微型计算机与单片机
【精品文档】单片机又称微控制器
第1章绪论单片机又称微控制器，在工业控制中占据了很重要的地位。
那么到底什么是单片机，它与我们日常生活所接触的计算机又有什么联系和区别，单片机以后的发展趋势如何，这些都在本章进行讲解。
本章的最后就单片机的厂家和型号做了介绍，以便读者在以后的设计中有所参考。
1.1 单片机概论目前广泛应用的微型计算机属于第4代计算机，而我们本书所要讲述的单片机也属于微型计算机的范畴。
它们两者在原理和技术上是紧密联系的。
1.1.1 微处理器、微型计算机与单片机一般而言，微型计算机包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口四个基本组成部分。
如果把运算器和控制器封装在一块芯片上，则称该芯片为微处理器(MPU，Mi cro Processing Unit)或者是中央处理器(CPU，Central Processing Unit)。
如果将它与大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，就构成了微型计算机。
一个只集成了中央处理器的集成电路封装，只是微型计算机的一个组成部分。
如果在一块芯片上集成了一台微型计算机的四个组成部分，则称其为单片微型计算机，简称单片机。
换句话而言，单片机是一块芯片上的微型计算机。
以单片机为核心的硬件电路称为单片机系统，它属于嵌入式系统的应用范畴。
为了进一步突出单片机在嵌入式系统中的主导地位，许多半导体公司在单片机内部还集成了许多外围功能电路和外设接口，如定时/计数、串行通信、模拟/数字转换、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)等单元。
所有这些单元都突出了单片机的控制特性。
尽管单片机主要是为了控制目的而设计的，但它仍然具备微型计算机的全部特征，因此，单片机的功能部件和工作原理与微型计算机也基本相同，我们可以通过参照微型计算机的基本组成和工作原理逐步接近并了解单片机。
图1.1是一款双列直插封装的51单片机芯片AT89S52。
单片机原理与C51程序设计基础教程• 2 •图1.1 单片机外形单片机的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
单片机与计算机的区别与联系
单片机与计算机的区别与联系单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，其中包含了处理器、内存、输入输出接口等多个部件，用于控制和执行各种任务。
计算机（Computer）是一种高级的电子设备，通过运算、逻辑判断和数据处理来模拟人的思维和执行各种任务。
虽然单片机和计算机都属于数字电子设备，但它们在功能、应用范围和体系结构等方面存在显著差异。
本文将详细探讨单片机与计算机的区别和联系。
一、功能区别单片机是一种专用的、嵌入式的处理器系统，具有强大的控制和调度能力。
它主要用于控制和监控各种电子设备，例如车载电子系统、家电、工业自动化等。
相比之下，计算机是一种通用计算设备，可以执行各种计算和计算相关操作，如文档处理、图像处理、网页浏览等。
单片机更注重控制和实时性能，而计算机更注重计算和处理能力。
二、应用范围区别单片机的应用范围广泛，可以用于各种嵌入式系统中。
例如，在汽车领域，单片机可以用于引擎控制单元（ECU）、仪表盘、车身控制等各种系统中。
在家电领域，单片机可以用于洗衣机、空调、冰箱等各种家电设备的控制和调度。
而计算机的应用范围更广泛，几乎涉及到现代社会的各个领域，包括科学研究、商业管理、教育、娱乐等。
三、体系结构区别单片机采用的是单片集成电路芯片的设计，将处理器、内存、输入输出接口等集成在一块芯片上。
这种紧凑的体系结构使得单片机体积小、功耗低，并具有较强的实时性能。
而计算机则采用分布式的体系结构，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、外设等多个硬件组件的组合。
这种体系结构使得计算机能够处理复杂的任务和大规模的数据。
四、联系与互补尽管单片机和计算机在功能和应用方面存在差异，但它们也有着一些联系和互补的地方。
首先，单片机可以与计算机进行通信和协作，例如通过串口、以太网等通信方式，将单片机所采集的数据传输到计算机进行进一步处理和分析。
此外，计算机可以通过软件模拟单片机的功能，例如使用开发环境和模拟器来编写和调试单片机程序。
单片机及计算机技术系列
单片机及计算机技术系列单片机及计算机技术系列是指涉及到单片机和计算机技术的一系列知识和技能。
单片机是一种包含了CPU、存储器和各种输入输出设备的微型计算机系统。
计算机技术则是指用于设计、制造和操作计算机系统的各种技术和方法。
单片机技术是计算机科学和电子工程领域重要的组成部分。
它广泛应用于许多领域，如工业自动化、家电控制、医疗设备、交通系统等。
单片机技术的学习需要掌握嵌入式系统的基本原理和技术，了解单片机的架构、指令系统和编程方法，熟悉各种外设的接口和控制方法。
单片机技术的学习还需要具备一定的电子电路设计和调试能力，能够根据具体的应用需求设计和实现相应的硬件和软件系统。
计算机技术则是一门涉及到计算机硬件和软件的综合性学科。
计算机技术的学习需要了解计算机的工作原理和组成结构，包括中央处理器、存储器、输入输出设备和操作系统等。
同时还需要学习各种编程语言和开发工具，能够编写和调试各种应用程序。
计算机技术的学习还需要了解计算机网络的基本原理和通信协议，能够设计和管理计算机网络系统。
单片机技术和计算机技术的学习是相互关联的。
单片机技术是计算机技术的一个重要应用领域，单片机是一种特殊的计算机系统，它的硬件和软件结构与计算机系统有很多相似之处。
学习单片机技术可以帮助理解计算机系统的工作原理和组成结构，同时也可以通过实践培养计算机程序设计和硬件设计的能力。
在学习单片机和计算机技术的过程中，需要进行一系列的实验和项目设计。
通过实验，可以加深对单片机和计算机技术的理解，培养解决问题的能力和创新思维。
通过项目设计，可以将所学的知识和技能应用到实际问题中，提高综合应用能力和团队合作能力。
总之，单片机及计算机技术系列是一门涉及到计算机硬件和软件、嵌入式系统等多个领域的学科。
通过学习单片机和计算机技术，可以提高解决问题的能力和创新意识，为未来的工作和学习打下坚实的基础。
绪论
度等打交道，需要将这些物理量转换成计算机可以处理的
数字量。
MCS-51单片机原理、接口及应用
绪论
（2）硬件系统 为了提高性价比，单片机系统一般不会直接选用通用的硬 件平台，而是根据需要自行开发出针对性强的精简的硬件 系统。 （3）软件系统
单片机系统一般直接和自然界的物理量如温度、重量、速
度等打交道，需要将这些物理量转换成计算机可以处理的 数字量。
MCS-51系列单片机成为当时单片机应用的主流产品，而
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。 随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片
机，90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到
了巨大的提高。随着Intel i960系列特别是后来的ARM系 列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地
⑥在各种大型电器中的模块化应用
医用呼吸机
MCS-51单片机原理、接口及应用
绪论
0.2.3 单片机的发展历史及未来方向
单片机的发展历史不长，它的产生和发展与微处理器
的产生与发展大体是同步的。
初始阶段，Intel公司在1971年11月推出了4位微处理 器Intel 4004，内含随机存储器RAM和只读存储器ROM。
绪论 （1） 运算器 运算器又称为算术逻辑单元ALU（Arithmetic logic unit）， 用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作，它是CPU的 执行部件。 （2）控制器 控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器 ID和可编程逻辑阵列PLA等部件组成。 控制器的主要功能有两项：一是按照程序逻辑要求，控制程 序中指令的执行顺序；二是根据指令寄存器中的指令码控制 每一条指令的执行过程。
MCS-51系列单片机共有二十几种芯片，主要包括51子系
单片机与计算机区别
单片机是将多种接口芯片集成到一片芯片的微处理器，这种方式称之为单片电路。
单片机的目的是使单个芯片实现更多的功能，应用更方便、体积更小巧，尽可能不用扩充或者少用外设电路。
适合用于控制独立工作的电器或设备。
2、微机指的是微型计算机也称个人计算机，是多年以前的称谓，现在称为电脑。
计算机发展初期计算机主要用于计算，后来被发展到各种应用领域，当时有大型计算机和小型计算机之分，为区分随后出现的个人用计算机故此称为微机。
现在一般的微机都是32 位或64 位，采用具有海量运算能力的通用中央处理器CPU ，采用冯诺依曼结构，也就是数据和程序存储在同一个存储空间中。
一般采用RISC 指令集，还有一些特殊的指令集。
而单片机有4、8、16 、32 等几种，中央处理器的运算能力一般不如微机，而且很多单片机采用哈佛结构，也就是将存储空间分为程序存储器和数据存储器两部分，数据/程序不能随便放置。
指令集既有CISC ，也有RISC 。
单片机的专用性更强，对环境的适应力比微机好，相对电路也简单，可以用在要求不高的控制场合。
最关键的差别是存储结构的差别。
单板机是很久以前的称呼，那时集成电路发展刚起步没多久，不能将很多的东西集成在一起。
后来，随着大规模集成电路（ic）的出现，可以把cpu、串口、DA、时钟等功能模块集成在一块芯片中，也就是现在说的单片机（single chip unit/micro-control-unit/MCU--- 单片机）. 单片机将以往单板机上的大部分需要依靠很多独立元件的功能模块集成在一块芯片之中了，（单板机上的非IC 器件一般没法集成）。
集成后，我们再进行设计时，就可以省略很多外围的器件，因为一片单片机就集成了以前单板机上很多元件的功能啦。
单片机，常用的英文缩小是MCU-- 也即micro-control-unit 。
从这个名称就可以看出，它是一个具有完整的功能的控制模块了。
将单片机与外围电路构成的就是单片机系统了。
微机原理与单片机实验报告
微机原理与单片机实验报告Prepared on 22 November 2020北京联合大学信息学院实验报告课程名称：微型计算机原理学号：姓名：2012 年 6 月 9 日目录实验1 EMU8086模拟器的使用一实验要求利用EMU8086模拟器环境，完成创建源程序文件，运行调试，实验结果的查看二实验目的：熟悉EMU8086实验环境三 EMU8086环境：1 模拟器编辑窗口2 模拟器调试窗口四实验内容实验内容1：新建文件。
运行 emu80861. 新建文件：单击“新建”按钮，选择COM模板，在模拟器编辑窗口中输入如下程序代码：MOV AX, 1020HMOV BX, 2030HMOV AX, BXADD AX, BXMOV [BX], AXMOV [2032H], AXHLT2. 编译：单击“编译”按钮，对程序段进行编译；3. 保存：编译通过，单击“完成”按钮，将其以文件名“EXP1”保存在本地磁盘上。
4. 仿真：单击“仿真”按钮，打开模拟器调试窗口和源文件窗口。
5.在模拟器调试窗口中的寄存器组区，查看数据寄存器AX,BX,CX,DX；段寄存器CS,ES,SS,DS；指令指针寄存器IP；指针寄存器SP,BP；变址寄存器SI,DI；标志寄存器的值。
6.单击“单步前”按钮，单步执行程序，并观察每次单步执行后，相关寄存器值的变化。
7.单击“重载”按钮，将程序重载，并调整指令运行步进时延为 400毫秒，单击“全速”按钮，运行程序，8.程序运行之后，在程序调试窗口中，选择[view]/[memory]，查看模拟器环境中，内存单元0700：0100开始的连续10个单元的内容9.将“存储器”中的地址改为0700:2030，查看开始的四个字节的内容，并思考其内容与程序的关联。
10.将“存储器”中地址改为1000:0100，并将从其开始的连续10个单元的内容改为55H。
实验内容2：运行范例在模拟器编辑窗口中1.点击典型范例2.选择：hellow,word程序，编译，运行，观察结果。
第1章 微型计算机和单片机基础
例：【+38】原=00100110B 【－6】原=10000110B 0的原码有两种形式：00000000B和10000000B 8位微机中原码表示数的范围为-127～+127
3 计算机中的编码 3.1 ASCII码 是美国信息交换标准代码的简称。 通常由7位二进制代码组成，可为128个字符编码
3.2 BCD码 是一种具有十进制位权的二进制编码，也就是用二进 制编码表示的十进制数。 将一个十进制数的每一位用等值的四位二进制数表示， 即得到该十进制数的BCD码。 例：十进制数76的BCD码为01110110B即76H 而它的等值二进制数为：01001100B即4CH 【45D】BCD =01000101B
1 B E 3 9 4 1101111100011.10010100B=1BE3.94H
1.2 十六进制数转换成二进制数 把十六进制数的每位分别用四位二进制数码表示，然 后把它们连成一体。
二、微型计算机码制和编码
1、无符号数和有符号数 无符号数：没有符号位的数。 01010101代表64+16+4+1=85 10101010代表128+32+8+2=170 有符号数：有符号位的数：一般最高位为符号位，负数的符 号位为“1”，正数的符号位为“0”。 01010101代表64+16+4+1=+85 10101010代表32+8+2=-42
2 机器数和真值 机器数：机器能识别的数（二进制 ） 为表示符号数，通常规定数的最高位为符号 位。符号位通常用“0”表示正，用“1”表示负。 连同符号位一起作为能被计算机识别的一个 数称为机器数，而它所代表的真实值称为机器数 的真值。 例：01001100B为机器数，真值为+76 （机器数和真值的差别：机器数的正负号用0或1 表示，然后加数的绝对值；真值的正负号用“+” 或“-”加数的绝对值））
单片机
一．单片机概述单片机是单片微型计算机SCMC（Single Chip MicroComputer）的译名简称，在国内常简称为“单片微机”或“单片机”。
单片机就是把组成微型机算计的各功能部件：包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM/EPROM、中断系统、定时器/计数器、并行及串行口输入输出I/O接口电路等等部件集成在一块半导体芯片上，所构成的一个完整的微型机算机。
即是一个不带外围设备的单芯片微型计算机的电路系统。
随着大规模集成电路的发展，单片机内还可包含A/D、D/A转换器、高速输入/输出部件、DMA通道、浮点运算等特殊功能部件。
由于单片机的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的，特别适合于工业控制及与控制有关的数据处理场合，国外称其为微控制器（Mirocontroller)。
除了工业控制领域，单片微机在家用电器、电子玩具、通信、高级音响、图形处理、语言设备、机器人、计算机等各个领域迅速发展。
目前单片微机的世界年产量已达100亿片，而在中国大陆地区单片微机的年应用量已达6亿片左右，截止2001年4月，由中国大陆地区自行设计和生产的单片微机也已达到2000万片。
综观二十多年的发展过程，单片微机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。
单片机是典性的嵌入式系统，单片机系统的体系结构和指令系统结构，是按照嵌入式控制应用而设计的。
作为嵌入式应用时，即嵌入到对象环境、结构、体系中作为其中的一个智能化控制单元，如洗衣机、电视机、VCD、DVD等家用电器，打印机、复印机、通讯设备、智能仪表、现场控制单元等。
构成各种嵌入式的应用电路，统称为单片机应用系统。
二．DJ-598KC实验系统相关知识1.认识DJ-598KC+单片机开发系统的结构2.系统主要特点（1）系统自动识别CPU：40芯扁平电缆RS232PC机仿真DJ-598K1单片机开发系电源598KC是集51、96、8088三大系列CPU于一体的三合一实验系统，内置51/96单片机仿真器和8088实验系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CPU
微型机
存储器 输入/输出接口
5
地址总线AB 数据总线DB
微 处 理 器 CPU
控制总线CB
ROM
RAM
I/O接口
外 设
6
微型机组成框图
时钟OSC
程序存储器 ROM
数据存储器 RAM
CPU
中断
各种I/O
定时器/计数器
MCS-51单片机组成框图来自7几个概念
1、单片机：又称单片微控制器 ,它不是完成某一个逻 辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片 上。概括的讲：它主要是将微处理器、部分存储器、 输入输出接口都集成在一块集成电路芯片上，一块芯 片就成了一台计算机 。 2、单板机：将计算机的各个部分都组装在一块印制电 路板上，包括微处理器 /存储器 /输入输出接口，还有 简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等。功 能比单片机强，适于进行生产过程的控制。可以直接 在实验板上操作，适用于教学。 3、PC机(Personal Computer ) :面向个人单独使用的一 类微机，实现各种计算、数据处理及信息管理等。
自单片机诞生以来的近30年中，单片机已有70多个 系列的近500个机种。国际上较有名、影响较大的公司 及他们的产品如下所述： Intel公司的MCS—48、MCS—51、MCS—96系列； Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HCl l系列产品； Zilog公司的Z8、Super8系列产品； 仙童(Fairchild)公司和Mostek公司的F8、3870系 列产品；
12
MCS-51系列单片机分类
资源 配置 子 系列 51子系列 52子系列 无
片内ROM形式
ROM EPR E2PR OM OM
片 片 内 内 ROM RAM 容 容 量 量
中 定时/ 断 计数器 源
8031 8051 8751 8951 4KB 128B 2×16 8032 8052 8752 8952 8KB 256B 3×16
10
NEC公司的μCOM—87系列产品； Rockwell公司的6500、6501系列产品。 Atmel、PHILIPS 、LG等公司的51兼容机。★ 根据近年来国外实地考察， Intel公司的单片机 在市场上占有量为 67 ％，其中 MCS-51 系列产品又占 54 ％。在我们国内虽然上述各公司的产品均有引进， 但由于各种原因，至今在我国所应用的单片机仍然 是以 MCS-48 、 MCS-51 、 MCS-96 为主流系列。随着这 一系列的深入开发，其主流系列的地位会不断巩固 下去。因而我们在此主要介绍 Intel公司的单片机系 列。
3
微型计算机与单片机 巨 计 算 机 大 中
小 微
多片机（PC） 单片机
4
★单片机SCMC(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 Unit） 一、微型机与单片机的基本组成对比
8
§1.2 单片机的历史及发展概况
发展历史 第一阶段(1974-1976): 单片机初级阶段。 第二阶段(1976-1978): 低性能单片机阶段。 第三阶段(1978第四阶段(1982): 高性能单片机阶段。 ): 8位单片机巩固发展及16位单片 机、32位单片机推出阶段。
9
§1.3 单片机的主要生产厂家和机型
8051
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/Vpp ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
5 6
13
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/ P3.0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
11
2、MCS-51系列和AT89系列单片机 （1） MCS-51系列
MCS-51 是指由美国 INTEL 公司生产的一系列单片 机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031， 8051，8751，8951，8032，8052，8752，8952等，其 中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是 在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所 以人们习惯于用 8051 来称呼 MCS-51 系列单片机，而 8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合 会看到8031的名称。
全书的主要内容
• 第一章 单片机概述
•
•
第二章
第三章
MCS-51单片机的硬件结构
MCS-51的指令系统
•
• • • •
第四章
第五章 第六章 第七章 第八章
MCS-51的汇编语言程序设计
MCS-51的中断系统 MCS-51的定时器/计数器 MCS-51的串行口 MCS-51的系统扩展设计
•
第九章
MCS-51的可靠性和应用系统设计
2
第1章 单片机概述
§1.1 什么是单片机?
单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机 (CPU、内存和 I/O接口 ) 集成在一小块硅片上的微型 机。 单片机为工业测控而设计，又称微控制器。具 有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。 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。
14
（2）AT89系列 INTEL 公司将 MCS-51 的核心技术授权给 了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051 为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改 变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几 年在我国非常流行的单片机，它是由美国 ATMEL公司开发生产的。
15
§1.4 单片机的特点及发展趋势