第1章 概述( 机械 )

1、1 授课专业：机械授课专业：机械12级级 授课学时：授课学时： 54学时学时 理论教学：理论教学：46学时学时 实验教学：实验教学：8学时学时 2 单片机、DSP、ARM 3 4 出租车计价器及电子称出租车计价器及电子称 5 6 一个液晶显示的数字式电脑温度计一个液晶显示的数字式电脑温度计 7 8 单片机职业需求 招聘启事见 有关word文件。 单片机硬件工程师；单片机软件工程师； 智能仪器； 从事：从事：开发、测试、维修、维护、销售等 等。 9 第一章第一章 单片机概述单片机概述 第二章第二章 单片机的硬件结构单片机的硬件结构 第三章第三章 单片机的指令系统单片机的指令系统 第四章第四章 汇

2、编语言程序设计汇编语言程序设计 第五章第五章 单片机中断系统单片机中断系统 第六章第六章 单片机的定时器单片机的定时器/计数器计数器 第七章第七章 单片机串行通信口单片机串行通信口 第八章第八章 存储器扩展；存储器扩展；I/O口；口；A/D;D/A接口等接口等 先修课程：先修课程：模电、数电和电路等。模电、数电和电路等。 授课内容授课内容 10 第第1章章 单片机概述单片机概述 1.1 什么是单片机什么是单片机 1.2 单片机的发展历史单片机的发展历史 1.3 单片机的特点单片机的特点 1.4 单片机的应用单片机的应用 1.5 单片机的发展趋势单片机的发展趋势 1.6 MCS-51系列与系列与

3、AT89C5x系列单片机系列单片机 11 1.1.1 计算机的发展概述计算机的发展概述 电子计算机的问世及其经典结构电子计算机的问世及其经典结构 ，第一台，第一台 电子数字计算机问世，电子数字计算机问世， 这标志着计算机时代这标志着计算机时代 的到来。的到来。 （CALCULATOR） 12 计算机技术的发展，相继经历了计算机技术的发展，相继经历了个时代：个时代： 计算机的结构仍然没有突破计算机的结构仍然没有突破 提出的计算机的经典结构框架。提出的计算机的经典结构框架。 13 匈牙利籍数学家匈牙利籍数学家在方案的设计上做出了重要的贡在方案的设计上做出了重要的贡 献。献。1946年年6月，他又提

4、出了月，他又提出了“程序存储程序存储”和和“二进制运算二进制运算”的的 思想，进一步构建了思想，进一步构建了 这一计算机的经典结构。这一计算机的经典结构。 电子计算机的经典结构电子计算机的经典结构 14 模拟计算机 通用 计算机 数字计算机 专用 巨型机巨型机 大型机大型机 中型机中型机 小型机小型机 微型机（单片机）微型机（单片机） 单片机单片机 15 计算机计算机 微型计算机（微机）：微型计算机（微机）：microcomputer 单片机：单片机：single chip microcontroller 运算器、控制器运算器、控制器， 做在一个芯片上一个芯片上，该片称为微处理器微处理器 （m

5、icroprocessor）, 或CPU（central processing unit）。 微处理器微处理器，不能算作计算机，但包含计算机的核心部分：运算器和控制运算器和控制 器器。 在微处理器微处理器基础上，配以存储器（存储器（ROM，RAM）、）、I/O接口芯片接口芯片，构成 微型计算机（微型计算机（微机微机）。 16 。 各部分通过地址总线（各部分通过地址总线（AB）、数据总线（）、数据总线（DB）和）和 控制总线（控制总线（CB）相连。）相连。 存储器I/O接口 I/O设备 17 微微机的发展过程机的发展过程 19711971年年1 1月，月，INTELINTEL公司的特公司的特 德

6、德霍夫在与日本商业通讯公司霍夫在与日本商业通讯公司 合作研制出合作研制出（即（即Intel Intel 40044004）。）。 8008 8008，80808080，80868086，80888088， 8028680286，8038680386，8048680486， 8058680586。PCPC机机4004微处理器微处理器 18 输入设备 运算器输出设备 存储器控制器 运算器运算器+控制器控制器 输入设备输入设备 输出设备输出设备 存储器存储器 19 单片机：单片机：一片半导体硅片集成一片半导体硅片集成中央处理单元中央处理单元 （CPUCPU）、存储器（）、存储器（RAMRAM、ROM

7、ROM）、并行）、并行I/OI/O、串行、串行 I/OI/O、定时器、定时器/ /计数器、中断系统、系统时钟电路计数器、中断系统、系统时钟电路 及系统总线及系统总线的微型计算机。的微型计算机。 具有具有微型计算机微型计算机的属性的属性，因而被称为单片微型计，因而被称为单片微型计 算机，简称算机，简称单片机单片机，微控制器微控制器(microcontroller)。 20 主要应用于主要应用于测控领域测控领域。单片机使用时，通常是。单片机使用时，通常是处于测控系处于测控系 统的核心地位统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为 嵌入式控制器嵌入式控制

8、器（EMCUEMCU，Embedded MicroControllerEmbedded MicroController Unit Unit），）， 或或微控制器微控制器（MCUMCU，MicroControllerMicroController Unit Unit）。我国习惯于我国习惯于 使用使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。 单片机单片机体积小体积小、成本低成本低，嵌入到工业控制单元、机器人、，嵌入到工业控制单元、机器人、 智能仪器仪表、汽车电子系统、武器系统、家用电器、办智能仪器仪表、汽车电子系统、武器系统、家用电器、办 公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通公自动化设备

9、、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通 讯产品中。讯产品中。 21 按照其用途可分为按照其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）通用型通用型单片机单片机就是其内部可开发的资源（如存储就是其内部可开发的资源（如存储 器、器、I/OI/O等各种外围功能部件等）可以全部提供给用户。等各种外围功能部件等）可以全部提供给用户。 用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心，用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心， 再配以外围接口电路及其它外围设备，并编写相应的再配以外围接口电路及其它外围设备，并编写相应的 软件来满足各种不同需要的测控系统。通常所说的和软件来满足各种不同

10、需要的测控系统。通常所说的和 本书本书介绍的是指介绍的是指通用型单片机通用型单片机。 （2 2）专用型专用型单片机是专门针对某些产品的单片机是专门针对某些产品的特定用途特定用途而而 制作的单片机。制作的单片机。 22 例如，例如，各种家用电器中的控制器等。由于用于特定用途，各种家用电器中的控制器等。由于用于特定用途， 单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产“专专 用用”的单片机芯片。的单片机芯片。 由于在设计中，已经对由于在设计中，已经对“专用专用”单片机的系统单片机的系统结构最简结构最简 化化、可靠性可靠性和和成本的最佳化成本的最佳化等方面都

11、做了全面的综合考等方面都做了全面的综合考 虑，所以虑，所以“专用专用”单片机具有十分明显的综合优势。单片机具有十分明显的综合优势。 无论无论“专用专用”单片机在用途上有多么单片机在用途上有多么“专专”，其基本结，其基本结 构和工作原理都是构和工作原理都是以通用单片机为基础以通用单片机为基础的。的。 23 单片机单片机按按其处理的其处理的二进制位数二进制位数主要分为：主要分为：4 4位位单片机、单片机、 8 8位位单片机、单片机、1616位位单片机和单片机和3232位位单片机。单片机。 第一阶段第一阶段（19741974年年19761976年）：单片机年）：单片机初级阶段初级阶段。 INTEL4

12、004INTEL4004：将十几个芯片压缩成将十几个芯片压缩成3 3个集成电路芯片。个集成电路芯片。 2 2个芯片：程序存储器、数据存储器。个芯片：程序存储器、数据存储器。（ROM,RAMROM,RAM） 1 1个芯片：集成运算器、控制器、寄存器。个芯片：集成运算器、控制器、寄存器。（CPUCPU） 特点：价格便宜，主要用于家用电器，电子玩具等简特点：价格便宜，主要用于家用电器，电子玩具等简 单控制系统单控制系统 24 第二阶段第二阶段（19761976年年19781978年）：年）：低性能单片机阶段低性能单片机阶段。 19761976年年：IntelIntel的的MCS-48MCS-48单片

13、机单片机（8 8位）位）： 8 8位位CPU,12kCPU,12k字节字节ROM,64128ROM,64128字节字节RAMRAM，2727根根I/OI/O，1 1个个8 8 位定时器位定时器/ /计数器，寻址范围计数器，寻址范围4kB4kB。 里程碑：在一块单晶芯片上集成一台计算机。里程碑：在一块单晶芯片上集成一台计算机。 19771977年年GIGI公司推出了公司推出了PIC1650PIC1650； 25 第三阶段第三阶段（19781978年年19831983年）：年）：高性能单片机阶段高性能单片机阶段。 19781978年，年，ZilogZilog公司公司推出推出Z8Z8单片机单片机，M

14、ortorolaMortorola推出推出68016801 单片机单片机。 19801980年年IntelIntel的的MCS-51MCS-51单片机单片机（8 8位）位） 8 8位位CPU,48kCPU,48k字节字节ROM,128256ROM,128256字节字节RAMRAM，3232根根I/OI/O，2323 个个8 8位定时器位定时器/ /计数器，寻址范围计数器，寻址范围64kB64kB，串行通信接口，串行通信接口， 有的片内还带有有的片内还带有A/DA/D转换器。既可单机使用，也可以组转换器。既可单机使用，也可以组 成系统。成系统。 由于这类单片机的性能价格比高，所以被广泛应用，是由

15、于这类单片机的性能价格比高，所以被广泛应用，是 目前应用数量最多的单片机。目前应用数量最多的单片机。 26 第四阶段第四阶段（19831983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位单片机位单片机推出阶段推出阶段。 1616位典型产品位典型产品IntelIntel公司公司的的MCS-96MCS-96系列系列单片机。单片机。3232位单片位单片 机除了具有更高的集成度外，其数据处理速度比机除了具有更高的集成度外，其数据处理速度比1616位单位单 片机提高许多，性能比片机提高许多，性能比8 8位、位、1616位单片机更加优越。位单片机更

16、加优越。 2020世纪世纪9090年代年代单片机制造业大发展时期，单片机制造业大发展时期，MortorolaMortorola、 IntelIntel、ATMELATMEL、德州仪器（、德州仪器（TITI）、三菱、日立、飞利浦、）、三菱、日立、飞利浦、 LGLG等公司开发一大批性能优越的单片机等公司开发一大批性能优越的单片机。 特点：计算速度和控制能力大幅提高，具有很强的实时特点：计算速度和控制能力大幅提高，具有很强的实时 处理能力，用于高速、复杂的控制系统，以及高端嵌入处理能力，用于高速、复杂的控制系统，以及高端嵌入 式控制领域。例如智能手机，汽车电子，工业控制，机式控制领域。例如智能手机，

17、汽车电子，工业控制，机 器人，军事领域等。器人，军事领域等。 27 单片机是单片机是集成电路技术集成电路技术与与微型计算机技术微型计算机技术高速发展的产高速发展的产 物。体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，物。体积小、价格低、应用方便、稳定可靠，因此，给给 工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。 由于由于体积小，很容易地嵌入到系统体积小，很容易地嵌入到系统之中，以实现各种方之中，以实现各种方 式的检测、计算或控制，这一点，一般微机根本做不到。式的检测、计算或控制，这一点，一般微机根本做不到。 由于单片机本身就是一个微型计算机，因此只要在

18、单片由于单片机本身就是一个微型计算机，因此只要在单片 机的外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵机的外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵 活地构成各种应用系统，活地构成各种应用系统，如工业自动检测监视系统、数如工业自动检测监视系统、数 据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。 28 单片机单片机 特点：特点： 体积小、可靠性高。体积小、可靠性高。 性能价格比高。性能价格比高。 使用方便。使用方便。 工艺先进。工艺先进。 因此，适用于工业控制、仪器仪表、因此，适用于工业控制、仪器仪表、 家电自动化、智能化等。家电自动化、智能化等。 29

19、1 1工业检测与控制工业检测与控制 主要应用：主要应用：工业过程控制、智能工业过程控制、智能 控制、设备控制、数据采集和传控制、设备控制、数据采集和传 输、测试、测量、监控等。在工输、测试、测量、监控等。在工 业自动化的领域中，业自动化的领域中，机电一体化机电一体化 技术技术将发挥愈来愈重要的作用，将发挥愈来愈重要的作用， 在这种集机械、微电子和计算机在这种集机械、微电子和计算机 技术为一体的综合技术（如技术为一体的综合技术（如机器机器 人技术人技术）中，单片机发挥着非常）中，单片机发挥着非常 重要的作用。重要的作用。 30 2 2仪器仪表仪器仪表 目前对仪器仪表的目前对仪器仪表的自动化自动化

20、和和智能化智能化要求越来越高。单要求越来越高。单 片机的使用有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简片机的使用有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简 化结构，减小体积而易于携带和使用，化结构，减小体积而易于携带和使用，加速仪器仪表加速仪器仪表 向数字化、智能化、多功能化方向向数字化、智能化、多功能化方向发展。发展。 单片机可以用于各种物理量的采集与控制。单片机可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电电流、电 压、温度、液位、流量压、温度、液位、流量等五大参数的等五大参数的采集和控制采集和控制均可均可 以利用单片机方便地实现。以利用单片机方便地实现。 31 3 3消费类电子产品消费类电子产品 例如，洗

21、衣机、电冰箱、空调机、电风扇、电视机、微波例如，洗衣机、电冰箱、空调机、电风扇、电视机、微波 炉、加湿机、消毒柜等。嵌入了单片机后，功能和性能大炉、加湿机、消毒柜等。嵌入了单片机后，功能和性能大 大提高，并实现智能化、最优化控制。大提高，并实现智能化、最优化控制。 4 4通讯通讯 在调制解调器、各类手机、传真机、程控电话交换机、信在调制解调器、各类手机、传真机、程控电话交换机、信 息网络及各种通讯设备中，单片机也已经得到广泛应用。息网络及各种通讯设备中，单片机也已经得到广泛应用。 5 5武器装备武器装备 在在现代化的武器装备现代化的武器装备中，如飞机、军舰、坦克、导弹、鱼中，如飞机、军舰、坦克

22、、导弹、鱼 雷制导、智能武器装备、航天飞机导航系统，都有单片机雷制导、智能武器装备、航天飞机导航系统，都有单片机 嵌入其中。嵌入其中。 32 6 6各种终端及计算机外部设备各种终端及计算机外部设备 计算机网络终端（如银行终端）以及计算机外部设备（如计算机网络终端（如银行终端）以及计算机外部设备（如 打印机、硬盘驱动器、绘图机、传真机、复印机等）中都打印机、硬盘驱动器、绘图机、传真机、复印机等）中都 使用了单片机作为控制器。使用了单片机作为控制器。 7 7汽车电子设备汽车电子设备 已经广泛地应用在已经广泛地应用在各种汽车电子设备各种汽车电子设备中，中，如如汽车安全系统、汽车安全系统、 汽车信息系

23、统、智能自动驾驶系统、卫星汽车导航系统、汽车信息系统、智能自动驾驶系统、卫星汽车导航系统、 汽车紧急请求服务系统、汽车防撞监控系统、汽车自动诊汽车紧急请求服务系统、汽车防撞监控系统、汽车自动诊 断系统以及汽车黑匣子等。断系统以及汽车黑匣子等。 33 8 8分布式多机系统分布式多机系统 在较复杂多节点的测控系统中，常采用在较复杂多节点的测控系统中，常采用分布式多机系分布式多机系 统统。 一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定 的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。在的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。在 这种系统中，单片机往往作

24、为一个终端机，安装在系这种系统中，单片机往往作为一个终端机，安装在系 统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。 从从工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电 子产品子产品等方面，等方面，直到国防尖端技术领域直到国防尖端技术领域，单片机都发，单片机都发 挥着挥着十分重要的作用十分重要的作用。 34 微机微机（桌面应用桌面应用/PC机机）属于通用计算机，主要应）属于通用计算机，主要应 用于数据处理、办公自动化及辅助设计。用于数据处理、办公自动化及辅助设计。 单片机单片机（嵌入式应用嵌入式应用）属

25、于专用计算机，主）属于专用计算机，主 要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、 智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系 统。统。 35 单片机系统与PC系统实例图 36 PC的鼠标 单片机单片机 37 PC机的光驱 38 U盘 39 单片机和PC的差别 项目项目 PC机机 单片机单片机 概念概念 形态标准，外部设备齐全，形态标准，外部设备齐全， 应用多个单片机和一个微处应用多个单片机和一个微处 理器、通过装配不同的应用理器、通过装配不同的应用 软件，多个部件组成的适应软件，多个部件组成的适应 社会各个方面的计算机

26、应用社会各个方面的计算机应用 系统系统 芯片级产品。它以某一种微处理芯片级产品。它以某一种微处理 器为核心，将器为核心，将RAM、总线、总线、 ROM/EPROM、总线逻辑、定、总线逻辑、定 时时/计数器、并行计数器、并行I/O口、串行口、串行I/O 口、看门狗、脉宽调制输出、口、看门狗、脉宽调制输出、 A/D、D/A等集成到一块芯片内等集成到一块芯片内 主机板主机板复杂复杂简单简单 CPU奔腾、奔腾、AMD等等片内集成片内集成 存储器存储器硬盘、内存条硬盘、内存条片内集成或外扩展芯片片内集成或外扩展芯片 操作系统操作系统Windows或或Linux等等自己编制、自行开发自己编制、自行开发 输

27、出输出CRT或或LCD屏幕等屏幕等 端口输出电信号驱动端口输出电信号驱动LED数码管数码管 或或LCD、发光管指示、发光管指示 输入输入标准键盘、鼠标等标准键盘、鼠标等端口输入非标准键盘及电信号端口输入非标准键盘及电信号 编程语言编程语言VC、VB等等汇编语言或汇编语言或C语言语言 应用应用常在办公室、家庭见到常在办公室、家庭见到已经嵌入到产品中，几乎见不到已经嵌入到产品中，几乎见不到 40 单片机的发展趋势将是单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电向大容量、高性能化，外围电 路内装化等方面发展路内装化等方面发展。为满足不同用户的要求，各公。为满足不同用户的要求，各公 司竞相推出能满足

28、不同需要的产品。司竞相推出能满足不同需要的产品。 1 1CPUCPU的改进的改进 （1 1）增加）增加CPUCPU数据总线宽度数据总线宽度。例如，各种。例如，各种1616位单片机位单片机 和和3232位单片机，数据处理能力要优于位单片机，数据处理能力要优于8 8位单片机。另外，位单片机。另外， 8 8位单片机内部采用位单片机内部采用1616位数据总线位数据总线，其数据处理能力明，其数据处理能力明 显优于一般显优于一般8 8位单片机。位单片机。 （2 2）采用）采用双双CPUCPU结构，以提高数据处理能力。结构，以提高数据处理能力。 41 2 2存储器的发展存储器的发展 （1 1）片内程序存储器

29、普遍采用）片内程序存储器普遍采用闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器）存储器。 可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。 （2 2）加大存储容量加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器。目前有的单片机片内程序存储器 容量可达容量可达128KB128KB甚至更多。甚至更多。 3 3片内片内I/OI/O的改进的改进 （1 1）增加并行口）增加并行口驱动能力驱动能力，以减少外部驱动芯片。有，以减少外部驱动芯片。有 的单片机可以直接输出大电流和高电压，以便能直接的单片机可以直接输出大电流和高电压，以便能直接 驱动驱动LEDLED和和VFDVFD（荧光显示器）。

30、（荧光显示器）。 （2 2）有些单片机设置了一些）有些单片机设置了一些特殊的串行特殊的串行I/OI/O功能功能，为，为 构成分布式、网络化系统构成分布式、网络化系统提供方便条件。提供方便条件。 42 4 4低功耗化低功耗化 CMOSCMOS化，功耗小，配置有化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等待状态、睡眠状态、关闭状态 等工作方式。消耗电流仅在等工作方式。消耗电流仅在A A或或nAnA量级，适于电池供电的量级，适于电池供电的 便携式、手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。便携式、手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。 5 5外围电路内装化外围电路内装化 众多外围电路全部装入片内

31、，即众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化系统的单片化是目前发展是目前发展 趋势之一。片上集成有趋势之一。片上集成有8 8通道通道A/DA/D、两路、两路D/AD/A、两路电压比、两路电压比 较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和 6464个通用个通用I/OI/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接 口（两个口（两个UARTUART、SPISPI）等。一片芯片就是一个）等。一片芯片就是一个“测控测控”系系 统。统。 43 综上所述，单片机正在综上所述，单片机正在向多功能、高性能、高速度向多功

32、能、高性能、高速度 （时钟达（时钟达40MHz40MHz）、低电压（）、低电压（2.7V2.7V即可工作）、低功耗、即可工作）、低功耗、 低价格（几元钱）、外围电路内装化以及片内程序存低价格（几元钱）、外围电路内装化以及片内程序存 储器和数据存储器容量不断增大储器和数据存储器容量不断增大的方向发展。的方向发展。 44 单片机产品近况单片机产品近况 ATMELATMEL公司融入公司融入Flash存储器技术的存储器技术的AT89AT89系列系列； PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51、80C55280C552系列；系列； 华邦公司的华邦公司的W78C51W78C51、W77

33、C51W77C51高速低价高速低价系列；系列； ADIADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列； LGLG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低压高速低压高速系列；系列； MaximMaxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（50MIPS）系列；系列； CygnalCygnal公司的公司的C8051FC8051F系列高速系列高速SOC单片机。单片机。 单片机产品繁多，单片机产品繁多，近近 年来推出的年来推出的与与80C51兼容兼容的主要产品有：的主要产品有： 45 非非80C51结构单片机新品结构单片机新品不断推出，给用户提供不

34、断推出，给用户提供 了更为广泛的选择空间了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非，近年来推出的非80C51系系 列的主要产品有：列的主要产品有： Intel的的MCS-196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MSP430F系列系列16位位低功耗低功耗单片机单片机 ； 台湾台湾凌阳公司生产的具有凌阳公司生产的具有DSP功能的功能的16位单片机。位单片机。 46 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

35、 MCSMCS是是IntelIntel公司单片机的系列符号，如公司单片机的系列符号，如MCS-48MCS-48、MCS-MCS- 5151、MCS-96MCS-96系列单片机。系列单片机。 MCS-51MCS-51系列单片机主要包括系列单片机主要包括 基本型基本型：8031/8051/87518031/8051/8751 低功耗型低功耗型：80C31/80C51/87C5180C31/80C51/87C51） 增强型增强型：8032/8052/87528032/8052/8752。 在上世纪在上世纪8080年代和年代和9090年代，年代，MCS-51MCS-51系列是在我国应用系列是在我国应用

36、 最为广泛的单片机机型之一最为广泛的单片机机型之一。 47 48 近年来，世界上单片机芯片生产厂商推出的近年来，世界上单片机芯片生产厂商推出的与与8051 （80C51）兼容的主要产品）兼容的主要产品如如表表1-2所示。所示。 49 在众多的在众多的衍生机型衍生机型中，中，ATMELATMEL公司的公司的AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x 系列，尤其是系列，尤其是AT89C51/AT89S51AT89C51/AT89S51和和AT89C52/AT89S52AT89C52/AT89S52在在8 8 位单片机市场中位单片机市场中占有较大的市场份额占有较大的市场份额。 AT

37、MELATMEL公司公司19941994年以年以E E2 2PROMPROM技术与技术与IntelIntel公司的公司的80C5180C51内内 核的使用权进行交换。核的使用权进行交换。 ATMELATMEL公司的公司的技术优势是闪烁（技术优势是闪烁（FlashFlash）存储器技术）存储器技术， 将将FlashFlash技术与技术与80C5180C51内核相结合，形成了片内带有内核相结合，形成了片内带有 FlashFlash存储器的存储器的AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x系列单片机。系列单片机。 50 AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x系

38、列与系列与MCS-51MCS-51系列系列在原有功能、引脚以及指令在原有功能、引脚以及指令 系统方面完全兼容系统方面完全兼容。 此外，某些品种此外，某些品种又增加了一些新的功能又增加了一些新的功能，如，如看门狗定时器看门狗定时器WDTWDT、 ISPISP（在系统编程也称在线编程）及（在系统编程也称在线编程）及SPISPI串行接口串行接口技术等。片内技术等。片内 FlashFlash存储器允许在线（存储器允许在线（+5V+5V）电擦除、电写入或使用编程器对其）电擦除、电写入或使用编程器对其 重复编程。重复编程。 另外，另外，AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x单片机单片

39、机还支持由软件选择的还支持由软件选择的两种两种节电工节电工 作方式作方式，非常适于，非常适于低功耗的场合低功耗的场合。 与与MCS-51MCS-51系列的系列的87C5187C51单片机相比单片机相比，AT89C51/AT89S51AT89C51/AT89S51单片机单片机片内片内 的的4KB Flash4KB Flash存储器存储器取代了取代了87C5187C51片内的片内的4KB EPROM4KB EPROM。AT89S51AT89S51片内片内 的的FlashFlash存储器可在线编程或使用编程器存储器可在线编程或使用编程器 51 52 53 1.7 单片机组成结构单片机组成结构 54

40、微机化测控系统框图 测 控 对 象 传感器 执行器 传感器 执行器 模拟量输入通道 模拟量输出通道 开关量输入通道 开关量输出通道 单 片 机 人机接口 通信接口 计算机 网络接口 55 1.5 单片机应用系统开发简介单片机应用系统开发简介 1.5.1 1.5.1 单片机应用系统的开发单片机应用系统的开发 正确无误的正确无误的硬件设计硬件设计和良好的和良好的软件功能设软件功能设 计计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完完 成这一目标的过程称为成这一目标的过程称为单片机应用系统的开发单片机应用系统的开发。 单片机作为一片集成了微型计算机基本部件单片机作为

41、一片集成了微型计算机基本部件 的集成电路芯片，与通用微机相比，它自身没有的集成电路芯片，与通用微机相比，它自身没有 开发功能，必须借助开发机（一种特殊的计算机开发功能，必须借助开发机（一种特殊的计算机 系统）来完成如下任务：系统）来完成如下任务： 排除排除应用系统的应用系统的硬件故障硬件故障和和软件错误软件错误； 程序固化程序固化到内部或外部程序存储器芯片中。到内部或外部程序存储器芯片中。 56 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 称为汇编。常用的汇编方法有三种：常用的汇编方法有三种： 手工汇编；手工汇

42、编； 利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；利用开发机的驻留汇编程序进行汇编； 交叉汇编。交叉汇编。 现在人们还可以常常采用高级语言（如现在人们还可以常常采用高级语言（如C51）进）进 行单片机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移行单片机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移 植和修改方便的优点，适合于较为复杂系统的开发。植和修改方便的优点，适合于较为复杂系统的开发。 57 1.5.2 1.5.2 单片机应用系统传统开发方式单片机应用系统传统开发方式 利用独立型仿真器开发利用独立型仿真器开发 通用型仿真器是国内仿真 CPU种类最多、功能最强大、性能最可靠的仿 真器，支持MCS51、MCS96、P

43、IC等系列单片 机，可在WAVE6000和Keil双调试环境进行硬 件仿真。 58 利用非独立型仿真器开发利用非独立型仿真器开发 RS-232C 目标系统 连接线 开发系统 59 1.6 课前补充强化概念课前补充强化概念 学习方法：学习方法： 1）淡化原理，强调会应用！）淡化原理，强调会应用！ 2）要记的多，）要记的多，111条指令，条指令，40条引脚的功能和用途，内部结构和工条引脚的功能和用途，内部结构和工 作方式。作方式。 所以必须经常复习和练习所以必须经常复习和练习 ； 记忆是理解的基础；记忆是理解的基础； 基本概念应该记住！熟悉理解单片机类课程的词汇和概念。基本概念应该记住！熟悉理解单

44、片机类课程的词汇和概念。 认真读书上的每一个字，在明白单元词汇的基础上去理解。认真读书上的每一个字，在明白单元词汇的基础上去理解。 60 1.机器语言机器语言：用：用二进制代码二进制代码表示，能被计算机识别和执行的语表示，能被计算机识别和执行的语 言。用机器语言编写的程序称为言。用机器语言编写的程序称为目标程序目标程序。繁琐、不易记忆、。繁琐、不易记忆、 易出错。易出错。 2.汇编语言汇编语言：用：用助记符助记符表示的面向机器的程序设计语言。易记表示的面向机器的程序设计语言。易记 忆、易检查。用汇编语言编写的程序为忆、易检查。用汇编语言编写的程序为源程序源程序。源程序必须。源程序必须经经 过翻

45、译过翻译加工变成加工变成目标程序目标程序才能被计算机所识别。才能被计算机所识别。 3.高级语言高级语言：通用性强、便于人机对话，使用方便。：通用性强、便于人机对话，使用方便。 例：例：FORTRAN、BASIC、COBOL、C、C+、VB、VC 等。等。 61 # 使用单片机解决实际问题流程：使用单片机解决实际问题流程： 1. 了解单片微型计算机的硬件结构及外部扩展；了解单片微型计算机的硬件结构及外部扩展； 2. 熟悉单片机的指令系统及编程结构；熟悉单片机的指令系统及编程结构； 3. 掌握编写程序的基本方法；掌握编写程序的基本方法； 4. 基本掌握单片机用户系统的设计方法；基本掌握单片机用户系统的设计方法；