单片机原理与应用.PPT

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《单片机原理与应用》 电子教案 单片机原理及应用第1章    单片机概述第2章    MCS-51系列单片机结构第3章    MSC-51指令系统第4章    MCS-51汇编语言程序设计第5章    MCS-51定时/计数器和中断系统第6章  存储器与存储器扩展第7章    单片机接口技术第8章    串行口通信技术第9章    MCS-51单片机应用系统设计 第1章  单片机概述n 本章主要介绍单片机的发展,基本的结构 和特点,单片机的应用模式和领域,单片 机的供应状态等。n 单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、 定时/计数器和多种接口都集成到一块集成 电路芯片上的微型计算机。因此,一块芯 片就构成了一台计算机。它已成为工业控 制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常 生活中最广泛使用的计算机。 1.1 单片机的发展历史n 我们可以把单片机的发展历史划分为四阶段:n 第一阶段(1976~1978年):低性能单片机的探索阶段。以Intel公 司的MCS-48为代表,采用了单片结构,即在一块芯片内含有8位 CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业 领域。n 第二阶段(1978~1982年):高性能单片机阶段,这一类单片机 带有串行I/O口,8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到 64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用 范围较广,并在不断的改进和发展。n 第三阶段(1982~1990年):16位单片机阶段。16位单片机除CPU 为16位外,片内RAM和ROM容量进一步增大,实时处理能力更 强,体现了微控制器的特征。例如Intel公司的MCS-96主振频率为 12M,片内RAM为232字节,ROM为8K字节,中断处理能力为8 级,片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。n 第四阶段(1990年~):微控制器的全面发展阶段,各公司的产 品在尽量兼容的同时,向高速、强运算能力、寻址范围大以及小 型廉价方面发展。 1.2 单片机的软硬件系统 1.2.1 单片机的硬件系统n       硬件系统是指构成微机系统的实体和装置,通 常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和 输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。n       其中,运算器和控制器一般做在一个集成芯片 上,统称中央处理单元(Central Processing Unit), 简称CPU,是微机的核心部件。CPU配上存放程 序和数据的存储器、输入/输出(Input/Output,简 称I/O)接口电路以及外部设备即构成微机的硬件 系统。 微型计算机系统 输 CPU 输 软 输 入 运 算 器 出 输 入 接 接 出 设 口 控 制 器 口 设 件 备 电 电 备 + 路 路 系 存 储 器 统 硬件系统图1-1 微型计算机硬件系统组成示意图n 下面把组成计算机的5个基本部件作简单说明。n 1) 运算器   n       运算器是计算机的运算部件,用于实现算术和逻辑 运算。计算机的数据运算和处理都在这里进行。n 2) 控制器n       控制器是计算机的指挥控制部件,它控制计算机各 部分自动、协调地工作。运算器和控制器是计算机的核 心部分,常把它们合在一起称之为中央处理器,简称 CPU。n 3) 存储器n       存储器是计算机的记忆部件,用于存放程序和数 据。存储器又分为内存储器和外存储器。实训中使 用的EPROM2764便是存贮器。n 4) 输入设备n       输入设备用于将程序和数据输入到计算机中,如 键盘等。n 5) 输出设备n       输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果, 以用户需要的形式显示或打印出来,如显示器、打 印机等。n       通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起 称之为计算机的外部设备,简称“外设”。n         单片微型计算机是指集成在一个芯片上的 微型计算机,也就是把组成微型计算机的各种 功能部件,包括CPU(Central Processing Unit)、 随 机 存 取 存 储 器 R A M ( R a n d o m  A c c e s s  Memory)、只读存储器ROM(Read-only  Memory)、基本输入/输出(Input/Output)接口电 路、定时器/计数器等部件都制作在一块集成芯 片上,构成一个完整的微型计算机,从而实现 微型计算机的基本功能。单片机内部结构示意 图如图1-2所示。 T INT 定时器 / 计数器 中断系统P0~P3 并 C P U 并 TXD 行 行 I/O I/O RXD 接 接 口 存储器 口 图1-2 单片机内部结构示意图 1.2.2 单片机的软件系统n       软件系统是微机系统所使用的各种程序的总 称。人们通过它对整机进行控制并与微机系统进 行信息交换,使微机按照人的意图完成预定的任 务。n       软件系统与硬件系统共同构成完整的微机系 统,两者辅相成,缺一不可。n       微型计算机系统组成示意图如图所示。 微型计算机系统 输 CPU 输 软输 入 运 算 器 出 输入 接 接 出设 口 控 制 器 口 设 件备 电 电 备 + 路 路 系 存 储 器 统 硬件系统 微型计算机系统组成示意图 1.3 MCS-51系列单片机n       尽管各类单片机很多,但无论是从世界 范围或是从全国范围来看,使用最为广泛 的应属MCS-51单片机。n       MCS-51单片机系列共有十几种芯片, 如表1-1所示。 表1-1 MCS-51系列单片机分类表 片内ROM形式 I/O特性子 片内 片内 寻址系 中断源 ROM RAM 范围列 容量 容量 无 ROM EPROM 计数器 并行口 串行口 8031 8051 8751 4 KB 128 B 2×64 KB 2×16 4×8 1 551
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