单片机-概述.
单片机概述
说明：
不同位数的单片机同时存在，各有市场，适 用于不同场合
第1章 概 述
单片机技术的发展
1、体系结构的变化
SCM
SOC： SCM： MCU：
MCU
SOC
一块单片机芯片就是一个比较完整的小型控制系统 寻求单片形态的嵌入式系统的最佳体系结构 芯片包含完整的硬件系统和嵌入式软件 Philips公司的80C51是MCU的典型代表 MCS-51是SCM的典型代表 C8051F
计算机
高速运算 数据分析与处理 存储器容量
增强控制功能 提高工业环境下的可靠性 灵活方便
通用计算机
单片机
第1章 概 述
微机组成结构框图
第1章 概 述
单片机组成框图
实 时 控 制 器 件
定时器/计数器 中断控制 微型计 ADC、DAC 根据需要 算机 PWM 而定 电压比较器 看门狗、DMA 串行口、传感器等 I2C、SPI等外部串行总线接口
单片机
全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)
微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)
将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件
集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
第1章 概 述
单片机技术的发展
2、单片机的速度越来越快 采用锁相环技术或内部倍频技术 3、低电压与低功耗 2.7V 2.2V 1.8V
0.9V
双电源供电： I/O口，芯片内部
第1章 概 述
单片机技术的发展
4、低噪声与高可靠性技术 WDT：看门狗 5、OTP与掩膜 OPT：(One Time Programmable) 一次性编程 6、MTP向OTP挑战 MTP：(Multiple Time Programmable) 可多次编程
单片机第一章第二章第三章
码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使
用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输
出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具
备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、
启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
整理课件
属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、 Atmel的AT90S系列、 Zilog的Z86系列、韩国三星 公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系 列等。
一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、 工业控制系统应采用CISC单片机。
整理课件
三、 单片机的特点、分类、及应用
1. 单片机的特点
（1）性价比高 （2）控制功能强 （3）高集成度、高可靠性、体积小 （4）低电压、低功耗
2. 单片机的分类
（1）按单片机内部程序存储器分类 片内无ROM型 片内带掩膜ROM（QTP）型、片内EPROM型、
片内一次可编写型（OTP型）和片内带Flash型等。 整理课件
（4）按单片机字长分类 4位、8位、16位、32位整理、课件和64位机
3. 单片机均可用单片机实现
四、MCS-51和8051、8031、89C51等的关系
MCS-51是指INTEL公司生产的一系列单片机的总称。
此系列包括好多品种，如8031，8051，8751， 8032，8052，8752等等。
系统。
单片机片内的各功能部件 通过内部总线相互连接，
集成在单片机内的这 些部件如何连接和进
单片机教程
单片机教程第一课：单片机概述1、何谓单片机一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。
在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。
而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。
天！PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。
不，价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。
为什么会这样呢？功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。
另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。
既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用PIII？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。
所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。
2、MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系? MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）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8031，8051，8751，8032，8052，8752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MCS51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。
第1章 单片机概述
第一章单片机概述1.1微机的产生与发展1.1.1 微机的发展微型计算机自出现以来，便以其集成度高、功能强、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，广泛应用于国防、航空航天、海洋、地质、气候、教育、经济、日常生活的各个领域，并发挥着巨大的作用。
自第一台微型计算机MCS-4诞生后，一直到现在，微型计算机的发展非常迅速，对于微型计算机的发展，一般以字长和典型的微处理器芯片作为划分标志，将微型计算机的发展划分为五个阶段。
第一个阶段(1971年～1973年)主要是字长为4位的微型机和字长为8位的低档微型机。
这一阶段的典型微处理器有：世界上第一个微处理器芯片4004，以及随后的改进版4040，它们都是字长为4 位的。
在随后的第二年，Intel又研制出了字长为8位的处理器芯片8008，集成度和性能都有所提高。
第一代微型机就采用了PMOS工艺，基本指令时间约为10～20μS，字长为4位或8位，指令系统比较简单，运算功能较差，速度较慢，系统结构仍然停留在台式计算机的水平上，软件主要采用机器语言或简单的汇编语言，其价格低廉。
第二个阶段（1974年～1978年）主要是字长为8位的中、高档微型机。
这一阶段典型的微处理器芯片有：Intel公司的I8080、I8085，Motorola公司的M6800等。
第二代微型机的特点是采用NMOS工艺，集成度提高1～4倍，运算速度提高10～15倍，基本指令执行时间约为1～2μS，指令系统比较完善，已经具有典型的计算机系统结构以及中断DMA等控制功能，寻址能力也有所增强，软件除采用汇编语言外，还配有BASIC、FORTRAN、PL/M等高级语言及其相应的解释程序和编译程序，并在后期开始配上操作系统。
第三个阶段（1979年～1985年）主要是字长为16位的微型机。
这一阶段典型的微处理器芯片有：Intel公司的8086/8088/80286，Motorola公司的M68000等。
第三代微型机的特点是采用HMOS工艺，基本指令时间约为0.05μS，从各个性能指标评价，都比第二代微型机提高了一个数量级，已经达到或者超过中、低档小型机的水平。
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。
单片机ppt课件
并行计算的应用
多核单片机适用于需要进行大量并行计算的应用场景，如 图像处理、语音识别、大数据分析等。通过多核并行处理 ，能够大大提高这些场景的处理效率。
系统集成度提升
多核单片机的发展推动了系统集成度的提升，使得更多的 功能模块可以集成到单片机的系统中，提高了设备的整体 性能和稳定性。
智能家电控制系统
通过单片机技术，实现家电设 备的远程控制和智能化管理，
提高生活便利性。
工业自动化控制系统
生产过程控制
利用单片机对生产过程中的各种参数 进行实时监测和控制，提高生产效率 和产品质量。
机器人控制系统
单片机作为机器人控制系统的核心， 实现机器人的运动控制、感知与决策 等功能。
自动化流水线控制系统
好地适应物联网时代的需求。
03
广阔的市场前景
随着物联网应用的不断拓展，单片机在智能家居、智能工业、智能交通
等领域有着广阔的市场前景。未来，单片机将在更多领域发挥重要作用
，推动智能化时代的到来。
THANKS
感谢观看
04
04
单片机应用实例
智能家居控制系统
智能照明系统
通过单片机控制，实现家庭照 明系统的智能化，如定时开关 、光线感应自动调节等功能。
智能安防系统
利用单片机技术，实现家庭安 全监控、入侵报警等功能，提 高家庭安全系数。
智能环境控制系统
通过单片机控制，实现家庭环 境智能化调节，如温度、湿度 、空气质量等。
如显示屏、传感器接口等，选择能满 足项目需求的开发板。
考虑I/O口数量和排布
根据项目需求，选择I/O口数量足够且 排布合理的开发板。
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。
第1章 单片机概述
MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， MCS-51系列以及80C51系列单片机有多种类型， 但 系列以及80C51系列单片机有多种类型 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 掌握好MCS-51的基本型（8031、8051、8751或80C31、 MCS 的基本型 80C51、87C51）是十分重要的。 80C51、87C51）是十分重要的。 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， 它们是具有MCS-51内核的各种型号单片机的基础， MCS 内核的各种型号单片机的基础 也是各种增强型 扩展型等衍生品种的核心。 各种增强型、 也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。
在下述的各个领域广泛的应用： 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．多机分布式系统 MCS-51系列单片机 1.6 MCS-51系列单片机 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 世纪80年代后期 8051内核技术转让给厂家 内核技术转让给厂家。 8051内核技术转让给厂家。
70年代问世。 世纪70年代问世 已广泛应用在： 已广泛应用在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 1.1 什么是单片机 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)， (CPU) (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 (RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 和各种输入
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《单片机原理与应用》 电子教案
泰山学院信息科学技术系自动化教研室
单片机原理与应用———第1章 概 述
教材及参考书
1.《单片机初级教程-------单片机基础》 《单片机中级教程-------原理与应用》 《单片机高级教程-------应用与设计》 何立民主编 北京航空航天大学出版社
电子计算机的问世及其经典结构
1946年2月15日， 第一台电子数字 计算机问世，这 标志着计算机时 代的到来。
（CALCULATOR）
ENIAC
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单片机原理与应用———第1章 概 述
◆ENIAC 是 电 子 管 计 算 机 ， 时 钟 频率仅有100 KHz，但能在1秒钟 的时间内完成5000次加法运算。
◆与现代的计算机相比，有许多 不足，但它的问世开创了计算机科 学技术的新纪元，对人类的生产和 生活方式产生了巨大的影响 。
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单片机原理与应用———第1章 概 述
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出 了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“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。
4004微处理器
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单片机原理与应用———第1章 概 述
现代计算机技术的两大分支：
通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导 致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业 领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾 嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系 列；操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理 能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。
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单片机原理与应用———第1章 概 述
有关本课程学习的几点建议
本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理 这方面知识掌握得不够好的请自己补上 本课程是一门实践性、应用性很强的学科 仅仅听懂还不够,重在培养动手能力
本课程是一门继承了硬件的特点：枯燥乏味 独立的特点：独立性、多样性 以MCS51为线索学习
硬件/软件同样重要、不可偏废 硬件是骨架，软件是皮肉器脏及思想 预习、听课、复习、作业、实验环环都重要 用科学的方法学习 泰山学院信息科学技术系自动化教研室
单片机原理与应用———第1章 概 述
沟通：
教材与实验的选择与安排（方法） 会一点与一点不会等
对大家的要求： 责任、信心、纪律、考勤、作业 严格、按时、守约 方法： 笔记、看书、理解、思维、比较、总结、 自学（问题）网络工具
计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的 经典结构框架。
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单片机原理与应用———第1章 概 述
微型计算机的组成及其应用形态
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）。
嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独 立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系 统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系 统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统 的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。因此，现代计 算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于：将发展计算机技 术的任务扩展到传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类 社会全面智能化时代的有力工具
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单片机原理与应用———第1章 概 述
第1章 概 述
1.1 单片机技术的发展背景 1.2 单片机的发展概况 1.3 单片机的特点及应用 1.4 常用单片机系列介绍 1.5 单片机的发展方向
泰山学院信息科学技术Байду номын сангаас自动化教研室
单片机原理与应用———第1章 概 述
1.1单片机技术的发展背景
（EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
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单片机原理与应用———第1章 概 述
电子计算机技术的发展，相继经历了五 个时代：
﹡电子管计算机； ﹡晶体管计算机； ﹡集成电路计算机； ﹡大规模集成电路计算机； ﹡超大规模集成电路计算机。
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单片机原理与应用———第1章 概 述
成绩与能力：
建议---共同提高 泰山学院信息科学技术系自动化教研室
单片机原理与应用———第1章 概 述
课程章节的安排：
自编教材 《单片机原理及应用》 内容分为十章，以MCS-51系列单片机为介绍对象，分别介绍MCS-51系 列单片机结构原理及应用技术。 1. 概述 2. 基础知识 3. 单片机结构原理 4. 指令系统 5 . 汇编语言程序设计 6. 定时/计数器与中断技术 7. 串行通信技术 8. 扩展技术(存储器、I/O、扩展芯片8155/8255） 9. 接口技术（A/D转换接口、键盘 与显示器接口技术） 10.产品设计等内容。
单片机原理与应用———第1章 概 述
学习单片机的意义
1.硬件电子产品 容易出成果 与经商软件开发比较
2.人才短缺 单片机 C++等 （特色）
3.单片机的特点所决定
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。
4.控制领域的产品利润可观
家电等成本很低 公司产品
2. 《单片机原理及接口技术》
李朝青编著 北京航空航天大学出版社
3.《单片微机原理及应用》 李建中编著 西安电子科大出版社
参考网址
周立功单片机 单片机学习网站
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