单片机基础知识及其基本原理
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。
单片机基础知识及其基本原理
单片机的开发流程
单片机开发包括需求分析、系统设计、编写程序、调试测试等阶段，可使用 开发板和开发软件来完成开发工作。
编程语言和开发工具
单片机常用的编程语言有汇编语言和C语言，常用的开发工具有Keil MDK、 IAR Embedded Workbench等。
单片机的编程方法
单片机的编程方法包括顺序编程、面向对象编程和事件驱动编程等，开发者需要根据实际需求选择合适的编程 方法。
单片机基础知识及其基本 原理
单片机是一种集成电路，具有计算机的核心功能，且在一个芯片上集成了处 理器、内存和输入/输出接口等基本组成部分。
单片机的发展历程
1
第一代单片机（1971 ）
Intel发布MCS-4系列，开创了单片机的时代。
2
第二代单片机（1 980）
Intel推出了8051系列，广泛应用于各种领域。3Leabharlann 第三代单片机（1 990）
基于CMOS技术的单片机开始大规模生产。
单片机的分类
按位数分：
8位单片机、16位单片机、32位单片机
按应用领域分：
汽车电子、家电控制、嵌入式系统等
按架构分：
基于RISC架构、基于CISC架构
单片机的工作原理
单片机通过主频的时钟信号来执行指令，从存储器中读取程序指令并进行解 码执行，将结果通过输入/输出接口与外部设备进行交互。
单片机的存储器
单片机包括RAM、ROM、Flash等存储器，用于存储数据和程序指令。
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。
单片机的基本原理及应用
单片机的基本原理及应用单片机（Microcontroller）是一种集成电路，内部集成了处理器核心、存储器、输入/输出接口以及各种外设等功能模块，常用于嵌入式系统中。
它具有体积小、功耗低、成本较低、可编程性强等特点，被广泛应用于工业控制、家电、汽车电子、通信设备等领域。
本文将介绍单片机的基本原理及其在各个领域的应用。
一、单片机的基本原理单片机的基本原理是通过内部的处理器核心来执行指令，控制其他功能模块的工作。
其内部核心主要由运算器、控制器和时钟电路组成。
1. 运算器（ALU）运算器是单片机的核心部件，负责执行各种算术和逻辑运算。
它通常由逻辑门电路构成，能够进行加减乘除、与或非等运算。
2. 控制器控制器是单片机的指令执行单元，负责控制各个部件的工作。
它根据程序存储器中的指令，逐条执行并控制其他模块的工作。
3. 存储器存储器用于存储程序指令和数据。
单片机通常包含闪存（Flash）和随机存储器（RAM）。
闪存用于存储程序，RAM用于存储运行时数据。
4. 时钟电路时钟电路提供单片机的时钟信号，控制指令和数据的传输和处理速度。
它通常由晶体振荡器和分频器组成。
二、单片机的应用领域1. 工业控制单片机在工业控制领域应用广泛。
它可以控制工业生产中的各种设备，如温度控制、压力控制、自动化装置等。
通过编程，单片机能实现精确控制和监测，提高生产效率和产品质量。
2. 家电在家用电器中，单片机也有着广泛的应用。
例如，微波炉、洗衣机、空调等均采用单片机来实现控制功能。
通过编写程序，单片机可以根据用户的需求自动调节设备的工作状态，实现智能化控制。
3. 汽车电子单片机在汽车电子领域扮演着重要角色。
它被用于发动机控制、车载娱乐、安全系统等各个方面。
通过单片机的实时控制，汽车性能得到提升，驾驶安全得到保障。
4. 通信设备单片机广泛应用于通信设备中，如手机、调制解调器等。
它可以实现信号处理、数据存储和传输等功能，提升通信设备的性能和稳定性。
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。
单片机的原理及应用
单片机的原理及应用单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成电路，具有处理器核心、存储器和各种外设接口，被广泛应用于各个领域。
本文将介绍单片机的原理以及一些常见的应用。
一、单片机的原理单片机作为一种嵌入式系统，其原理是通过将处理器、存储器和外设集成在一个芯片上，形成一个完整的计算机系统。
这种集成能力使得单片机具备了较高的性能和灵活性。
具体来说，单片机的原理包括以下几个方面：1. 处理器核心：单片机内部搭载了一个或多个处理器核心，常见的有8位、16位和32位处理器核心。
处理器核心负责执行指令集中的指令，对输入信号进行处理并控制外设的工作。
2. 存储器：单片机内部包含了程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据。
这些存储器的容量和类型不同，可以根据实际需求进行选择。
3. 外设接口：单片机通过外设接口与外部设备进行通信。
常见的外设接口包括通用输入输出（GPIO）、串行通信接口（UART、SPI、I2C）、模拟数字转换器（ADC）等。
外设接口使单片机能够与其他硬件设备进行数据交互。
4. 时钟系统：单片机需要一个稳定的时钟信号来同步处理器和各个外设的工作。
时钟系统通常由晶振和计时电路组成，产生稳定的时钟信号供单片机使用。
二、单片机的应用单片机作为一种高性能、低成本、小体积的集成电路，广泛应用于各个领域。
以下是一些单片机的常见应用：1. 家电控制：单片机可以作为家电控制系统的核心，通过与传感器、执行器等外部设备的连接，实现对家电的智能控制。
例如，通过使用单片机可以实现空调、电视、洗衣机等家电的远程控制和定时控制等功能。
2. 工业自动化：单片机在工业自动化中发挥着重要的作用。
它可以用于控制和监控工业设备，实现自动化生产。
例如，生产线上的温度、压力、速度等参数可以通过单片机进行实时采集和控制。
3. 智能交通：交通系统中的信号灯、执法摄像头等设备可以利用单片机进行控制和管理。
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二、Philips单片机
Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。 从内部结构看可以划分为两大类，8位机与80C51兼容系列和16 位机XA系列。Philips公司的的单片机8位机的主要产品型号有 P80CXX 、 P87CXX 和 P89CXX 系 列 ， 16 位 机 的 主 要 产 品 型 号 有 PXACXX、PXAGXX和PXASXX等。
回 顾：有关微型计算机的基础知识
硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口 软件：系统软件，应用软件
第一节 单片机的特点与发展概述
一、微处理器、微机和单片机的概念
微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分； 微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包 括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等； 单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它 将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串 行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单 片微型计算机简称单片机 。
单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计 算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际 应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片 机称为嵌入式微控制器(embedded microcon-troller)。
二、 单片机的一般结构及特点
单片机有2种基本结构形式：
一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器 合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼 结构；
第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表。 第二代：以MCS-51的8051为代表的单片机， 第三代：以80C51系列为代表。
一般根据控制应用需要: 又可设计成通用单片机、专用单片机
按内部数据总线的宽度: 单片机分为4位、8位、16位及32位等。
第二节 常用单片机系列简介
一、ATMEL单片机
四、单片机与Internet
Internet技术已经深入到日常生活和工作中。各类家用电器和智能装 置，它们的“心脏”多是单片机，由于单片机芯片品种达数百种，其硬 件结构和指令系统各不相同，不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接 口软件直接接入Internet网络。
五、单片机的发展
1）强化指令功能 2）增加各种接口部件 3）提高专用程度
ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系 列单片机），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的， 该公司的技术优势在于Flash存储器技术。
标准型单片机有：AT89C51，AT89LV51，AT89C52， AT89LV52；
低档型单片机有：AT89C1051和AT89C2051两种型号。它们 的CPU内核和AT89C51是相同的，但并行I/O较少；
三、Maxim-Dallas单片机
四、WinBond单片机
五、Motorola单片机
六、其他公司的单片机
1）NEC单片机； 3）Epson单片机；
2）东芝单片机；
4) PIC单片机——M icrochip公司
第三节 单片机的应用领域及发展
一、单片机在智能仪器中的应用
智能化仪器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年 来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信 息处理中起了极大的作用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。
单片机基础知识及其基本原理
课程目标
掌握： 单片微型机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 单片微型计算机应用 单片微型计算机应用系统设计方法
本讲重点：
微处理器、微机和单片机的基本概念、
单片机的发展、常用系列简介、应用。
讲授内容：
本章主要介绍单片机的结构特点、单片机的发展及常用 系列和单片机的应用领域等。重点介绍单片机的特点以及在 各领域中的应用。
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， 称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的 是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的 结构较多。
单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了 “面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运 算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。
单片机结构特点小结：
1）存储结构为哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开； 2）片内接口电路丰富，由特殊功能寄存器管理； 3）芯片引脚具有复用功能； 4）面向控制，位处理功能强。
三、单片机的发展过程概述
单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统、智能仪器和家用电 器中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但其中最具有代表性的 是Intel公司的MCS-51系列单片机,以及其与之兼容的派生系列芯片。 Intel 8位单片机的发展经历了以下3代：
补充内容：计算机系统中的数制、码制复习
1、数制及其互换
数制
基数
字符
二进制 ２ 十进制 １０ 十六进制 １６ ＤＥＦ（H） 2、带符号数的表示法
０１
（B）
０１２３４５６７８９ （D）
０１２３４５６７８ 9 ＡＢＣ
3、原码、反码、补码 特点：⑴ 8位二进制数表示原码、反码、补码的范围
(-127~+127、-127~+127、-128~+127) ⑵ 补码的运算 在微型计算机中，带符号数用补码表示，减法可用补码相加来 实现，运算结果为补码。
二、单片机在过程控制中的应用
三、单片机与e-Home
在家用网络系统HNS(home networked system) 中，对家用电器提出了 “个性化”和“社会化”的要求。
家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑 电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于分体式 空调，室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。