单片机原理与应用1
单片机原理及应用第1章 电路基本概念和基本定律
20 10 + 20V
长江大学
上一页
下一页
22
电路与 模拟电 子技术
实际电流源(非理想电流源)
I
Is R0
U
斜率G0
U
0
I
伏安关系
I I S G0U 或 U R0 I S R0 I
G0 越小，R0越大，直线越垂直，越接近理想电流源
长江大学
上一页
下一页
23
电路与 模拟电 子技术
长江大学
上一页 下一页 30
电路与 模拟电 子技术
举 例 1.5.3
已知US1=6V，US2=4V，R1=4，R2= R3=2，求电流和 电压Uab。
I1
R1
R2
+ U S1 -
a
U S1 6 I1 I 2 A 1A R1 R2 4 2
U ab R2 I 2 U S 2 I 3 R3 [2 (1) 4 0]V 2V
U ac [3 10 (7)]V 44V
长江大学
上一页 下一页 32
电路与 模拟电 子技术
1.6 电路的工作状态
S + I S 1R 2 R F1L R1 R1 R1 S1 S2 F2 S2 R2
开路 短路
R0 R 0 R0 + R0 US + + - U+ US S US
电位、电位差
电位：单位正电荷在电场中某一点具有的电位能。用 “V ” 表示，与参考点有关（参考点电位为零 ）。单位： 伏
A点电位：VA= VAO B点电位： VB= VBO
O A B
电位差：两点电位之差。UAB=VA-VB （实际上是两点间电压） 参考点不同，电位不同，但电位差相同。
《单片机原理及应用》第1章 绪论.
上午11时26分58秒
图1广-2东松单山片职业机技术内学部院课结件制构作组示意图
1. 3 单片机的发展过程与应用领域 1.3.1 单片机的发展过程
单芯片微机形成阶段
1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机 。 8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根 I/O线和1个8位定时/计数器。
D0 100 D1 101 ... Dm 10m n
(Di 10i ) im
例如，十进制数47.25按权展开为：
47.25=4×101+7×100+2×10-1+5×10-2
上午11时26分58秒
广东松山职业技术学院课件制作组
1.1.1 数制及其转换
1.二进制数及其转换
上午11时26分58秒
广东松山职业技术学院课件制作组
1.1.3 原码、反码、补码
结论1
三种编码的最高位为符号位，“0”表示正，“1” 表示负。
对于正数，三种编码的表示方法相同。 对于负数，三种编码的符号位均为1，数值部分 不同。 8位二进制数的原码、反码和补码所能表示的数
值范围是不完全相同的。
1.1.1 数制及其转换
2.十六进制数及其转换
（1）十六进制数的特点
每一位是0~9、A~F中的一个数码，基数是16 运算规则：逢十六进一，借一当十六
（2）十六进制数的转换
十六进制数 二进制数：一拉四法。 二进制数 十六进制数：四合一法。 十六进制数与十进制数间的转换类似于二进制
上午11时26分58秒
广东松山职业技术学院课件制作组
1.1.4 BCD码和字符的ASCII码
计算机只能识别“0”和“1”两个符号， 而计算机处理的信息却有多种形式，例 如数字、标点符号、运算符号、各种命 令、文字和图形等。要表示这么多的信 息并识别它们，必须对这些信息进行编 码。计算机中根据信息对象不同，编码 的方式也不同。常见的码制有BCD码和 ASCII码等。
单片机原理及应用
第2章 MCS-51单片微型 计算机的结构
2.1 MCS-51单片机总体结构 MCS-51系列单片机的典型产品有8051、 8751、8031、80C51、80C31等。它们的结 构基本相同，其主要差别反映在片内存储器 的配置上有所不同。8051是ROM型单片机， 内含4KB的掩模ROM程序存储器；8751内含 4KB的可编程EPROM程序存储器；而8031 则为无ROM型单片机，使用时需外接程序存 储器。
1. MCS-51单片机总体构框图
2. MCS-51引脚功能
3. MCS-51存储器的特点 物理结构上有四个存储空间： 片内程序存储器； 片外程序存储器； 片内数据存储器； 片外数据存储器。
从用户使用的角度，即从逻辑上划分3个 存储器地址空间： 片内外统一偏址的64KB的程序存储器地 址空间； 片内256B数据存储器地址空间； 片外64KB的数据存储器地址空间；
2. 十六进制数 计算机在输入输出或书写时，可采用十 六进制数表示相应的二进制数。 十六进制数有十六个数字符号，其中0～ 9与十进制相同，剩余六个为A～F分别表示 十进制数的10～15，计数原则是逢“十六进 一”，也称其基数为十六。
3. 不同数制之间的转换 计算机中的数只能用二进制表示，十六 进制数适合读写方便的需要，日常生活中 使用的是十进制数，计算机根据需要对各 种进计算机内部所有数据均用二进制代码的形式表 示。 计算机通过输入设备（如键盘）输入信息和通 过输出设备输出信息也是多种形式的，即有数字、 字母，也有各种控制符号及汉字等。为此，需要对 常用的数据及符号等进行编码，以表示不同形式的 信息。这种以编码形式所表示的信息既便于存储， 也便于由输入设备输入信息、输出设备输出相应的 信息。
第3章 MCS-51单片机指 令系统
(完整版)单片机原理及应用(第三版)张毅刚课后习题答案完整版
第 1 章思考题及习题 1 参考答案一、填空1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。
答：微控制器，嵌入式控制器 .2. 单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和三部分，通过内部连接在一起，集成于一块芯片上。
答： CPU、存储器、 I/O 口、总线3. AT89S52 单片机工作频率上限为MHz 。
答： 33 MHz。
4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低和提高。
答：成本，可靠性。
二、单选1.单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制C．为了通用性D．为了提高运算速度答： B2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。
A．辅助设计应用B．测量、控制应用C．数值计算应用D．数据处理应用答： B3.下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。
A．工业控制 B ．家用电器的控制 C ．数据库管理 D ．汽车电子设备答： C三、判断对错1.STC 系列单片机是 8051 内核的单片机。
对2.AT89S52 与 AT89S51相比，片内多出了 4KB的 Flash 程序存储器、 128B 的 RAM、1个中断源、 1 个定时器（且具有捕捉功能）。
对3.单片机是一种 CPU。
错4.AT89S52 单片机是微处理器。
错5. AT89C52 片内的 Flash 程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。
错6. 为 AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片 AT89S51替换。
对7. 为 AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片 AT89S52替换。
对8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP 的长处。
对四、简答1.微处理器、微计算机、微处理机、 CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别？答：微处理器、微处理机和 CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
单片机技术的原理及应用
单片机技术的原理及应用单片机（Microcontroller）是一种带有计算机功能的芯片，通常包含有处理器、内存、输入输出端口、定时器、计数器等功能模块。
它集成了多种外围设备功能于一个芯片中，因此被广泛应用于自动化控制、仪器仪表、家电电子、医疗设备、安全监控、智能交通等领域。
那么，单片机技术的原理是什么？它有哪些应用场景呢？一、单片机技术的原理单片机主要由中央处理器、存储器和外设接口三部分组成。
中央处理器是单片机的核心组成部分，其作用是执行程序、获取和处理数据，控制系统的运行。
存储器是单片机的数据储存部分，主要分为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）两种类型。
其中ROM是只读存储器，用于存储单片机的程序代码和指令；而RAM是随机存储器，用于存储程序的中间结果、数据、程序计数器等。
外设接口包括输入输出接口、定时计数器、中断控制器等，用于与外部设备进行通信和数据交换。
单片机技术的实现过程主要包括指令执行周期和中断等操作。
指令执行周期是指单片机在每个指令周期内的操作，其基本过程包括取指、译码、执行和存储四个步骤。
中断操作是指当单片机执行某些任务时，遇到紧急情况需要停止当前操作，同时执行其他任务的操作过程。
二、单片机技术的应用单片机技术广泛应用于各个领域，以下列举几个具体的应用场景：1、智能家居控制：通过单片机技术可实现家电设备自动化控制，如智能门锁、智能灯光等。
通过单片机芯片集成了输入输出端口、计时器、PWM控制等功能，可实现对家电设备的远程控制和定时开关。
2、医疗设备：单片机技术在医疗设备上应用较为广泛，如心电图、血糖仪、血氧仪等。
通过单片机芯片集成的高精度ADC、LCD显示器、脉冲宽度调制器等模块，可实现对生命体征的监测和数据处理。
3、智能交通：当今城市交通越来越拥堵，为了保障交通安全和优化交通流量，智能交通系统应运而生。
单片机技术被应用于交通信号灯、车辆卡口等设备中，可实现自动控制、数据采集等功能。
单片机的基本原理及应用
单片机的基本原理及应用单片机（Microcontroller）是一种集成电路，内部集成了处理器核心、存储器、输入/输出接口以及各种外设等功能模块，常用于嵌入式系统中。
它具有体积小、功耗低、成本较低、可编程性强等特点，被广泛应用于工业控制、家电、汽车电子、通信设备等领域。
本文将介绍单片机的基本原理及其在各个领域的应用。
一、单片机的基本原理单片机的基本原理是通过内部的处理器核心来执行指令，控制其他功能模块的工作。
其内部核心主要由运算器、控制器和时钟电路组成。
1. 运算器（ALU）运算器是单片机的核心部件，负责执行各种算术和逻辑运算。
它通常由逻辑门电路构成，能够进行加减乘除、与或非等运算。
2. 控制器控制器是单片机的指令执行单元，负责控制各个部件的工作。
它根据程序存储器中的指令，逐条执行并控制其他模块的工作。
3. 存储器存储器用于存储程序指令和数据。
单片机通常包含闪存（Flash）和随机存储器（RAM）。
闪存用于存储程序，RAM用于存储运行时数据。
4. 时钟电路时钟电路提供单片机的时钟信号，控制指令和数据的传输和处理速度。
它通常由晶体振荡器和分频器组成。
二、单片机的应用领域1. 工业控制单片机在工业控制领域应用广泛。
它可以控制工业生产中的各种设备，如温度控制、压力控制、自动化装置等。
通过编程，单片机能实现精确控制和监测，提高生产效率和产品质量。
2. 家电在家用电器中，单片机也有着广泛的应用。
例如，微波炉、洗衣机、空调等均采用单片机来实现控制功能。
通过编写程序，单片机可以根据用户的需求自动调节设备的工作状态，实现智能化控制。
3. 汽车电子单片机在汽车电子领域扮演着重要角色。
它被用于发动机控制、车载娱乐、安全系统等各个方面。
通过单片机的实时控制，汽车性能得到提升，驾驶安全得到保障。
4. 通信设备单片机广泛应用于通信设备中，如手机、调制解调器等。
它可以实现信号处理、数据存储和传输等功能，提升通信设备的性能和稳定性。
单片机原理及应用第1章 概述
第1章 概 述 第四阶段是以嵌入式Internet为标志的嵌入式系统，这是 一个正在迅速发展的阶段。
目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随 着Internet的发展和Internet技术与信息家电、工业控制 技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将 代表着嵌入式技术的真正未来。
整理课件
第1章 概 述
1.2 单片机的发展概况
1.2.1 数据总线位数的发展
1．4位单片机阶段
自1975年美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS1000后，各个计算机生产公司竞相推出4位单片机。例如美国国 家半导体公司(National Semiconductor)的COP402系列，日本电 气公司(NEC)的μPD75XX系列，美国洛克威尔公司(Rockwell)的 PPS/1系列，日本松下公司的MN1400系列，富士通公司的MB88 系列等。
的接口电路设计技术。
整理课件
第1章 概 述
单片机与嵌入式系统
• 嵌入式系统定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础， 并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作 系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现 对其他设备的控制、监视或管理等功能。
(4) 单片机的外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满 足应用需求时，均可在外部进行扩展(如扩展ROM、RAM，I/O 接口，定时器/计数器，中断系统等)，与许多通用的微机接口芯 片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。
整理课件
第1章 概 述
1.3.2 单片机的优点及应用
(1) 体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便地 组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。
单片机的原理及应用
单片机的原理及应用单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成电路，具有处理器核心、存储器和各种外设接口，被广泛应用于各个领域。
本文将介绍单片机的原理以及一些常见的应用。
一、单片机的原理单片机作为一种嵌入式系统，其原理是通过将处理器、存储器和外设集成在一个芯片上，形成一个完整的计算机系统。
这种集成能力使得单片机具备了较高的性能和灵活性。
具体来说，单片机的原理包括以下几个方面：1. 处理器核心：单片机内部搭载了一个或多个处理器核心，常见的有8位、16位和32位处理器核心。
处理器核心负责执行指令集中的指令，对输入信号进行处理并控制外设的工作。
2. 存储器：单片机内部包含了程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据。
这些存储器的容量和类型不同，可以根据实际需求进行选择。
3. 外设接口：单片机通过外设接口与外部设备进行通信。
常见的外设接口包括通用输入输出（GPIO）、串行通信接口（UART、SPI、I2C）、模拟数字转换器（ADC）等。
外设接口使单片机能够与其他硬件设备进行数据交互。
4. 时钟系统：单片机需要一个稳定的时钟信号来同步处理器和各个外设的工作。
时钟系统通常由晶振和计时电路组成，产生稳定的时钟信号供单片机使用。
二、单片机的应用单片机作为一种高性能、低成本、小体积的集成电路，广泛应用于各个领域。
以下是一些单片机的常见应用：1. 家电控制：单片机可以作为家电控制系统的核心，通过与传感器、执行器等外部设备的连接，实现对家电的智能控制。
例如，通过使用单片机可以实现空调、电视、洗衣机等家电的远程控制和定时控制等功能。
2. 工业自动化：单片机在工业自动化中发挥着重要的作用。
它可以用于控制和监控工业设备，实现自动化生产。
例如，生产线上的温度、压力、速度等参数可以通过单片机进行实时采集和控制。
3. 智能交通：交通系统中的信号灯、执法摄像头等设备可以利用单片机进行控制和管理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
补充 数制与编码的简单回顾 1 数制 2 编码
补充 常用数制和编码
一、二进制、十进制、十六进制 二、不同进制之间相互转换 三、原码、反码及补码 四、数据在计算机中的表示
4
1 电子计算机的发展概述
1.1 电子计算机的问世及其经典结构
1第计标9一算志46台机着年◆ 15电问计002E00月子世算0NK1次数，机IAH5加日字这时zC，是法，但电运能子算在管。1计☺秒算钟机的，时时间钟内频完率成仅有 代的到来。
计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计 算机的经典结构框架。
7
1.2 微型计算机的应用形态 ❖从应用形态上，微机可以分成三种：
◆多板机（系统机） 将CPU、存储器、I/O接口电路和 总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配 板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光 驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完 整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。
每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配器（I/O 接口）。
每个I/O接口及其对应的外设都有一个固定的地址，在 CPU的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。
比较I/O接口与存储器的访问 常见的外设举例
17
3 单片机的发展过程及产品近况
3.1 单片机的发展过程
单片机技术发展过程可分为三个主要阶段： ◆单芯片微机形成阶段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机 。8位CPU、 1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。
地址线的根数： n
地址线空间： 2n
地址：
从 n个0~ n个1
13
2.2 CPU的组成及作用
2.2.1 CPU、运算器及控制器的组成
运算器 CPU控制器 Nhomakorabea运算器算术逻辑单元(简称ALU） 累加器 寄存器
14
控制器的组成
程序计数器 指令寄存器 指令译码器 时序产生器 操作控制器
15
2.2.2 运算器的作用 ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等
9
◆单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接
口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。
三种应用形态的比较 ：
系统机（多板机）
单板机
单片机
10
系统机（桌面应用）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。
单片机（嵌入式应用）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、智能办公设备、汽 车及军事电子设备等应用系统。
（ EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
6
电子计算机技术的发展，相 继经历了五个时代：
﹡电子管计算机； ﹡晶体管计算机； ﹡集成电路计算机； ﹡大规模集成电路计算机； ﹡超大规模集成电路计算机。
2
4 单片机的特点及应用领域 4. 1 单片机的特点 4. 2 单片机的应用领域
5 80C51系列概述 5. 1 MCS-51系列 5. 2 80C51系列 5. 3 80C51典型产品资源配置
6 单片机应用系统开发简介
6.1 单片机应用系统的开发 6.2 单片机应用系统传统开发方式 6.3 单片机开发方式的发展
单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式 应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。
11
2 计算机各组成部分的介绍
2.1 存储器的概述
2.1.1存储器框图
地址线 控制线
地
.
存
址
·
储
译
·
体
码
输入输出控制
数据线
存储器框图
12
❖ 2.1.2 存储器的作用 ❖ 2.1.3 存储器的表达 ❖ 2.1.4 存储器的种类、内部数据 ❖ 2.1.5 存储器的访问 ❖ 2.1.6存储器的容量及地址线的计算
8
◆单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设 备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上， 再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微 型计算机（简称单板机）。
单板机
单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。 早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统， 现在已很少使用。
操作，最后将结果存入累加器。 ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确
定的。
ALU的两个主要的输入来源：累加器、数据寄存器
2.2.3 控制器的主要功能
对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号， 以便启动规定的动作。
指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的 方向。
16
2.3 I/O接口及外设
特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无 串行接口，指令系统功能不强。
18
◆性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、 4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串 行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功 能较强的布尔处理器。☺ 特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的 特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典 机种 。
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但 EN它IA的C问世开创了计算机科学技术的新纪元， （“埃对尼人阿类克的”生）产和生活方式产生了巨大的影
响。
5
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要 的贡献。1946年6月，他又提出了“程序存储”和“二进 制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、 存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。
19
◆微控制器化阶段
1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、 5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻 址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速 I/O部件等。
单片机原理及其应用
1
1 电子计算机的发展概述 1. 1 电子计算机的问世及其经典结构 1. 2 微型计算机的应用形态
2 计算机各组成部分的介绍 2. 1 存储器的概述 2. 2 CPU的组成及作用 2. 3 I/O接口及外设
3 单片机的发展过程及产品近况 3. 1 单片机的发展过程 3. 2 单片机产品近况