单片机

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1、第第1 1章章 概概 述述1.1 1.1 单片机的基本概念单片机的基本概念1.2 1.2 单片机的特点及应用单片机的特点及应用1.3 1.3 常用单片机系列介绍常用单片机系列介绍1.4 1.4 怎样设计、调试单片机应用系统怎样设计、调试单片机应用系统(1) (1) 微型计算机微型计算机：微处理器：微处理器(CPU)(CPU)、存储器、存储器、I/OI/O接口电路由总线接口电路由总线有机地连接在一起的整体，称为微型计算机。有机地连接在一起的整体，称为微型计算机。 (2) (2) 单片机：单片机：将微处理器将微处理器(CPU)(CPU)、存储器、存储器、I/OI/O接口电路和相应接口电路和相应实时

2、控制器件集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称实时控制器件集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。单片机。 (3) (3) 微型计算机系统微型计算机系统：微型计算机与外围设备、电源、系统软：微型计算机与外围设备、电源、系统软件一起构成的系统，称为微型计算机系统。件一起构成的系统，称为微型计算机系统。1.1 单片机的基本概念单片机的基本概念图1.1 微机组成结构框图 图1.2 单片机组成框图 （1 1）CPUCPU数据处理功能、计算速度和精度：浮点运算，数据处理功能、计算速度和精度：浮点运算，CPUCPU的的振荡频率、字长，串并行处理、多级高速缓冲等技术。振荡频率、字长，串并行

3、处理、多级高速缓冲等技术。 （2 2）内存容量、）内存容量、CPUCPU对数据的存取速度：对数据的存取速度： 微机：多体、并读技术和段、也多种管理模式微机：多体、并读技术和段、也多种管理模式 单片机：单片机：CPUCPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元 （3 3）I/OI/O接口：标准与非标准外设接口：标准与非标准外设 单片机与微机构造中的主要不同点：1.2 单片机的特点及应用单片机的特点及应用1.2.1 单片机的特点单片机的特点(1)(1)单片机的存储器单片机的存储器ROMROM和和RAMRAM是严格区分的。是严格区分的。ROMROM称

4、为程序称为程序 存存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。储器，只存放程序、固定常数及数据表格。RAMRAM则为数据存储则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。器，用作工作区及存放用户数据。(2) (2) 采用面向控制的指令系统。采用面向控制的指令系统。(3) (3) 单片机的单片机的I/OI/O引脚通常是多功能的。引脚通常是多功能的。(4) (4) 单片机的外部扩展能力强。单片机的外部扩展能力强。1.2.2 单片机的应用单片机的应用 (1) 体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。 (2) 面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控

5、制任务，因而能获得最佳的性能价格比。 (3) 抗干扰能力强，适用温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其它类型计算机无法比拟的。 (4) 可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。 单片机的应用范围十分广泛，主要的应用领域有： (1) 工业控制。单片机可以构成各种工业控制系统、数据采集系统等。如数控机床、自动生产线控制、电机控制、温度控制等。 (2) 仪器仪表。如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。 (3) 计算机外部设备与智能接口。如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。 (4) 商用产品。如自动售货机、电子收款机、电子

6、秤等。 (5) 家用电器。如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、音响设备等。1.3 常用单片机系列介绍常用单片机系列介绍1.3.1 MCS系列产品系列产品 第一阶段(19711976年)：单片机发展的初级阶段。1971年11月，Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel 4004，并配有RAM、ROM和移位寄存器，构成了第一台MCS-4微处理器。它的推出拉开了单片机研制的序幕。 第二阶段(19761980年)：低性能单片机阶段。这一阶段以1976年Intel公司推出的MCS-48系列系列为代表产品。 第三阶段(19801983年)：高性能单片机阶段。这一阶段

7、以1980年Intel公司推出的MCS-51系列系列为代表产品。 第四阶段(1983年至今)：16位单片机阶段。这一阶段以1983年Intel公司推出的MCS-96系列系列为代表产品。 MCS-51系列单片机可分为两大系列：51子系列和52子系列。表1.1 INTEL主要单片机系列1.3.2 MCS-511.3.2 MCS-51系列单片机的结构特点系列单片机的结构特点1 1工作寄存器区、特殊功能寄存器工作寄存器区、特殊功能寄存器SFRSFR2 2把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间，采用不把程序存储器和数据存储器分成两个独立的地址空间，采用不同的寻址方式，使用两个不同的地址指针，同的

8、寻址方式，使用两个不同的地址指针，PCPC指向程序存储器，指向程序存储器，DPTRDPTR指向数据存储器指向数据存储器3 3输入输出接口引线在程序的控制下都可有第二功能输入输出接口引线在程序的控制下都可有第二功能 4.4.内部有一个全双工串行口，即可同时发送和接收；有两个物理内部有一个全双工串行口，即可同时发送和接收；有两个物理上独立的接收、发送缓冲器上独立的接收、发送缓冲器 ，实现多机通信、分布控制系统。，实现多机通信、分布控制系统。5 5内部有一个功能相对独立的位处理机，具有较强的位处理功能内部有一个功能相对独立的位处理机，具有较强的位处理功能1.4 1.4 怎样设计、调试单片机应用系统怎

9、样设计、调试单片机应用系统 1 1、设计、设计 设计原理图设计原理图根据功能、根据功能、技术指标、技术指标、对象对象画出印制板图画出印制板图确定芯片、确定芯片、各种元器各种元器件、尺寸件、尺寸制作印制板制作印制板加工加工厂厂软件设计：编辑汇编语言、编译通过软件设计：编辑汇编语言、编译通过硬件设计硬件设计汇编语言编辑、编译汇编语言编辑、编译机器语言机器语言单片机单片机仿真开仿真开发器发器PCPC单片机单片机应用系应用系统统2 2、调试、调试设计电路设计电路单片机仿真器必须具有以下基本功能：单片机仿真器必须具有以下基本功能：（1 1）、能输入和修改用户的应用程序；）、能输入和修改用户的应用程序；（2 2）、能对用户系统硬件电路进行检查与诊断；）、能对用户系统硬件电路进行检查与诊断；（3 3）、能将用户源程序编译成目标码并固化到）、能将用户源程序编译成目标码并固化到EEPROMEEPROM中去；中去；（4 4）、能以单步、断点、连续方式运行用户程序，正）、能以单步、断点、连续方式运行用户程序，正确反映用户程序执行的中间结果。确反映用户程序执行的中间结果。3 3、构成系统、构成系统程序写入单片机构成独立系统程序写入单片机构成独立系统