单片机 -第一章-概述

主讲教师：聂菊根联系电话：电子邮件：niejugen@163.comQQ：37282742

办公地址：电子信息楼(B201)单片微型计算机原理与应用单片微型计算机原理与应用，第二版胡乾斌、李光斌、李玲、喻红主编华中科技大学出版社内容：第一到第九章学时：1-10周每周4学时；共40学时实验：12学时第一章概述计算机，微型计算机微处理器、微型计算机、微型计算机系统单片机、单片机的发展、结构特点、及应用计算机、微型计算机计算机：不需要人工的直接干预，能够对各种数字信息进行算术和逻辑运算的快速电子设备。1946-1955第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言、汇编语言编程。1946年由美国宾夕法尼亚大学研制ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndcalculator），运算速度5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2，造价100万美元。1955-1965第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器，磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。1975-

第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。计算机的发展1965-1975第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。计算机按其规模分类：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机微型计算机：微型计算机是第四代计算机向微型化方向发展的结果，其系统结构和基本原理与其他机型没有本质区别。具有以下特点：（1）体积小、重量轻、价格低；（2）结构灵活；（3）应用面广，普及程度高。计算机、微型计算机第一章概述计算机，微型计算机微处理器、微型计算机、微型计算机系统单片机、单片机的发展、结构特点、及应用微处理器、微型计算机、微型计算机系统1.微处理器：（常被简称为CPU）（1）微型化的中央处理器，通常是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理部件。（2）功能:1)实现算术和逻辑运算

2)能对指令进行译码，并执行指令所规定的操作

3)具有访问存储器和外设的能力

4)提供整个系统所需要的定时和控制信号

5)可响应中断请求（3）CPU内部结构上包含下列部分

1)算术逻辑部件

进行运算，包括算术运算和逻辑运算。

2)累加器和通用寄存器组保存参与运算的数据、运算的中间结果及地址。

3)程序计数器、指令寄存器和指令译码器

指向下一条要执行的指令地址；存放从存储器中读来的指令操作码；产生相应的控制信号并送到时序和控制逻辑电路中

4)时序和控制部件

控制整个系统协调工作。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机系统（4）CPU的发展：是微型计算机发展的标志第一代微处理器：

1971~1972年：处理字长4或8位；集成度2000管/片；1MHz；如Intel公司4004、8008；第二代微处理器

1973~1977年：8位；9000管/片；2~4MHz；如Intel公司8080/8085、Zilog公司Z80、Motorola公司M6800；第三代微处理器

1977~1978年：16位；20000~60000管/片；4~8MHz；如 Intel公司8086/8088、Zilog公司Z8000;第四牢代微弃处理侄器19弟80年：16位；10建00稠00管/片；10六MH员z；如In拢te眉l公司80狱18临6/想80伤28沟6；19汁85年：32位；15梨00伏00荒~2亏00搏00参0管片残；16称~2难0M跑Hz；如In恰te滋l公司80骡38遭6；第五键代微篇处理拜器19误90年：64位；31爬00振00捧0管/片；66竿MH恳z；如In及te抗l公司80王48暑6、Pe键nt旅iu轮m;微处冬理器吸、微每型计防算机刊、微叶型计丧算机镇系统2.微型堪计算饰机（μC）（1）定泼义：以微文处理妙器为绣中心屑，配环上存晌储器芝、输扇入/输出牵接口响电路光和系采统总畏线组弊成（2）基阅本结差构：CP如U、存说储器吹、总和线、蔽输入/输出删、接目口电刊路微处宫理器对、微米型计聚算机图、微娇型计裕算机句系统单片米机：归把CP艇U、存壁储器肯、总蚀线和称输入醉输出圆电路拜集成赏在单赠个芯商片上微处扑理器从、微酸型计惜算机邮、微患型计风算机治系统3.微型亿计算冒机系诊统第一傻章妹概足述计算静机、繁微型众计算怜机微处循理器牧、微屡型计役算机姻、微查型计咐算机创系统单片均机、乘单片止机的旧发展捷、结岁构特锻点、乔及应规用单片哈机及狐其发筝展1.单片柴机：单片哪机是谜将中室央处挑理器(C则PU禽)、随鲜机存广储器(R龟AM娃)、只含读存汪储器(R驻OM或EP跌RO下M)、定涛时器辰／计泊数器炮芯片都和一藏些输包入／旗输出奏接口无电路集成点在一忘个芯巨片上的微脆型计趟算机跪，又胜称为保微控催制器(M首ic词ro讨-c昂on晴tr锁ol写le匙r)。单片轨机可睬单独得地完既成现挎代控纷制所难要求谢的智渣能化贞控制搜功能幅，这驾是单口片机缸最大足的特匹征。它是旋专为循工业通控制络和智啦能仪荡器设婚计的付集成影度很箭高的托微型描计算少机。单片炉机及愧其发靠展2.单片骑机的跌发展艇过程税可划卧分为研四个汁阶段康：（1）单解片机孟初级宇阶段掩（19古74～19询76年）脉：元件蝴集成跌规模悄还比关较小寸，功拣能较臭简单终，一成般均衣把CP券U、RA医M有的羡还包鞋括了喷一些吗简单永的I/哨O口集喉成到钻芯片赖上，车如19昆74年仙脸童公侵司的障推出溜的第笨一个拒单片昂机F8、Zi挡lo旋g公司武的Z8雀0微处蒸理器（2）低桐性能骂单片袖机阶鱼段（19跳76～19趟78年）位：用了亮单片似结构波，如In柴te求l公司小的MC饮S-港48系列理，8位CP郑U、8位定倡时器盟、并翻行I/然O口、RA钞M和RO旱M，RO胞M的容崖量小惨，寻愈址范胜围一饰般不上超过4K字节途，中腰断处殊理较鸽简单伏，无绢串行I/微O口。MC被S-隔48系列远体积嘱小、材功能水全、闲价格仙低，饲为单撇片机膏的发饿展奠扛定了笑基础彩，成成为单分片机敞发展庭史上堡重要远的里才程碑亮。2.单片企机的罪发展爷过程科可划公分为在四个尝阶段伍：（3）高弓性能惑单片截机阶帽段（19奖78～）笼：具有哲模块讯化结贷构，窜标准哄的外过部三段总线获，有冶串行I/债O口、16位定侧时器善、较拍高级犁的中援断处筐理，竹内RA怠M、RO爪M容量裤较大哄，寻绪址范慰围可未达64选K字节饺，有妨的还串带有A/数D等，茂如In率te舞l公司蝴的MC射S-怖51系列出单片报机。（4）16位单迈片机赵阶段兼（19苗82～）饲：16位CP富U，内RA散M、RO霜M的容光量进笋一步厌增大绸，中暗断处庸理能削力更爷强、框高速I/黑O、多客通道袜的A/悄D转换嫂器等,如In叨te甚l公司译的MC远S-肾96系列耕单片妇机。单片递机及神其发州展3.单片如机的高结构危：单片缴机系伴统硬件软件单片侧机芯矛片外围寇器件CP氧U内存中断决控制载逻辑通用辣接口运算织器寄存仆器组控制饲器并行灯口串行参口定时/计数色器AD吧C0拿80凤9、DA裤C0透83株282荣5382变5182虑55吸A、81怀5527夏64、62魔64单片慈机及页其发湾展单片致机及葛其发本展4.单片驳机的胡应用1）在走智能新仪器丧仪表便上的拉应用单片颠机体样积小陷、功咳耗低己、控胸制功俭能强秒、扩横展灵劲活、掠微型援化和墨使用福方便筑等优协点，色结合态不同追类型影的传删感器洲，可茧实现规电压毫、频耳率、成温度便、速运度、跳长度她、压厉力等倘物理价量的制测量缝。采烟用单蓝片机省控制挡实现雨仪器是仪表市的数社字化游、智挪能化炊、微扰型化报。2）在置工业面控制企中的匪应用用单库片机秧构成泳形式摩多样每的控镰制系扛统、利数据飘采集宾系统刃。实判现分迫布式踩、嵌水入式僚控制辉。可泽用于拳开关治量控爸制、贿顺序主控制剪及逻朋辑控改制等吉。3）在扯家用霞电器杰中的敬应用现在振的家巾用电裕器基畏本上平都采洋用了蜡单片绍机控调制，监洗衣终机、丝式电冰之箱、尼空调筛机、箱彩电佩、音大响视叮频器妻材、垒电子辫秤量肢设备姿，无宴所不裙在。单片凑机及偶其发览展4.单片状机的洁应用1）在描智能涉仪器笨仪表观上的穷应用单片映机体异积小神、功摊耗低遇、控震制功愚能强岗、扩桥展灵坊活、鹊微型嫁化和引使用表方便卡等优连点，肉结合母不同少类型汁的传探感器冠，可柳实现凡电压涨、频联率、崭温度松、速虽度、移长度蠢、压狐力等但物理此量的吴测量巾。采渔用单跌片机慎控制由实现骗仪器隔仪表俩的数看字化霉、智鲁能化月、微键型化欧。2）在咽工业季控制穷中的宗应用用单熔片机绵构成隶形式聋多样起的控浪制系晒统、刃数据移采集分系统袄。实吐现分怀布式碰、嵌取入式线控制俭。可猪用于苏开关原量控孤制、堪顺序储控制圈及逻怨辑控置制等砌。3）在章家用写电器糊中的参应用现在饿的家存用电私器基欺本上墨都采冷用了惯单片锦机控坑制，亲洗衣健机、驾电冰烈箱、虎空调咱机、砖彩电香、音议响视爷频器购材、睛电子毫秤量川设备溉，无家所不还在。20计算蚕机的指工作苗是逐码条执帆行由拨指令存构成门的程骄序，书其工意作过北程就叙是程絮序执计行过打程。指令奴：由人博向计跑算机用发出代的、怨能够系为计研算机抽所识征别的般命令篇。*微型弃计算矮机的晒工作当过程21指令捷执行钥的一反般过铁程取指毒令取指蓝部件羡，分弯析部孟件，霞执行味部件指令盈译码读取蜂操作湖数执行搏指令存放砍结果*微型琴计算贼机的推工作傻过程22程序估执行览过程内存皂中的茎程序指令1指令2指令n┇分析获取索操作代数执行存放重结果┇程序滚计数葛器PC地址CP何U取出操作塞数*微型望计算虑机的嗓工作土过程23取一撞条指易令的撕工作负过程将指旱令所爽在地蒸址赋故给程罗序计幕数器PC；PC内容帆送到纳地址样寄存顺器AR，PC自动欧加1；把AR的内得容通笛过地健址总膛线送寺至内踩存储遭器，径经地拴址译射码器纤译码鞋，选献中相罗应单抵元。CPU的控踢制器孔发出剧读命颂令。在读邀命令良控制台下，锦把所经选中忧单元援的内蚊容（瞎即指坝令操屠作码辫）读荡到数亦据总窃线DB。把读提出的修内容写经数明据总气线送动到数毯据寄炉存器DR。指令信译码因为旦取出痕的是遥指令优的操获作码每，故歌数据柱寄存奸器DR把它盘送到子指令篇寄存县器IR，然井后再债送到音指令取译码获器ID*微型球计算矛机的师工作演过程内存顷单元量地址PC10淡00检FH地址寄存税器10巾00风FH+1“读存厕储器”命令指令窝译码数据永总线B1燃H┇┇内存储器地址椒总线B1秀H10盼00锯FH微机顿读取表一条融指令浑的工狭作过嫂程：*24微型州计算泊机的膨工作牧过程In滋te剧l单片泄机系猎列1.三个饿系列狮产品MC柜S-嚷48系列司单片软机：In隔te昂l公司慌早期注产品惩，主冒要用岩于简放单的厉应用诱系统惹。MC爽S-拌51系列洗单片高机：蹈采用HM炊OS技术腥，高参性能8位机微。我毛国应淘用最琴广泛真。MC羊S-冤96系列蠢单片弯机：膏功能为强大圾的16位或桶准16位单殿片机秃。51系列斑单片圆机源践于In伯te词l公司菌的MC嘴S—惯51系列炭，在In仿te槽l公司库将MC混S—昆51系列眯单片度机实避行技污术开玩放政雹策之足后，旷许多扛公司庸，如Ph祸il右ip峰s、Da耗ll避as、Si乌em漂en忌s、At况me狠l、华翁邦、LG等都成以MC课S—钩51中的淘基础滥结构80省51为基育核推与出了贞许多号各具近特色艇、具个有优筋异性倾能的伸单片惜机。焰这样美，把网这些遇厂家聪以80坦51为基蹲核推册出的基各种陷型号屑的兼轮容型盛单片项机统假称为51系列就单片晋机。In烤te谅l公司MC芽S—妖51系列此单片热机中特的80摄51是其罚中最途基础俩的单走片机胀型号考。尽管挺各类腐单片备机很阅多，绞但目误前在盐我国芦使用每最为抹广泛高的单盈片机波系列累是In快te斤l公