第4章决策原理与方法

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1、第第1 1章章 单片机概述单片机概述 第第1 1章章 单片机概述单片机概述 2020世纪世纪7070年代问世。年代问世。已广泛应用在：已广泛应用在： 工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。 那么，那么，什么是单片机呢？什么是单片机呢？ 1.1 1.1 什么是单片机什么是单片机? ? 在在半导体硅片半导体硅片上上集成了集成了微处理器微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器(RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口和各种输入

2、、输出接口。 具有一台计算机的属性。也称为：具有一台计算机的属性。也称为： 微控制器微控制器 MCU(MCU(MicroController Unit)MicroController Unit) 嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU（Embedded icroController Embedded icroController UnitUnit）。我国，）。我国，习惯使用习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。 单片机单片机主要应用于测试和控制主要应用于测试和控制领域领域 按用途可分为按用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类：两大类：（1 1）通用型）通用型 可开发的内部资源：

3、可开发的内部资源：RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等功能部件，等功能部件，全部提供给用户全部提供给用户, ,根据需要，设计一个根据需要，设计一个以通用单片机以通用单片机芯片为核心芯片为核心的测控系统。的测控系统。（2 2）专用型）专用型 专门针对某些产品的专门针对某些产品的特定用途特定用途而制作的单片机，而制作的单片机，针对性强针对性强且且数量巨大数量巨大。 对对系统结构的系统结构的最简化最简化、可靠性可靠性和和成本最佳化成本最佳化等方等方面都作了全面的考虑。面都作了全面的考虑。 “专用专用”单片机具有十分单片机具有十分明显的综合优势。明显的综合优势。 无论无论“专用专用”单片机在用途

4、上有多么单片机在用途上有多么“专专”，其，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础。基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础。 1.2 1.2 单片机的发展历史单片机的发展历史处理的位数分为：处理的位数分为：8 8位、位、1616位、位、3232位位单片机。单片机。 四个阶段四个阶段: :第一阶段第一阶段(1974(1974年年19761976年年) )：单片机：单片机初级阶段。初级阶段。双片双片的形式，且功能比较简单。的形式，且功能比较简单。19741974年年1212月，仙童公司推月，仙童公司推出出8 8位的位的F8F8单片机，实际只包括了单片机，实际只包括了8 8位位CPUCPU、64

5、BRAM64BRAM和和2 2个并行口，从此进入了单片机发展的初级阶段。个并行口，从此进入了单片机发展的初级阶段。第二阶段（第二阶段（19761976年年19781978年）年）：低性能低性能单片机阶段。单片机阶段。以以IntelIntel公司制造的公司制造的MCS-48MCS-48单片机为代表。极大地促进单片机为代表。极大地促进了单片机的变革和发展，了单片机的变革和发展，19771977年年GIGI公司推出了公司推出了PIC1650,PIC1650,但仍然处于低级阶段。但仍然处于低级阶段。第三阶段第三阶段(1978(1978年年1983)1983)：高性能高性能单片机阶段。单片机阶段。Int

6、elIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的68016801系系列列等。这个阶段的单片机普遍带有串行等。这个阶段的单片机普遍带有串行I/OI/O口、多级口、多级中断系统、中断系统、1616位定时器位定时器/ /计数器、片内计数器、片内ROMROM、RAMRAM容量容量加大，且寻址范围可达加大，且寻址范围可达64KB64KB，有的片内还带有，有的片内还带有A/DA/D转转换器。由于这类单片机的性能价格比高，所以被换器。由于这类单片机的性能价格比高，所以被广泛应用，是目前应用数量较多的单片机。广泛应用，是目前应用数量较多的单片机。第

7、四阶段第四阶段(1982(1982年现在年现在) )：8 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及1616位位单片机、单片机、3232位位单片机推出阶段。单片机推出阶段。世界各公司也开发了世界各公司也开发了一大批性能优越一大批性能优越的单片机。的单片机。近年，不少近年，不少新型单片机新型单片机涌现，形成单片机产品涌现，形成单片机产品丰富丰富多彩多彩的局面。的局面。回回 顾：有关微型计算机的基础知识顾：有关微型计算机的基础知识 硬件：微处理器，存储器，总线，硬件：微处理器，存储器，总线，I/OI/O接口接口软件：系统软件，应用软件软件：系统软件，应用软件1.2.11.2.1 单片机及其发展概述单片

8、机及其发展概述计算机系统通常由多块印刷电路板制成：计算机系统通常由多块印刷电路板制成： 主板主板显卡显卡声卡声卡存储器接口存储器接口网卡网卡输入输出接口输入输出接口内存条内存条CPU芯片芯片内存条内存条存储器接口存储器接口存储器芯片存储器芯片输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口芯片芯片定时计数器定时计数器芯片芯片A/D、D/A芯片芯片单板机单板机 印印 刷刷 电电 路路 板板 单单 硅硅 晶晶 片片 CPU存储器存储器控制电路控制电路 定时器定时器时钟电路时钟电路I / O口口单片机单片机一、微处理器、微机和单片机的概念一、微处理器、微机和单片机的概念 微处理器（微处理器（Micr

9、oprocessor）微型计算机的控制和运算器部分；微型计算机的控制和运算器部分； 微型计算机（微型计算机（Microcomputer）有完整运算及控制功能的计算机，有完整运算及控制功能的计算机，包括微处理器、存储器、输入包括微处理器、存储器、输入/输出输出(I/O)接口电路以及输入接口电路以及输入/输出设备等输出设备等； 单片机单片机(single chip microcomputer)(single chip microcomputer)直译为单片微型计算机，它将直译为单片微型计算机，它将CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、定时器、定时器/ /计数器、输入计数器、输入/ /输出输出(

10、I/O)(I/O)接口电路、中断、串行通接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型计算机简称单片机计算机简称单片机 。 单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器控制器(embedded microcon

11、-troller)(embedded microcon-troller)。 二、二、 单片机的一般结构及特点单片机的一般结构及特点 一般一般 单片机有单片机有2种基本结构形式：种基本结构形式： 一一种种是是在在通通用用微微型型计计算算机机中中广广泛泛采采用用的的将将程程序序存存储储器器和和数数据据 存存 储储 器器 合合 用用 一一 个个 存存 储储 空空 间间 的的 结结 构构 ， 称称 为为 普普 林林 斯斯 顿顿(Princeton)(Princeton)结构或称冯结构或称冯诺依曼结构；诺依曼结构； 另另一一种种是是将将程程序序存存储储器器和和数数据据存存储储器器截截然然分分开开，分分别

12、别寻寻址址的的结结构构，称称为为哈哈佛佛(Har-vard)(Har-vard)结结构构。IntelIntel公公司司的的MCS-51MCS-51和和80C5180C51系系列列单单片片机机采采用用的的是是哈哈佛佛结结构构。目目前前的的单单片片机机以以采采用用程程序存储器和数据存储器截然分开的结构较多。序存储器和数据存储器截然分开的结构较多。第一章第一章 1 - 1 - 1313单片机的特点：单片机的特点：第一章第一章 1-1-1313 单片机的中央处理器单片机的中央处理器(CPU)(CPU)和通用微处理器基本和通用微处理器基本相同，只是增设了相同，只是增设了“面向控制面向控制”的处理功能。例

13、如：位的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。1.3 1.3 单片机的发展趋势单片机的发展趋势1.1.CPUCPU的改进的改进（1 1）采用双）采用双CPUCPU结构，提高处理能力结构，提高处理能力（2 2）增加数据总线宽度，内部采用）增加数据总线宽度，内部采用1616位数据总线。位数据总线。 (3)(3)采用流水线结构。指令以队列形式出现在采用流水线结构。指令以队列形式出现在CPUCPU中，具中，具有很快的运算速度，尤其适合于实时数字信号

14、处理。有很快的运算速度，尤其适合于实时数字信号处理。（4 4）串行总线结构。菲利浦公司开发了一种新型总线）串行总线结构。菲利浦公司开发了一种新型总线I I2 2C C总线，该总线采用三条数据线代替现行的总线，该总线采用三条数据线代替现行的8 8位数据位数据总线，大大减少了单片机的外围引脚，降低了成本，总线，大大减少了单片机的外围引脚，降低了成本，特别适用于电子仪器设备的微型化。特别适用于电子仪器设备的微型化。2 2存储器的发展存储器的发展（1 1）加大存储容量）加大存储容量, , 存储器容量可达存储器容量可达128KB128KB。 （2 2）片内片内EPROMEPROM采用采用E E2 2PR

15、OMPROM或或闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器。）存储器。 闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器能在存储器能在+5V+5V下读写，既有静态下读写，既有静态RAMRAM读写操作简便，又有在掉电时数据不会丢失的优读写操作简便，又有在掉电时数据不会丢失的优点。使用闪烁存储器单片机可不用外扩程序存储器，点。使用闪烁存储器单片机可不用外扩程序存储器，大大简化了其应用系统结构。大大简化了其应用系统结构。 （3 3）程序保密化。一般）程序保密化。一般EPROMEPROM中的程序很容易复制，中的程序很容易复制，为防止复制，有些公司开始采用为防止复制，有些公司开始采用KEPROMKEPROM（Ke

16、yed Keyed access EPROMaccess EPROM）编程写入，对片内）编程写入，对片内EPROMEPROM或或EEPROMEEPROM采采用加锁方式。防止应用程序被抄袭。用加锁方式。防止应用程序被抄袭。3 3片内片内I/OI/O的改进的改进（1 1）增加并行口的驱动能力，能直接输出）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高大电流和高电压。电压。直接驱动直接驱动LEDLED和和VFDVFD（荧光显示器）。（荧光显示器）。（2 2）设置）设置特殊的串行接口功能特殊的串行接口功能，为构成，为构成分布式、网络分布式、网络化化系统提供了方便条件系统提供了方便条件 。（3 3）增加）增

17、加I/OI/O接口的逻辑控制功能。中高档单片机位处接口的逻辑控制功能。中高档单片机位处理系统能够对理系统能够对I/OI/O接口线进行位寻址及位操作，加强接口线进行位寻址及位操作，加强了了I/OI/O接口线控制的灵活性。接口线控制的灵活性。（4 4）外围电路内装化。）外围电路内装化。A/DA/D、D/AD/A、DMADMA、CRTCRT、频率合、频率合成器。成器。4 4低功耗化低功耗化( (适合便携式、手持式的仪器仪表）适合便携式、手持式的仪器仪表） CMOSCMOS化，互补金属氧化物半导体；化，互补金属氧化物半导体；HMOSHMOS 高速硅栅互补；高速硅栅互补；CHMOSCHMOS互补高性能金

18、属氧化物半导体。互补高性能金属氧化物半导体。 这类单片机普遍配置有等待状态、睡眠状态、关闭状这类单片机普遍配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。此状态消耗电流极低。态等工作方式。此状态消耗电流极低。 采用采用CMOSCMOS正常工作电流为正常工作电流为16mA16mA；同样条件下空闲工作；同样条件下空闲工作方式，工作电流为方式，工作电流为3.7mA3.7mA；而在掉电工作时，工作电流；而在掉电工作时，工作电流仅为仅为50nA50nA。 对于采用对于采用NMOSNMOS工艺制作的单片机，工作电压一般为工艺制作的单片机，工作电压一般为4.54.55.5V5.5V。采用。采用CMOSCMOS

19、工艺的单片机工艺的单片机, ,一般在一般在3 36V6V。目。目前工作电压更低，如前工作电压更低，如TITI公司的公司的MSP430X11XMSP430X11X工作电压为工作电压为2.2V2.2V。5 5外围电路内装化外围电路内装化集成度不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内集成度不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内系统的单片化系统的单片化。是目前单片机发展趋势之一。是目前单片机发展趋势之一。典型：典型：美国美国Cygnal(Cygnal(赛格诺）公司赛格诺）公司C8051F020 C8051F020 8 8位单片位单片机，采用机，采用流水线结构流水线结构，峰值处理能力为，峰值处理能力为

20、25MIPS25MIPS。片。片上集成有上集成有8 8通道通道A/DA/D、两路两路D/AD/A、两路电压比较器，两路电压比较器，内内置温度传感器置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和、定时器、可编程数字交叉开关和6464个通用个通用I/OI/O口口、电源监测、看门狗电源监测、看门狗、多种类型的串行、多种类型的串行总线（两个总线（两个UARTUART、SPISPI）等。）等。UART-UART-通用异步发生器通用异步发生器;SPI;SPI串行外设接口。串行外设接口。6.6.低噪声与高可靠性技术低噪声与高可靠性技术为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，适应恶劣的为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，

21、适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求。工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求。如：如：MotorolaMotorola公司的公司的MC68HC08MC68HC08系列单片机采用了系列单片机采用了EFTEFT（Electrical Fast TransientElectrical Fast Transient）的抗干扰技术。）的抗干扰技术。7.ISP7.ISP及及IAPIAP在线编程技术在线编程技术（ISPISP）及在应用中编程技术及在应用中编程技术（IAPIAP）是通过计算机的并口或串口对单片机进行程序下载是通过计算机的并口或串口对单片机进行程序下载编程的。编程的。ISPI

22、SP为开发、调试提供了方便，并使单片为开发、调试提供了方便，并使单片机系统的远程调试、升级成为现实。机系统的远程调试、升级成为现实。IAPIAP可实现单可实现单片机在应用中的再编程，为仪器仪表的智能化提供片机在应用中的再编程，为仪器仪表的智能化提供了重要的技术手段。了重要的技术手段。1.4 1.4 单片机的特点单片机的特点单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个已深入到各个领域。领域。单片机体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，单片机体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。给工业自动化等领域带来了

23、一场重大革命和技术进步。单片机几乎可以在任何设施或任意装置上做成非常小单片机几乎可以在任何设施或任意装置上做成非常小的、功能比较完善的单片机的、功能比较完善的单片机嵌入系统嵌入系统置于其中，以实现置于其中，以实现各种方式的检测、计算或控制，各种方式的检测、计算或控制，在这一点上，一般的微在这一点上，一般的微型计算机根本做不到型计算机根本做不到。 由于单片机本身就是一个计算机系统，因此只要在由于单片机本身就是一个计算机系统，因此只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展接口电路，单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展接口电路，就就可以灵活地构成各种应用系统。如工业自动检测系可以灵活地构成各种应

24、用系统。如工业自动检测系统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。 为什么能够获得大量的应用，原因？为什么能够获得大量的应用，原因？ （1 1）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（2 2）简单方便，易于普及）简单方便，易于普及（3 3）发展迅速，前景广阔。）发展迅速，前景广阔。（4 4）嵌入容易，用途广泛）嵌入容易，用途广泛总之，单片机软硬件结合、体积小，总之，单片机软硬件结合、体积小，很容易应用到嵌很容易应用到嵌入式控制系统入式控制系统中。中。 1.5 1.5 单片机的应用单片机的应用在下述领域广泛应用

25、：在下述领域广泛应用： 1. 1. 工业工业 （工业过程控制、智能控制、设备控制）（工业过程控制、智能控制、设备控制） 2. 2. 仪器仪表（数字化、智能化、多功能化方向发展）仪器仪表（数字化、智能化、多功能化方向发展） 3 3消费类电子产品（洗衣机、冰箱、微波炉、手机）消费类电子产品（洗衣机、冰箱、微波炉、手机） 4. 4. 通信（程控交换机、信息网络、路由器、手机）通信（程控交换机、信息网络、路由器、手机） 5 5武器装备（导弹、坦克、鱼雷制导、航天飞机）武器装备（导弹、坦克、鱼雷制导、航天飞机） 6 6终端及外部设备控制（网络终端设备、计算机外部终端及外部设备控制（网络终端设备、计算机外

26、部设备）设备） 7 7汽车电子设备（汽车安全系统、信息系统、汽车电子设备（汽车安全系统、信息系统、GPSGPS、自动诊断系统、防撞监控系统、）自动诊断系统、防撞监控系统、） 8 8多机分布式系统多机分布式系统 （单片机构成分布式测控系统）（单片机构成分布式测控系统）1.6 MCS-511.6 MCS-51系列与系列与AT89C5xAT89C5x系列单片机系列单片机1.6.1 MCS-511.6.1 MCS-51系列单片机系列单片机 2020世纪世纪8080年代以来，单片机的发展非常迅速，世界年代以来，单片机的发展非常迅速，世界上一些著名厂商投放市场的产品就有上一些著名厂商投放市场的产品就有几十

27、个系列，数几十个系列，数百个品种。百个品种。其中有：其中有：IntelIntel公司公司的的MCS-48MCS-48、MCS-51MCS-51、MCS-96MCS-96MotorolaMotorola公司公司的的68016801、68026802ZilogZilog公司公司的的Z8Z8系列系列RockwellRockwell（罗克韦尔）公司（罗克韦尔）公司的的65016501、65026502等。等。PHILIPSPHILIPS公司公司NECNEC公司公司日立公司日立公司各大公司相继推出了各自的单片机产品。各大公司相继推出了各自的单片机产品。 单片机问世以来，在单片机问世以来，在我国使用最多的

28、还是我国使用最多的还是IntelIntel公司公司的及其兼容单片机的及其兼容单片机。 MCS-51MCS-51单片机单片机是是最早进入我国的最早进入我国的单片机主流产品之一。单片机主流产品之一。MCSMCS是是IntelIntel公司生产的单片机的系列号，如公司生产的单片机的系列号，如IntelIntel公司的公司的MCS-48MCS-48、MCS-51MCS-51、MCS-96MCS-96系列单片机。系列单片机。MCS-51MCS-51系列单片机既包括系列单片机既包括三个基本型三个基本型80318031、80518051、87518751，也包括对应的，也包括对应的低功耗型低功耗型80C31

29、80C31、80C5180C51、87C5187C51。 （1 1）基本型）基本型 典型产品：典型产品：8031/8051/87518031/8051/8751 8031 8031包括包括1 1个个8 8位位CPUCPU、128BRAM128BRAM、2121个特殊功能寄存个特殊功能寄存器（器（SFRSFR）、）、4 4个个8 8位并行位并行I/OI/O口、口、1 1个全双工串行口，个全双工串行口，2 2个个1616位定时器位定时器/ /计数器，计数器，5 5个中断源，但片内无程序个中断源，但片内无程序存储器，需外扩。存储器，需外扩。 80518051是在是在80318031基础上片内集成有基

30、础上片内集成有4KB ROM4KB ROM作为程序作为程序存储器。存储器。 87518751与与80318031相比，片内集成有相比，片内集成有4KB4KB的的EPROMEPROM作为存储作为存储器，构成了程序不大于器，构成了程序不大于4KB4KB的小系统。的小系统。80318031外扩一片外扩一片4KB4KB的的EPROMEPROM就相当于就相当于87518751。（2 2）增强型（）增强型（5252系列）系列） 典型产品：典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752 内部内部RAMRAM增到增到256256字节，字节，80528052、87528752的的内部程序存储

31、内部程序存储器器扩展到扩展到8KB8KB，1616位位定时器定时器/ /计数器计数器增至增至3 3个。个。6 6个中个中断源，串行口通信速率提高断源，串行口通信速率提高5 5倍。倍。（3 3）低功耗型）低功耗型 典型产品：典型产品：80C31/87C51/80C5180C31/87C51/80C51。采用。采用CMOSCMOS工艺工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4 4）专用型）专用型 8044/87448044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美，用于总线分布式多机测控系统。美国国CypressCypress公司公司的的EZU SR-210

32、0EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口。接口。表表1-11-1列出了列出了MCS-51MCS-51系列单片机的内部硬件资源系列单片机的内部硬件资源 1.6.2 AT89C5x1.6.2 AT89C5x系列单片机系列单片机 2020世纪世纪8080年代中期以后，年代中期以后，IntelIntel公司已把公司已把精力集精力集中在中在CPUCPU芯片的开发、研制上，芯片的开发、研制上，并逐渐放弃了单片并逐渐放弃了单片机芯片的生产。机芯片的生产。 但是但是以以MCS-51MCS-51为技术核心和主导的单片机已经为技术核心和主导的单片机已经成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象成为许多厂家、

33、电气公司竞相选用的对象，以此，以此为为基核基核。以以专利专利或或技术交换技术交换的形式把的形式把80518051内核技内核技术转让给各厂家术转让给各厂家。如：如：AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG ANALOG DEVICESDEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。 这些厂家的这些厂家的兼容单片机兼容单片机，与，与80518051的系统结构（主的系统结构（主要是指令系统）相同，采用要是指令系统）相同，采用CMOSCMOS工艺工艺- - 80C5180C51系列。系列。 80C5180C51系列：系列：所有所有具有具有80518051指令系统指令系统的单

34、片机的单片机，不应直接称为不应直接称为MCS-51MCS-51系列单片机，系列单片机，MCSMCS只是只是IntelIntel公公司专用的单片机系列符号司专用的单片机系列符号 习惯把兼容机等习惯把兼容机等衍生产品衍生产品统称为统称为5151系列单片机系列单片机或或5151单片机单片机。 在在80518051的基础上又进行了一些扩充的基础上又进行了一些扩充, ,称为称为增强型、增强型、扩展型，扩展型，如如5252子系列单片机，功能和市场竞争力更子系列单片机，功能和市场竞争力更强。强。 世界单片机芯片生产厂商推出的与世界单片机芯片生产厂商推出的与80518051（80C5180C51）兼容的主要产

35、品如兼容的主要产品如表表1-21-2所示。所示。 众多的众多的MCS-51MCS-51单片机及其各种增强型、扩展型衍生单片机及其各种增强型、扩展型衍生品种，品种，ATMELATMEL公司公司推出的推出的AT89C5xAT89C5x系列系列，尤其是该系，尤其是该系列中的列中的AT89C51AT89C51单片机在单片机在8 8位单片机应用中位单片机应用中占有相当占有相当大的市场份额大的市场份额。 ATMEL ATMEL公司公司以以E E2 2PROMPROM技术与技术与IntelIntel公司的公司的80C5180C51内核内核的使用权进行交换。的使用权进行交换。该公司技术优势是其该公司技术优势是

36、其闪烁闪烁（FlashFlash）存储器技术，存储器技术，将将FlashFlash存储器与存储器与80C5180C51内核内核相结合，形成了相结合，形成了AT89C5xAT89C5x系列。系列。 AT89C5x AT89C5x系列系列与与MCS-51MCS-51系列单片机在功能、引脚及系列单片机在功能、引脚及指令系统方面完全兼容。又增加了一些新的功能，指令系统方面完全兼容。又增加了一些新的功能，如看门狗定时器如看门狗定时器WDTWDT、ISPISP及及SPISPI串行接口等，串行接口等，是取代是取代MCS-51MCS-51系列单片机的主流芯片之一系列单片机的主流芯片之一 。WDT(Watchd

37、og Time)WDT(Watchdog Time)看门狗看门狗; ;ISP(Internet Service Provider)ISP(Internet Service Provider)互联网服务提供互联网服务提供商商; ;SPI(Serial Peripheral Interface)SPI(Serial Peripheral Interface)串行外设接口串行外设接口; ;I I2 2C(Inter Ic Bus)C(Inter Ic Bus)串行总线。串行总线。AT89C51AT89C51时钟频率高达时钟频率高达24MH24MHZ Z，FlashFlash存储器允许在线存储器允许在

38、线电擦除，电写入或重复编程。另外，电擦除，电写入或重复编程。另外，AT89C51AT89C51单片机单片机还支持有软件选择的还支持有软件选择的两种掉电工作方式两种掉电工作方式，非常适于，非常适于电池供电或低功耗场合。电池供电或低功耗场合。 与MCS-51系列中的87C51单片机相比，AT89C51AT89C51单单片机片内的片机片内的4KB Flash4KB Flash存储器取代了存储器取代了87C5187C51片内的片内的4KB4KB的的EPROMEPROM。 AT89C51AT89C51单片机片内的单片机片内的4KB Flash4KB Flash存储器可在线编存储器可在线编程或使用编程器重

39、复编程程或使用编程器重复编程，且价格较低，因此AT89C51单片机作为AT89C5X系列单片机的代表性产品受到应用设计者的欢迎，是目前取代MCS-51系列单片机的主流芯片之一。 本书重点介绍AT89C51（有时也简写为89C51）单片机及其应用系统设计。 表表1-31-3为为ATMELATMEL公司生产的公司生产的AT89AT89系列单片机的系列单片机的主要主要产品的片内硬件资源产品的片内硬件资源。 低档机型低档机型 低电压型低电压型 -“LVLV” 尽管尽管AT89C5xAT89C5x系列单片机有多种机型，但是系列单片机有多种机型，但是掌握好基掌握好基本型本型AT89C51AT89C51是十

40、分重要的，是具有是十分重要的，是具有80518051内核内核的各种型的各种型号单片机的基础，具有号单片机的基础，具有典型性、代表性典型性、代表性，也是各种增，也是各种增强型、扩展型等衍生品种的强型、扩展型等衍生品种的基础基础。 因此，以因此，以AT89C51AT89C51为为5151单片机的代表机型来介绍，并单片机的代表机型来介绍，并简写为简写为89C5189C51。（工作电压为。（工作电压为2.72.76V,VPP6V,VPP为为12V)12V) 除了除了8 8位单片机得到广泛应用外，一些厂家的位单片机得到广泛应用外，一些厂家的1616位单位单片机片机也得到用户的青睐。也得到用户的青睐。 如

41、如TITI公司公司的的MSP430MSP430、台湾台湾的的凌阳凌阳单片机。这些单单片机。这些单片机本身带有片机本身带有A/DA/D转换器，转换器，一片芯片就构成了一片芯片就构成了一个数一个数据采集系统，据采集系统，用户设计使用时非常方便。用户设计使用时非常方便。 尽管如此，尽管如此，1616位单片机远远没有位单片机远远没有8 8位单片机应用得位单片机应用得那样广泛和普及。那样广泛和普及。 这是因为目前在单片机的主要应用领域中这是因为目前在单片机的主要应用领域中,8,8位单位单片机所具有的性能已经能够满足大部分的实际要求片机所具有的性能已经能够满足大部分的实际要求, ,况且况且8 8位单片机的

42、性能价格比也较好。在最近若干年位单片机的性能价格比也较好。在最近若干年仍是自动化、仪器仪表、工业检测控制、机电一体仍是自动化、仪器仪表、工业检测控制、机电一体化的主角。化的主角。1.6.31.6.3单片机的供应状态和产品等级单片机的供应状态和产品等级一、单片机的供应状态一、单片机的供应状态1.1.片内片内ROMROM配置状态配置状态片内带有掩膜片内带有掩膜ROMROM，调好程序交给单片机生产厂家，将程序固，调好程序交给单片机生产厂家，将程序固化到化到ROMROM内。例如内。例如MCS-51MCS-51中的中的80518051。适用于低成本、大批量产。适用于低成本、大批量产品的场合。品的场合。2

43、.2.片内片内EPROMEPROM配置状态配置状态（1 1）用户可通过高压脉冲写入片内）用户可通过高压脉冲写入片内EPROMEPROM中。中。（2 2）程序量不大（不需外加）程序量不大（不需外加EPROM),EPROM),简化整个系统的组成。简化整个系统的组成。如如MCS-51MCS-51的的87518751。3.3.片内无片内无ROMROM配置状态配置状态（1 1）必需在外面配置程序存储器）必需在外面配置程序存储器EPROMEPROM，其容量视需要而定。，其容量视需要而定。如如MCS-51MCS-51的的80318031。（2 2）该）该ROMROM配置状态价格低，使用灵活，适于外场进行修改

44、配置状态价格低，使用灵活，适于外场进行修改和更新程序存储器应用场合。在我国应用初期推广普遍。和更新程序存储器应用场合。在我国应用初期推广普遍。二、单片机产品的等级二、单片机产品的等级 单片机应用中的环境适应问题，主要指抗干扰特单片机应用中的环境适应问题，主要指抗干扰特性和温度特性。性和温度特性。民用级民用级 00+7+7工业级工业级-45-45+85+85； -40-40+85+85军用级军用级-50-50+125+125； -65-65+125+125应根据现场温度选择芯片。应根据现场温度选择芯片。1.71.7常用单片机介绍及应用系统结构开发概述常用单片机介绍及应用系统结构开发概述1.7.1

45、1.7.1常用的单片机产品常用的单片机产品目前生产单片机的厂商主要有目前生产单片机的厂商主要有IntelIntel公司、公司、MotorolaMotorola公司、公司、PhilipsPhilips公司、公司、ATMELATMEL公司、公司、WinBondWinBond（华邦公（华邦公司）、司）、AMDAMD公司、公司、ZilogZilog公司等。公司等。产品型号规格众多，产品型号规格众多，性能各具特色。性能各具特色。1.MCS1.MCS单片机单片机IntelIntel公司的单片机进入我国市场较早，单片机典型公司的单片机进入我国市场较早，单片机典型产品见前述。产品见前述。MCS-96MCS-9

46、6系列是系列是IntelIntel公司推出的一种公司推出的一种1616位高档次单片位高档次单片机，具有机，具有1616位位CPUCPU、在、在I/OI/O接口、中断源及接口、中断源及A/DA/D等方面等方面都比都比MCS-51MCS-51系列有很大的增强系列有很大的增强。另外增加了输入输出。另外增加了输入输出（HIS/HSO)HIS/HSO)，看门狗（，看门狗（Watchdog)Watchdog)等功能。等功能。典型产品典型产品有有80C19680C196。2.AVR2.AVR单片机单片机 AVRAVR单片机是单片机是ATMELATMEL公司公司19971997年推出的配置精简指年推出的配置精

47、简指令集（令集（RISC)RISC)的单片机系列。片内程序存储器采用的单片机系列。片内程序存储器采用FlashFlash存储器，可反复修改上千次，便于新产品开发。存储器，可反复修改上千次，便于新产品开发。AVRAVR单片机已形成系列，单片机已形成系列，其中其中ATtinyATtiny、AT90AT90及及AtmegaAtmega分别对应低、中、高档产品。分别对应低、中、高档产品。现已推出现已推出3030多种型号，多种型号，引脚数为引脚数为8 86464脚，价格从几元到几百元人民币不等。脚，价格从几元到几百元人民币不等。3.PIC3.PIC单片机单片机 美国美国MicrochipMicrochi

48、p公司推出的公司推出的PICPIC单片机系列产品常单片机系列产品常用用RISCRISC结构的嵌入式控制器，具有速度高、低电压、结构的嵌入式控制器，具有速度高、低电压、低功耗及大电流低功耗及大电流LCDLCD驱动能力的特点，在家电控制、驱动能力的特点，在家电控制、电信、智能仪器、汽车电子等。电信、智能仪器、汽车电子等。PICPIC单片机产品共有单片机产品共有3 3个系列，个系列，即基本级、中级和高即基本级、中级和高级。级。（1 1）基本级）基本级该系列产品的特点是价位低。该系列产品的特点是价位低。如如PIC16C5XPIC16C5X适用于各种适用于各种对成本要求严格的家电产品选用对成本要求严格的

49、家电产品选用。又如。又如PIC12C5XXPIC12C5XX是是世界上第一个世界上第一个8 8脚的低价位单片机。脚的低价位单片机。(2)(2)中级中级该系列产品是该系列产品是PICPIC最丰富的品种系列，在基本级产品最丰富的品种系列，在基本级产品的基础上进行改进，并保持了高度的兼容性。内部带的基础上进行改进，并保持了高度的兼容性。内部带有有A/DA/D变换器、变换器、EEPROMEEPROM数据存储器、比较器输出、数据存储器、比较器输出、PWMPWM输出、输出、I I2 2C C和和SPISPI等接口。等接口。（3 3）高级）高级该系列产品如该系列产品如PIC17CXXPIC17CXX，其特点

50、是速度快，所以适用，其特点是速度快，所以适用需要执行高速数字运算的应用。需要执行高速数字运算的应用。 PIC17CXXPIC17CXX具有丰富具有丰富的的I/OI/O控制功能，并可外接扩展控制功能，并可外接扩展EPROMEPROM和和RAMRAM，所以适，所以适用于高、中档电子设备。用于高、中档电子设备。4.ARM4.ARM处理器处理器ARMARM（Advanced RISC Machines)Advanced RISC Machines)公司是微处理器行公司是微处理器行业的一家知名企业，业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、低设计了大量高性能、廉价、低功耗的功耗的RISCRISC处理器。

51、处理器。该公司将技术授权给世界上许多著名的半导体、软该公司将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和件和OEMOEM厂商，通过合作，厂商，通过合作，ARMARM公司很快成为全球性公司很快成为全球性RISCRISC标准的缔造者。标准的缔造者。目前全球有目前全球有3030多家半导体公司与多家半导体公司与ARMARM公司签订硬件技公司签订硬件技术使用许可协议，其中包括术使用许可协议，其中包括IntelIntel、IBMIBM和和LGLG半导体半导体这样的大公司。这样的大公司。ARMARM公司提供内核、体系扩展、微处理器和系统芯片公司提供内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，采用通用的软件体系，所以

52、相同的软件可在方案，采用通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行（理论上如此）。所有产品中运行（理论上如此）。(1)ARM7(1)ARM7该产品采用小型、快速、低功耗、集成式的该产品采用小型、快速、低功耗、集成式的RISCRISC内内核，核，主要用于移动通信等领域。主要用于移动通信等领域。 （2 2）ARM7DMIARM7DMI（ThumbThumb） 将将ARM7ARM7指令集与指令集与ThumbThumb开展组合在一起开展组合在一起，以减少内存，以减少内存容量和系统成本。同时它还利用潜入式在线仿真容量和系统成本。同时它还利用潜入式在线仿真（In-Circuit EmulationI

53、n-Circuit Emulation，ICEICE）调试技术来简化系）调试技术来简化系统设计，并用一个统设计，并用一个DSPDSP增强扩展来改进性能。增强扩展来改进性能。该产品该产品的用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器等。的用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器等。 （3 3）ARM9TDMIARM9TDMI 采用采用5 5级流水线级流水线ARM9ARM9内核内核，同时配备，同时配备ThumbThumb扩展、调扩展、调试和试和HarvardHarvard总线。在生产工艺相同的情况下，总线。在生产工艺相同的情况下，性能性能可达到可达到ARM7TDMIARM7TDMI的两倍以上。的两倍以上。5.DSP DS

54、P伴随着电子学、数字信号处理技术，以及计算机伴随着电子学、数字信号处理技术，以及计算机技术等科学的发展而产生，是体现这技术等科学的发展而产生，是体现这3个学科综合科研个学科综合科研成果的新器件。由于它具有特殊的结构设计，可实时实成果的新器件。由于它具有特殊的结构设计，可实时实现数字信号处理中的理论和算法，因而在现数字信号处理中的理论和算法，因而在传真、调制解传真、调制解调器、蜂窝电话、语音处理、高速控制及机器人等领域调器、蜂窝电话、语音处理、高速控制及机器人等领域得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。DSP主要以数字方式来处理模拟信号。主要以数字方式来处理模拟信号。DSP的主要特点概括如下：的主

55、要特点概括如下：用哈佛结构提高运算能力。用哈佛结构提高运算能力。（程序和数据存储器相互（程序和数据存储器相互分开各占独立空间，允许指令重叠，减少访问冲突，从分开各占独立空间，允许指令重叠，减少访问冲突，从而获得高速运算能力。）而获得高速运算能力。）用管道式设计加快执行速度。用管道式设计加快执行速度。（采用流水线重叠执行（采用流水线重叠执行指令和指令操作。指令和指令操作。DSP通常有通常有3级管道（级管道（3级流水线）级流水线）TMS320C54和和Motorola公司的公司的586XX（5级流水线）级流水线）在每一时钟周期内执行多个操作。在每一时钟周期内执行多个操作。（DSPDSP的执行周的执

56、行周期是纳秒级）期是纳秒级）支持复杂的支持复杂的DSPDSP编址。编址。特殊的特殊的DSPDSP指令。指令。（例如（例如TMS320C10TMS320C10中的中的LTDLTD指令，指令，可单周期完成加载积存器、数据移动及同时累加操可单周期完成加载积存器、数据移动及同时累加操作。）作。）面向寄存器和累加器。面向寄存器和累加器。支持前、后台处理。支持前、后台处理。拥有简单的单片内存和内存接口。拥有简单的单片内存和内存接口。（它多采用（它多采用SRAM而不是而不是DRAM，前者接口简单，只是价格相，前者接口简单，只是价格相对高一些。对高一些。1.7.2单片机应用系统的结构单片机应用系统的结构1.基

57、本系统基本系统 单片机的基本系统也称为最小系统单片机的基本系统也称为最小系统,这种系统所选择这种系统所选择单片机内部资源已能满足系统的硬件要求单片机内部资源已能满足系统的硬件要求,不需外接存不需外接存储器或储器或I/O接口。这种单片机内含有用户的程序存储接口。这种单片机内含有用户的程序存储器（用户程序写入到只读存储器）。例如：器（用户程序写入到只读存储器）。例如：EPROM型单片机、型单片机、EEPROM型单片机、型单片机、Flash Memory型单型单片机、定制的片机、定制的ROM型单片机。型单片机。单片机基本系统结构如下图所示。单片机基本系统结构如下图所示。输入/输出设备电源复位电路时钟

58、电路单片机单片机基本系统结构单片机基本系统结构2.扩展系统扩展系统 单片机的扩展系统通过单片机的并行扩展总线单片机的扩展系统通过单片机的并行扩展总线（地址总线（地址总线AB、数据总线、数据总线DB、控制总线、控制总线CB）或串）或串行总线（如行总线（如SPI或或I2C总线）在外部扩展程序存储器、总线）在外部扩展程序存储器、数据存储器、数据存储器、I/O接口等，以弥补单片机内部资源的接口等，以弥补单片机内部资源的不足，满足特定的应用系统的软硬件要求。单片机不足，满足特定的应用系统的软硬件要求。单片机扩展系统结构如下图所示。扩展系统结构如下图所示。复位电路时钟电路电源输入/输出设备程序存储器A/D

59、电路D/A电路数据存储器并行接口串行接口单单片片机机I/O接口输入/输出设备串行输入设备串行输出设备单片机扩展系统结构单片机扩展系统结构统一编址1.7.31.7.3单片机的多机应用系统单片机的多机应用系统 单片机的高可靠性、高控制功能、高运行速度是单片机的高可靠性、高控制功能、高运行速度是高科技领域中应用的主要模式。高科技领域中应用的主要模式。 单片机的多机应用系统可分为功能弥散系统、并单片机的多机应用系统可分为功能弥散系统、并行多机处理系统以及局部网络系统。行多机处理系统以及局部网络系统。1.1.功能弥散系统功能弥散系统 该系统是为了满足工程系统各种外围功能要求而设该系统是为了满足工程系统各

60、种外围功能要求而设置的多机系统。每个功能由一个独立的单片机来完置的多机系统。每个功能由一个独立的单片机来完成。主机负责协调、调度，使每个功能都达到高级成。主机负责协调、调度，使每个功能都达到高级智能水平。智能水平。 所未功能弥散，就是指工程系统中可在任意环节所未功能弥散，就是指工程系统中可在任意环节上设置单片机功能子系统，它体现了多机系统的功上设置单片机功能子系统，它体现了多机系统的功能分布。能分布。例如：机器人的计算机多机控制系统就是一个典型例如：机器人的计算机多机控制系统就是一个典型的功能弥散系统的功能弥散系统。主机主机控制机床控制机床坐标指示坐标指示刀库管理刀库管理功能弥散系统功能弥散系

61、统2.2.并行多机控制系统并行多机控制系统 主要是为了满足工程系统的快速需要，以便构成主要是为了满足工程系统的快速需要，以便构成大型的实时工程系统而设置的。大型的实时工程系统而设置的。可实现多点快速采集。可实现多点快速采集。单片机构成一个独立的采集处理单元。下图为并单片机构成一个独立的采集处理单元。下图为并行处理数据采集系统。行处理数据采集系统。数据数据采集采集（1 1）n n主机系统处理主机系统处理采集人机控制采集人机控制并行多机数据采集系统并行多机数据采集系统3.局部网络系统局部网络系统 单片机构成的网络系统主要是分布式测控系统。单片机构成的网络系统主要是分布式测控系统。主要用于通信控制以

62、及构成各种测控用子站系统。主要用于通信控制以及构成各种测控用子站系统。典型的分布式测控系统有两种类型：典型的分布式测控系统有两种类型：树状网络分布式测控系统树状网络分布式测控系统 在系统中，单片机用来构成通信控制总站与功能子在系统中，单片机用来构成通信控制总站与功能子站系统。站系统。(1)通信控制总站设有标准总线和串行总线与主机相通信控制总站设有标准总线和串行总线与主机相连，通过计算机系统作为主机，享用分布式测控系连，通过计算机系统作为主机，享用分布式测控系统中所有信息资源，进行调度和指挥。统中所有信息资源，进行调度和指挥。(2)通信总站到功能子站通信介质可以是无线的，也通信总站到功能子站通信

63、介质可以是无线的，也可以是有线的。有线介质可以是双绞线、同轴、光可以是有线的。有线介质可以是双绞线、同轴、光纤。纤。（3 3）功能子站分布在现场）功能子站分布在现场 按功能要求设置，可以是模拟量采集，也可以是数按功能要求设置，可以是模拟量采集，也可以是数字量采集或开关量检测系统。字量采集或开关量检测系统。主机主机RS-232CRS-232CSTDSTD多总线多总线通信控制总站通信控制总站接接/ /发单元发单元接接/ /发单元发单元接接/ /发单元发单元接接/ /发单元发单元1 1功能子站功能子站n n功能子站功能子站2 2功能子站功能子站树状网络分布式测控系统树状网络分布式测控系统总线分布式测

64、控系统总线分布式测控系统 Intel公司公司1984推出的典型的分布式微机控制系统。推出的典型的分布式微机控制系统。核心芯片是核心芯片是Intel公司公司RUPI-44系列单片机系列单片机8044/8744/8344,它是一个双单片机结构。它是一个双单片机结构。单片机应用系统(用户目标系统)仿真头CPUCPU仿真电缆通信电缆PCPC目标系统CPUCPU单片机系统开发环境组成单片机系统开发环境组成1.7.4 1.7.4 单片机应用系统开发概述单片机应用系统开发概述1.1.开发环境的软硬件构成开发环境的软硬件构成 当用户目标系统设计完成后当用户目标系统设计完成后, ,还需要应用软件的支持还需要应用

65、软件的支持, ,用户目标系统才能成为一个满足用户要求的单片机应用户目标系统才能成为一个满足用户要求的单片机应用系统。但该用户目标系统不具备自开发能力，用系统。但该用户目标系统不具备自开发能力，需要需要借助于单片机仿真器（也称为单片机开发系统）完成借助于单片机仿真器（也称为单片机开发系统）完成该项工作。该项工作。一个典型的单片机开发系统如下图所示。一个典型的单片机开发系统如下图所示。 单片机系统开发环境硬件由单片机系统开发环境硬件由PCPC、单片机仿真器、单片机仿真器、用户目标系统、编程器和数条电缆组成。用户目标系统、编程器和数条电缆组成。软件由软件由PCPC上的单片机集成开发环境软件和编程器软

66、件构成，上的单片机集成开发环境软件和编程器软件构成，前者为单片机仿真器随机软件，后者为编程器随机前者为单片机仿真器随机软件，后者为编程器随机软件。软件。单片机仿真器也称为单片机开发系统。单片机仿真单片机仿真器也称为单片机开发系统。单片机仿真器的各种步骤是：器的各种步骤是：取下用户目标系统单片机芯片取下用户目标系统单片机芯片（目标系统（目标系统CPUCPU），把仿真器上的），把仿真器上的CPUCPU仿真头插入用仿真头插入用户目标系统户目标系统CPUCPU相应的位置，这样将仿真器中的相应的位置，这样将仿真器中的CPUCPU和和ROMROM出借给了目标系统；出借给了目标系统；PCPC通过仿真器和目标

67、系统通过仿真器和目标系统建立起一种透明联系，程序员可观察到程序的运行建立起一种透明联系，程序员可观察到程序的运行和和CPUCPU内部的全部资源情况。内部的全部资源情况。也就是说目标系统的程也就是说目标系统的程序存储器是闲置的，调试的是仿真器中的程序，仿序存储器是闲置的，调试的是仿真器中的程序，仿真器中的程序完全受仿真器的监控程序控制。真器中的程序完全受仿真器的监控程序控制。 待程序调试完毕后，将编程器通过通信电缆连接待程序调试完毕后，将编程器通过通信电缆连接到到PC上，上，将调试好的程序通过编程器写入单片机芯将调试好的程序通过编程器写入单片机芯片（即写入单片机内部的程序存储器），从用户目片（即

68、写入单片机内部的程序存储器），从用户目标系统上拔掉仿真头标系统上拔掉仿真头CPU，即完成了单片机的仿真，即完成了单片机的仿真调试。调试。下图分别为编程器与单片机应用系统运行态下图分别为编程器与单片机应用系统运行态图。图。EPROMEPROMEEPROMEEPROMFlash EEPROMFlash EEPROMCPUCPU编程器编程器单片机应用系统（用户目标系统）目标系统CPUCPU单片机应用系统的运行态单片机应用系统的运行态编程器编程器单片机仿真器是开发调试单片机系统的利器，国内常见单片机仿真器是开发调试单片机系统的利器，国内常见的单片机仿真器有如下几种：的单片机仿真器有如下几种：南京万利电

69、子有限公司南京万利电子有限公司Insight系列仿真器。系列仿真器。周立功单片机发展有限公司周立功单片机发展有限公司TKS系列仿真器。系列仿真器。北京三环北京三环电子有限公司的电子有限公司的3H系列仿真器。系列仿真器。南京爱思南京爱思电子有限公司的电子有限公司的ICE系列单片机仿真器。系列单片机仿真器。常见的编程器有如下几种：常见的编程器有如下几种：中国台湾地区生产的中国台湾地区生产的ALL03、ALL07、ALL11系列通用编程器。系列通用编程器。南京西尔特电子公南京西尔特电子公司的万用编程器司的万用编程器SUPERPRO北京润飞机电公司的北京润飞机电公司的RF-1800系列通用编程器系列通

70、用编程器2.单片机的在线编程单片机的在线编程 在进行单片机开发时，仿真器和编程器是必不可少在进行单片机开发时，仿真器和编程器是必不可少的。调试过程需要仿真器，仿真、调试完的程序，需的。调试过程需要仿真器，仿真、调试完的程序，需要借助编程器写到单片机内部或外接的程序存储器中。要借助编程器写到单片机内部或外接的程序存储器中。仿真器和编程器价格从几百元到几千元不等，对于一仿真器和编程器价格从几百元到几千元不等，对于一般的单片机开发者来说开支较大。另外，开发过程中般的单片机开发者来说开支较大。另外，开发过程中程序的修改要反复编程，也比较麻烦。程序的修改要反复编程，也比较麻烦。随着单片机技术的发展，出现

71、了在线编程的单片机。随着单片机技术的发展，出现了在线编程的单片机。这种在线编程（这种在线编程（ISP）和在线应用编程（）和在线应用编程（IAP）。）。ISP一般通过单片机专用的串行编程接口对单片机内一般通过单片机专用的串行编程接口对单片机内部的部的Flash存储器进行编程，而存储器进行编程，而IAP技术是从结构上将技术是从结构上将Flash存储器映射为两个存储体，当运行一个存储体上存储器映射为两个存储体，当运行一个存储体上的用户程序时，可对另一存储体重新编程，之后将控的用户程序时，可对另一存储体重新编程，之后将控制从一个存储体转向另一个。制从一个存储体转向另一个。ISP实现需外部电路辅助实现，而实现需外部电路辅助实现，而IAP的实现更加灵的实现更加灵活，通常用串行口接到计算机的活，通常用串行口接到计算机的RS232口。口。ISP和和IAP为单片机的实验和开发带来了很大的方便为单片机的实验和开发带来了很大的方便和灵活性。和灵活性。利用利用ISP和和IAP，不需要编程器就可以进行单片机的，不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即为成品，甚至可以远程在线升级或改变调试结束即为成品，甚至可以远程在线升级或改变单片机中的程序。单片机中的程序。