单片机概述及基础知识
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。
单片机基础(第3版)
1.2.6 实验及实验环境
目标： 1，理解课程讲述的原理、思路 2，应用 3，学习单片机开发、调试的方法、工具 方式 示教 实验课
开发资源
编译器（集成开发环境），Keil 烧写器（仿真器） C语言/汇编语言 原理图 用户手册，用户经验 供货商、论坛
单片机开发的两个思路：
[X+Y]补 = [X]补 + [Y]补 [X-Y]补 = [X]补 - [Y]补 = [X]补 + [-Y]补
1.1.5 计算机中使用的编码
1. 二一十进制编码 在二一十进制编码中最常用的是BCD码。 BCD码共有10个编码，即二进制数0000～1001，分别对应十进制0～9。 2. ASCⅡ码 ASCⅡ码是“美国信息交换标准代码”的简称。是一个16行×8列的矩阵。常用十进制数或十
六进制数来表示ASCⅡ码。如：字符A的ASCⅡ码用十进制数表示为65，用十六进制 数表示为41H。
1.2 单片机概述
1.2.1
什么是单片机
1.2.2
单片机的基本构成
1.2.3
单片机是怎样工作的
1.2.4
单片机的历史及使用情况
1.2.5
课程安排
1.2.6 实验及实验环境
1.2.1 什么是单片机
1.2.2 单片机的基本构成 微 型 计 算 机 系 统
用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。
单片机的应用领域
在下述的各个领域广泛的应用： 1. 工业自动化 2. 智能仪器仪表 3．消费类电子产品 4. 通讯 5．武器装备 6．终端及外部设备控制 7．汽车电子
应用领域对单片机的性能要求 使用温度： 民品：0°— +70°C 工业品：-40 — +85°C 汽车：-40— +105°C 军品： -55 — +125°C
单片机基础知识
6.3 单片机的发展
MCS-51系列单片机中，有两个子系列：51子系列、52子系列。 51子系列：
8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生 了80C51、87C51和80C31三个型号； 52子系列：
8052、8752和8032三个型号，改进后的型号是 80C52、87C52和80C32。
C2 22μF
8031 8051 8751
R1
（a）上电复位电路
（b）按键电平复位电路
80C51复位电路
（c）按键 脉冲复位电路
二、单片机的结构和原理
1 单片机的硬件结构
时钟源
T0 T1
时钟电路 SFR和RAM 存储器
定时/计数器
CPU
系统总线
并行I/O口
串行I/O口
中断系统
P0 P1 P2 P3
O接口P0～P3。 2. 它们都是双向端口，每个端口各有8条I/O线。 3. P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可作为SFR来寻址。
2 单片机引脚及其功能
MCS-51系列如8051.8751和 8031均采用40引脚双列直插封装 （Dual In-line Package,DIP） 方式。因受到引脚数目的限制， 有不少引脚具有第二功能。
MCS-51单片机引脚如图所示
2 单片机引脚及其功能 MCS-51单片机 40引
脚，可分为端口线、电源 线和控制线三类。
1.端口线（4×8=32条）
P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7、 P3.0~P3.7
2.电源线（2条） VCC为+5V电源线，VSS接地
3.控制线（6条）
单片机应用基础
一 、单片机概述与结构
单片机常考知识点总结归纳
单片机常考知识点总结归纳一、单片机概述单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入/输出功能的集成电路芯片，也称为微控制器。
常见的单片机有8051系列、AVR系列、PIC系列等。
单片机通常具有CPU、存储器、定时器、串行通信接口、模拟输入/输出和数字输入/输出等外围设备。
二、单片机的基本特点1. 控制功能：单片机是用来控制各种设备和系统的，其核心是实现程序控制和数据处理。
2. 内部存储器：单片机有自带的ROM、RAM和EEPROM存储器，存储程序和数据。
3. 输入输出功能：单片机通过外设和接口实现与外部设备的连接和通信。
4. 超低功耗：单片机通常工作在微功耗下，能长时间运行在电池供电环境中。
5. 嵌入式应用：单片机广泛应用于嵌入式系统、家电控制、自动化设备等领域。
三、单片机常考的知识点1. 单片机的基本原理：包括单片机的工作原理、内部结构、外围设备和程序存储等内容。
2. 单片机的硬件结构：包括CPU、存储器、输入输出设备、定时器计数器、串行通信接口等部分。
3. 单片机的编程开发：包括汇编语言编程、C语言编程、软件开发工具和调试技术等内容。
4. 单片机的应用实例：包括LED显示、按键控制、数码管驱动、定时器应用、串口通信等应用案例。
5. 单片机的系统设计：包括单片机系统设计的原则、方法和技术要点等内容。
6. 单片机的外围接口：包括串行通信接口、模拟输入输出、数字输入输出等外围接口知识。
7. 单片机的存储器管理：包括ROM的存储器结构、程序存储、数据存储和EEPROM的应用。
8. 单片机的中断处理：包括中断的类型、中断的嵌套、中断的优先级和中断的应用等知识点。
9. 单片机的定时器应用：包括定时器的工作原理、定时器的编程、定时器的应用实例等内容。
10. 单片机的串口通信：包括串口的工作原理、串口的编程、串口的数据传输和应用实例等。
11. 单片机的模拟输入输出：包括模拟输入输出的工作原理、模拟输入输出的编程和应用实例等。
单片机基础知识点总结
单片机基础知识点总结以下是单片机基础知识点的总结：1.单片机概念：单片机是一种集成电路，集中了微处理器、存储器和各种输入/输出接口电路，可作为嵌入式系统的核心控制器。
2.单片机的组成：单片机主要由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出端口（I/OPort）、定时器/计数器、串行通信接口等组成。
3.单片机的工作原理：单片机通过运行存储在ROM中的程序指令，执行各种计算和控制操作。
输入/输出端口用于与外部设备进行数据交互。
4.单片机的编程：单片机程序通常使用汇编语言或高级语言（如C语言）编写，并通过专门的开发工具进行编译、烧录和调试。
5.I/O控制：单片机的输入/输出端口用于与外部设备连接和数据交互，可以实现数字输入/输出、模拟输入/输出和串行通信等功能。
6.定时器/计数器：单片机的定时器/计数器可以生成精确的时间延迟和计数功能，用于控制任务的执行时间和计数操作。
7.中断处理：单片机支持中断功能，可以在特定事件发生时中断当前程序的执行，转而执行中断服务程序，提高系统的响应速度和实时性。
8.存储器管理：单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM （随机访问存储器），用于存储程序指令、数据和临时变量。
9.时钟管理：单片机需要一个时钟源来提供时序和同步信号，通常使用晶体振荡器或外部时钟源。
10.低功耗设计：单片机通常需要在电池供电或功耗敏感的应用中使用，因此需要进行低功耗设计，包括睡眠模式、时钟管理、外设关闭等。
这些是单片机基础知识的一些重要点，了解这些知识可以为学习和应用单片机提供基础。
单片机是嵌入式系统的核心，广泛应用于各种领域，如家电控制、工业自动化、汽车电子等。
深入学习和实践单片机编程能够帮助您掌握嵌入式系统的开发和控制技术。
单片机基础知识点全攻略
单片机基础知识点全攻略单片机 (Microcontroller) 是一种内含的微处理器、存储器以及各种输入输出接口的集成电路芯片。
它广泛应用于各种嵌入式系统中，如家电、汽车、电子设备等。
单片机的基础知识点主要包括以下几个方面：1.单片机的基本结构：单片机由中央处理器单元(CPU)、存储器、输入输出(I/O)接口和定时器/计数器等组成。
其中，CPU是单片机最重要的部件，负责执行程序指令。
存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，其中ROM存储着程序代码和常量数据，RAM用于存储运行时的数据。
2.单片机的工作原理：单片机通过执行存储在ROM中的程序指令，完成各种任务。
CPU从ROM中读取指令并执行，将结果存储在RAM中。
由于单片机通常工作在时钟信号的控制下，故CPU在时钟的辅佐下工作。
3.单片机的编程语言：单片机的编程语言通常采用汇编语言或高级语言(如C语言)。
汇编语言是一种机器指令的助记符，编程复杂、灵活、直接，通常用于对程序执行效率要求较高的场合；而C语言则具有语法简洁、易读易写的特点，适合快速开发程序。
4.单片机的输入输出接口：单片机通过输入输出接口与外部设备进行数据交互。
常见的输入接口有开关、按钮、传感器等；常见的输出接口有LED灯、蜂鸣器、电机等。
通过编程，用户可以控制这些接口的状态，与外设实现数据的输入和输出。
5.单片机的定时器/计数器：单片机的定时器/计数器模块用于生成精确的时间间隔或计数外部事件。
它可以被用来实现定时中断、测量脉冲宽度、计数等功能，是单片机中非常重要的功能模块之一6.单片机的中断和中断服务程序：单片机在执行程序的过程中，可以接收和响应外部的中断信号。
当中断发生时，单片机会立即暂停当前任务，跳转执行预先定义好的中断服务程序，处理中断事件。
中断机制是实现实时响应和多任务操作的重要手段。
7.单片机的电源与时钟：单片机需要稳定可靠的电源和时钟信号供给。
电源通常由直流电源或电池提供，特别是在嵌入式系统中，通常需要考虑功耗和电池寿命等因素；时钟信号则是单片机正常工作的基础，它通过晶体振荡电路或者外部时钟源提供。
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。
单片机教学大纲(两篇)2024
引言概述：正文内容：1.硬件设备与基本概念1.1单片机基础知识1.1.1单片机的定义和分类1.1.2单片机的结构和工作原理1.1.3单片机的常用引脚功能与连接方法1.2单片机开发板选型与使用1.2.1不同型号单片机开发板的特点和功能1.2.2单片机资源配置与接口扩展1.2.3单片机开发环境的搭建和使用方法2.嵌入式C语言编程基础2.1C语言基本语法2.1.1数据类型与变量2.1.2运算符和表达式2.1.3控制结构与循环语句2.2单片机C语言编程入门2.2.1I/O口配置与控制2.2.2延时和定时器控制2.2.3中断处理3.单片机外设驱动3.1数码管与LED显示驱动3.1.1数码管的原理与显示方法3.1.2数码管驱动电路设计与编程实现3.2液晶显示屏驱动3.2.1液晶显示驱动的原理3.2.2液晶显示屏驱动电路设计与编程实现3.3三轴加速度传感器驱动3.3.1三轴加速度传感器基本原理3.3.2传感器接口与数据读取4.串口通信与通信协议4.1串口通信基础4.1.1串口通信协议与通信波特率4.1.2串口通信硬件连接与配置4.2单片机与PC的串口通信4.2.1串口通信的原理与方法4.2.2串口通信协议的设计与实现4.3单片机与其他设备的串口通信4.3.1串口通信的硬件连接与配置4.3.2串口通信协议的设计与实现5.单片机应用开发5.1温湿度监测系统5.1.1温湿度传感器的原理和接口设计5.1.2数据采集与显示控制的编程实现5.2无线通信系统5.2.1无线通信模块与单片机的接口设计5.2.2数据传输与接收的编程实现5.3蜂鸣器音乐播放系统5.3.1蜂鸣器的基本工作原理和控制方法5.3.2音乐资源的存储与播放控制的编程实现总结：本教学大纲以逻辑顺序将单片机教学内容进行了详细介绍，从硬件设备与基本概念开始，逐步向学生展示了单片机开发的全过程。
通过掌握单片机编程的基本原理和实践技巧，学生将能够应用单片机实现各种嵌入式应用。
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一、微型计算机的应用形态
▪ 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。
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一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 ：
特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使 单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统 及设备。
2020年“2月1微0日3控时16制分 器”的称谓更能反应单片机的本质。 9
二、单片机的发展过程及产品近况
单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经 形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：
Unit）。
其基本结构是将微型计算机的基本功能
部件：中央处理器CPU、存储器，输入输出
接口、定时/计数器、中断系统等全部集成在
一个半导体芯片上。
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成于大气 信达天下
二、单片机的发展过程及产品近况
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。
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。
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二、单片机的发展过程及产品近况
◆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。☺
读懂单片机型号，见附件资料
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三、单 片 机 的 特 点
Chengdu University of Information Technology
优异的性能价格比 集成度高体积小 有很高的可靠性 控制能力强
系统扩展配置典型规范
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成于大气 信达天下
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 。
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二、单片机的发展过程及产品近况
◆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。
系统机（多板机） 单板机
单片机
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一、微型计算机的应用形态
Chengdu University of Information Technology
单片机SCM（Single Chip MicroComputer）
——属于微型机的一种
——具有一般微机的基本组成和功能
又称为微控制器MCU（MicroController
四、单片机的应用领域
▪ 家电产品，如电视、电话、冰箱、空调，洗衣机、家用防 盗报警器，在这类产品中主要用于功能控制；
▪ 随身影音设备，如MP3、MP4、录音笔等，在这些设备中 主要用于系统控制和智能管理；
▪ 电子玩具，如各种电动玩具、玩具机器人，遥控电动车， 遥控航模等。在这类设备中，单片机实现核心功能的控制 和智能人机接口。
﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
2020年﹡2月宏10日晶3时1公6分司的STC系列
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二、单片机的发展过程及产品近况
◆非80C51结构单片机新品不断推出，给用户 提供了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非 80C51系列的主要产品有：
﹡Intel的MCS-96系列16位单片机 ； ﹡Microchip的PIC系列RISC单片机 ；☺ ﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；
﹡Philips公司的80C51、80C552系列；
﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；
﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列；
﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列；
﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；
▪ 数据通信，如无线数据传输，大容量存储设备等。在这类设备中， 单片机依靠串口、并口或者高速USB接口，实现计算机之间、计算 机与 外围设备之间的控制盒数据传输。
总的来说，需要控制、通信和智能的领域，便可以找到
单片机的身影和应用市场。
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四、单片机的应用领域
Chengdu University of Information Technology
工业PC机 也属于多板机。
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一、微型计算机的应用形态
◆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
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单片机原理及应用
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一、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）。
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四、单片机的应用领域
▪ 测控设备，如数据采集、示波器、智能仪表，在这类设备中依靠单 片机强大的控制和通信能力，实现测试、测量和控制。
▪ 机电一体化设备，如车床、数控机床等，在这类设备中单片机作为 机电一体化设备的控制器，可以简化机械产品的结构设计，实现智 能的生产和操作控制，并扩展原有的功能。