单片机原理及应用（基于C51+Proteus仿真）课件 第1章 单片机概述

1单片机概述HUANGHES&TUNIVERSITY本章主要内容：1、课程性质、地位2、课程学习目标3、课程的学习方法4、课程学习要求5、单片机概述3第1章单片机概述

1、课程性质、地位

单片机原理及应用是电子信息工程、测控技术与仪器、通信工程、光电工程等专业的一门专业课。本课程是理论和实践相结合，应用性较强的课程。其先修课程为电路分析，模拟电子和数字电子技术等。

本课程对大家的就业、各种技能提升都有很重要的作用。

本课程作为一门专业课，对学生以后的就业和深造都有很重要的作用，通过本课程的学习学生要达到以下目标：

1、掌握MCS-51单片机的基本组成，工作原理和指令系统，能对基于单片机的系统功能进行分析。

2、能够熟练使用单片机的开发工具，独立开发和设计简单系统。

2、课程学习目标2、课程学习目标1、体验单片机技术之美；2、形成积极主动地学习、使用、探索单片机技术的态度。1、理解和掌握单片机基本组成和原理；2、掌握单片机资源的使用和系统扩展；3、熟练使用单片机仿真和开发工具进行单片机系统开发。知识与技能情感态度与价值观过程与方法1、能从日常生活、常见事物中发现和归纳需要利用单片机技术解决的问题；2、通过问题分析确定需求，尝试利用单片机知识设计方案，解决具体问题。6第1章单片机概述

3、课程学习方法单片机是一门需要很多实践和动手锻炼的课程，只听不练很难掌握，因此需要大家多动手，从一些小的项目着手，慢慢入门，入门之后就很容易了。

（1）要从最简单的小实例入手，培养兴趣。

（3）要多看设计实例，多动手验证，积累经验

（2）软件的学习，要多看例子，学会模仿，并从模仿走向独立创作7第1章单片机概述

4、课程学习要求

（1）理论知识掌握牢固，多练习，前后多联系，举一反三。（2）熟练掌握单片机开发环境和仿真工具，多实践，多动手自己设计。（3）有效利用线上资源，按时完成线上线下作业以及课程实验。（4）本课程过程中会有一些讨论，大家要多参与小组讨论。821IC中国电子网

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5、课程资源9第1章单片机概述

第1章主要内容(1）单片机概念(2）单片机特点及应用(3）单片机发展历史(4）MCS-51单片机及主要类型(5）单片机发展趋势1.1

单片机的定义11

1.1什么是单片机12

输入设备输出设备普通微型计算机1.1什么是单片机13

输入设备输出设备输入接口电路输出接口电路运算器控制器CPU存储器主板

单片机1.1什么是单片机

输入设备输出设备主板

单片机1.1什么是单片机15单片机是计算机技术发展史上重要里程碑，标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机体积小、成本低，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、办公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通讯产品中。1.1什么是单片机16按用途可分为通用型和专用型两大类。（1）通用型内部可开发资源（如存储器、I/O等各种外围功能部件等）可全部提供给用户。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外围设备，并编写相应软件来满足各种不同需要的测控系统。通常所说和本书介绍的是指通用型单片机。（2）专用型专门针对某些产品的特定用途而制作的。1.1什么是单片机

一、单片机的特点（1）简单方便，易普及。（2）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（3）发展迅速，前景广阔。（4）嵌入容易，用途广泛，体积小、性/价比高，应用灵活性强等特点在嵌入式微控制系统中具有十分重要地位。171.2单片机的特点及应用单片机和普通计算机的区别

单片机把上述各种部件集成在一块芯片上计算机把上述各种部件制成芯片安装在主板上（1）组成不同：1.2单片机的特点及应用

（2）功能不同

（3）应用特点不同通用计算机擅长数据运算、处理、存储和传输；单片机的专长则是测控，控制（或受控）于外部设备计算机体积大，功耗大，价格高，通用。作专门用途时需要购买专用接口卡及编制专门的软件。单片机体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在。应用时要设计专门的软件和硬件。1.2单片机的特点及应用二、单片机的应用

软硬件结合、体积小，容易嵌入到各种应用系统中。得到广泛应用。主要应用于工业检测与控制，智能仪器仪表，消费类电子，通信设备，武器备，各种中断设备，汽车电子，分布式控制系统等方面。201.2单片机的特点及应用1.在测控系统中的应用

单片机可以用于构成各种工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如，工业上的锅炉控制、电机控制、车辆检测系统、水闸自动控制、数控机床及军事上的雷达、导弹系统等。2.在智能化仪器仪表中的应用

单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正、线性化的处理等难题迎刃而解。1.2单片机的特点及应用3、在机电一体化中的应用

单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化，控制走向智能化，构成新一代的机电一体化产品。这是机械工业发展的方向。4、在人们生活中的应用

单片机由于其价格低廉、体积小巧，被广泛应用在人类生活的诸多场合，如洗衣机、电冰箱、空调器、电饭煲、视听音响设备、大屏幕显示系统、电子玩具、信用卡、楼宇防盗系统等。单片机将使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。1.2单片机的特点及应用工业方面民用方面仪表方面电讯方面数据处理方面汽车方面1.2单片机的特点及应用按处理二进制位数主要分为：4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。发展大致分为4个阶段。第一阶段（1974年～1976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，双片形式且功能较简单。1974年12月，仙童公司推出了8位的F8单片机，实际只包括了8位CPU、64BRAM和2个并行口。第二阶段（1976年～1978年）：低性能单片机阶段。1976年Intel的MCS-48单片机（8位）极大地促进了单片机变革和发展，1977年GI公司推出PIC1650，但这个阶段仍处于低性能阶段。241.3单片机的发展历史第三阶段（1978年～1983年）：高性能单片机阶段。1978年，Zilog公司推出Z8单片机，1980年，Intel公司在MCS-48系列基础上推出MCS-51系列，Mortorola推出6801单片机。使单片机性能及应用跃上新台阶。此后，各公司8位单片机迅速发展。推出的单片机普遍带有串行I/O口、多级中断系统、16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大，且寻址范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换器。由于这类单片机性/价比高，得到广泛应用，是目前应用数量最多的单片机。251.3单片机的发展历史第四阶段（1983年～现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。目前主要单片机厂商：Intel、Motorola、Philips、Atmel、Siemens、NS、LG、Winbond、Microchip、Epson、Nec、Cypress、Dallas、Oki、Fairchild、Fujitsu、Hitachi、SAMSUNG、台湾凌阳……261.3单片机的发展历史20世纪80年代以来，单片机发展非常迅速，其中Intel公司的MCS-51系列单片机是一款设计成功、易于掌握并在世界范围得到广泛使用的机型。

1、MCS-51系列单片机

MCS是Intel公司单片机的系列符号，如MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。271.4MCS-51单片机及其主要类型MCS-51系列单片机主要包括

基本型：8031/8051/8751（低功耗型80C31/80C51/87C51）

增强型：8032/8052/8752。

已为我国广大技术人员所熟悉和掌握。上世纪80年代和90年代，MCS-51系列是在我国应用最为广泛的机型之一。MCS-51系列品种丰富，经常使用的是基本型和增强型。281.4MCS-51单片机及其主要类型1.基本型典型产品：8031/8051/8751。8031内部包括1个8位CPU、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4组8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，5个中断源，但片内无程序存储器，需外扩程序存储器芯片。8051是在8031的基础上，片内又集成有4KBROM作为程序存储器。所以8051是一个程序不超过4KB的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的。8751与8051相比，片内集成的4KBEPROM取代了8051的4KBROM来作为程序存储器。291.4MCS-51单片机及其主要类型2.增强型

Intel公司在基本型基础上，推出增强型-52子系列，典型产品：8032/8052/8752。8052内部RAM增到256B，片内程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个，6个中断源，串行口通信速率提高5倍。

表1-1列出了基本型和增强型的MCS-51系列单片机片内的基本硬件资源。

301.4MCS-51单片机及其主要类型近年来，世界上单片机芯片生产厂商推出的与8051兼容的主要产品如表1-2所示。1.4MCS-51单片机及其主要类型本课程重点介绍AT89S51原理及应用设计。“S”档系列是ATMEL公司继AT89C5x系列之后推出的新机型，表示含有串行下载的Flash存储器，代表性产品为AT89S51和AT89S52。AT89C51单片机已不再生产，可用AT89S51直接代换。与AT89C5x系列相比，AT89S5x系列的时钟频率以及运算速度有较大提高。例如，AT89C51工作频率的上限为24MHz，而AT89S51则为33MHz。1.4MCS-51单片机及其主要类型

单片机发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。为满足不同用户要求，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。1．CPU的改进（1）增加CPU数据总线宽度。（2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。331.5单片机的发展趋势2．存储器的发展（1）片内程序存储器普遍采用闪存。可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。（2）加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达128KB甚至更多。3．片内I/O的改进（1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD（荧光显示器）。（2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能，为构成分布式、网络化系统提供方便条件。341.5单片机的发展趋势4．低功耗化CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电的便携式、手持式的仪器仪表及其它消费类电子产品。5．外围电路内装化众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发展趋势之一。351.5单片机的发展趋势6．