单片机入门基础介绍精.ppt

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1、单片机入门基础介绍1第1页，本讲稿共50页单片机简介2第2页，本讲稿共50页1.科技的进步需要技术不断的提升科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。工作上，一

2、定会带来意想不到的惊喜。如果说五十年代起，无线电世界造就了几代精英，那么当今如果说五十年代起，无线电世界造就了几代精英，那么当今的单片机世界将会造就出新一代电子精英的单片机世界将会造就出新一代电子精英。2.单片机带你进入智能化电子领域单片机带你进入智能化电子领域若将经典电子系统当作一个若将经典电子系统当作一个僵死的电子系统僵死的电子系统，那么智能化的现代电，那么智能化的现代电子系统则是一个子系统则是一个具有具有“生命生命”的电子系统的电子系统。单片机应用系统的硬件结构给。单片机应用系统的硬件结构给予电子系统予电子系统“身躯身躯”，单片机应用系统的应用程序赋予其，单片机应用系统的应用程序赋予其“

3、生命生命”。例如，。例如，在设计智能化仪器显示器的显示功能时，可在开机时显示系统自检结果，未在设计智能化仪器显示器的显示功能时，可在开机时显示系统自检结果，未进入工作时显示各种待机状态，仪器运行时显示运行过程，工作结束后可显进入工作时显示各种待机状态，仪器运行时显示运行过程，工作结束后可显示当前结果、自检结果、原始数据、各种处理报表等。在无人值守时，可给示当前结果、自检结果、原始数据、各种处理报表等。在无人值守时，可给定各种自动运行功能。定各种自动运行功能。3第3页，本讲稿共50页电子系统的智能化为无止境境界电子系统的智能化为无止境境界，常常不需硬件资源的增添，常常不需硬件资源的增添就能实现各

4、种翻新功能。这也是当前许多家用电器功能大量增设的就能实现各种翻新功能。这也是当前许多家用电器功能大量增设的因素之一。因素之一。我国开始使用单片机是在我国开始使用单片机是在1982年，短短五年时间里发展极为迅速。年，短短五年时间里发展极为迅速。1986年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片单片机机”的

5、搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主编的编的单片机与嵌入式系统应用单片机与嵌入式系统应用杂志现以风靡电子界，杂志现以风靡电子界，在在2003年年7月，月，（91猎头网）在上海、广州、北猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。一块小小的片子，为何有这样的魔力求量位居第一。一块小小的片子，为何有这样

6、的魔力？4第4页，本讲稿共50页我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（）、随机存取存储器（RAM）、只读）、只读存储器（存储器（ROM）、输入）、输入/输出端口（输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情微计算机

7、（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。5第5页，本讲稿共50页3.原有电气设备比较，市场广阔：以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使

8、用复杂的以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，

9、成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。它。据统计，我国的单片机年容量已达据统计，我国的单片机年容量已达13亿片，且每年以大亿片，且每年以大约约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的电气设备厂等生产产品多数用到单片机，并特别是沿海地区的电气设备厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景不断地辐射

10、向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。的。6第6页，本讲稿共50页第第1 1章章 绪 论 本章主要介绍微型计算机应用形态、单片机的本章主要介绍微型计算机应用形态、单片机的特点及应用领域、单片机应用系统开发方式。特点及应用领域、单片机应用系统开发方式。1.1电子计算机的发展概述电子计算机的发展概述1.2单片机的发展过程及产品近况单片机的发展过程及产品近况1.3单片机的特点及应用领域单片机的特点及应用领域1.4单片机应用系统开发简介单片机应用系统开发简介7第7页，本讲稿共50页1.1 电电子子计计算机算机发发展概述展概述1.1.1 1.1.1 电电子子计计算机的算机的问问世及其世及其经经

11、典典结结构构1946年年2月月15日日，第一台第一台电电子数字子数字计计算机算机ENIAC问问世，世，这标这标志着志着计计算机算机时时代的到来。代的到来。（CALCULATOR）8第8页，本讲稿共50页lENIAC是是电电子子管管计计算算机机，时时钟钟频频率率仅仅有有100KHz，但但能能在在1秒秒钟钟的的时时间间内完成内完成5000次加法运算。次加法运算。l与与现现代代的的计计算算机机相相比比，有有许许多多不不足足，但但它它的的问问世世开开创创了了计计算算机机科科学学技技术术的的新新纪纪元元，对对人人类类的的生生产产和和生生活活方方式式产产生了巨大的影响生了巨大的影响。(光源光源)9第9页，

12、本讲稿共50页l匈匈牙牙利利籍籍数数学学家家冯冯诺诺依依曼曼在在方方案案的的设设计计上上做做出出了了重重要要的的贡贡献献。1946年年6月月，他他又又提提出出了了“程程序序存存储储”和和“二二进进制制运运算算”的的思思想想，进进一一步步构构建建了了计计算算机机由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入设设备备和和输输出出设设备备组组成成这这一一计算机的经典结构。计算机的经典结构。（EDVAC-ELECTRONICDISCRETEVARIABLEAUTOMATICCOMPUTER）10第10页，本讲稿共50页l电电子子计计算算机机技技术术的的发发展展，相相继继经经历历了了五五个时代个

13、时代（随元器件的变化）（随元器件的变化）电子管计算机；电子管计算机；晶体管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；集成电路计算机；大规模集成电路计算机；大规模集成电路计算机；超大规模集成电路计算机。超大规模集成电路计算机。计计算算机机的的结结构构仍仍然然没没有有突突破破冯冯诺诺依依曼曼提提出的计算机的经典结构框架。出的计算机的经典结构框架。11第11页，本讲稿共50页1.1.2 1.1.2 微型微型计计算机的算机的组组成及其成及其应应用形用形态态一、微型一、微型计计算机的算机的历历史史 1971 1971年年1 1月，月，INTELINTEL公司的特公司的特德德霍夫在与日本商霍夫在与日本商业业通

14、通讯讯公司合作研制台式公司合作研制台式计计算器算器时时，将原始方案的十几个芯片将原始方案的十几个芯片压压缩缩成三个集成成三个集成电电路芯片。其路芯片。其中的两个芯片分中的两个芯片分别别用于存用于存储储程序和数据，程序和数据，另一芯片集成另一芯片集成了运算器和控制器了运算器和控制器及一些寄及一些寄存器，称存器，称为为微微处处理器理器（即（即Intel 4004Intel 4004）。）。12第12页，本讲稿共50页单片机的产生经过单片机的产生经过l在日本由于在日本由于IC化的计算器竞赛激化，应用范围从事务用到科学计化的计算器竞赛激化，应用范围从事务用到科学计算用变得非常宽广起来。可是，那个时候是

15、每开发用途的计算器算用变得非常宽广起来。可是，那个时候是每开发用途的计算器不得不开发不同的不得不开发不同的IC的状况。的状况。l在那样的状况中，在那样的状况中，bijikon公司考虑种种的用途的计算器共通能使公司考虑种种的用途的计算器共通能使用的用的IC的开发。为了实现那个设想，嶋的开发。为了实现那个设想，嶋正利等技术人员被派遣到正利等技术人员被派遣到美国英特尔公司开始了开发。美国英特尔公司开始了开发。(1969年年6月月)l那时那时bijikon的计算器，使用的计算器，使用ROM那里容纳宏命令用途不相同的计那里容纳宏命令用途不相同的计算器对应着，这个当时是有划时代的意义的。算器对应着，这个当

16、时是有划时代的意义的。l英特尔的特德英特尔的特德hofu作为所谓软件的概念置换让硬件减少了，作为所谓软件的概念置换让硬件减少了，而且实现了计算器以外也能使用的有通用性的而且实现了计算器以外也能使用的有通用性的IC。4001:ROM4002:RAM4003:输入输出输入输出4004:CPU的的4个个IC构成全构成全体，以后归结这项作为微电脑系统发表了。体，以后归结这项作为微电脑系统发表了。(1971年年4月的月的事事)此后，英特尔公司作为此后，英特尔公司作为MCS4的名字的的名字的4比特微处理器销售。比特微处理器销售。13第13页，本讲稿共50页l1971年年intel公司研制出世界上第一个公司

17、研制出世界上第一个4位的微处理器；位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国经济学家经济学家杂志杂志列为列为“二战以来最有影响力的二战以来最有影响力的7位科学家位科学家”之一之一。l1971年年11月，月，Intel推出推出MCS-4微型计算机系统（包括微型计算机系统（包括4001ROM芯片、芯片、4002RAM芯片、芯片、4003移位寄存器芯

18、片和移位寄存器芯片和4004微处理器微处理器）其中）其中4004（下图）包含（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为个晶体管，尺寸规格为3mm4mm，计算性能远远超过当年的，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价，最初售价为为200美元。美元。14第14页，本讲稿共50页l1972年年4月，霍夫等人开发出第一个月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器位微处理器Intel8008。由于。由于8008采用的是采用的是P沟道沟道MOS微处理微处理器，因此仍属第一代微处理器。器，因此仍属第一代微处理器。1973年年intel公司研制出公司研制出8位的微位的微处理器理器8080；1973年年8月，月，霍

19、夫等人研制出霍夫等人研制出8位微位微处理器理器Intel 8080，以，以N沟道沟道MOS电路取代了路取代了P沟道，第二代微沟道，第二代微处理器就此理器就此诞生生。15第15页，本讲稿共50页l主频主频2MHz的的8080芯片运算速度比芯片运算速度比8008快快10倍，可存取倍，可存取64KB存储器，使用了基于存储器，使用了基于6微米技术的微米技术的6000个晶体管，处理速度为个晶体管，处理速度为0.64MIPS（MillionInstructionsPerSecond）1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机

20、。16第16页，本讲稿共50页l1976年年intel公司研制出公司研制出MCS-48系列系列8位的单位的单片机，这也是单片机的问世。片机，这也是单片机的问世。lZilog公司于公司于1976年开发的年开发的Z80微处理器，广微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，时，Zilog、Motorola和和Intel在微处理器领在微处理器领域三足鼎立。域三足鼎立。17第17页，本讲稿共50页l20世纪世纪80年代初，年代初，Intel公司在公司在MCS-48系系列单片机的基础上，推出了列单片机的基础上，推出了MCS-51系列系列8位高档单片机。位高

21、档单片机。MCS-51系列单片机无系列单片机无论是片内论是片内RAM容量，容量，I/O口功能，系统扩口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。展方面都有了很大的提高。18第18页，本讲稿共50页l80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：l ATMEL公司融入公司融入Flash存储器技术的存储器技术的AT89系列；系列；l Philips公司的公司的80C51、80C552系列；系列；l 华邦公司的华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；高速低价系列；l ADI公司的公司的ADC8xx高精度高精度ADC系列；系列；l LG公司的公司的GMS

22、90/97低压高速系列；低压高速系列；l Maxim公司的公司的DS89C420高速（高速（50MIPS）系列；）系列；l Cygnal公司的公司的C8051F系列高速系列高速SOC单片机。单片机。19第19页，本讲稿共50页l非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：lIntel的MCS-96系列16位单片机；lMicrochip的PIC系列RISC单片机；lTI的MSP430F系列16位低功耗单片机。20第20页，本讲稿共50页l微微处处理理器器、存存储储器器加加上上I/O接接口口电电路路组组成成微微型型计计算算机机。各各

23、部部分分通通过过地地址址总总线线（AB）、数数据据总总线线（DB）和控制总线（）和控制总线（CB）相连。）相连。微型微型计计算机的算机的组组成成21第21页，本讲稿共50页二、微型计算机的应用形态二、微型计算机的应用形态从应用形态上，微型计算机可以分成三种：从应用形态上，微型计算机可以分成三种：（1 1）多板机（系统机）多板机（系统机）将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）上，再通过系统总线一块主机板（即微机主板）上，再通过系统总线和其它多块外设适配板卡连接键盘、显示器、打和其它多块外设适配板卡连接键盘、显示器、打印机、软

24、印机、软/硬盘驱动器及光驱等设备。各种适配板卡插硬盘驱动器及光驱等设备。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。台完整的微型计算机系统（简称系统机）。工业工业PC机机也属于多板机。也属于多板机。22第22页，本讲稿共50页（2 2）单板机单板机将将CPU芯片、芯片、存储器存储器芯片、芯片、I/O接口接口芯片和芯片和简单的简单的I/O设备设备（小键盘、（小键盘、LED显示器）等显示器）等装配在一块印刷电路

25、板上，再配上装配在一块印刷电路板上，再配上监控程监控程序序（固化在（固化在ROM中），就构成了一台单板中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。微型计算机（简称单板机）。单单板机板机图图片片23第23页，本讲稿共50页单单板板机机的的I/O设设备备简简单单，软软件件资资源源少少，使使用用不不方方便便。早早期期主主要要用用于于微微型型计计算算机机原原理理的的教教学学及及简简单单的的测控系统测控系统，现在已很少使用。，现在已很少使用。24第24页，本讲稿共50页（3 3）单片机）单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、储器、I/O接口电路，从而构成

26、了接口电路，从而构成了单芯片微单芯片微型计算机，即单片机型计算机，即单片机。三种应用形态的比较三种应用形态的比较：单单板机板机单单片机片机系系统统机（多板机）机（多板机）25第25页，本讲稿共50页l系系统统机机（桌桌面面应应用用）属属于于通通用用计计算算机机，主主要要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。l单单片片机机（嵌嵌入入式式应应用用）属属于于专专用用计计算算机机，主主要要应应用用于于智智能能仪仪表表、智智能能传传感感器器、智智能能家家电电、智智能能办办公公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。设备、汽车及军事电子设备等应用系统。单片机单片机体积小体

27、积小、价格低价格低、可靠性高可靠性高，其其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。独特的优势。26第26页，本讲稿共50页硬硬硬硬件件件件系系系系统统统统构构构构成成成成微微微微机机机机的的的的实体和装置实体和装置实体和装置实体和装置软件系统软件系统软件系统软件系统与与与与硬件系统硬件系统硬件系统硬件系统共同构共同构共同构共同构成实用的微机系统，两者是成实用的微机系统，两者是成实用的微机系统，两者是成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可的。的。的。的。软软件件系系统统+微型

28、计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输输入入接接口口电电路路输输入入设设备备输输出出设设备备输输出出接接口口电电路路硬件系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统27第27页，本讲稿共50页CPU输输入入设设备备输输出出设设备备软软件件系系统统+微型计算机系统微型计算机系统硬件系统输输入入接接口口设设备备输输出出接接口口设设备备运算器控制器存储器单单片片微微型型计计算算机机是是指指集集成成在在一一个个芯芯片片上上的的微微型型计计算算机机，简简称称单单片片机机 单片机实质上就是一个芯片单片机实质上就是一个芯片单片微型计算机单片微型计算机单

29、片微型计算机单片微型计算机28第28页，本讲稿共50页常用的概念常用的概念微处理器微处理器单片机单片机（通用计算机、专用计算机）（通用计算机、专用计算机）单片机系统（单片机单片机系统（单片机+外围电路）外围电路）单片机应用系统（单片机单片机应用系统（单片机+外围电路外围电路+应用系统）应用系统）单片机及开发系统单片机及开发系统29第29页，本讲稿共50页1.2 单单片机的片机的发发展展过过程及程及产产品近况品近况1.2.1 1.2.1 单单片机的片机的发发展展过过程程 单单片机技片机技术发术发展展过过程可分程可分为为三个主要三个主要阶阶段：段：（1）单单芯片微机形成芯片微机形成阶阶段段1976

30、年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列系列单单片机片机。8位位CPU、1K字字节节ROM、64字字节节RAM、27根根I/O线线和和1个个8位定位定时时/计计数器数器。特点是特点是：存：存储储器容量器容量较较小，小，寻寻址范址范围围小（不大于小（不大于4K），），无串行接口，指令系无串行接口，指令系统统功能不功能不强强。30第30页，本讲稿共50页（2）性能完善提高阶段）性能完善提高阶段1980年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列单片机：系列单片机：8位位CPU、4K字节字节ROM、128字节字节RAM、4个个8位并口、位并口、1个全双工个全双工串行口、串行口

31、、2个个16位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强，并有控制功能较强的布尔处理器。的布尔处理器。特点是特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种已成为公认的单片机经典机种。31第31页，本讲稿共50页（3）微控制器化阶段）微控制器化阶段1982年，年，Intel推出推出MCS-96系列单片机。系列单片机。芯片内集成：芯片内集成：16位位CPU、8K字节字节ROM、232字节字节RAM、5个个8位并口、位并口、1个全双工串行口、个全双工

32、串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K。片上还有。片上还有8路路10位位ADC、1路路PWM输出及高速输出及高速I/O部件等部件等。特点是特点是：片内面向测控系统外围电路增强，：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。统及设备。“微控制器微控制器”的称谓更能反应单片机的本质的称谓更能反应单片机的本质。32第32页，本讲稿共50页l发展74年85年90年.00年4位8位16位32位单片机的发展单片机的发展单片机发展趋势单片机发展趋势：CPU CPU、时钟、内存、时钟、内存、输入输出

33、、制造工艺输入输出、制造工艺33第33页，本讲稿共50页1.2.2 1.2.2 单单片机片机产产品近况品近况 型号制造技术片内程序存储器片内数据存储器8051AHH MOSROM(4k)128字节8031AHAH MOS无128字节8751HH MOSEPROM（4K）128字节80C51CHMOSROM（4K）128字节80C31CHMOS无128字节8051H MOSROM（8K）256字节8031H MOS无256字节34第34页，本讲稿共50页（1 1）80C5180C51系列系列单单片机片机产产品繁多，品繁多，主流地位已主流地位已经经形成，形成，近年近年来推出的来推出的与与80C51

34、80C51兼容兼容的主要的主要产产品有：品有：ATMELATMEL公司融入公司融入FlashFlash存存储储器技器技术术的的AT89AT89系列；系列；Philips Philips公司的公司的80C5180C51、80C55280C552系列；系列；华华邦公司的邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低价高速低价系列；系列；ADI ADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列；LG LG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低低压压高速高速系列；系列；Maxim Maxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（5

35、0MIPS50MIPS）系列；系列；Cygnal Cygnal公司的公司的C8051FC8051F系列高速系列高速SOCSOC单单片机。片机。35第35页，本讲稿共50页（2）非非80C51结构单片机新品结构单片机新品不断推出，给用不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的，近年来推出的非非80C51系列的主要产品有：系列的主要产品有：Intel的的MCS-96系列系列16位单片机位单片机；Microchip的的PIC系列系列RISC单片机单片机；TI的的430F系列系列16位位低功耗低功耗单片机单片机。36第36页，本讲稿共50页1.3 单单片机的特点及

36、片机的特点及应应用用领领域域1.3.1 1.3.1 单单片机的特点片机的特点 （1 1）控制性能控制性能和和可靠性可靠性高高 实时实时控制功能特控制功能特别别强强，其，其CPUCPU可以可以对对I/OI/O端口直接端口直接进进行操作，行操作，位操作能力位操作能力更是其它更是其它计计算机无法比算机无法比拟拟的。另外，由于的。另外，由于CPUCPU、存存储储器及器及I/OI/O接口接口集成在同一芯片内集成在同一芯片内，各部件，各部件间间的的连连接接紧紧凑，凑，数据在数据在传传送送时时受干受干扰扰的影响的影响较较小小，且不易受，且不易受环环境条件的影响，境条件的影响，所以所以单单片机的片机的可靠性非

37、常高可靠性非常高。近期推出的近期推出的单单片机片机产产品，内部集成有高速品，内部集成有高速I/OI/O口、口、ADCADC、PWMPWM、WDTWDT等部件，并在低等部件，并在低电压电压、低功耗、串行、低功耗、串行扩扩展展总线总线、控、控制网制网络总线络总线和开和开发发方式（如在系方式（如在系统编统编程程ISPISP）等方面都有了）等方面都有了进进一步的增一步的增强强。37第37页，本讲稿共50页（2）体积小、价格低、易于产品化）体积小、价格低、易于产品化单片机芯片即是一台完整的微型计算机单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单于批量大的专用场合，一方

38、面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择，同时还可以专门进片机品种间进行匹配选择，同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系。在单片机产品的引脚封装方面，有对应关系。在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到的单片机引脚已减少到8个或更少，从而使应用个或更少，从而使应用系统的系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方印制板减小、接插件减少、安装简单方便。具有控制性能和可靠性高良好的性能价格便。具有控制性能和可靠性高良好的性能价格比。这是单片机得以广泛应用的重要原因比。这是单片机得以广泛应用的重要原因。38第38页，本讲稿共50页

39、1.3.2 1.3.2 单单片机的片机的应应用用领领域域 （1 1）智能智能仪仪器器仪仪表表 单单片机用于各种片机用于各种仪仪器器仪仪表，一方面提高表，一方面提高了了仪仪器器仪仪表的使用功能和精度，使表的使用功能和精度，使仪仪器器仪仪表智能化，同表智能化，同时还简时还简化了化了仪仪器器仪仪表的硬件表的硬件结结构，从而可以方便地完成构，从而可以方便地完成仪仪器器仪仪表表产产品品的升的升级换级换代。如代。如各种智能各种智能电电气气测测量量仪仪表、表、智能智能传传感器感器等。等。39第39页，本讲稿共50页（2）机电一体化产品机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技机电一体化产品是集机械技

40、术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。等。（点焊转台）（点焊转台）40第40页，本讲稿共50页（3）实时工业控制实时工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理

41、制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如而提高生产效率和产品质量。典型应用如电电机转速控制、温度控制、自动生产线机转速控制、温度控制、自动生产线等等。41第41页，本讲稿共50页（4 4）分布式系统的前端模块）分布式系统的前端模块在较复杂的工业系统中，经常要采用

42、分在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，在这类系统中，采用单片机作为分布式系采用单片机作为分布式系统的前端采集模块统的前端采集模块，系统具有运行可靠，系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列优数据采集方便灵活，成本低廉等一系列优点。点。42第42页，本讲稿共50页（5 5）家用电器）家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。机、电饭煲、高档洗浴设备、高

43、档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等黑匣子等。43第43页，本讲稿共50页1.4 单单片机片机应应用系用系统统开开发简发简介介1.4.1 1.4.1 单单片机片机应应用系用系统统的开的开发发（写写软软件件+调试调试）正确无正确无误误的的硬件硬件设计设计和良好的和良好的软软件功能件功能设计设计是一个是一个实实用的用的单单片机片机应应用系用系统统的的设计设计目目标标。完成完成这这一目一目标标的的过过程程称称为单为单

44、片机片机应应用系用系统统的开的开发发。单单片机作片机作为为一片集成了微型一片集成了微型计计算机基本部件的集成算机基本部件的集成电电路路芯片，与通用微机相比，它自身没有开芯片，与通用微机相比，它自身没有开发发功能，必功能，必须须借助借助开开发发机（一种特殊的机（一种特殊的计计算机系算机系统统）来完成如下任）来完成如下任务务：排除排除应应用系用系统统的的硬件故障硬件故障和和软软件件错误错误；程序固化程序固化到内部或外部程序存到内部或外部程序存储储器芯片中。器芯片中。44第44页，本讲稿共50页（1）指令的表示形式）指令的表示形式指令是让单片机执行某种操作的命令。在单指令是让单片机执行某种操作的命令

45、。在单片机内部，指令按一定的顺序以二进制码的形片机内部，指令按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器中。二进制码是计算机能式存放于程序存储器中。二进制码是计算机能够直接执行的机器码（或称目标码）。为了书够直接执行的机器码（或称目标码）。为了书写、输入和显示方便，人们通常将机器码写成写、输入和显示方便，人们通常将机器码写成十六进制形式。十六进制形式。如二进制码如二进制码00000100B可以表示为可以表示为04H。04H所对应的指令意义是累加器所对应的指令意义是累加器A的内容加的内容加1。若写成若写成INCA则要清楚得多，这就是该指令的则要清楚得多，这就是该指令的符号表示，称为符号表示，称为

46、符号指令符号指令。45第45页，本讲稿共50页（2）汇编或编译）汇编或编译符号指令要转换成计算机所能执行的机器码符号指令要转换成计算机所能执行的机器码并存入计算机的程序存储器中，并存入计算机的程序存储器中，这种转换称为汇这种转换称为汇编。常用的汇编方法有三种：编。常用的汇编方法有三种：一是手工汇编；一是手工汇编；二是利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；二是利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；三是交叉汇编。三是交叉汇编。还可以采用高级语言（如还可以采用高级语言（如C51）进行单片机应）进行单片机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移植和修用程序的设计。这种方法具有周期短、移植和修改方便的优点，适合于

47、较为复杂系统的开发。改方便的优点，适合于较为复杂系统的开发。46第46页，本讲稿共50页（1）利用独立型仿真器开发利用独立型仿真器开发47第47页，本讲稿共50页（2）利用非独立型仿真器开发）利用非独立型仿真器开发48第48页，本讲稿共50页l软硬结合软硬结合单片机通常和被控对象结合在一起，构成典单片机通常和被控对象结合在一起，构成典型的嵌入式系统，因此要熟悉片内片外硬件，型的嵌入式系统，因此要熟悉片内片外硬件，并用单片机软件去控制这些硬件并用单片机软件去控制这些硬件l重在动手重在动手单片机是一个实用的芯片，只有实际应用才单片机是一个实用的芯片，只有实际应用才能真正掌握单片机的软硬件应用技术能

48、真正掌握单片机的软硬件应用技术l循序渐进循序渐进对初学者来说，单片机技术涉及面很广，宜对初学者来说，单片机技术涉及面很广，宜由简到繁，逐步深入，才能切实掌握由简到繁，逐步深入，才能切实掌握1.5 课程特点与学习方法课程特点与学习方法49第49页，本讲稿共50页思考思考题题与与习题习题 1.1.第一台第一台计计算机的算机的问问世有何意世有何意义义？2.2.计计算机由哪几部分算机由哪几部分组组成？成？3.3.微型微型计计算机由哪几部分构成？算机由哪几部分构成？4.4.微微处处理器与微型理器与微型计计算机有何区算机有何区别别？5.5.什么叫什么叫单单片机？其主要特点有哪些？片机？其主要特点有哪些？6.6.微型微型计计算机有哪些算机有哪些应应用形式？各适于什么用形式？各适于什么场场合？合？7.7.当前当前单单片机的主要片机的主要产产品有哪些？各有何特点？品有哪些？各有何特点？8.8.常用的常用的单单片机片机应应用系用系统统开开发发方法有哪些？方法有哪些？50第50页，本讲稿共50页