单片机基础知识
51单片机基础知识
51单片机基础知识单片机作为一种嵌入式微控制器，具有广泛的应用领域和技术需求。
本文将介绍51单片机的基础知识，包括其概述、硬件结构、编程语言和开发环境等内容。
通过本文的学习，读者可以对51单片机有初步了解，并为之后的学习和应用打下基础。
一、概述51单片机，是指Intel公司开发的一种8位微处理器。
它以其简单、稳定和可靠的特点，成为嵌入式系统开发中最常用的单片机之一。
51单片机由存储器、中央处理器、输入输出端口、计时器/计数器和各种外围设备组成。
二、硬件结构51单片机的硬件结构主要包括中央处理器、存储器、输入输出端口和计时器/计数器。
1.中央处理器51单片机的中央处理器是一种基于哈佛架构的8位微处理器，具有高性能和低功耗的特点。
它可以执行指令、进行算术逻辑运算和控制外围设备的工作。
2.存储器51单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用来存储运行的程序代码，而数据存储器用于存储程序需要的数据。
3.输入输出端口51单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信。
输入端口用于接收外部信号，输出端口用于输出控制信号。
4.计时器/计数器51单片机内置了多个计时器/计数器，用于定时和计数应用。
它们可以实现精确的时间控制，并为系统提供准确的时间基准。
三、编程语言51单片机的常用编程语言有汇编语言和C语言。
汇编语言是51单片机最早的编程语言，它直接与硬件进行交互，执行效率高。
而C语言是一种高级编程语言，具有结构化、可移植等特点，编写的程序更加易读易维护。
1.汇编语言汇编语言是一种低级别的编程语言，需要程序员直接处理寄存器和内存地址。
它的语法相对复杂，但可以更直接地控制硬件资源，实现更高效的程序执行。
2.C语言C语言是一种结构化的高级编程语言，具有简洁、易读和可移植等特点。
C语言程序需要通过编译器将源代码转化为机器指令，然后才能在51单片机上运行。
四、开发环境51单片机的开发环境包括硬件开发工具和软件开发工具。
单片机知识点
单片机知识点单片机是一种集成电路芯片，它包含了微处理器、存储器、输入输出接口等多种功能模块，可以用于控制、测量、通信等多种应用领域。
单片机具有体积小、功耗低、成本低等优点，因此在嵌入式系统中得到广泛应用。
以下是单片机的一些知识点：1. 微处理器：单片机中的微处理器是其核心部件，它负责执行指令、进行运算、控制程序流程等操作。
常见的单片机微处理器有8051、PIC、AVR等。
2. 存储器：单片机中的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序代码，数据存储器用于存储程序运行时的数据。
常见的存储器类型有ROM、RAM、EEPROM等。
3. 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。
输入接口可以接收外部信号，如按键、传感器等，输出接口可以控制外部设备，如LED、继电器等。
4. 中断：单片机中的中断是一种异步事件处理机制，当某个事件发生时，可以通过中断来打断当前程序的执行，转而执行中断服务程序。
常见的中断类型有外部中断、定时器中断等。
5. 定时器：单片机中的定时器可以用于计时、延时、产生脉冲等操作。
定时器一般由计数器和控制电路组成，可以通过编程来设置计数器的初值、计数方式等参数。
6. PWM：PWM（Pulse Width Modulation）是一种脉冲宽度调制技术，可以通过改变脉冲宽度来控制输出信号的电平。
单片机中的PWM可以用于控制电机、LED亮度等应用。
7. ADC：ADC（Analog to Digital Converter）是一种模数转换器，可以将模拟信号转换为数字信号。
单片机中的ADC可以用于测量模拟量信号，如温度、光线等。
8. UART：UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用异步收发器，可以实现串口通信。
单片机中的UART可以用于与PC、蓝牙模块等设备进行通信。
9. SPI：SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外设接口，可以实现单片机与外部设备之间的数据传输。
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
C51单片机的基础知识
5、可扩展性：系统应具备良好的扩展性，方便未来进行设备升级或扩容。
三、系统设计方案
1、硬件设备：包括服务器、网络交换机、音源设备、功放设备、扬声器等。 服务器应采用高性能、稳定的品牌服务器，以保证系统的稳定性和可靠性。网络 交换机应选择支持大带宽、低延时的产品，以保证广播信号的传输质量。音源设 备可选用数字音
首先应该从其内部结构及各部件关系入手，清楚其内部资源及怎样使用，然 后通过自己动手制作实践来加深印象，之后通过学习语言来掌握编程方法及技巧。 切记不要一开始就试图记忆太多的内容，这样只会增加你的负担，要知道“贪多 嚼不烂”。
先搞懂最基本的原理后再试着看懂其它扩展资料就会容易多了。之后要付诸 实践进行调试练习。在理解的基础上进行记忆，切勿死记硬背。
二、中断结构
C51单片机的中断系统主要包括以下几个部分：
1、中断源：C51单片机支持多个中断源，包括定时器/计数器，串行通信口， 外部中断等。每个中断源都有相应的中断标志，用于指示该中断源是否产生了中 断。
2、中断控制器：中断控制器是中断系统的核心部件，它负责管理各个中断 源的中断请求，根据优先级判断并处理。
二、系统需求分析
1、稳定性：系统应具备高度的稳定性，能够保证长时间的连续运行，避免 因设备故障或网络问题导致的广播中断。
2、可靠性：系统应具备可靠的备份机制，确保在主设备出现问题时，备份 设备能够迅速接管，保证广播的连续性。
3、易用性：系统应具备良好的用户界面，操作简单易懂，方便管理员进行 配置和管理。
五、C51与8051的区别
C51单片机是指一系列基于8051内核的单片机，各个生产厂商根据需要都会 在其基础上增加一些功能，但这与8051内核是相同的。所以很多人都习惯称其为 8051单片机。现在流行的很多开发板都是基于8051内核的。
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。
单片机重点知识点
单片机重点知识点单片机是嵌入式系统开发中的重要组成部分，广泛应用于各种领域，如家电、汽车、医疗等。
本文将对单片机重点知识点进行介绍。
一、单片机的基础知识点1. 单片机的定义单片机是一种集成了处理器、存储器和输入/输出接口的微型计算机系统，具有体积小、功耗低、成本低等特点。
常用的单片机有AVR、PIC、STM32等。
2. 单片机的组成单片机由以下几个部分组成：- 中央处理器- 存储器- 输入/输出接口- 时钟电路- 辅助电路3. 单片机的工作原理单片机的工作原理可分为以下几个步骤：- 程序存储器中的指令被取出并送到中央处理器中执行；- 执行指令时，进行数据读取和存储；- 中央处理器将结果写入存储器或输出到外部设备。
二、单片机编程的知识点1. 单片机编程语言单片机编程语言主要有汇编语言和高级语言两种。
常用的高级语言有C语言和Basic语言。
2. 单片机的寄存器单片机寄存器是指内部的用于存储数据和控制单元的设备。
常用的寄存器有通用寄存器、状态寄存器、计数寄存器等。
3. 单片机的输入/输出单片机的输入/输出通常使用端口操作来实现。
输入操作可以通过读取端口输入的信号，输出操作可以通过向端口输出信号来实现。
4. 单片机的中断中断是指单片机在执行程序时遇到某些事件时，暂停程序的执行，跳转到中断服务程序中去处理该事件。
常见的中断有外部中断、定时中断和任务间中断等。
三、单片机应用的知识点1. 单片机应用领域单片机应用广泛，涉及的领域包括：- 家电控制- 汽车电子- 机器人控制- 医疗器械等。
2. 单片机的通信方式单片机的通信方式有多种，常用的有串口通信、并口通信、SPI通信、I2C通信等。
其中串口通信应用最为广泛。
3. 单片机的电源管理单片机的电源管理是指如何控制单片机系统的供电，以保证单片机正常工作。
常见的电源管理方式有降压稳压和电源管理芯片等。
4. 单片机的调试与测试单片机的调试与测试是指如何验证单片机系统的正确性，包括硬件测试和软件测试。
单片机基础知识
XTAL1和XTAL2。
有两种时钟产生方式：内部方式和外部 方式。
内部时钟方式
内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，通 过在XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件。 C1和C2典型值 通常选择30pF左右。 晶体的振荡频率 在1.2MHz～12MHz之 间。 某些高速单片机 芯片的时钟频率已 达10空间：
片内程序存储器； 片外程序存储器；
片内数据存储器；
片外数据存储器。
程序存储器（ROM）：用来存放程序和 始终要保留的数据。 数据存储器（RAM）：用来存放程序运 行中所需要的常数和变量。当然，全局 数据也可以放在RAM中。
程序存储器（ROM）
FFFFH
片外ROM
单片机（又称微控制器）是在一块硅 片上集成了各种部件的微型计算机。 这些部件包括中央处理器CPU、数据 存储器RAM、程序存储器ROM、定 时器/计数器T/C和多种I/O接口电路。
1.2 8051的内部结构
1.2.1 中央处理器
8051的中央处理器CPU由运算器和控制 逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄 存器（SFR）。
8051片内ROM为掩膜型, 在制造芯片时已将应 用程序固化进去，使它具有了某种专用功能； 内部程序不能改写, 不便于实验和开发。如 在实验调试中使用8051, 需在片外扩展可改 写的EPROM。
8031片内没有ROM, 使用时需外接ROM。 8751具有片内EPROM, 固化的应用程序可以方 便地改写。
外部时钟方式
常用于多片 MCS-51单片 机同时工作。
（2）8051的基本时序周期
振荡周期：指振荡源的周期，若为内部产 生方式，则为石英晶体的振荡周期。
时钟周期：（称S周期）为振荡周期的两倍， 时钟周期＝振荡周期P1＋振荡周期P2。
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。
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工业控制的应用
家用电器的应用
计算机网络和通信领域的应用
汽车设备领域中的应用
单片机应用领域
1.1.3单片机的系列产品介绍
ATMEL类单片机
Intel 单片机
Motorola单片机
Microchip 单片机
东芝单片机
Zilog单片机
1.2 MCS-51内核单片机
1.2.1单片机基本组成
2．存储器的发展 （1）片内程序存储器普遍采用闪烁（Flash）存储器。可不用外
扩展程序存储器，简化系统结构。
（2）加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可 以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD（荧光 显示器）。 （2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能，为构成分布式、
是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代
码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的 工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
（1）运算器 由ALU、暂存器1、暂存器2、累加器（ACC ） 、寄存器B、 程序状态字（PSW）、 和布尔处理机共同组成。主要任务是完成算术运
算、逻辑运算、位运算和数据传送等操作。
单片机与单片机系统
单片机系统是为了实现某 一控制应用需要由用户设 计的，是一个围绕单片机 芯片组建的计算机应用系 统。在单片机系统中，单
片机处于核心地位，是构
成单片机系统的硬件和软
件基础。
1.1 单片机的基本概念
1.1.1 单片机的发展状况
发展历程：4位、8位、16位、32位。
自单片机诞生以来的近四十年中，单片机已有70多个系列，近 500个机种。国际上较有名、影响大的公司及其产品： Intel公司：MCS-48、MCS-51、MCS-96系列； Motorola公司：6801、6802、6803、6805、68HCH系列； Zilog公司：Z8、Super8系列； Fairchild（仙童）公司和Mostek公司的F8、3870系列； NEC公司：μCOM-87系列； Rockwell公司：6500、6501系列
EPROM、EEPROM
4、定时/计数器 (Timer / Counter ）：
• 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或 计数,并产生中断用于控制程序转向。 5、并行输入输出(I/O) 口：
研制周期短； 价格便宜。
单片机的发展趋势
单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化 等方面发展。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同 需要的产品。
1．CPU的改进
（1）增加CPU数据总线宽度。例如，各种16位单片机和32位单片机 ，数据处理能力要优于8位单片机。另外，8位单片机内部采用16 位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机。 （2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。
第1章 单片机基础知识
1.1 了解单片机的概念 1.2 MCS-51 内核单片机 1.3 单片机的存储器扩展 1.4 AT89S51单片机最小系统 1.5 单片机应用系统设计的一般方法
1.1 单片机的基本概念
什么是单片机？
将微处理器CPU、一定容量的ROM和RAM以及 I/O口、定时器/计数器、中断系统等电路集成在一块 芯片上，构成单片机微型计算机，简称单片机SCM。 单片机主要应用于控制 领域，用以实现各种测 试和控制功能。为了强 调其控制属性，单片机 又被称为MCU。
尽管计算机科学技 术得到充分发展，但是 计算机体系结构仍然没 有突破由计算机的开拓 者、数学家约翰•冯•诺 曼最先提出的经典体系 结构框架，即一台计算 机是由运算器、控制器 、存储器、输入设备以 及输出设备五部分构成 ，单片机系统也不例外 。
1.2.1单片机基本组成
1.中央处理器(CPU)：CPU是整个单片机的核心部件，
ATMEL、PHILIPS、LG、三星、华邦等公司的51兼容机。
1.1.1 单片机的发展状况
单片机特点
集成度高，抗干扰能力较强，可靠性高； 体积小、重量轻、低电压、低功耗，便于生产便携式 产品；
控制功能强，运算速度快；
硬件通用化、应用灵活，单片机的系统扩展、系统配
置较为典型、规范，易构成各种规模的应用系统；
UART、SPI）等。一片芯片就是一个“测控”系统。
综上所述，单片机正在向多功能、高性能、 高速度（时钟达40MHz）、低电压（2.7V即可工 作甚至更低）、低功耗、低价格（几元钱）、 外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存 储器容量不断增大的方向发展。
1.1.2 单片机的应用
智能产品上的应用
（2）控制器 包括程序计数器 (PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令 译码器(ID)、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、缓冲器及定时控制电路等 。控制器电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
2、数据存储器(RAM) ：
• 8051 内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单 元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数 据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能 使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结 果等。 掉电后数据消失。 3、程序存储器 (ROM)： • 8051有4K 的8位掩膜ROM，存放用户程序，原始数据或表格。
网络化系统提供方便条件。
4．低功耗化 CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等
工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电的便携式、
手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。 5．外围电路内装化
众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发展趋
势之一。例如，美国Cygnal公司的C8051F020 8位单片机，内部采 用流水线结构，大部分指令的完成时间为1或2个时钟周期，峰值 处理能力为25MIPS。片上集成有8通道A/D、两路D/A、两路电压比 较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和64个通 用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个