平凡单片机教学——第一讲 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
单片机基础教程第一章概述
存储器
存储器是单片机中用于存储程序代码 和数据的部件。根据其作用和特点， 可以分为程序存储器和数据存储器。
存储器的容量决定了单片机能够存储的 程序代码和数据的大小，常见的存储器 容量有64KB、128KB、256KB等。
程序存储器用于存储程序代码，如汇 编语言或C语言编写的程序。数据存 储器用于存储临时数据或工作变量。
单片机基础教程第一 章概述
目录
• 单片机简介 • 单片机的基本组成 • 单片机的工作原理 • 单片机的学习方法与建议
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
单片机是一种集成电路芯片，集成了中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机主要功能模块，具有微型化、 集成度高、可靠性强的特点。
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器、存储器、输入输出接口等计算机主要功能模块集成在一块芯片上， 实现了微型化、集成度高、可靠性强的特点。单片机可以通过编程实现各种数字和模拟信号的处理和控制，广泛 应用于工业控制、智能仪表、智能家居等领域。
令、控制指令等。
单片机指令中操作数的寻 址方式，如直接寻址、间 接寻址、寄存器寻址等。
指令执行周期
单片机执行一条指令所 需的时间，通常以机器 周期或时钟周期表示。
指令格式
单片机的指令格式，包 括操作码和操作数等部
分。
单片机的编程语言
01
02
03
汇编语言
使用助记符和符号表示指 令，易于理解和记忆。
C语言
学习单片机编程语言
实践应用与项目开发
根据所使用的单片机型号和开发环境，学 习相应的编程语言和开发工具，如C语言、 汇编语言等。
通过实践应用和项目开发，加深对单片机 应用的理解，提高实际操作能力和解决问 题的能力。
第一章单片机技术概述
1.1 计算机的基本概念及分类
1.概念
计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。 微电子学的基本元件及其集成电路构成了计算机 的硬件基础；而计算数学的计算方法与数据结构 则构成计算机的软件基础。
2.分类 （1）满足高速运算的通用计算机系统 （2）满足测控系统需要的嵌入式计算机系统 ① 直接面向控制对象； ② 嵌入到具体的应用系统中，不以计算机的面貌出现； ③ 能在现场可靠地运行； ④ 体积小，应用灵活； ⑤ 突出控制功能，特别是对外部信息的捕捉以及丰富的 输入输出功能。
体公司）的MC68系列单片机，9S08系列单片机（8 位单片机）和9S12系列单片机（16位单片机） Ti公司的MSP430系列16位单片机 台湾HOLTEK公司的HT系列单片机 National公司的COP8系列单片机 Zilog公司的Z8系列单片机
1.4 单片机的应用
1、应用范围 工业方面 农业方面 仪器仪表方面 通信方面 日常生活用品方面（消费类产品） 导航控制与数据处理方面 汽车控制方面
MCS51家族
Atmel 公司的FLASH 80C51单片机
按程序存储器的类型，ATMEL的8051系列可分为Flash、 OTP和掩模ROM三种类型。其中，AT89c/89lp/89s系 列等FLASH单片机应用十分广泛。
Philips 公司的增强型80C51单片机
Philips 公司的80C51单片机，从片内资源、运行速度、 功率消耗到外形尺寸和封装形式等多方面提升80C51。
Ti公司的MSC121X系列（增强型8051内核单 片机）
其中，MSC121X单片机具有较高的集成度，基本上可 以称为一个片上系统（SOC）。并且，MSC121X单片 机的具有方便的开发手段。
2.其他单片机
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介绍单片机的概念及其发展历程讲解单片机在我国的应用与发展现状1.2 单片机的组成与结构介绍单片机的组成结构，包括CPU、存储器、输入/输出接口等讲解单片机的硬件系统设计与应用1.3 单片机的特点与分类讲解单片机的主要特点，如体积小、成本低、功耗低等介绍单片机的分类及应用领域第二章：单片机编程基础2.1 计算机组成原理与数制转换讲解计算机组成原理，包括二进制、八进制、十六进制等数制转换方法介绍ASCII码、GB2312等字符编码标准2.2 单片机指令系统与编程语法讲解单片机的指令系统，包括数据传输、逻辑运算、算术运算等指令介绍单片机编程语法，如寄存器、立即寻址、间接寻址等2.3 程序设计方法与技巧讲解程序设计方法，包括顺序结构、分支结构、循环结构等介绍编程技巧，如变量命名、代码优化、模块化设计等第三章：单片机接口技术3.1 并行接口设计与应用讲解并行接口的原理与设计方法介绍并行接口在单片机中的应用案例，如键盘、LED显示等3.2 串行接口设计与应用讲解串行接口的原理与设计方法介绍串行接口在单片机中的应用案例，如串口通信、USB接口等3.3 其他接口技术介绍讲解ADC、DAC、PWM等接口技术的原理与应用介绍这些接口技术在单片机中的应用案例第四章：单片机应用系统设计4.1 系统设计流程与方法讲解单片机应用系统设计的流程，包括需求分析、硬件选型、软件设计等介绍系统设计方法，如模块化设计、层次化设计等4.2 硬件系统设计与调试讲解硬件系统设计的方法与技巧介绍硬件调试工具与方法，如示波器、逻辑分析仪等4.3 软件系统设计与调试讲解软件系统设计的方法与技巧介绍软件调试工具与方法，如调试器、仿真器等第五章：单片机项目实践5.1 项目实践概述讲解项目实践的目的与意义介绍项目实践的内容与要求5.2 项目实践案例一：温度控制系统讲解温度控制系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现温度控制的具体步骤与技巧5.3 项目实践案例二：智能家居系统讲解智能家居系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现智能家居的具体步骤与技巧5.4 项目实践案例三：小型讲解小型的原理与设计方法介绍使用单片机控制小型的具体步骤与技巧展望单片机技术在未来的发展趋势与应用前景第六章：单片机中断与定时器/计数器6.1 中断系统讲解单片机的中断系统概念、类型及优先级介绍中断服务程序的编写方法与中断响应过程6.2 定时器/计数器原理讲解定时器/计数器的结构、工作模式及编程方法介绍定时器/计数器在工业控制中的应用案例6.3 中断与定时器/计数器应用实例结合具体案例，讲解中断与定时器/计数器在实际项目中的应用第七章：单片机串行通信技术7.1 串行通信基础讲解串行通信的概念、分类及标准介绍串行通信的物理层、数据链路层及网络层协议7.2 单片机串行通信接口讲解单片机串行通信接口的原理与编程方法介绍单片机串行通信在各种应用场景中的案例7.3 串行通信技术应用实例结合具体案例，讲解串行通信技术在实际项目中的应用第八章：单片机接口扩展技术8.1 并行扩展技术讲解并行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍并行扩展在存储器、IO接口等方面的应用8.2 串行扩展技术讲解串行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍串行扩展在ADC、DAC、显示模块等方面的应用8.3 接口扩展技术应用实例结合具体案例，讲解接口扩展技术在实际项目中的应用第九章：单片机嵌入式系统设计9.1 嵌入式系统概述讲解嵌入式系统的概念、特点及分类介绍嵌入式系统的设计流程与方法9.2 嵌入式操作系统讲解嵌入式操作系统的概念、特点及分类介绍常见的嵌入式操作系统及其应用案例9.3 嵌入式系统设计实例结合具体案例，讲解嵌入式系统在实际项目中的应用第十章：单片机技术发展趋势与应用前景10.1 单片机技术发展趋势讲解单片机技术的发展趋势，如性能提升、集成度增加等介绍新兴的单片机技术，如片上系统（SoC）、物联网（IoT）等10.2 单片机应用前景探讨单片机技术在各个领域的应用前景，如工业控制、智能家居、医疗设备等分析单片机技术对我国经济社会发展的重要意义重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程单片机作为微控制器的核心，其定义和发展历程是理解微控制器应用的基础。
单片机经典教程
1 单片机教程第一课单片机的概述 单片机，专业名称—Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL 公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来有了MCS-51，现在还有MCS-96系列 。
我们经常说的51系列单片机就是MCS-51，它是一种8位的单片机，而MCS-96系列则是一种16位的单片机，至于它们之间有何区别，我们以后会讲到。
后来INTEL 公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司（不过，再小也有几个亿的销售/年哦），所以世界上就有许多公司生产51系列兼容单片机，比如飞利浦的87 LPC 系列，华邦的W78L 系列，达拉斯的DS87系列，现代GSM97系列等等 。
目前在我国比较流行的就是美国A TMEL 公司的89C51它是一种带Flash ROM 的单片机（至于什么是Flash ROM ，我在这儿先不作介绍，等以后大家学到相关的知识时自然就会明白），我们的讲座就是以该型号的单片机来作实验的。
讲到这里，也许有的人会问：我平时在各种书上看到全是讲解8031，8051等型号的单片机，它们又有什么不同呢？其实它们同属于一个系列，只是89C51的单片机更新型一点(事实上,89C51目前正在用89S51代替，我们的实验系统采用就是89S52的，兼容89C52)。
这里随便说一下，目前国内的单片机教材都是以8051为蓝本的，尽管其内核也是51系列的，但毕竟8051的单片机已经属于淘汰产品，在市场上也很少见到了，所以由此感叹，国内的高等教育是如此的跟不上时代的发展需要！这话可能会引起很多人的不满,所以大家千万别传出去哦！二．主要单片机的分类再给大家介绍一下我们经常在各种刊物上看到的A VR 系列和PIC 系列单片机是怎么回事？以便让大家对单片机的发展有一个较全面的认识。
在没有学习单片机之前，这是一个令很多初学者非常困惑的问题，这么多的单片机我该先学哪一种呢？ A VR 系列单片机也是A TMEL 公司生产的一种8位单片机，它采用的是一种叫RISC （精简指令集单片机）的结构，所以它的技术和51系列有所不同，开发设备也和51系列是不通用的，它的一条指令的运行速度可以达到纳秒级（即每秒1000000000次），是8位单片机中的高端产品。
第1章 单片机基础概述PPT课件
PC主要功能部件： CPU+存储器 + 显卡+声卡+网卡 + 显示器+鼠标+键盘…
基本功能部件
接口
外设
12
技术要求: 高速计算+海量存储 发展方向: 总线速度不断提升，存储容量不断扩大
386
486
Pentium
Pentium Pro Pentium MMX
Pentium Ⅱ
Pentium Ⅲ
Pentium Ⅳ Conroe II
单片机原理及接口技术
2008年中国机器人大赛
课程特点
本课程是自动化专业的专业方向课；是 一门实践性很强的课程。本课程结合Intel MCS-51系列单片机中的8051芯片进行讲 授，通过仿真软件Proteus掌握单片机系统 的开发与运行过程。
课程安排
理论学时： 48 另安排有单独的实验学时： 16
INTEL架构CPU的发展历程
13
分支二：嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）
ECS——嵌入到对象体系中，实现对象体系智 能化控制的专用计算机系统 。 技术要求：必须满足对象体系的物理环境、电 气环境以及产品成本等要求。 发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能、 控制能力与控制可靠性。
7
第1章 单片机基础知识概述
1.1 单片机概述 1.2 单片机学习的预备知识 1.3 Proteus软件简介
8
1.1 单片机概述
1、什么是单片机？ 2、为什么要学单片机？ 3、怎样学习单片机？
1、什么是单片机？
——从微型计算机技术的两大 发展分支谈起
9
回顾
计算机的冯·诺依曼结构
51单片机教程大全
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。
1.1 单片机概述
第1章 单片机基础知识概述
随着单片机从早期的4位发展到8位、16位直至32位，单片 机的功能在不断增强，嵌入式应用能力也在不断提高。
然而，由于复杂系统的功能大都可以通过简单嵌入式系统 组合实现，而8位单片机以其价格低廉性能适中的特点， 已可满足简单嵌入式系统的要求。这表明，嵌入式应用领 域中大量需要的仍是8位单片机，在当前及以后的相当一 段时间内8位单片机仍将占据单片机应用的主导地位。
第1章 单片机基础知识概述
第二阶段：MCU（Micro Controller Unit）即微控制器阶段 ，其主要的技术发展方向是，不断推进在嵌入式系统中集 成各种外围电路与接口电路的能力，以满足智能化控制的 需求。在此阶段中，Philips公司以其在嵌入式应用方面的 强大实力，推出了基于MCS-51内核的微控制器系列产品 ，使单片机进入MCU阶段。
第1章 单片机基础知识概述
③ 低功耗。目前，市场上有一半以上的单片机产品已 CHMOS化，这类单片机具有功耗小的优点，许多单片机 已可以在2.2V电压下运行，有的能在1.2V或0.9V低电压 下工作，功耗为μW级。
④ 高性价比。随着单片机的应用越来越广泛，各单片 机厂家会进一步改进单片机的性能，从而增强产品的竞 争力。同时，价格也是各厂家竞争的一个重要方面。所 以，更高性价比的单片机会逐渐进入市场。
第1章 单片机基础知识概述
④ 汽车电子与航空航天电子系统。通常这些系统中的集中 显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通信系统 及运行监视器（黑匣子）等，都是将单片机嵌入其中实现 系统功能。
第1章 单片机基础知识概述
⑤ 家用电器。单片机应用到消费类产品之中，能大大提高 它们的性价比，提高产品在市场上的竞争力。目前家用电 器几乎都是单片机控制的产品，例如，空调、冰箱、洗衣 机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器及电子玩具等。
单片机概述教学.ppt课件
• 〔4〕义务书的构成
• 〔5〕签署合同：〔商业与技术〕
• 功能、参数、外形、安装方式、运 转地点、交货时间、成果属性、价钱及 付款方式、违约处置、
• 〔6〕方案总体设计与论证： • 对工程进展总体的设计并组织论证 • 〔7〕硬件、软件功能划分 • 〔8〕硬件设计： • 原理图的构成、PCB图的构成 • 〔9〕器件的购买与软件设计： • 在PCB加工过程中，进展器件的购
〔4〕总线图
4、微处置器--CPU
CPU又称为微处置器，是单片机内部 的中心部件，它决议了单片机的重要功 能特性。它由运算器和控制器两大部分 组成。
对CPU的运用就是对CPU中的存放器 的运用。
有关的存放器
• 累加器ACC 〔A〕 • 存放器B • 位处置器C • 程序指针PC • 数据指针DPTR • 堆栈指针SP
• PDIP—产品封装型号。PDIP表示双列直 插式。
• 0707—本批次芯片消费日期为07年第7 周。
• CU8.00D—不详。
芯片封装简介：
• DIP—双列直插式 • PLCC—带引线的 • 塑料芯片封装
• PQFP—塑料方型扁平式 • PGA—插针网络阵列封装 • BGA—球栅阵列封装
2、内部构造
〔3〕P0口：
〔4〕P2口：
7、辅助电路及时序 〔1〕时钟电路
〔2〕复位电路
〔3〕时序
• 振荡周期、形状周期、 • 机器周期、指令周期
• 外部晶振的2分频是MCS-51单片机的内 部时钟周期，6个时钟周期构成了单片 机的1个机器周期 。
补充：常用逻辑电平
• 常用的逻辑电平：TTL、CMOC、LVTTL、 ECL、PECL、RS-232、RS-422、PS-485 、LVDS等。其中TTL和CMOS的逻辑电平 按典型电压可分为4种类型：5V系列〔 5V TTL和5V CMOS〕，3.3V系列、2.5V 系列、1.8V系列。
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平凡单片机教学——第一讲 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？