第一章单片微型计算机概述.doc

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1、第一章单片微型计算机概述1.1计算机发展概述1.1.1计算机的问世及其经典结构自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数字计算机以来，计算机的发展大致经历了五代的变化：n1946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。计算器(CALCULATOR)ENIAC（“埃尼阿克”）如图1.1所示ENIAC是第一代电子管计算机，图1.1ENIAC（“埃尼阿克”）时钟频率仅有100KHz，能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算，体积庞大，成本很高，可靠性较低，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

2、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冯.诺伊曼结构的基本内容:①用二进制形式表示数据和指令。②存储程序控制：程序和数据预先存入存储器中。③计算机系统的5大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。1964年匈牙利籍数学家冯·诺依曼在计算机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经典的计算机结构。图1.2冯.诺伊曼结构n1958年开始的第二代晶体管计算机，运算速度提高到几万次至几十万次，可靠性提高，体

3、积缩小，成本降低，工业控制机开始得到应用，磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。n1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机，使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络，可靠性进一步提高,体积进一步缩小，成本进一步下降，运算速度提高到几十万次至几百万次。在此期间，形成机种多样化，生产系列化，使用系统化，小型计算机开始出现。n1971年开始的第四代大规模集成电路计算机。出现了微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小，成本更进一步降低，速度提高到每秒几百万次至几千万次。n1986年开始的第

4、五代巨大规模集成电路计算机，运算速度提高到每秒几亿次至上百亿次，由一片巨大规模集成电路实现的单片机开始出现。n第六代神经计算机:电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。电子计算机的发展已经进入了第六代，这种发展可能仅仅是刚起步，前途没有止境。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1.1.1微型计算机的应用形态从应用形态上，微型计算机可以分成三种：1.系统机（多板机）将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统

5、软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。工业PC机也属于多板机。2.单板机将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）等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计算机（简称单板机）。如图所示图单板机示意图3.单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、定时/计数器以及I/O接口电路等计算机主要功能部件，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机，如图所示。图单片机芯片实物图（从左至右:8031、8051、8751）系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要应用于数

6、据处理、办公自动化及辅助设计。单板机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。1.1.1单片机发展过程及产品1.发展过程单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：u单芯片微机形成阶段1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机，其内含8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功

7、能不强。u单芯片微机形成阶段1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机，其内含8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。其结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。u微控制器化阶段1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路

8、10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。其片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微