第1章 微机与单片机概述

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1958年开始的第二代晶体管计算机 1958年开始的第二代晶体管计算机 年开始的第二代
运算速度提高到几万次至几十万次，可靠性提高， 运算速度提高到几万次至几十万次，可靠性提高， 体积缩小，成本降低，工业控制机开始得到应用， 体积缩小，成本降低，工业控制机开始得到应用，磁芯 作主存储器, 磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。 作主存储器, 磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。
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■ 1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机 1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机 年开始的第五代
运算速度提高到每秒几亿次至上百亿次， 运算速度提高到每秒几亿次至上百亿次，由一片巨 大规模集成电路实现的单片机开始出现。 大规模集成电路实现的单片机开始出现。
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微型计算机系统的三个层次： 1.3 微型计算机系统的三个层次：
微型计算机系统从全 局到局部分为三个层 次： 1.微处理器 1.微处理器 2.微型计算机 2.微型计算机 3.微型计算机系统 3.微型计算机系统
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微机与单片机系统及应用
1.微机与单片机概述 1.微机与单片机概述
《微》第1章 & 《单》第1章 章 章
1.1 微型计算机的特点和发展 1.2 微机的分类与单片机 1.3 微处理器、微计算机和微计算机系统之间 微处理器、 的关系 1.4 微机与单片机的应用 1.5 微型计算机的性能指标 1.6 计算机中的数与码
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一、微处理器
微处理器(Microprocessor)：简称µ MP， 微处理器(Microprocessor)：简称µP或MP，或MPU (Microprocessor) Unit)。MPU是采用大规模和超大规 (MicroProcessing Unit)。MPU是采用大规模和超大规 模集成电路技术将算术逻辑部件ALU（ 算术逻辑部件ALU 模集成电路技术将算术逻辑部件ALU（Arithmetic Unit）、控制部件CU ）、控制部件CU（ Unit） Logic Unit）、控制部件CU（Control Unit）和寄存 器组R Registers） 器组R（Registers）三个基本部分以及内部总线集成 在一块半导体芯片上构成的电子器件。又称为“ 在一块半导体芯片上构成的电子器件。又称为“中央 处理单元” Unit)， 处理单元”(Central Processor Unit)，即通常所称 CPU。 的CPU。
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按系统规模分类： 按系统规模分类： 单片机 个人计算机(台式机Desktop) 个人计算机(台式机Desktop) 笔记本电脑(Laptop) 笔记本电脑(Laptop) 掌上电脑
有关单片机
单片机的概念： 单片机的概念：
单片机即单片微型计算机，它是将CPU、RAM、ROM、定时/ 单片机即单片微型计算机，它是将CPU、RAM、ROM、定时/计数 CPU 器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。 器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。 单片机也称为微控制器(MiCrocontroller MCU)、 单片机也称为微控制器(MiCrocontroller Unit, MCU)、嵌入 微控制器 式控制器(Embedded EMCU)。 式控制器(Embedded MiCrocontroller Unit, EMCU)。
单片机的特点： 单片机的特点：
集成度高，功能强。单片机在一块芯片上集成了CPU RAM、ROM、 CPU、 (1) 集成度高，功能强。单片机在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM、
I/O接口等资源，在芯片上还包含了中断系统、串行通信接口、定时器/ I/O接口等资源，在芯片上还包含了中断系统、串行通信接口、定时器/计 接口等资源 数器等功能部件。芯片功能强、体积小、集成度高。 数器等功能部件。芯片功能强、体积小、集成度高。
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单片机的分类： 单片机的分类：
单片机分为通用型和专用型两种， 单片机分为通用型和专用型两种，通用型单片机把可开发的内 通用型 两种 部资源全部提供给用户，内部资源丰富、性能全面、适应性强。 部资源全部提供给用户，内部资源丰富、性能全面、适应性强。 专用型单片机针对某些产品的特定用途而制作， MCU发展的 专用型单片机针对某些产品的特定用途而制作，是MCU发展的 一个趋势。 一个趋势。
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微处理器发展过程
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1.2 微机的分类与单片机
微型计算机的分类
按处理器的字长分类： 按处理器的字长分类： 4位微处理器 8位微处理器 16位微处理器 16位微处理器 32位微处理器 32位微处理器
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二、微型计算机
微型计算机（ Computer）是计算机的微型化， 微型计算机（Micro Computer）是计算机的微型化，简 称微机，它由CPU 存储器、输入接口、输出接口以及 CPU、 以及系统总 称微机，它由CPU、存储器、输入接口、输出接口以及系统总 组成。该层次就是已安装了CPU和内存条的主板。 CPU和内存条的主板 线组成。该层次就是已安装了CPU和内存条的主板。微型计算 机的硬件结构如图1 所示： 机的硬件结构如图1-1所示：
微型计算机的特点： 微型计算机的特点： ① ② ③ ④ 体积小、重量轻。 。 价格低廉 可靠性高、结构灵活 应用面广
Hale Waihona Puke 计算机的发展： 计算机的发展： 1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一 自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一 台电子数字计算机以来，计算机的发展大致经历了 台电子数字计算机以来， 五代的变化： 五代的变化：
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CPU内部包含如下三部分： CPU内部包含如下三部分： 内部包含如下三部分 算术逻辑部件 累加器和寄存器组 控制器 CPU的功能： CPU的功能： 的功能 进行算术和逻辑运算 可保存较少量数据 能对指令进行译码并执行规定的动作 能和寄存器、 能和寄存器、外设交换数据 提供整个系统所需要的定时和控制 响应其他部件发来的中断请求
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3．I/O接口 I/O接口
I/O接口（Interface） CPU与I/O设备之间的连接 I/O接口（Interface）是CPU与I/O设备之间的连接 接口 电路，不同的I/O设备有不同的I/O接口电路。 I/O设备有不同的I/O接口电路 电路，不同的I/O设备有不同的I/O接口电路。
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1965年开始的第三代 年开始的第三代中小规模集成电路计算机 ■ 1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机 使用半导体存储器， 使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机 半导体存储器 网络，可靠性进一步提高,体积进一步缩小， 网络，可靠性进一步提高,体积进一步缩小，成本进 一步下降，运算速度提高到几十万次至几百万次。 一步下降，运算速度提高到几十万次至几百万次。在 此期间，形成机种多样化，生产系列化，使用系统化， 此期间，形成机种多样化，生产系列化，使用系统化， 小型计算机开始出现。 小型计算机开始出现。 年开始的第四代大规模集成电路计算机 ■ 1971年开始的第四代大规模集成电路计算机 年开始的第四代 出现了微型计算机、单片微型计算机， 出现了微型计算机、单片微型计算机，外部设备多 样化，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小， 样化，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小，成本 更进一步降低，速度提高到每秒几百万次至几千万次。 更进一步降低，速度提高到每秒几百万次至几千万次。
本章的学习重点
1、CPU的功能和内部模块。 CPU的功能和内部模块。 的功能和内部模块 2、微型计算机的基本结构。 微型计算机的基本结构。
CPU三组总线 数据总线、 三组总线： 3、CPU三组总线：数据总线、地址总线和控制总线
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微型计算机的特点和发展： 1.1 微型计算机的特点和发展：
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1．微处理器(CPU) 微处理器(CPU)
微处理器是微型计算机的核心， 微处理器是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微 型机的各项关键指标。 型机的各项关键指标。
2．存储器(用于存放程序与数据的半导体器件) 存储器(用于存放程序与数据的半导体器件)
第1阶段(1971~1976)：单片机萌芽阶段。 阶段(1971~1976)：单片机萌芽阶段。 (1971~1976) 阶段(1976~1980) 初级单片机阶段。 (1976~1980)： 第2阶段(1976~1980)：初级单片机阶段。 阶段(1980~1983) 高性能单片机阶段。 (1980~1983)： 第3阶段(1980~1983)：高性能单片机阶段。 阶段(1983~1990) (1983~1990)： 位单片机巩固发展及16 16位单片机推出 第4阶段(1983~1990)：8位单片机巩固发展及16位单片机推出 阶段。 阶段。 阶段(1990~ )：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、 第5阶段(1990~ )：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、 应用领域等方面高速发展。 应用领域等方面高速发展。