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单片机原理及应用 电气工程学院 孟 宗学习方法： 1. 充分利用已学过的微机原理的知识，掌握单片机的基本结构与组成原理，进一步掌握计算机中的基本概念、基本常识。 2. 掌握单片机的指令系统与编程方法 3. 掌握单片机的时序，不懂时序，难以充分利用单片机。 4. 掌握单片机硬件电路中通用符号的意义，进一步掌握外围接口电路的典型应用（锁存器、缓冲器、驱动器、定时器/计数器、并行接口、串行接口、键盘、显示等）。 5. 掌握单片机扩展的原理，注意学会主要信号的扩展方法，能够举 一反三。（如：片选、数据总线、地址总线、片内寻址、读/写控制线、地址锁存、时钟、复位、中断请求与响应等）。 第1章 单片机概述 1.1 单片机基础 1.1.1 电子计算机及其发展历史 第一台电子计算机诞生于1946年2月。 1946年6月，冯·诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备，组成这一计算机的经典结构，如图所示。 发展经历以下几个阶段： 电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机(微型计算机) 1.1.2 电子计算机及其发展历史 计算机真正得到广泛应用和普及，还是由于微型计算机的出现。 微型计算机组成：由微处理器（或称CPU，中央处理单元)、存储器加上I/O接口电路组成。 各组成部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连，再配以系统软件和I/O设备，构成完整的微型计算机系统，简称:微机，如图所示。 微型计算机简称μC或MC，是指以微处理器为核心， 配上存储器、 输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。当把微处理器、存储器和输入／输出接口电路统一组装在一块或多块电路板上或集成在单片芯片上，则分别称之为单板机、多板机或单片微型计算机。 微型计算机系统(Microcomputer system)简称μCS或MCS，是指以微型计算机为中心, 以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件) 以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。 1.1.3 什么是单片机 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。 ★单片机SCMC(Single Chip MicroComputer) ----属于微型机的一种 ----具有一般微机的基本组成和功能 也称为：微控制器 MCU(MicroController Unit) 嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroController Unit）。 我国，习惯使用“单片机”这一名称。 按用途可分为通用型和专用型两大类： （1）通用型 可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户，根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。 （2）专用型 专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。 对系统结构的最简化、可靠性和成本最佳化等方面都作了全面的考虑。 “专用”单片机具有十分明显的综合优势。 无论“专用”单片机在用途上有多么“专”，其基本结构和工作原 理都是以通用单片机为基础。 1.2 单片机的发展历史及发展趋势 1.2.1 单片机的发展历史 处理的位数分为：1位、4位、8位、16位、32位单片机。 四个阶段: 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。 第二阶段（1976年～1978年）：低性能单片机阶段。以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。 第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的 MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。 第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片 机、32位单片机推出阶段。 世界各公司也开发了一大批性能优越的单片机 近年，不少新型单片机涌现，单片机产品丰富多彩的局面。 单片机问世以来，在我国使用最多的还是Intel公司的及其兼容单片机。 MCS-51单片机是最早进入我国的单片机主流产品之一。 MCS是Intel公司生产的单片机的系列号，如Intel公司的MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。 MCS-51系列单片机既包括三个基本型8031、8051、8751，也包括对应的低功耗型80C31、80C51、87C51