单片机第一章
第一章 单片机基础知识
第一章单片机入门知识概述1.1 单片机的发展历程单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。
综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。
单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。
（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。
既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。
（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。
特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。
（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
1. 单片机技术的发展特点自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。
纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
（1）单片机寿命长这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。
随着半导体技术的飞速发展，MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有20岁以上，产量仍是上升的。
这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。
《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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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
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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。
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1章 单片机概述
目录第 1 章概述 (1)1.1 单片机的应用领域 (2)1.2 AVR单片机及其主要特点 (3)1.3 单片机的发展历史 (4)1.4 单片机的发展趋势 (6)1.5 AVR系列单片机简介 (8)第 1 章概述单片机是一种超大规模集成电路芯片。
把具有数据处理功能的微处理器(CPU)，具有数据存储功能的程序存储器(只读存储器，ROM)和数据存储器(可读可写存储器，RAM)，具有与外界交换数据功能的输入输出接口电路(I/O口)集成在同一块芯片上就构成了一个基本的单片机，为方便应用，一般还把一些常用的外围器件也集成到同一块芯片上，常见的外围器件有定时计数器（T/C），各种串行通信接口(RS232异步串行接口,SPI接口,一总线接口，I2C总线接口等)，脉宽调制电路(PWM)，模拟信号多路切换器及模数转换器（A/D）等，实际上单片机就是一个单芯片的计算机系统。
单片机中的微处理器CPU在时钟脉冲产生的时间序列信号控制下，从第一条指令开始一步一步地执行预先写入在只读程序存储器(ROM)中的程序，在程序的控制下，通过各种输入输出接口与外界（或集成在内部的外围器件）交换信息，完成各种既定的任务。
输入信息一般有传感器，按键，开关，定时器，串行接口等信号，输出信息一般用于控制继电器，屏幕，电机，开关，串行接口等，程序执行过程中产生的中间数据则存放在CPU寄存器和数据存储器(RAM)中，实际上，单片机的任务就是在时序信号控制下，逐条执行程序指令，与外界交换跟踪信息，单片机硬件至少有CPU，ROM，RAM，I/O，工作时还要有一个可以产生时序的时钟信号。
一个简单的例子就是程序控制的洗衣机，厂家把各种洗衣的定时程序预先写入到单片机的只读程序存储器ROM里，单片机的输入接口与传感器（水位传感器，称重传感器，温度传感器，混浊度传感器等），按键，开关相连，输出接口与洗衣机电机，电磁阀门，显示器，指示灯等执行设备相连，洗衣机运行时，CPU在时钟控制下，一步一步地执行预先写入的程序，通过不断查询的方式或外部器件主动要求的中断方式读取输入接口信息，如根据混浊度传感器获得是否换水的信息，根据水位传感器获得水位信息，根据使用人员对按键的操作获得应执行那段程序（毛毯或丝绸）的信息，然后根据程序预定的处理方法对输入数据进行分析处理，获得控制输出接口的数据，如电磁阀的开关，电机的正反转，显示器显示的内容等数据，把这些数据送到输出接口控制相应的执行设备运行，完成洗衣任务。
第1章单片机简介
玻璃壳
簧片
簧片
触点
N S
惰性气体
N S
ON
OFF
OFF
ON
5.2 干簧管测试原理
N S
N S
匀速旋转
干簧管测试仪单片机系统的面板
单片机
＋5V
5.3 干簧管测试仪电路原理图与印制板图
电路原理图（PROTEL绘制）
2.1 单片机的应用特点
● 单片机主要为工业测控而设计，又称微控制器（Microcontroller)，具有高集成度、高可靠性、高性价比的特点。 ● 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。
2.3 单片机的发展趋势
★ 程序存储器和数据存储器分开的原因？
① 指令和数据分开存放，分开调取，不会相互混淆； ② 程序存储器和数据存储器使用不同工艺。程序存储器烧录后，运行时内容不改变，要求掉电保持，一般用ROM实现，集成度高，造价低；数据存储器运行时才赋值，一般用RAM实现，造价相对较高； ③ 程序存储器和数据存储器的宽度可以不一致，在CPU字长较短时，可实现单字节指令，提高单片机的可靠性； ④ 程序存储器和数据存储器可使用不同的总线，实现真正的流水作业； ⑤ 单片机面向测控领域，通常情况下，需要较大容量的程序存储器和较少的数据存储器，提高性价比。
印制板图（PROTEL软件绘制）
5.4 编写单片机软件并调试
常用51单片机开发工具软件 Keil uVision
印制板图1 (采用PROTEL软件绘制)
印制板图2 (采用PROTEL软件绘制)
编写单片机软件并调试
常用51单片机开发工具软件 Keil uVision
单片机教案(讲稿)
单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程介绍单片机的概念及其发展历程讲解单片机在我国的应用与发展现状1.2 单片机的组成与结构介绍单片机的组成结构，包括CPU、存储器、输入/输出接口等讲解单片机的硬件系统设计与应用1.3 单片机的特点与分类讲解单片机的主要特点，如体积小、成本低、功耗低等介绍单片机的分类及应用领域第二章：单片机编程基础2.1 计算机组成原理与数制转换讲解计算机组成原理，包括二进制、八进制、十六进制等数制转换方法介绍ASCII码、GB2312等字符编码标准2.2 单片机指令系统与编程语法讲解单片机的指令系统，包括数据传输、逻辑运算、算术运算等指令介绍单片机编程语法，如寄存器、立即寻址、间接寻址等2.3 程序设计方法与技巧讲解程序设计方法，包括顺序结构、分支结构、循环结构等介绍编程技巧，如变量命名、代码优化、模块化设计等第三章：单片机接口技术3.1 并行接口设计与应用讲解并行接口的原理与设计方法介绍并行接口在单片机中的应用案例，如键盘、LED显示等3.2 串行接口设计与应用讲解串行接口的原理与设计方法介绍串行接口在单片机中的应用案例，如串口通信、USB接口等3.3 其他接口技术介绍讲解ADC、DAC、PWM等接口技术的原理与应用介绍这些接口技术在单片机中的应用案例第四章：单片机应用系统设计4.1 系统设计流程与方法讲解单片机应用系统设计的流程，包括需求分析、硬件选型、软件设计等介绍系统设计方法，如模块化设计、层次化设计等4.2 硬件系统设计与调试讲解硬件系统设计的方法与技巧介绍硬件调试工具与方法，如示波器、逻辑分析仪等4.3 软件系统设计与调试讲解软件系统设计的方法与技巧介绍软件调试工具与方法，如调试器、仿真器等第五章：单片机项目实践5.1 项目实践概述讲解项目实践的目的与意义介绍项目实践的内容与要求5.2 项目实践案例一：温度控制系统讲解温度控制系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现温度控制的具体步骤与技巧5.3 项目实践案例二：智能家居系统讲解智能家居系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现智能家居的具体步骤与技巧5.4 项目实践案例三：小型讲解小型的原理与设计方法介绍使用单片机控制小型的具体步骤与技巧展望单片机技术在未来的发展趋势与应用前景第六章：单片机中断与定时器/计数器6.1 中断系统讲解单片机的中断系统概念、类型及优先级介绍中断服务程序的编写方法与中断响应过程6.2 定时器/计数器原理讲解定时器/计数器的结构、工作模式及编程方法介绍定时器/计数器在工业控制中的应用案例6.3 中断与定时器/计数器应用实例结合具体案例，讲解中断与定时器/计数器在实际项目中的应用第七章：单片机串行通信技术7.1 串行通信基础讲解串行通信的概念、分类及标准介绍串行通信的物理层、数据链路层及网络层协议7.2 单片机串行通信接口讲解单片机串行通信接口的原理与编程方法介绍单片机串行通信在各种应用场景中的案例7.3 串行通信技术应用实例结合具体案例，讲解串行通信技术在实际项目中的应用第八章：单片机接口扩展技术8.1 并行扩展技术讲解并行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍并行扩展在存储器、IO接口等方面的应用8.2 串行扩展技术讲解串行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍串行扩展在ADC、DAC、显示模块等方面的应用8.3 接口扩展技术应用实例结合具体案例，讲解接口扩展技术在实际项目中的应用第九章：单片机嵌入式系统设计9.1 嵌入式系统概述讲解嵌入式系统的概念、特点及分类介绍嵌入式系统的设计流程与方法9.2 嵌入式操作系统讲解嵌入式操作系统的概念、特点及分类介绍常见的嵌入式操作系统及其应用案例9.3 嵌入式系统设计实例结合具体案例，讲解嵌入式系统在实际项目中的应用第十章：单片机技术发展趋势与应用前景10.1 单片机技术发展趋势讲解单片机技术的发展趋势，如性能提升、集成度增加等介绍新兴的单片机技术，如片上系统（SoC）、物联网（IoT）等10.2 单片机应用前景探讨单片机技术在各个领域的应用前景，如工业控制、智能家居、医疗设备等分析单片机技术对我国经济社会发展的重要意义重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程单片机作为微控制器的核心，其定义和发展历程是理解微控制器应用的基础。
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。
51系列单片机教程(共15章)_第1章
• 嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroController
Unit）。 我国，习惯使用“单片机”这一名称。 按用途可分为通用型和专用型两大类：
（1）通用型
可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件， 全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单 片机芯片为核心的测控系统。
（2）专用型
（1）基本型
典型产品：8031/8051/8751 （2）增强型
典型产品：8032/8052/8752 内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器 扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。 （3）低功耗型 典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺
适于电池供电或其它要求低功耗的场合。
思考题及习题
1．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 它们之间有何区别？ 2．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为 （ ）和（ ）。
3．单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、 （ ）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。
4．单片机的发展大致分为哪几个阶段？
5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型? 6．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？ 它们的差别是什么？ 7．MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是 什么？
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段:
第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片 的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。 以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
单片机应用技术--第一章
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1.1 单片机的发展及应用
具有I2C和SPI串行口总线端口，有利于单片机串行总线扩 充外围器件。常用的PIC系列单片机特性如表1-3所示。 由于单片机的种种优点和特性，其应用领域无所不至，无论 是工业部门、民用部门和家用等领域，处处可以见到它的身 影。主要应用于以下几个方面： （1）在智能仪表中的应用 这是单片机应用最多、最活跃的领域之一。在各类仪器仪表 中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化水平 和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高性价比。 （2）在工业方面的应用
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1.1 单片机的发展及应用
3. Motorola公司MC68HC系列单片机 MC68HC系列单片机是Motorola公司推出的8位单片机， 其型号庞大，但是同一系列单片机的CPU均相同，指令系统 相同。它与51系列单片机不兼容，程序指令也不相同。其单 片机的型号命名方法如下：
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1.1 单片机的发展及应用
MC68HC系列单片机的性能指标见表1-2所示。其中PWM 为脉冲宽度调制功能。 4. Microchip（微芯）公司的PIC系列单片机 PIC单片机是由美国Microchip（微芯）公司推出的8位高 性能单片机，该系列单片机是首先采用RISC结构的单片机 系列。PIC的指令集只有35条指令，四种寻址方式。同时指 令集中的指令多为单字节指令。指令总线和数据总线分离， 允许指令总线宽于数据总线，即指令线为14位，数据线为8 位。PIC有的型号单片机只有8个引脚，为世界上最小的单 片机。PIC单片机的主要特点是：精简了指令集，使得指令 少，执行速度快。同时，功耗低，驱动能力强，有的型号还
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4） 商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、
收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安 全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都 采用了单片机控制。
5） 工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控
制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC 等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。
16 位 单 片 机 性 能 表 Intel MCS-96 8KB 232B 8 异步 8×10 位 有 有 2×16 HSIO 无 NS BPC16040 4KB 256B 8 异步 无 有 有 8×16 有 无 NEC 783XX 8KB 256B 15 异步 4×8 位 有 有 2×16 有 8 个宏通道
3、降低成本(紧凑型)、低价格
代表：ATMEL公司的 89c51、89c2051…… Philips公司的8Xc51 WENBOND公司的W78c51
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单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
1.1
1.1.2
单片机的发展概述
单片机的发展趋势
• CMOS化——单片机将具有更低的功耗、更低的电压。 • 高性能化——精简指令集(RISC)结构和流水线技术将得 到广泛应用 。 • 高可靠性——提高单片机的抗电磁干扰能力 。 • 大容量化——扩大片内存储器容量。 • 多功能化——把众多的各种外围功能器件集成在片内， 如模/数转换器、数/模转换器、液晶显示驱动器 等。 • 串行扩展技术—— SPI、I2C、Microwire、1-Wire等串 行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片 机系统结构更加简化。
6） 智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表
的档次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控 等。
7） 智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片
属专用型单片机。
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单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
8） 航空航天系统：飞机、飞船、空间站，及其跟踪、监测、
生命保障系统等，无一不是人类科技高度集中的产品，大量采用 的智能传感器、控制装置中，单片机扮演着重要的角色。
单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
1.1
单片机的发展概述
第一阶段（1974——1978年）：初级单片机阶段。
1976年，Intel公司推出MCS-48系列单片机。
特点：8位CPU、并行I/O口、8位定时器、片内小 容量的RAM、ROM、寻址空间小于4KB、简单的中断处 理机制、无串行口
单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
1.1
单片机的发展概述
第三阶段（1982——1990）：16位单片机推出阶段。 1982年，Intel公司推出MCS-96系列单片机。 特点：16位CPU、增加8路10位A/D、PWM型 D/A等 同期间，不同厂家同步推出了相应的单片机机型： Motorola公司的M6800系列 Zilog公司的Z8系列 Rockwell公司的6500系列
微型计算机系统
统称系统机，以功能的通用性与完整性，及应用的开放性为突出特征。 PC机：典型的系统机。(Personal Computer)
单片微型计算机
简称单片机，以满足一定要求的基本功能或少量的特殊功能部件，包括CPU、 RAM、ROM、定时/计数器、及各种I/O接口电路集成于一片芯片上为突出特征。
Intel
22-38 位 8×1 位 4×4 位 1×8 位 2×8 位 6×8 位 4×8 位 5×8 位 6×8 位
Zilog Fairchil d NEC TI NS Philips
Z8 F8 UPD78XX TMS7000 8070 8XC552
2K/4K / 4K/6K 2K/12 K 2K/2.5 K 8K
1.1
单片机的发展概述
第二阶段（1978——1982年）：高性能8位机阶段。
1980年，Intel公司推出MCS-51系列单片机。 特点：外部总线规范化(16位地址总线，寻址空间 64KB；8位数据总线；增加串行总线；控制总线)，8 位CPU、并行I/O口、16位定时器、片内RAM、ROM 容量增大、多级中断处理机制、位操作功能、片内特殊 功能寄存器SFR(建立了外围功能电路的SFR集中管理 模式)
124B 64K 128/256B 128B 64B/128 B 256B
64K 4K 64K 64K 64/128 K 64K
6 / 3 2/6 /
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单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
表 1-2 公司 型号 片内 ROM 片内 RAM 中断源 串行口 A/D PWM 输出 Watchdog 定时器 计数器 高速 I/O DMA Thmson 682000 4KB 256K 15 异/同步 无 借用通用 计数器 3×16 无 无
单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
清华大学出版社
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单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
第1章 单片机基础知识
• 1.1 单片机的发展概述
• 1.2
• 1.3 •
单片机的特点及分类
单片机的应用领域
小结
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单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社
微处理器的集成度每 隔18个月就会翻一番，芯 片的性能也随之提高一倍 ------摩尔定律 Gordon E. Moore Intel公司的创始人之一
三种应用形态的比较 ：
系统机（多板机）
单板机
单片机
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1.1
1.1.1
单片机的发展概述
单片机的发展过程
单片机的发展，主要经历了四个阶段： 第一阶段（1974——1978年）：初级单片机阶段。 第二阶段（1978——1982年）：高性能8位机阶段。 第三阶段（1982——1990）：16位单片机推出阶段。 第四阶段（1990到现在）：单片机全面发展阶段。
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微处理器发展过程
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微型机家族：
微处理器(CPU)
Centre Porcess Unit，是小型或微型计算机的核心，负责数据的运算与控制。
微型计算机
除微处理器外，还需有存储器、输入输出接口(如键盘、显示器、打印机)等外围 电路与之协同工作的一个完整的系统。
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1.2
单片机的特点及分类
2、单片机的分类
◆ 按CPU处理字的长度分 就CPU处理字的长度而言，有4位、8位、16位、32位单
片机
◆ 按使用范围分
可分为通用单片机和专用单片机两大类
通用型单片机把可开发的内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，是MCU发展的一个趋势。
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1.2
单片机的特点及分类
1、单片机的特点 ◆控制性能和可靠性高
实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O端口直 接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比 拟的。另外，由于CPU、存储器及I/O接口集成在 同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送 时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响， 所以单片机的可靠性非常高。
片上系统(SOC)
正在发展之中的片上完整系统。
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单片机
单片机的不同称谓
单片机(SCM)
Single Chip Microcomputer，常用，但不够准确
MCU
Microcontroller Unit，比单片机更准确一些，但不够流行
嵌入式微处理器
Enbedded Microprocesser
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3. 主要产品系列
表 1-1 公司 系列 MCS-48 MCS-51 8XC51FX 8XC51GB 6801 Motorola 6805 68HC11A 片内 ROM IK/4K 4K/8K 8/32K 8K 2K/4K 1K/4K 8K 常用 8 位单片机性能表 片内 RAM 64/256B 128/256B 256B 256B 128/256B 64B/112 B 256B 寻址 范围 4KB 64KB 64K 64K 64K 2K/8K 64K 并行口 3×8 位 4×8 位 4×8 位 6×8 位 3×8 1×5 2×8 1×4 位 位 位 位 串行 口 / URAT URAT 2URA T UART / 1SCI 1SPI UART / UART UART UART UART 定时器/ 计数器 1×8 2×16 3×16 3×16 3×16 位 1×8 位 16 位 3IC5OC， RTI 2×8 位 / 1×12 位 1/2×13 位 / 3×16 位 中 断 2 5/6 7 15 2 1/4 20
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1.1
单片机的发展概述
第四阶段（1990到现在）：单片机全面发展阶段。 1990年，Intel公司公开了8051内核。 特点：8051兼容型单片机，形成了百花齐放的局面，成为单 片机的发展方向。
1、增加片内功能(如存储容量与方式、WDT、程序保密系统、A/D、D/A、电压 比较器、LED/LCD/VFD显示器驱动、I2C/CAN/USB总线) 2、提升性能(CMOS化、提高运行频率、RISC结构运行、低功耗、宽电压、程序 串行下载ISP、增大寻址空间)
9） 国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言