网络及通信技术（5）家用电器）家用电器 1.3.4 单片机应用系统开发单片机应用系统开发通过单片机开发系统可以进行单片机应用通过单片机开发系统可以进行单片机应用系统的软硬件开发调试和系统的软硬件开发调试和EPROM写入。将微写入。将微型机通过组合软件与仿真器结合起来，形成功型机通过组合软件与仿真器结合起来，形成功能更强使用简便的单片机开发系统来对单片机能更强使用简便的单片机开发系统来对单片机应用系统进行开发调试，是目前用户使用较多应用系统进行开发调试，是目前用户使用较多的一种开发方式。的一种开发方式。图图1-8 单片机开发示意图单片机开发示意图