第一章 单片机之微型计算机的基本概念
微型计算机技术及应用3篇
微型计算机技术及应用第一篇：微型计算机的基本概念和发展历程随着信息技术的快速发展，计算机在我们的生活和工作中扮演着越来越重要的角色。
而微型计算机是计算机发展历程中的一个重要阶段，本文将介绍微型计算机的基本概念和发展历程。
一、微型计算机的基本概念微型计算机（Microcomputer），又称个人计算机（Personal Computer）、微机等，是一种小型计算机。
它的特点是微小、轻便、省电，通常只由一个或几个芯片组成，可用于个人、家庭、企事业单位和科研单位的计算机应用。
目前，微型计算机已成为计算机行业的主流产品，广泛应用于各类计算机应用领域。
二、微型计算机发展历程微型计算机的发展历程可以分为以下几个阶段：1. 单片机阶段20世纪70年代初，芯片技术得到极大的发展，单片机技术应运而生。
单片机是一种将中央处理器、内存、计时器、输入输出接口等集成在一块芯片上的微型计算机。
这种微型计算机具有体积小、功耗低、成本低等特点，适用于诸如时钟、计算器、温度控制器等应用场合。
2. 微型计算机诞生阶段在20世纪70年代末期，微型计算机正式诞生，这个阶段也被称为微型计算机元年。
1974年，因特尔公司推出了16位微处理器8086，为微型计算机的发展奠定了基础。
到20世纪80年代，微型计算机开始普及，形成了以IBM PC、AppleII等为代表的个人计算机市场。
3. 个人计算机成熟阶段在20世纪80年代中后期，因特尔公司推出了80286和80386微处理器，这使得个人计算机的运行速度大大加快。
同时，微软公司也推出了操作系统Windows，使得个人计算机的使用更加方便。
这个阶段也被称为个人计算机成熟的阶段，个人计算机已经成为一种主流的计算机产品，应用范围更加广泛。
4. 多媒体时代阶段20世纪90年代，随着计算机图像、音频、视频等多媒体技术的迅速发展，多媒体计算机应运而生。
这类计算机具备高分辨率、高色彩、高音质等特点，广泛应用于视频编辑、游戏娱乐、网络多媒体等领域。
微型计算机的基本概念
• 多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控
制、故障分散、资源共享) 7
三、计算机的应用概况
课本P4
1．科学计算：人造卫星轨迹， 天气预报等 2．数据处理 ：企业管理、情报检索等 3．自动控制 ：航天飞行、火星探测等现场控制等 4．辅助设计和制造 5．系统仿真 6．智能模拟 7．计算机网络与信息高速公路
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单片机发展概况 绪论
• 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列 • 1978- 高档8位单片机 Intel MCS-51系列：
• -51子系列：8031/8051/8751 • -52子系列：8032/8052/8752 • 低 功 耗 型 80C31 高 性 能 型 80C252 廉 价 型 89C2051/1051
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什么是单板机？
课本P7
将微处理器、存储器、I/O接口电
路以及简单的输入、输出设备组装在一
块印制电路板上，称为单板微型计算机，
简称单板机。
单板机
输入输出接口
芯片
CCPUP芯U片
定时计数器 芯片
印
内存条
刷
存储器芯片 电
路
A/D、D/A 板
芯片
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什么是单片机？
将微处理器、存储器、 I/O接口电路集成在一块芯片 上，称为单片微型计算机。
在计算机中，符号“＋”、“－”要用1位二进 制数表示。8位微型计算机中约定，最高位D7表示符 号，其他7位表示数值。D7=1表示负数，D7=0表示正 数。
符号位
数值位
图1－10 8位微机中的带符号数 34
课本P17 一个带符号数在计算机中可以分别用原码、反码 或补码三种方法表示。习惯上，把计算机中存放的数 称作机器数。原码、反码和补码都是机器数。
《80C51单片机实用教程》PPT 第1章 微型计算机系统基本知识
目前我国国内应用最广泛的是 Atmel公司的AT89系列和宏晶公司的STC系列单片机芯片
1.2 80C51单片机片内结构和引脚功能
1.2.1 片内结构
⑷ 数据指针DPTR（Data Pointer） 16位的特殊功能寄存器，由两个8位寄存器DPH、DPL组成 主要用于存放一个16位地址，作为访问外部存储器的地址指针
⑸ 堆栈指针SP（Stack Pointer） 堆栈是CPU用于暂时存放特殊数据的“仓库” 例如子程序断口地址，中断断口地址和其他需要保存的数据 堆栈指针SP专用于指出堆栈顶部数据的地址 堆栈中数据存取按先进后出、后进先出的原则
1.3.3 内部数据存储器（内RAM）
可分成三个物理空间：工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区
1.3.4 特殊功能寄存器（SFR）
特殊功能寄存器（Special Flag Register，缩写为SFR） 共有21个，离散地分布在高128B片内RAM 80H～FFH中
⑴ 累加器ACC（Accumulator） ACC是80C51单片机中最常用的寄存器 许多指令的操作数取自于ACC 许多运算的结果存放在ACC中 乘除法指令必须通过ACC进行 ACC的指令助记符为A
3个不同的存储空间 用不同的指令和控制信号实现读、写功能操作： (1) ROM空间用MOVC指令实现只读功能操作，
用PSEN信号选通读外ROM。 (2) 外RAM空间用MOVX指令实现读写功能操作
用RD信号选通读外RAM，用WR信号选通写外RAM。 ⑶ 内RAM（包括特殊功能寄存器）
第1章单片机概述
第1章 单片机概述1.1 单片机的概念1.1.1 单片机的定义单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer，SCM），也称为微控制器（Micro-Controller Unit，MCU），它是将中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、数据存储器RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）、程序存储器ROM（Read Only Memory，只读存储器）以及I/O（Input/Output，输入/输出）接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统，其组成框图如图1.1所示。
单片机可用下面的“表达式”来表示：单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件图1.1 单片机的组成框图1.1.2 单片机的诞生单片机诞生于20世纪70年代末，具有代表性的事件是1976年Intel公司推出了MCS-48单片机系列的第一款产品：8048。
这款单片机在一个芯片内集成了超过17000个晶体管，包含一个CPU，1KB的EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器），64字节的RAM，27个I/O端口和一个8位的定时器。
8048很快就成为了控制领域的工业标准，它们起初被广泛用来替代诸如洗衣机或交通灯等产品中的控制部分。
1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出了MCS-51系列的第一款单片机8051，这款单片机的功耗、大小和复杂程度都比8048提高了一个数量级。
8051集成了超过60000个晶体管，拥有4KB的ROM，128B的RAM，32个I/O端口，一个串行通信接口和两个16位的定时器。
经过三十多年的发展，MCS-51系列单片机已经形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。
单片机原理与应用技术·2·1.1.3 单片机的应用领域单片机在我们的日常生活和工作中无处不在、无处不有：家用电器中的微波炉、洗衣机、电饭煲、豆浆机、电子秤；住宅小区的监控系统、电梯智能化控制系统；汽车电子设备中的ABS、GPS、ESP、TPMS；医用设备中的呼吸机，各种分析仪，监护仪，病床呼叫系统；公交汽车、地铁站的IC卡读卡机、滚动显示车次和时间的LED点阵显示屏；电脑的外设，如键盘、鼠标、光驱、打印机、复印机、传真机、调制解调器；计算机网络的通信设备；智能化仪表中的万用表、示波器、逻辑分析仪；工厂流水线的智能化管理系统，成套设备中关键工作点的分布式监控系统；导弹的导航装置，飞机上的各种仪表等。
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
单片机原理及应用c51编程课后答案
单片机原理及应用c51编程课后答案【篇一：单片机原理及应用课后习题答案__张兰红】兰红9第 1 章微型计算机的基本概念1.1 微型计算机由哪几部分组成？每一部分各起何作用？解：微型计算机由微处理器芯片、存储器芯片、输入／输出接口电路芯片与总线组成。
微处理器是微型计算机的核心，它通常包括 3 个基本部分：①算术逻辑部件alu(arithmeticlogic unit)，对传送到微处理器的数据进行算术运算或逻辑运算的电路，如执行加法、减法运算，逻辑与、逻辑或运算等。
②工作寄存器组，用来存放操作数及运算的中间结果等。
③控制部件，包括时钟电路和控制电路，时钟电路产生时钟脉冲，用于计算机各部分电路的同步定时；控制电路产生完成各种操作所需的控制信号。
存储器是微型计算机的重要组成部分，计算机有了存储器才具备记忆功能。
i／o 接口是沟通 cpu 与外部设备的不可缺少的重要部件。
外部设备种类繁多，其运行速度、数据形式、电平等各不相同，常常与 cpu 不一致，所以要用 i／o 接口作桥梁，起到信息转换与协调的作用。
总线是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传输信息的一组公共通信线。
1.2 什么是 cpu？什么是主机？解：由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元 cpu（central processing unit，简称 cpu）。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机。
1.3 何谓计算机系统？何谓单板机？何谓单片机？解：计算机与外围设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为计算机系统。
在一块印刷电路板上，集成了中央处理单元cpu、只读存储器rom、随机存取存储器 ram、 i/o 接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成一台完整的微型计算机，称为单板机。
在一块半导体芯片上，集成了中央处理单元cpu、只读存储器rom、随机存取存储器 ram、 i/o 接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成一台完整的微型计算机，称为单片机。
微机
第一章概论本章内容1.微型计算机的应用2.微型计算机的发展史3.微型计算机的组成4.微型计算机的特点学习目的1.掌握微型计算机的概念和基本结构2.了解微型计算机的产生和发展过程3.把握微型计算机的发展方向1.1 微型计算机系统概述微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件的微处理器为核心，配以存储器、输入/输出接口电路及系统总线所制造出的计算机系统。
一、微型计算机的应用领域二、微型计算机的发展Intel 8086,8088Intel 80386,80486PIII三、微型计算机的分类按处理器同时处理数据的位数或字长分：8位机 16位机 32位机 64位机按其结构分：PC机、单片微型机、单板微形机1.2 微型计算机组成现代计算机结构仍然是在冯·诺依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建立起来的。
一、微型计算机的硬件结构微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口构成，它们之间由系统总线连接。
1. 微处理器整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也称CPU。
它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组及控制部件。
ALU ：算术运算、逻辑运算寄存器：存放操作数、中间结果、地址、标志等信息控制部件：整个机器控制中心，包括程序计数器IP、指令寄存器IR、指令译码器ID、控制信息产生电路。
外部设备微机的存储器分为：主存和辅存主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。
(CPU内部cache，主板上的内存, 造价高，速度快，存储容量小)辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的数据，(主机箱内或主机箱外，造价低，容量大，可长期保存，但速度慢)3. 输入设备微型计算机常用的输入设备有键盘、鼠标、数字化仪、图像扫描仪、数码相机等。
4. 输出设备微型计算机常用的输出设备有CRT显示器、打印机和绘图仪等。
注意：由于各种外设的工作速度、驱动方式差别很大，无法与CPU直接匹配，所以不可能把它们简单地连到系统总线，需要有一个接口电路充当它们和CPU间的桥梁，通过该电路完成信号的变换、数据的缓冲、与CPU联络等工作。
单片机及控制-第一章单片机基础知识
关于逻辑高低电平： 1) 5V CMOS 、 HC 、 AHC 、 AC 中 ， 输 入 大 于 3. 5V 算 高 电 平 ， 输 入 小 于 1.5 V 算 低 电 平 ； 2) 5 V TTL 、 AB T 、 AHCT 、 HC T 、 ACT 中 ， 输 入 大 于 2 V 算 高 电 平 ， 输 入 小 于 0. 8V 算 低 电 平 ； 3) 3. 3V LV TTL 、 LV T 、 L VC 、 AL VC 、 LV 、 AL V T 中 ，输 入 大 于 2V 算高电平 | | 输 入 小 于 0. 8V 算 低 电 平 ；
【单片机的应用领域】 目前单片机渗透到我们生活的各个领域， 几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程 的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像 机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应 用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
AT89S52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定 时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行 口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选 择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止。
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1-2. 单片机的特点及应用领域
单片机应用
工业控制
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应用实例
工业控制中智能家用电器、 工业控制中智能家用电器、智 能仪器设备、数控机床、 能仪器设备、数控机床、自动 生产线、智能玩具、 生产线、智能玩具、相关的数 据采集处理显示等等。 据采集处理显示等等。
由运算器和控制器组成, 完成计算机的运算和控制功能。 由运算器和控制器组成 完成计算机的运算和控制功能。 运算器又称算术逻辑部件（ALU, Aithmctieal Logic Unit）, 运算器又称算术逻辑部件（ ） 主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。 主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。 控制器（ 控制器（Controller）是整个计算机的指挥中心 它负责从内 ）是整个计算机的指挥中心, 部存储器中取出指令并对指令进行分析、判断, 并根据指令发出控 部存储器中取出指令并对指令进行分析、判断 制信号, 使计算机的有关部件及设备有条不紊地协调工作, 制信号 使计算机的有关部件及设备有条不紊地协调工作 保证计 算机能自动、连续地运行。 算机能自动、连续地运行。
1-2. 单片机的特点及应用领域
单片机应用
消费电子产品
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1-2. 单片机的特点及应用领域
单片机应用
军事技术
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日常生活中常见的霓虹灯 显示、比赛抢答器、 显示、比赛抢答器、报警 电子时钟、 器、电子时钟、点阵和液 晶显示屏等等。 晶显示屏等等。
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3、ISP-4单片机实验开发板 ISP数码管 显示
红外遥 控
1-2. 单片机的特点及应用领域
单片机应用
汽车电子
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1-2. 单片机的特点及应用领域
单片机应用
智能控制
(视频)
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微型计算机的组成
2. 存储器 存储器M 存储器（ 存储器（Memory）是具有记忆功能的部件 用来存储数据和 ）是具有记忆功能的部件, 程序。存储器根据其位置不同可分为两类: 内存储器和外存储器。 程序。存储器根据其位置不同可分为两类 内存储器和外存储器。 内存储器（简称内存） 直接相连, 内存储器（简称内存）和CPU直接相连 存放当前要运行的 直接相连 程序和数据, 故也称主存储器（简称主存） 程序和数据 故也称主存储器（简称主存）。 特点：是存取速度快, 基本上可与 处理速度相匹配, 是存取速度快 基本上可与CPU处理速度相匹配 但价格较 处理速度相匹配 能存储的信息量较小。 贵, 能存储的信息量较小。 外存储器（简称外存）又称辅助存储器 外存储器（简称外存）又称辅助存储器, 主要用于保存暂时不 用但又需长期保留的程序和数据。 用但又需长期保留的程序和数据。 存放在外存的程序必须调入内 存才能进行。外存的存取速度相对较慢 但价格较便宜, 存才能进行。外存的存取速度相对较慢, 但价格较便宜 可保存的 信息量大。 信息量大。
新疆大学电气工程学院
单片微机原理及应用课程电子教案
第 1 讲 第一章 微型计算机的基本概念
本讲主要内容
1-1. 课程介绍 1-2.单片机的发展过程 单片机的发展过程 1-3.单片机的特点及应用领域 单片机的特点及应用领域 1-4. 微型计算机的组成 1-5. 计算机中的数
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继电控 制
下载接 口 单片机 芯片
串行模 块
LED显 显 示 开关输 入 音乐输 出 Copyright © Http://
电源模 Xinjiang 块 University
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微型计算机的组成
1.计算机的基本结构
输输输输 数数数数 地地数数 输输输输 数数数数 控控控控 时时时时 电电 控控存 时时控控 运运存 数数数数 控控控控 数数数数 地地数数 地地数数 存存存
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1-2. 单片机的特点及应用领域
单片机的特点
体积小巧 重量轻 可靠性高 控制能力强 价格低 开发方便简单，易于产品化
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微型计算机的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成
3. 输入 输出接口（I/O接口） 输入/输出接口 输出接口（ 接口 接口） 输入/输出（I/O）接口由大规模集成电路组成的I/O器 件构成, 用来连接主机和相应的I/O设备（如: 键盘、 鼠标、 显示器、 打印机等）, 使得这些设备和主机之间传送的数 据、信息在形式上和速度上都能匹配。不同的I/O设备必须 配置与其相适应的I/O接口。
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1-1. 单片机发展概述
计算机的冯·诺依曼结构
1946年6月，匈牙利籍数学家冯·诺依曼提出了“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
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微型计算机的组成
4. 总线 总线 总线（ 总线 （ BUS）是计算机各部件之间传送信息的公共通道 。 ） 是计算机各部件之间传送信息的公共通道。 微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是CPU内部之间 微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是 内部之间 的连线。外部总线是指 与其它部件之间的连线。 的连线。外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。 与其它部件之间的连线 Bus） AB（ 外部总线: 数据总线DB（ 外部总线: 数据总线DB（Data Bus）, 地址总线 AB（Address Bus）和控制总线 CB（Control Bus）。 ） （ ）
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1-1. 单片机及其展过程
单片机的发展过程
发展阶段 1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列的单片机，以其体积小、重 量轻、控制功能齐全和低价格的特点，得到了广泛的应用，为单片机的 发展奠定了坚实的基础。 80年代初， Intel公司推出了8位的MCS-51系列的单片机，随着单片机 的应用的急剧增加，其它的单片机也随之大量涌现如：Motorola的68系 列，Zilog的Z8系列等，从而掀开了单片机应用的历史新篇章
控控控控
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微型计算机的组成
微型计算机的基本组成
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微型计算机的组成
1. 中央处理器 中央处理器CPU CPU（Central Processing （ Unit）是计算机的核心部件, 它 ）是计算机的核心部件
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微型计算机的组成
CPU中还包括若干寄存器（Register）, 它们的作用是存放运算 中还包括若干寄存器（ 中还包括若干寄存器 ） 过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多, 主要有: 过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多 主要有 通用寄存器: 提供运算数据, 通用寄存器 向 ALU提供运算数据 或保留运算中间或最终的结 提供运算数据 果。 累加器A: 这是一个使用相对频繁的特殊的通用寄存器 有重复 这是一个使用相对频繁的特殊的通用寄存器, 累加器 累加数据的功能。 累加数据的功能。 程序计数器PC: 存放将要执行的指令地址。 存放将要执行的指令地址。 程序计数器 指令存储器IR: 存放根据 存放根据PC 的内容从存储器中取出的指令。 的内容从存储器中取出的指令。 指令存储器 在微型计算机中, 一般集成在一块被称为微处理器（ 在微型计算机中 CPU一般集成在一块被称为微处理器（MPU, 一般集成在一块被称为微处理器 Micro Processing Unit）的芯片上。 ）的芯片上。
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1-1. 单片机及其展过程
单片机的发展过程
原始阶段（4位单片机） 1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在 与日本商业通讯公司合作研制台式计 算器时，将原始方案的十几个芯片压缩 成三个集成电路芯片。其中的两个芯片 分别用于存储程序和数据，另一芯片集 成了运算器和控制器及一些寄存器，称 为微处理器（即Intel 4004）。
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单片机简介
单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工业控 单片微型计算机简称单片机。 单片机 制要求设计，所以又称单片微控制器 单片微控制器（ 制要求设计，所以又称单片微控制器（single chip Microcontroller）。 ）。 它是将组成微型计算机机所必须的部件（中央处理器 它是将组成微型计算机机所必须的部件（中央处理器CPU、程 、 序存贮器（ROM)、数据存贮器（RAM)、输入/输出（I/O)接口 序存贮器（ 、数据存贮器（ 、输入 输出（ 接口 输出 定时/计数器 串行口、系统总线等） 计数器、 、定时 计数器、串行口、系统总线等）集成在一个超大规模集 成电路芯片上。 成电路芯片上。 只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统 ，故又称单片微型计算机（single chip Microcomputer） 故又称单片微型计算机（ ） 单片微型计算机