第一节课 单片机技术概述
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
《单片机原理及应用》ppt课件
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
单片机原理及接口技术pdf
单片机原理及接口技术pdf单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种集成了中央处理器（CPU）、内存和输入输出接口等功能的微型计算机，它被广泛应用于嵌入式系统中。
在本文中，我们将介绍单片机的基本原理及接口技术。
一、单片机的基本原理单片机的基本原理是通过中央处理器（CPU）来执行程序代码，它包含了指令寄存器和程序计数器等关键部件。
通过程序计数器，CPU能够自动读取存储器中的指令，并根据指令中的操作码进行相应的操作。
同时，单片机还包含了一些寄存器，用于存放数据和临时结果。
单片机的工作过程可以大致分为以下几个步骤：1.初始化：在程序开始执行之前，单片机需要进行一些初始化操作，例如设置时钟源、端口方向等。
2.读取指令：单片机从存储器中读取一条指令，并将其存入指令寄存器中。
3.解码指令：CPU解析指令包含的操作码，并根据操作码执行相应的操作。
4.执行指令：根据指令中的操作码，CPU执行相应的操作，例如运算、存储数据等。
5.更新程序计数器：在执行一条指令后，CPU将程序计数器的值递增，以指向下一条指令。
二、单片机的接口技术单片机的接口技术是指单片机与外部设备之间的连接和通信方式。
常见的单片机接口技术包括串口、并口、I2C、SPI等。
1. 串口（Serial Port Interface）：串口是单片机与其他设备之间进行数据传输的一种常见接口技术。
串口通信包括异步串口和同步串口两种方式。
异步串口通信适用于短距离和低速度传输，同步串口通信适用于长距离和高速度传输。
2. 并口（Parallel Port Interface）：并口是一种广泛应用的单片机接口技术，它能够同时传输多位数据。
并口通常通过其中一种并口控制器与其他设备相连，该控制器负责将单片机内部的并行信号转换为相应的串行信号。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C是一种双线制的串行总线接口，用于连接单片机与其他设备。
C51单片机技术教程第1章 C51单片机的组成及结构
单片机以主振频率为基准发出CPU的 时序，对指令进行译码，然后发出各种控 制信号，完成一系列定时控制的微操作， 用来协调单片机内部各功能部件之间的数 据传送、数据运算等操作。
并对外发出地址锁存ALE、外部程序 存储器选通PSEN，以及通过P3.6和P3.7发 出数据存储器读（RD）、写（WR）等控 制信号，并且接收处理外接的复位和外部 程序存储器访问控制EA信号。
3．理解C51单片机工作时序及其基 本概念，时钟电路的结构和单片机 的工作过程
4．对C51单片机复位、程序执行、 单步执行、掉电保护、低功耗以及 EPROM编程和校验6种工作方式有 所了解，为以后学习指令系统和编 写程序打下基础
本章内容
1．C51单片机的内部结构 2．C51单片机的CPU结构 3．C51单片机的存储器空间
堆栈的功能如下。 ① 保护断点 ② 保护现场 ③ 数据的临时存放
（5）专用寄存器
内部数据存储器的高128单元是为专 用寄存器提供的，因此称为专用寄存器区， 其单元地址为80H～FFH，用于存放相应 功能部件的控制命令、状态或数据。
因为这些寄存器的功能已作专门的规 定，故而称为专用寄存器（SFR），有时 也称为特殊功能寄存器。
1．编址与访问
C51单片机片内、片外数据存储器是 两个独立的地址空间，应分别单独编址。
2．片内数据存储器
图1-6 C51片内RAM地址空间
（1）工作寄存器区
（2）位寻址区 （3）数据缓冲区 （4）堆栈和堆栈指针
堆栈具有如下特点。 ① 堆栈是一个符合“先进后出、后进 先出”的RAM区域； ② SP总是指向堆栈的顶部（保存有 数据）； ③ 堆栈可以设在内部RAM中的任意 区域，一般开辟在30H～7FH中。
1.6.2 程序执行方式
单片机课件ppt
无线通信
01
蓝牙通信
单片机可以通过蓝牙模块实现无线通信，与手机、电脑等 设备进行数据传输。常见的蓝牙协议有蓝牙2.0、蓝牙4.0 等。
02 03
Wi-Fi通信
单片机可以通过Wi-Fi模块实现无线通信，与云端服务器 进行数据传输。常见的Wi-Fi协议有Wi-Fi 802.11n、WiFi 802.11ac等。
01
发展
随着技术的不断进步，单片机的性能不 断提高，功能不断丰富，应用领域也不 断扩大。
02
03
现状
目前，单片机已经成为嵌入式系统领 域中的重要分支，广泛应用于各个领 域。
单片机的应用领域
工业控制
智能家居
单片机被广泛应用于工业自动化控制系统 中，如过程控制、数据采集、机械臂控制 等。
单片机在智能家居领域中也得到了广泛应 用，如智能门锁、智能照明、智能空调等 。
nRF24L01无线模块
nRF24L01是一款基于FDSM技术的高性能无线收发器芯 片，工作频率范围为2.400GHz～2.525GHz，常被应用于 低功耗无线传输领域。单片机可以通过nRF24L01无线模 块实现无线数据传输。
05 单片机发展与趋 势
单片机的发展历程
起源
单片机最早起源于20世纪70年代，是一种将CPU、内存 、I/O接口等集成在一个芯片中的微型计算机。
4. 调试
通过仿真和实际硬件调试来验证 程序的正确性。
编程实例
LED闪烁
通过编程控制单片机上的 LED灯的亮灭，以实现闪 烁效果。
按键检测
通过编程检测单片机上的 按键输入，并相应地控制 输出。
定时器使用
通过编程使用单片机的定 时器功能，以实现定时控 制或时间间隔测量。
《单片机教程》课件
目
CONTENCT
录
• 单片机简介 • 单片机基础知识 • 单片机编程实践 • 单片机进阶知识 • 单片机应用案例
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
小型计算机
详细描述
单片机是一种集成度高、体积小的微型计算机，通常包含中央处理器、存储器 、输入/输出接口等基本组件。
单片机的历史与发展
详细描述
按键输入是单片机编程中常见的应用之一， 通过编程可以实现对按键的检测和处理。在 编程过程中，需要了解单片机的中断机制和 去抖动技术，以及按键的编码方式。同时， 还需要根据实际需求编写相应的按键处理函 数，实现按键的输入和响应。
04
单片机进阶知识
中断系统
01
02
03
04
中断概念
中断系统是单片机中非常重要 的部分，它允许单片机在执行 主程序的过程中，暂时中断当 前工作，转去响应突发事件， 处理完毕后再返回主程序继续 执行。
开锁等功能。
B
C
D
应用领域
广泛应用于家庭、办公室、酒店等场所。
安全性能
电子门锁采用加密算法保护用户信息，同 时具有防撬、防钻、防砸等功能，提高了 家庭和办公场所的安全性。
温度控制系统
温度控制系统 工作原理 控制方式 应用领域
利用单片机对温度进行检测和控制，常用于温室大棚、孵化器 、空调等领域。
通过温度传感器检测环境温度，将温度信号转换为电信号传递 给单片机，单片机根据预设的温度范围进行控制。
通过控制加热元件或制冷设备的开关，调节环境温度，使温度 保持在设定的范围内。
广泛应用于农业、畜牧业、工业等领域，对于提高生产效率和 产品质量具有重要意义。
单片机概述
单片机概述
一.基本概念：
在一片半导体硅片上，集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的，用于测控领域的单片微型计算机，简称单片机。
单片机还可以称为嵌入式控制器或微控制器。
【特点：】
1.体积小，成本低。
2.标志着计算机正式形成通用计算机和嵌入式计算机两大分支。
一.发展历史：
根据其基本操作处理的二进制数主要分为8位单片机、16位单片机、32位单片机。
二.特点：
1.单片机是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物，其
发展与普及给工业自动化等领域带来一场重大革命和技术进步。
2.单片机广泛应用的原因：
（1）简单方便，易于掌握和普及。
（2）功能齐全，用用可靠，抗干扰能力强。
（3）发展迅速，前景广阔。
（4）嵌入容易，用途广泛。
三.应用：
1.工业控制与检测：机电一体化技术。
2.仪器仪表：（1）自动化和智能化。
（2）加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化发
展。
3.消费类电子产品。
4.通信。
5.武器装备：现代化武器装备。
6.各种终端及计算机外部设备。
7.汽车电子设备。
8.分布式多机系统。
四.发展趋势：（见书P4 - 5）。
单片机概述
◆单板机 CPU芯片 存储器芯片、I/O接口芯片 芯片、 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 设备（ 显示器） 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， 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 （固化在ROM中），就构成了一台单板微型 计算机（简称单板机）。 计算机（简称单板机）。
2010-122010-12-2 12
1.3.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 80C51系列单片机产品繁多 系列单片机产品繁多，
经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 80C51兼容的主要产 经形成，近年来推出的与80C51 品有： 品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； 公司融入Flash存储器技术的AT89系列 Philips公司的80C51、80C552系列 公司的80C51 系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； 华邦公司的W78C51 W77C51高速低价系列 W78C51、 高速低价系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列 公司的ADμC8xx高精度ADC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 公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； Maxim公司的DS89C420高速 50MIPS）系列； 公司的DS89C420高速（ ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机 公司的C8051F系列高速SOC单片机。 ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
单片机教案(讲稿)
单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程解释单片机的概念，它是如何定义的。
介绍单片机的发展历程，从最初的4位、8位到现在的32位、64位。
1.2 单片机的特点与分类阐述单片机的主要特点，如集成度高、体积小、成本低等。
分类介绍单片机的类型，如51系列、AVR系列、PIC系列等。
1.3 单片机的应用领域列举单片机在各个领域的应用实例，如家电、工业控制、医疗设备等。
第二章：单片机的基本组成与工作原理2.1 单片机的硬件组成介绍单片机的主要硬件组成部分，如CPU、存储器、定时器/计数器、并行/串行接口等。
2.2 单片机的软件组成讲解单片机的软件系统，包括固件、编程语言、编译器等。
2.3 单片机的工作原理详细解释单片机的工作流程，包括启动、执行程序、中断处理等。
第三章：单片机的编程基础3.1 单片机的编程语言介绍单片机编程的主要语言，如C语言、汇编语言等。
3.2 单片机的编程环境与工具讲解单片机编程所需的环境与工具，如Keil、MPLAB等。
3.3 单片机的编程实例通过具体的编程实例，讲解如何编写、调试单片机程序。
第四章：单片机的接口技术4.1 并行接口技术介绍单片机的并行接口，如I/O口、数据总线、地址总线等。
4.2 串行接口技术讲解单片机的串行接口，如UART、SPI、I2C等。
4.3 单片机与其他设备的接口技术阐述单片机与显示屏、传感器、电机等设备的接口技术。
第五章：单片机的应用案例5.1 温度控制器的设计与实现通过具体案例，讲解如何使用单片机设计温度控制器。
5.2 智能家居系统的设计与实现讲解如何使用单片机设计智能家居系统，包括灯光控制、安防监控等。
5.3 控制系统的设计与实现介绍如何使用单片机控制的运动、感知等功能。
第六章：单片机的电源管理6.1 单片机电源需求与供电方式讨论单片机的电源需求，包括电压和电流规格。
介绍单片机的供电方式，如直流供电、电池供电等。
6.2 电源管理电路设计说明如何设计单片机的电源管理电路，包括稳压器、电压监测、电源去耦等。