单片机原理与应用第一章
《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
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1.1.1 数制及其转换
1.二进制数及其转换
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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
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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。
单片机原理及应用课后习题参考答案1~6章
第一章计算机基础知识1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。
CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。
存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。
按其功能可分为RAM和ROM。
输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。
总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。
1-3 什么叫单片机？其主要由哪几部分组成？答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。
1-4 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品；（4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。
1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：000，：：第二章 MCS-51单片机的硬件结构2-1 8052单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件？答：8052单片机片内包括：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。
④8KB片内程序存储空间ROM⑤21个特殊功能寄存器SFR⑥4个8位并行I/O端口（32条线）⑦1个可编程全双工串行口⑧可寻址64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间⑨3个16位的定时器/计数器⑩6个中断源、2个优先级嵌套中断结构2-2 8052的存储器分哪几个空间？如何区别不同空间的寻址？答：⑴8052的存储器分为6个编址空间：①片内ROM的容量为8KB，其地址为0000H~1FFFH；②可扩展片外ROM的容量为64KB，其地址为0000H~FFFFH；片内RAM的容量为256B，其地址为00H~FFH分为二块：③地址00H~7FH共128B为片内RAM低区，④另128B为片内RAM高区，其地址空间为80H`FFH，其地址空间与SFR功能寄存器地址重叠；⑤可扩展片外RAM的容量为64KB，其地址为0000H~1FFFH；⑥特殊功能寄存器SFR的空间为128B，其地址为80H~FFH，但实际只定义了26B单元，这26B单元分散在80H`F0H。
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。
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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。
微控制器原理及应用(原理篇)
微控制器原理及应用第一章 绪论一、 什么是微控制器？微控制器（Microcontroller）俗称单片机（Single-chip Microcomputer）,也称为微处理器（Microprocessor）。
它是把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上的单芯片微型计算机。
图1-1 微型计算机系统结构微处理器包括了中央处理器单元（CPU）、程序存储器（ROM）、数字存储器（RAM）、定时器/计数器（Timer/Counter）、输入/输出口（I/O），及中断系统、串行通讯接口。
有些甚至还集成了脉宽调制器（PWM）、DMA控制器、液晶显示驱动器（LCD）、模/数转换器（A/D）、数/模转换器（D/A）等。
因此，微处理器可以看成是一个不带外设的微型计算机。
二、 微控制器的发展概况自从1974年12月美国仙童(Fairchild)公司第一个推出8位微控制器F8以来，以惊人的速度发展，从4位机、8位机发展到16位机、32位机，集成度越来越高，功能越来越强，应用范围越来越广。
到目前为止，微控制器的发展主要可分为以下四个阶段：第一阶段：4位微控制器。
这种微控制器的特点是价格便宜，控制功能强，片内含有多种I/O接口，如并行I/O接口、串行I/O接口、定时器/计数器接口、中断功能接口等。
根据不同用途，还配有许多专用接口，如打印机接口、键盘及显示器接口，PLA(可编程逻辑阵列)译码输出接口，有些甚至还包括A／D、D／A转换，PLL(锁相环)，声音合成等电路。
丰富的I/O功能大大地增强了4位微控制器的控制功能，从而使外部接口电路极为简单。
第二阶段：低、中档8位机(1974—1978年)。
这种8位机一般寻址范围通常为4KB。
它是8位机的早期产品，如Mostek公司的3870、hItel公司的8048等微控制器即属此类。
MCS-48系列微控制器是Intel公司1976年以后陆续推出的第一代8位微控制器系列产品。
它包括基本型8048、8748和8035；强化型(高档)8049、8749、8039和8050、8040；简化型(低档)8020、8021、8022：专用型UH。
微控制器-原理及应用
微控制器
——原理及应用——
山东农业大学
微控制器原理与应用
第一章 绪 论
1.1 什么是微控制器(单片机)
微控制器(单片机)就是在一块半导体硅片上集成了微处 理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)和各种功能单元(定时器/计 数器、并行I/O口、串行口、ADC等)的集成电路芯片。这样 一块集成电路芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片
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微控制器原理与应用
4) 宽工作电压 扩大电源电压范围以及在较低电压下仍能工作是现在新
推出的MCU的一个特点。目前一般MCU都可以在3.3～5.5V的 范围内工作，有些产品则可以在2.2～6V的范围内工作。
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微控制器原理与应用
5) 封装小型化 现在MCU的封装水平已大大提高，有越来越多的 MCU采
MCU可集成越来越多的内置部件，常用的部件有: (1) 存 储 器 类 ， 包 括 程 序 存 储 器 MROM/OTP ROM/EPROM/EEPROM/Flash ROM 和 数 据 存 储 器 SRAM/SDRAM/SSRAM。 (2) 串行接口类，包括UART、SPI、I2C、CAN、IR、 Ethernet、HDLC。 (3) 并行接口类，包括 Centronics、PCI、IDE、GPIO等 。
图1-1 微控制器芯片
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微控制器原理与应用
MCU按照其用途可以分为通用型和专用型两大类。 通用型MCU具有比较丰富的内部资源，性能全面且适应性
强，可满足多种应用需求。 专用型MCU是专门针对某些产品的特定用途而制作的MCU
，如打印机、家用电器、健身器材以及各种通信设备中的 专用MCU。
单片机原理及应用第三版课后答案
单片机原理及应用第三版课后答案1. 第一章题目答案:a) 单片机的定义: 单片机是一种集成电路，具有CPU、存储器和输入输出设备等功能，并且可以根据程序控制进行工作的微型计算机系统。
b) 单片机的核心部分是CPU，它可以通过执行程序指令来完成各种计算、逻辑和控制操作。
c) 存储器分为程序存储器和数据存储器，程序存储器用于存放程序指令，数据存储器用于存放数据和暂存中间结果。
d) 输入输出设备用于与外部环境进行数据交换，如开关、LED、数码管等。
e) 单片机的应用广泛，包括家电控制、智能仪器、工业自动化等领域。
2. 第二章题目答案:a) 单片机中的时钟系统用于提供CPU运行所需的时序信号，常见的时钟源有晶体振荡器和外部信号源。
b) 时钟频率决定了单片机的运行速度和精度，一般通过控制分频器、定时器等来调整时钟频率。
c) 单片机中的中断系统用于处理紧急事件，如外部输入信号、定时器溢出等，可以提高系统的响应能力。
d) 中断源包括外部中断、定时器中断和串口中断，通过编程设置中断向量和优先级来处理不同的中断事件。
e) 中断服务程序是处理中断事件的程序，包括保存现场、执行中断处理和恢复现场等步骤。
3. 第三章题目答案:a) I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的接口，包括输入口和输出口两种类型。
b) 输入口用于接收外部信号，如开关、传感器等，可以通过编程设置输入口的工作模式和读取输入口的状态。
c) 输出口用于控制外部设备，如LED、继电器等，可以通过编程设置输出口的工作模式和输出口的状态。
d) I/O口的工作模式包括输入模式、输出模式和双向模式，可以根据具体应用需求设置相应的模式。
e) 串行通信接口是单片机与外部设备进行数据传输的一种常见方式，包括UART、SPI和I2C等多种通信协议。
4. 第四章题目答案:a) 定时器的作用是产生指定时间间隔的定时信号，可以用于延时、计时、PWM等功能。
b) 单片机的定时器一般由计数器和一些控制寄存器组成，通过编程设置定时器的工作模式和计数值。
单片机原理与应用（盛珣华）习题和思考题答案
单⽚机原理与应⽤（盛珣华）习题和思考题答案习题和思考题答案第⼀章单⽚机概述1. 第⼀台电⼦数字计算机发明的年代和名称。
1946年、ENIAC。
2. 根据冯·诺依曼提出的经典结构，计算机由哪⼏部分组成？运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备组成。
3. 微型计算机机从20世纪70年代初问世以来，经历了哪四代的变化？经历了4位、8位、16位、32位四代的变化。
4. 微型计算机有哪些应⽤形式？系统机、单板机、单⽚机。
5. 什么叫单⽚机？其主要特点有哪些？单⽚机就是在⼀⽚半导体硅⽚上，集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并⾏I／O、串⾏I／O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的⽤于测控领域的微型计算机，简称单⽚机。
单⽚机技术易于掌握和普及、功能齐全，应⽤⼴泛、发展迅速，前景⼴阔、嵌⼊容易，可靠性⾼。
6. 举例说明单⽚机的应⽤？略7. 当前单⽚机的主要产品有哪些？各⾃有何特点？MCS是Intel公司⽣产的单⽚机的系列符号，MCS-51系列单⽚机是Intel公司在MCS-48系列的基础上于20世纪80年代初发展起来的，是最早进⼊我国，并在我国应⽤最为⼴泛的单⽚机机型之⼀，也是单⽚机应⽤的主流品种。
其它型号的单⽚机：PIC单⽚机、TI公司单⽚机、A VR系列单⽚机。
8. 简述单⽚机应⽤系统的开发过程。
（1）根据应⽤系统的要求进⾏总体设计总体设计的⽬标是明确任务、需求分析和拟定设计⽅案，确定软硬件各⾃完成的任务等。
总体设计对应⽤系统是否能顺利完成起着重要的作⽤。
（2）硬件设计根据总体设计要求设计并制作硬件电路板（即⽬标系统），制作前可先⽤仿真软件（如Proteus软件）进⾏仿真，仿真通过后再⽤硬件实现并进⾏功能检测。
（3）软件设计软件编程并调试，⽬前⼀般⽤keil软件进⾏设计调试。
调试成功后将程序写⼊⽬标单⽚机芯⽚中。
（4）综合调试进⾏硬软件综合调试，检测应⽤系统是否达到设计的功能。
单片机原理及应用第三版(张毅刚)1-6章全
片机的 PC是 16 位的，因此其寻址的范围为
KB 。答： 64
10. AT89S52 单片机复位时， P0~ P3口的各引脚为
电平。 答：高
11. AT89S52 单片机使用片外振荡器作为时钟信号时，引脚 XTAL1接
，引脚 XTAL2
的接法是
。 答：片外振荡器的输出信号，悬空
12. AT89S52 单片机复位时，堆栈指针 SP中的内容为
第 3 章 思考题及习题 3 参考答案
一、填空
1. 访问 SFR，只能使用
寻址方式。 答：直接 。
2. 指令格式是由 作码 。
和
组成，也可仅由
数字图像处理，电机控制系统，生物信息识别终端，实时语音压解系统等。这类智能化算法
一般都是运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这正是
DSP的长处所在。
与单片机相比， DSP具有的实现高速运算的硬件结构及指令和多总线， DSP处理的算法的复杂
Hale Waihona Puke 度和大的数据处理流量以及片内集成的多种功能部件更是单片机不可企及的。
掉电模式下，振荡器停止工作。由于没有了时钟信号，内部的所有部件均停止工作，但 片内的 RAM和 SFR的原来内容都被保留，有关端口的输出状态值都保存在对应的特殊功能寄 存器中。 5. AT89S52 单片机运行时程序出现“跑飞”或陷入“死循环’时，说明如何利用看门狗来摆
脱困境的工作原理。 答：可采用看门狗定时器。工作原理如下：
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
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电子信息科学与技术教研室
教学要求：严禁旷课，每次上课前点 名。实验前需要完成实验预习报告， 无此报告者不能进行实验。
成绩构成：
旷课7次成绩为0分。
平时：30%。理论课旷课一次
扣3分。
实验：40%。旷课一次扣6分。
少交一次实验报告扣2分，其中，实验
旷课者不收实验报告，也不扣报告成
果的8位可位寻址的特殊功能寄存器，其物理 地址为E0H，符号为ACC。
例：
MOV A，#50 ADD A，#100 MOV A，#32H ADD A，#64H
累加器A是可位寻址的特殊功能寄存器。即 可以通过指令对A中的每一位进行清“0”或置“1” （通常称为置位） 例：
SETB ACC.0
SETB ACC.3
③P2口（21～28脚）
P2口是地址总线的高8位。
作为输出口使用，P2口每个引脚可驱动4 个TTL门电路。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻将端口拉 高，此时，P2口可以作为输入口使用。
在系统没有扩展外部存储器时，P2口可作 为通用I/O口使用。
④P3口（10～17脚） P3口作为输出口使用时，每个引脚可驱动4个TTL
8、在系统（ISP）编程。
§1.1 MCS-51引脚功能说明
§1.1 MCS-51引脚功能说明
§1.1 MCS-51引脚功能说明
§1.1 MCS-51引脚功能说明
§1.1 MCS-51引脚功能说明
1.1.1 MCS-51系列单片机的引脚功能及最 小应用系统
1. 电源引脚
2. 输入/输出（I/O）口
门电路。
对P3端口写“1”时，P3口可以作为输入口使用。
3. 控制线
①RESET（第9脚）：复位信号输入引脚。
RESET引脚上至少持续出现2个机器
周期（晶振的12个振荡周期为一个机器周期）
的高电平就会使单片机复位 。
复位是使数字系统处于确定的初始状
态的过程。
②XTAL1（18脚）和XTAL2（19脚）：片 内振荡器输入/输出引脚 。
版社，2004
4．单片机原理及其接口技术（第2版），胡汉
才，清华大学出版社, 2004
5．MCS-51、96单片机原理及应用，孙涵芳，
徐爱卿，北京航空航天大学出版社，1988.2
6．单片微型计算机原理·接口·应用，徐惠民，
安德宁，北京邮电学院出版社，1990年6月
几个简单概念
1、串行传输：二进制数据在一根线上分时一 位一位地进行传输的通信方式。
8、在系统（ISP）编程。
第1章 MCS-51单片机的内部结构与时序
AT89S52的主要资源说明 1、32条输入/输入引脚； 2、256B（字节）片内RAM； 3、8kB Flash程序存储器； 4、3个16位定时/计数器；
5、2个外部中断源； 6、1个全双功串行通信端口； 7、1个13位看门狗定时器；
①P0口（32～39脚）
作为输出口使用时，P0每个引脚能驱
动8个TTL门电路。
在访问外部程序存储器和数据存储器
时，P0口被用作地址总线（低8位地址）/数据
总线复用
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当P0 口作为输出口使用时，必须外接上拉电阻。
②P1口（1～8脚）
作为输出口使用时，P1口每个引脚可驱动4个TTL 门电路。
DIV AB
（3）程序计数器PC
程序计数器PC（Program Counter）是一 个二进制16位特殊功能寄存器，专门用于存放 CPU将要执行的下一条指令第一字节的存储地 址。
系统复位后，PC中的值为0000H，表示 CPU将从程序存储器中的0000H单元开始执行 程序。
例如：10011010在一根线上传输的波形
如下图所示。
2、并行传输：一个二进制数据按位同时在多 根线上进行传输的通信方式。
例如：二进制数据10011010
并行传输的波形如右图所示。
3、总线：具有相同或相似功能的多根线构成 的一组线称为总线。
在MCS-51单片机中，有数据总线、地址
总线和控制总线。
1．算术逻辑单元ALU
算术逻辑单元ALU由加法器、两个8
位暂存器（TMP1、TMP2）和一个布尔处理
器组成。
2．专用寄存器
专用寄存器是用来存储当前要执行的
指令的存储地址、操作数和指令执行后的状态
等信息的寄存器。其特点是存取速度快、方便。
（l）累加器A(Accumulator) 累加器A是专门用于存放操作数或运算结
CLR ACC.7
（2） B寄存器 B寄存器是一个8位可位寻址的特殊功能寄存器，
一般用于乘、除法运算 ，也可以作为通用寄存器，用 来存放临时数据。
例如：求两个操作数50与100之积。 MOV A，#32H MOV B，#64H
MUL AB 例如：求两个操作数100与50之商。
MOV A，#64H MOV B，#32H
③/PSEN（29脚）：外部程序存储器（ROM） 选通引脚。
④ALE（30脚）：地址锁存允许/编程引脚。
⑤/EA（31脚）：片外程序存储器访问允许/编 程器电源引脚 。
1.1.2 MCS-51的三总线
1.1.3 AT89S51单片机的最小应用系统
§1.2 MCS-51单片机内核结构
1.2.1 中央处理器CPU
9、补码：正数的补码是其本身。负数的补码 是其反码加1。
第1章 MCS-51单片机的内部结构与时序
AT89S52的主要资源说明 1、32条输入/输入引脚； 2、256B（字节）片内RAM； 3、8kB Flash程序存储器； 4、3个16位定时/计数器；
5、2个外部中断源； 6、1个全双功串行通信端口； 7、1个13位看门狗定时器；
绩分。
考试：30%。开卷。
答疑时间及地点：科研楼302－3，周五下午。
教材及参考书
教材：《单片机原理及实践指导》
邓兴成
姜宝钧
等编著
参考书：
1．MCS-51单片机应用教程，李叶紫，清华大
学出版社，2004
2．MCS-51系列单片微型计算机及其应用，孙
育才，东南大学出版社，2004
3．单片机原理及应用，张毅刚，高等教育出
4、ROM：只读存储器，又称为程序存储器。 包括EPROM、EEPROM、FLASH等。
5、RAM：随机存取存储器，又称为数据存储 器。包括RAM、FLASH、EEPROM等。
6、字节：在计算机中，8位二进制数构成的数 称为一个字节。
7、原码：原始二进制数称为原码。
8、反码：原码按位取反。