单片计算机及其应用 第0章.

1、单片机原理及应用单片机原理及应用 电 子 工 业 出 版 社电 子 工 业 出 版 社主主 编编 张迎新张迎新课件制作：单片机课程组课件制作：单片机课程组绪论第一章 计算机基础知识第二章 单片机原理与结构第三章 MCS51单片机指令系统第四章 汇编语言程序设计基础绪绪 论论1 计算机发展史计算机发展史2 微机发展史微机发展史 3 单片机与微机单片机与微机4 单片机应用单片机应用 绪 论1 计算机发展史计算机发展史 1946年年美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上第一台数字电子计算机。计了世界上第一台数字电子计算机。 它的运算速度不高，却是一个它

2、的运算速度不高，却是一个庞然大物庞然大物。 电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子电子器件器件的不同来划分的。的不同来划分的。 返回返回1 计算机发展史计算机发展史 1946年年美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上第一台数字电子计算机。第一台数字电子计算机。 它的运算速度不高，却是一个它的运算速度不高，却是一个庞然大物庞然大物。 18000个电子管个电子管 1500个继电器个继电器 消耗功率为消耗功率为50 占地占地300平方米平方米 重重30吨吨 价值价值48万美元。万美元。 返回返

3、回1 计算机发展史计算机发展史 1946年年美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上第一台数字电子计算机。第一台数字电子计算机。它的运算速度不高，却是一个它的运算速度不高，却是一个庞然大物庞然大物。 电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件电子器件的不同的不同来划分的。来划分的。 年 代 电 子 器 件 应 用 范 围1946-1958电子管科研院校进行科学运算 1958-1964晶体管工矿企业、机关事务进行数据处理工业控制 1964-1971SSI、MSI出现了小型机 1971-LSI

4、、VLSI深入到社会的各个领域，出现了微机 返回返回2 微机发展史微机发展史 1971年年Intel公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机台微机Intel4004。以。以CPU的发展、演变过程为线索，介绍的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，主要以微机系统的发展过程，主要以Intel公司的公司的CPU为主线。为主线。 第一代：第一代：4位及低档位及低档8位微处理器位微处理器 第二代：中、低档第二代：中、低档8位微处理器位微处理器 第三代：高、中档第三代：高、中档8位微处理器位微处理器 第四代：第四代：16及低档及低档32位微处理器位微处理器 第

5、五代：高档第五代：高档32位微处理器位微处理器返回返回2 微机发展史微机发展史 1971年年Intel公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机Intel4004 以以CPU的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU为主线。为主线。 第一代：第一代：4位及低档位及低档8位微处理器位微处理器第二代：中、低档第二代：中、低档8位微处理器位微处理器第三代：高、中档第三代：高、中档8位微处理器位微处理器第四代：第四代：16及低档及低档32位微处理器位微处理器第五代：高

6、档第五代：高档32位微处理器位微处理器返回返回 1971年年，Intel公司推出第一片公司推出第一片4位微处理位微处理器器Intel4004，以其为核心组成了一台高级袖珍，以其为核心组成了一台高级袖珍计算机。随后出现的计算机。随后出现的Intel4040，是第一片通用，是第一片通用的的4位微处理器。位微处理器。 1972年年，Intel8008，8位，集成度约位，集成度约2000管管/片，时钟频率片，时钟频率1MHz。 2 微机发展史微机发展史 1971年年Intel公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机Intel4004 以以CPU的发展、演变过

7、程为线索，介绍微机系统的发展过程，的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU为主线。为主线。 第一代：第一代：4位及低档位及低档8位微处理器位微处理器第二代：中、低档第二代：中、低档8位微处理器位微处理器第三代：高、中档第三代：高、中档8位微处理器位微处理器第四代：第四代：16及低档及低档32位微处理器位微处理器第五代：高档第五代：高档32位微处理器位微处理器返回返回 1973年年1974年年，Intel8008、M6800、Rockwell6502，8位，集成度位，集成度5000管管/片，时钟频率片，时钟频率24MHz。 这一时期，微处理器的设计

8、和生产技术已经相这一时期，微处理器的设计和生产技术已经相当成熟，组成微机系统的其它部件也愈来愈齐全，当成熟，组成微机系统的其它部件也愈来愈齐全，系统朝着提高集成度、提高功能与速度，减少组成系统朝着提高集成度、提高功能与速度，减少组成系统所需的芯片数量的方向发展。系统所需的芯片数量的方向发展。2 微机发展史微机发展史 1971年年Intel公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机Intel4004 以以CPU的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU为主线。为

9、主线。 第一代：第一代：4位及低档位及低档8位微处理器位微处理器第二代：中、低档第二代：中、低档8位微处理器位微处理器第三代：高、中档第三代：高、中档8位微处理器位微处理器第四代：第四代：16及低档及低档32位微处理器位微处理器第五代：高档第五代：高档32位微处理器位微处理器返回返回 1975年年1976年年，Z80，Intel8085，8位，时钟频率位，时钟频率24MHz，集成度约集成度约10000管管/片。片。 出现了一系列出现了一系列单片机单片机。2 微机发展史微机发展史 1971年年Intel公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机Intel

10、4004 以以CPU的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU为主线。为主线。 第一代：第一代：4位及低档位及低档8位微处理器位微处理器第二代：中、低档第二代：中、低档8位微处理器位微处理器第三代：高、中档第三代：高、中档8位微处理器位微处理器第四代：第四代：16及低档及低档32位微处理器位微处理器第五代：高档第五代：高档32位微处理器位微处理器返回返回 1978年年，Intel首次推出首次推出16位处理器位处理器8086（时钟频率达到（时钟频率达到48MHz），），8086的内部和外部数据总线都是的

11、内部和外部数据总线都是16位，地址位，地址总线为总线为20位，可直接访问位，可直接访问1MB内存单元。内存单元。1979年年，Intel又推出又推出8086的姊妹芯片的姊妹芯片8088（时钟频率达到（时钟频率达到48MHz），集成度达到），集成度达到2万万6万管万管/片。它与片。它与8086不同的是不同的是外部数据总线为外部数据总线为8位（地址线为位（地址线为20位）。位）。1982年年，Intel推出了推出了80286（时钟频率为（时钟频率为10MHz），该芯片），该芯片仍然为仍然为16位结构，但地址总线扩展到位结构，但地址总线扩展到24位，可访问位，可访问16MB内内存，其工作频率也较存，

12、其工作频率也较8086提高了许多。提高了许多。1985年年，Intel又推出了又推出了32位处理器位处理器80386（时钟频率为（时钟频率为20MHZ），该芯片的内外部数据线及地址总线都是），该芯片的内外部数据线及地址总线都是32位，位，可访问可访问4GB内存，并支持分页机制。内存，并支持分页机制。1989年推出了年推出了80486（时钟频率为（时钟频率为3040MHz），集成度达），集成度达到到15万万50万管万管/片（片（168个脚），甚至上百万管个脚），甚至上百万管/片，因此片，因此被称为超级微型机。被称为超级微型机。2 微机发展史微机发展史 1971年年Intel公司为了设计高级袖珍计

13、算器设计了第一台微机公司为了设计高级袖珍计算器设计了第一台微机Intel4004 以以CPU的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，的发展、演变过程为线索，介绍微机系统的发展过程，主要以主要以Intel公司的公司的CPU为主线。为主线。 第一代：第一代：4位及低档位及低档8位微处理器位微处理器第二代：中、低档第二代：中、低档8位微处理器位微处理器第三代：高、中档第三代：高、中档8位微处理器位微处理器第四代：第四代：16及低档及低档32位微处理器位微处理器第五代：高档第五代：高档32位微处理器位微处理器返回返回 1993年年，Intel公司推出了新一代高性能处理器公司推出了新一代高性能处

14、理器Pentium（奔腾），（奔腾），Pentium的速度比的速度比80486快数倍。快数倍。AMD和和Cyrix推出了与推出了与Pentium兼容的处理器兼容的处理器K5和和6x86，获得，获得了少部分的市场份额。了少部分的市场份额。1996年年，Intel公司推出了公司推出了Pentium Pro（高能奔腾），（高能奔腾）， Pentium Pro的性能有了质的飞跃。的性能有了质的飞跃。1997年初年初，Intel发布了发布了Pentium的改进型号的改进型号Pentium MMX（多能奔腾）。兼容（多能奔腾）。兼容CPU厂商在这段时间也相继推厂商在这段时间也相继推出了多款产品来与出了多款

15、产品来与Pentium MMX竞争，其中最具代表性竞争，其中最具代表性的要数的要数AMD的的K6。1997年推出了年推出了P。P是对是对Pentium Pro的改进，因为其的改进，因为其核心结构与核心结构与Pentium Pro类似，但加快了类似，但加快了16位指令的执行位指令的执行速度，且支持速度，且支持MMX指令集。指令集。1998年年推出了推出了赛扬赛扬（Celeron）P的二级缓存以及其它可的二级缓存以及其它可以省略的东西，从而将价格降了下来。以省略的东西，从而将价格降了下来。1999年年又推出了开发代号为又推出了开发代号为Coppermine的的P，该芯片大，该芯片大大加强大加强CP

16、U在三维图像和浮点运算方面的能力。在三维图像和浮点运算方面的能力。2000年年3月底月底，Intel又推出了又推出了566MHz和和600MHz的赛扬的赛扬（也叫（也叫Coppermine-128kB）。）。3 单片机与微机单片机与微机 1 计算机组成：计算机组成： 运算器、控制器运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备、存储器、输入设备、输出设备 2 微机组成：微机组成： CPUCPU、存储器、存储器、I/O I/O 口口、AB，DB，CB三总线、外设三总线、外设3 单片机单片机组成：组成： 集成了组成微机的集成了组成微机的CPU、存储器、存储器、I/O口以及其他辅助电口以及其他辅助电路的

17、大规模集成电路芯片。路的大规模集成电路芯片。 微型计算机可以分成微型计算机可以分成通用微型计算机通用微型计算机和和单片微处理器单片微处理器两大类。两大类。（1） 通用微型计算机通用微型计算机主要进行科学运算、经济管理、优化及辅助设计等等主要进行科学运算、经济管理、优化及辅助设计等等 在这类应用中，使用者不必深入到机器内部，了解机器的工作原理在这类应用中，使用者不必深入到机器内部，了解机器的工作原理和性能。只要了解机器的和性能。只要了解机器的操作系统操作系统和用和用高级语言编程高级语言编程，以及学会使用一，以及学会使用一些些实用程序实用程序即可。即可。（2）单片微处理器单片微处理器的用途是利用单片机体积小、功能强、可靠性高等特点，的用途是利用单片机体积小、功能强、可靠性高等特点，将其与专业设备融为一体，形成智能系统，如工业控制系统、智能测量将其与专业设备融为一体，形成智能系统，如工业控制系统、智能测量系统、自动化通信系统、专用数字处理系统等。系统、自动化通信系统、专用数字处理系统等。 在这类应用中，使用者除了了解本专业的知识外（专用设备性能），在这类应用中，使用者除了了解本专业的知识外（专用设备性能），还要了解还要