《單片機(jī)原理與應(yīng)用》謝維成(第一章)

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1、 單 片 機(jī) 原 理 及 應(yīng) 用 性 質(zhì) ： 專 業(yè) 技 術(shù) 課 考 核 ： 閉 卷 考 試 學(xué) 時(shí) ： 48 學(xué) 分 ： 3 教 材 ： 單 片 機(jī) 原 理 與 應(yīng) 用 及 C51程 序 設(shè) 計(jì) 謝 維 成 ， 清 華 大 學(xué) 出 版 社推 薦 參 考 書 ：1、 單 片 機(jī) 基 礎(chǔ) ， 李 廣 弟 等 編 著 北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 出 版 社2、 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 與 接 口 技 術(shù) ， 李 群 芳 等 電 子 工 業(yè) 出 版 社3、 單 片 機(jī) 的 C語 言 應(yīng) 用 程 序 設(shè) 計(jì) ， 馬 忠 梅 等 北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 出 版 社 第 1章 基 礎(chǔ) 知

2、識(shí)1.1 信 息 在 計(jì) 算 機(jī) 中 的 表 示1.2 單 片 機(jī) 的 概 念 及 其 特 點(diǎn)1.3 單 片 機(jī) 的 發(fā) 展 及 其 主 要 品 種1.4 單 片 機(jī) 的 應(yīng) 用第 2章 單 片 機(jī) 基 本 原 理2.1 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 簡(jiǎn) 介2.2 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 原 理2.3 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 的 外 部 引 腳 及片 外 總 線2.4 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 的 工 作 方 式2.5 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 的 時(shí) 序 第 3章 單 片 機(jī) 匯 編 程 序 設(shè) 計(jì)3.1 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 匯 編 指

3、令格 式 及 標(biāo) 識(shí)3.2 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 的 尋 址 方式3.3 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 指 令 系 統(tǒng)3.4 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 匯 編 程 序常 用 偽 指 令3.5 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 匯 編 程 序設(shè) 計(jì)第 4章 單 片 機(jī) C語 言 程 序 設(shè) 計(jì)4.1 C語 言 與 MCS-51單 片 機(jī)4.2 C51的 數(shù) 據(jù) 類 型4.3 C51的 運(yùn) 算 量4.4 C51的 運(yùn) 算 符 及 表 達(dá) 式4.5 表 達(dá) 式 語 句 及 復(fù) 合 語 句4.6 C51的 輸 入 /輸 出4.7 C51程 序 基 本 結(jié) 構(gòu) 與 相 關(guān) 語 句4.8

4、函 數(shù) 4.9 C51構(gòu) 造 數(shù) 據(jù) 類 型4.9 C51構(gòu) 造 數(shù) 據(jù) 類 型目 錄 第 6章 MCS-51單 片 機(jī) 內(nèi) 部 資 源 及 編 程6.1 并 行 輸 入 /輸 出 接 口6.2 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 接 口6.3 串 行 接 口6.4 中 斷 系 統(tǒng)第 7章 MCS-51單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展7.1 MCS-51單 片 機(jī) 的 最 小 系 統(tǒng)7.2 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展7.3 輸 入 /輸 出 口 擴(kuò) 展第 7章 MCS-51單 片 機(jī) 與 鍵 盤 、 顯 示 器的 接 口7.4 MCS-51單 片 機(jī) 與 鍵 盤 的 接 口7.5 MCS-51單 片 機(jī) 與 LED顯 示

5、 器 接 口7.6 MCS-51單 片 機(jī) 與 行 程 開 關(guān) 、 晶 閘管 、 繼 電 器 的 接 口第 8章 MCS-51與 D/A、 A/D的 接 口 8.1 MCS-51單 片 機(jī) 與 ADC的 接 口8.2 MCS-51單 片 機(jī) 與 DAC的 接 口 第 9章 MCS-51單 片 機(jī) 的 其 它 接 口9.1 LCD與 MCS-51接 口9.2 MCS-51單 片 機(jī) 與 I2C總 線 芯 片 接口9.3 MCS-51單 片 機(jī) 與 時(shí) 鐘 日 歷 芯 片接 口 第 10章 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)10.1 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 基 本 結(jié) 構(gòu)10.2 單 片

6、機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 硬 件 系 統(tǒng) 設(shè)計(jì)10.3 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 軟 件 設(shè) 計(jì)第 11章 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 實(shí) 例11.1 單 片 機(jī) 電 子 時(shí) 鐘 的 設(shè) 計(jì)11.2 多 路 數(shù) 字 電 壓 表 的 設(shè) 計(jì)第 12章 Keil C51集 成 環(huán) 境 的 使 用 12.1 Keil C51簡(jiǎn) 介12.2 Keil uVision2 IDE的 使 用 方 法12.3 Keil C51的 調(diào) 試 技 巧 1、 數(shù) 據(jù) 單 位二 進(jìn) 制 位 ： 二 進(jìn) 制 數(shù) 中 的 每 個(gè) 0 或 1。 （ 如 10111011B） 它 是 表 示 信 息 的 最 小 單

7、 位 。位 （ Bit） ： 計(jì) 算 機(jī) 存 儲(chǔ) 數(shù) 據(jù) 的 最 小 的 數(shù) 據(jù) 單 位 。 每 一 位 的 狀 態(tài) 只 能 是 0或 1 。字 節(jié) （ Byte） ： 通 常 把 8位 二 進(jìn) 制 位 定 義 為 一 個(gè) 字 節(jié) （ Byte） ， 它 是 數(shù) 據(jù) 處 理 的 基 本 單 位 。字 （ Word） ： 1個(gè) 字 為 2個(gè) 字 節(jié) 。字 長(zhǎng) ： 計(jì) 算 機(jī) 一 次 可 處 理 的 二 進(jìn) 制 數(shù) 的 位 數(shù) 。第 0章 復(fù) 習(xí) 計(jì) 算 機(jī) 基 本 概 念 2、 數(shù) 據(jù) 表 示 我 們 最 常 用 的 10進(jìn) 制 ， 生 活 中 還 有 ： 七 進(jìn) 制 ， 比 如 星期 ； 十

8、二 進(jìn) 制 ， 比 如 小 時(shí) 或 “ 一 打 ” ； 六 十 進(jìn) 制 ， 比 如 分 鐘或 角 度 計(jì) 算 機(jī) 使 用 的 是 二 進(jìn) 制 數(shù) ， 但 常 用 16進(jìn) 制 和 8進(jìn) 制 表 達(dá)一 個(gè) 數(shù) 。 2、 8、 16， 分 別 是 2的 1次 方 、 3次 方 、 4次 方 。 這 一 點(diǎn) 使得 三 種 進(jìn) 制 之 間 可 以 非 常 直 接 地 互 相 轉(zhuǎn) 換 。 8進(jìn) 制 或 16進(jìn) 制 縮 短 了 二 進(jìn) 制 數(shù) ， 但 保 持 了 二 進(jìn) 制 數(shù) 的表 達(dá) 特 點(diǎn) 。 3、 數(shù) 值 與 數(shù) 制 計(jì) 數(shù) ： 數(shù) 的 記 寫 和 命 名 方 法 。 數(shù) 制 ： 按 進(jìn) 位 原 則

9、 進(jìn) 行 計(jì) 數(shù) （ 的 方 法 ） ， 稱 為 進(jìn) 位 計(jì) 數(shù) 制 簡(jiǎn) 稱 數(shù) 制 ， 不 同 的 計(jì) 數(shù) 規(guī) 則 構(gòu) 成 了 不 同 的 進(jìn) 位 數(shù) 制 。 數(shù) 碼 ： 數(shù) 制 中 表 示 基 本 數(shù) 值 大 小 的 不 同 數(shù) 字 符 號(hào) 權(quán) ： 每 一 個(gè) 數(shù) 碼 所 表 示 的 值 就 等 于 該 數(shù) 碼 本 身 乘 以 一 個(gè) 與 所 在 數(shù) 位 有 關(guān) 的 常 數(shù) 。 十 進(jìn) 制 （ D） Decimal system （ scale） 二 進(jìn) 制 （ B） Binary system 八 進(jìn) 制 （ O ） O ctonary system 十 六 進(jìn) 制 （ H ） H ex

10、adecimal system 進(jìn) 制 越 大 ， 數(shù) 的 表 達(dá) 長(zhǎng) 度 也 就 越 短 。 10D 10O 10H 10B 4、 采 用 二 進(jìn) 制 編 碼 的 好 處（ 1） 物 理 上 容 易 實(shí) 現(xiàn) （ 狀 態(tài) 分 明 ） ， 可 靠 性 強(qiáng) ；（ 2） 運(yùn) 算 簡(jiǎn) 單 ， 通 用 性 強(qiáng) ；（ 3） 二 進(jìn) 制 的 0、 1數(shù) 碼 與 邏 輯 量 “ 真 ” 和 “ 假 ” 的 0、 1吻 合 。 整 數(shù) 部 分 ： 方 法 ： 除 2取 余 余 數(shù) 操 作 ： 2 25 1 最 低 位 2 12 0 2 6 0 2 3 1 2 1 1 最 高 位 0 結(jié) 果 ： (25) D=(

11、11001)B 5、 十 進(jìn) 制 向 二 進(jìn) 制 的 轉(zhuǎn) 換 （ 除 法 ） ： 小 數(shù) 部 分 ： 方 法 ： 乘 2取 整操 作 ： 0.625 2 1.250 1 小 數(shù) 的 高 位 2 0.500 0 2 1.000 1 小 數(shù) 的 低 位 (0.625) D=(0.101)B說 明 ： 非 純 小 數(shù) 的 結(jié) 果 為 整 數(shù) 和 小 數(shù) 部 分 各 自 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 的 組 合 。 十 進(jìn) 制 向 八 進(jìn) 制 和 十 六 制 的 轉(zhuǎn) 換 依 此 類 推 。 (25.3125)D=(11001.0101)B(116.84375)D=(74.D8)H 第 1章 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 1.1

12、信 息 在 計(jì) 算 機(jī) 中 的 表 示1.1.1 數(shù) 在 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 的 表 示計(jì) 算 機(jī) 中 的 數(shù) 通 常 有 兩 種 ： 無 符 號(hào) 數(shù) 和 有 符 號(hào) 數(shù) 。 無 符 號(hào) 數(shù) 由 于 不 帶 符 號(hào) ， 表 示 時(shí) 比 較 簡(jiǎn) 單 ， 直 接 用 它 對(duì) 應(yīng) 的 二 進(jìn)制 形 式 表 示 ， 例 如 ： 假 設(shè) 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 為 8位 ， 123表 示 成 01111011B。 有 符 號(hào) 數(shù) 帶 有 正 負(fù) 號(hào) ， 通 常 ， 在 計(jì) 算 機(jī) 中 表 示 有 符 號(hào) 數(shù) 時(shí) ， 在數(shù) 的 前 面 加 一 位 ， 作 為 符 號(hào) 位 。 正 數(shù) 表 示 為 0， 負(fù) 數(shù) 表 示

13、為 1， 其 余的 位 用 以 表 示 數(shù) 的 大 小 。 這 種 把 符 號(hào) 數(shù) 字 化 的 數(shù) ， 稱 為 機(jī) 器 數(shù) ， 它的 數(shù) 值 稱 為 機(jī) 器 數(shù) 的 真 值 。 符 號(hào) 位 數(shù) 值 位機(jī) 器 數(shù) 在 計(jì) 算 機(jī) 中 有 三 種 表 示 法 ： 原 碼 、 反 碼 和 補(bǔ) 碼 。 一 、 原 碼 原 碼 表 示 時(shí) ， 最 高 位 為 符 號(hào) 位 ， 正 數(shù) 用 0表 示 ， 負(fù) 數(shù) 用 1表 示 ，其 余 的 位 用 于 表 示 數(shù) 的 絕 對(duì) 值 。 對(duì) 于 一 個(gè) N位 的 二 進(jìn) 制 ， 它 的 原 碼 表 示 范 圍 為 -(2n-1-1)+(2n-1-1)。例 如 ：

14、 如 果 用 8位 二 進(jìn) 制 表 示 原 碼 ， 則 數(shù) 的 范 圍 為 -127+127。 原 碼 表 示 時(shí) ， 假 設(shè) 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 為 8位 ， -0的 編 碼 為 10000000， +0的編 碼 為 00000000。 【 例 1-1】 求 +67、 -25的 原 碼 （ 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 8位 ） 。因 為 +67=67=1000011B- 25=25=11001B所 以 +67原 =01000011B - 25原 =10011001B符 號(hào) 位 數(shù) 值 位 小 結(jié) ：原 碼 ： 用 最 高 位 表 示 符 號(hào) 位 ， 數(shù) 值 部 分 為 其 真 值 的 絕 對(duì) 值 。 若 為

15、 “ 0”： 代 表 正 數(shù) ； 若 為 “ 1”： 代 表 負(fù) 數(shù) 。 二 進(jìn) 制 （ 真 值 ） ： +1110101 0000101 原 碼 ： 01110101 10000101 原 碼 可 表 示 為 ： X （ 2nX0） X 原 = 2n +|X| （ 0X2n ） n為 二 進(jìn) 制 數(shù) 的 位 數(shù) 。 8位 原 碼 表 示 數(shù) 的 范 圍 ： 127 +127。 優(yōu) 缺 點(diǎn) ： 簡(jiǎn) 單 、 轉(zhuǎn) 換 方 便 。 但 加 減 運(yùn) 算 不 便 。 二 、 反 碼 反 碼 表 示 時(shí) ， 最 高 位 為 符 號(hào) 位 ， 正 數(shù) 用 0表 示 ， 負(fù) 數(shù) 用1表 示 ， 正 數(shù) 的 反

16、碼 與 原 碼 相 同 ， 而 負(fù) 數(shù) 的 反 碼 可 在 原 碼 的基 礎(chǔ) 之 上 ， 符 號(hào) 位 不 變 ， 其 余 位 取 反 得 到 。 對(duì) 于 一 個(gè) n位 的 二 進(jìn) 制 ， 它 的 反 碼 表 示 范 圍 為 -(2n-1-1)+(2n-1-1) 對(duì) 于 0， 假 設(shè) 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 為 8位 ， -0的 反 碼 為 11111111B， +0的 反 碼 為 00000000B。 【 例 1-2】 求 +67、 -25的 反 碼 （ 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 8位 ） 。因 為+67原 =01000011B- 25原 =10011001B所 以+67反 =01000011B- 25反 =1

17、1100110B 小 結(jié) ：反 碼 ： 對(duì) 正 數(shù) ， 為 其 原 碼 本 身 ； 對(duì) 負(fù) 數(shù) ， 其 反 碼 為 ： 除 符 號(hào) 位 外 ， 逐 位 取 反 所 得 到 的 結(jié) 果 。 二 進(jìn) 制 （ 真 值 ） ： +1011 1011 原 碼 ： 01011 11011 反 碼 ： 01011 10100 反 碼 可 表 示 為 ： X （ 2nX0） X 反 = 2n1|X| （ 0X2n ） 8位 反 碼 表 示 數(shù) 的 范 圍 ： 127 +127。 優(yōu) 缺 點(diǎn) ： 運(yùn) 算 也 不 方 便 。 三 、 補(bǔ) 碼 補(bǔ) 碼 表 示 時(shí) ， 最 高 位 為 符 號(hào) 位 ， 正 數(shù) 用 0表

18、 示 ， 負(fù) 數(shù)用 1表 示 ， 正 數(shù) 的 補(bǔ) 碼 與 原 碼 相 同 ， 而 負(fù) 數(shù) 的 補(bǔ) 碼 可 在 原碼 的 基 礎(chǔ) 之 上 ， 符 號(hào) 位 不 變 ， 其 余 位 取 反 ， 末 位 加 1得 到 。對(duì) 于 一 個(gè) 負(fù) 數(shù) X， X的 補(bǔ) 碼 也 可 用 2n-X得 到 ， 其 中 n為計(jì) 算 機(jī) 字 長(zhǎng) 。 【 例 1-3】 求 +67、 -25的 補(bǔ) 碼 （ 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 8位 ） 。因 為+67原 =01000011B- 25原 =10011001B所 以+67補(bǔ) =01000011B- 25補(bǔ) =11100111B 另 外 ， 對(duì) 于 計(jì) 算 補(bǔ) 碼 ， 也 可 用 一

19、種 求 補(bǔ) 運(yùn) 算 方 法求 得 。 小 結(jié) ：補(bǔ) 碼 ： 正 數(shù) 的 補(bǔ) 碼 與 其 原 碼 相 同 ； 負(fù) 數(shù) 的 補(bǔ) 碼 被 定 義 為 其 反 碼 加 1。 二 進(jìn) 制 （ 真 值 ） ： +1001 10110 原 碼 ： 01001 110110 反 碼 ： 01001 101001 補(bǔ) 碼 ： 01001 101010 補(bǔ) 碼 可 表 示 為 ： X （ 2nX0） X 補(bǔ) = 2n |X| （ 0X2n ） 補(bǔ) 碼 的 運(yùn) 算 規(guī) 則 ： X Y補(bǔ) =X 補(bǔ) Y補(bǔ) 8位 補(bǔ) 碼 表 示 數(shù) 的 范 圍 ： 128 +127。 優(yōu) 缺 點(diǎn) ： 可 方 便 地 實(shí) 現(xiàn) 正 、 負(fù)

20、數(shù) 的 加 法 運(yùn) 算 。 對(duì) 于 一 個(gè) 數(shù) X：X補(bǔ) -X補(bǔ) X補(bǔ)【 例 1-4】 已 知 +25的 補(bǔ) 碼 為 00011001B， 用 求 補(bǔ) 運(yùn) 算 求 -25的 補(bǔ) 碼 。因 為 25補(bǔ) -25補(bǔ)所 以 -25補(bǔ) =11100110+1=11100111B 補(bǔ) 碼 數(shù) 的 表 示 范 圍 ， 對(duì) 于 一 個(gè) n位 的 二 進(jìn) 制 ， 它 的 補(bǔ) 碼 表 示 范圍 為 -(2 n-1)+(2n-1-1)。 補(bǔ) 碼 表 示 時(shí) ， 對(duì) 于 0， -0和 +0的 補(bǔ) 碼 是 相 同的 ， 假 設(shè) 機(jī) 器 字 長(zhǎng) 為 8位 ， 則 0的 補(bǔ) 碼 為 00000000B。 求 補(bǔ) 運(yùn) 算 具

21、 有 以 下 的 特 點(diǎn) ：求 補(bǔ) 運(yùn) 算 ： 一 個(gè) 二 進(jìn) 制 數(shù) ， 符 號(hào) 位 和 數(shù) 值 位 一 起 取 反 ， 末 位 加 1。 補(bǔ) 碼 的 加 法 運(yùn) 算 規(guī) 則 ：X+Y補(bǔ) =X補(bǔ) +Y補(bǔ)X-Y補(bǔ) =X補(bǔ) +-Y補(bǔ)對(duì) 于 -Y補(bǔ) ， 只 要 對(duì) Y補(bǔ) 作 求 補(bǔ) 運(yùn) 算 可 以 得 到 。四 、 補(bǔ) 碼 的 加 減 運(yùn) 算 【 例 1-5】 假 設(shè) 計(jì) 算 機(jī) 字 長(zhǎng) 為 8位 ， 完 成 下 列 補(bǔ) 碼 運(yùn) 算 。1. 25+32 25補(bǔ) =00011001B 32補(bǔ) =00100000B 25補(bǔ) =00011001+ 32補(bǔ) =00100000 00111001所 以 25

22、+32補(bǔ) =25補(bǔ) +32補(bǔ) =00111001B=57補(bǔ)2. 25+（ -32） 25 補(bǔ) =00011001B -32補(bǔ) =11100000B 25補(bǔ) =00011001+ -32補(bǔ) =11100000 11111001所 以 25+(-32)補(bǔ) =25補(bǔ) +-32補(bǔ) =11111001B=-7補(bǔ) 3. 25-32 25補(bǔ) =0011001B -32補(bǔ) =11100000B 25補(bǔ) =00011001+ -32補(bǔ) =11100000 11111001所 以 25-32補(bǔ) =25補(bǔ) +-32補(bǔ) =11111001B=-7補(bǔ)4. 25-（ -32） 25補(bǔ) =00011001B 32補(bǔ) =00

23、100000B 25補(bǔ) =00011001+ 32 補(bǔ) =00100000 00111001所 以 25-(-32)補(bǔ) =25補(bǔ) +32補(bǔ) =00111001B=57補(bǔ) 五 、 十 進(jìn) 制 數(shù) 的 表 示 十 進(jìn) 制 編 碼 又 稱 為 BCD碼 。 分 壓 縮 BCD碼 和 非 壓 縮 BCD碼 ： 壓 縮 BCD碼 又 稱 為 8421碼 ， 它 是 用 四 位 二 進(jìn) 制 編 碼 來表 示 一 位 十 進(jìn) 制 符 號(hào) 。例 如 ： 十 進(jìn) 制 數(shù) 124的 壓 縮 BCD碼 為 0001 0010 0100。 十 進(jìn) 制 數(shù) 4.56的 壓 縮 BCD碼 為 0100.0101 0110

24、。 非 壓 縮 BCD碼 是 用 八 位 二 進(jìn) 制 來 表 示 一 位 十 進(jìn) 制 符 號(hào) ，其 中 低 四 位 二 進(jìn) 制 編 碼 與 壓 縮 BCD碼 相 同 ， 高 四 位 任 取 。例 如 ： 十 進(jìn) 制 數(shù) 124的 非 壓 縮 BCD碼 為 0011 0001 0011 0010 0011 0100。 1.1.2 字 符 在 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 的 表 示 現(xiàn) 在 的 計(jì) 算 機(jī) 中 字 符 數(shù) 據(jù) 的 編 碼 通 常 采 用 的 是 美國 信 息 交 換 標(biāo) 準(zhǔn) 代 碼 ASCII碼 （ American Standard Code for Information Intercha

25、nge） 。 基 本 ASCII碼 標(biāo) 準(zhǔn) 定 義 了 128個(gè) 字 符 ， 用 七 位 二 進(jìn) 制 來 編 碼 ， 包括 英 文 大 寫 字 母 26個(gè) 、 小 寫 字 母 26個(gè) 、 數(shù) 字 符 號(hào) 09十 個(gè) ， 還 有 一 些 專 用 符 號(hào) （ 如 “ ： ” 、 “ ！ ” 、 “ %”）及 控 制 符 號(hào) （ 如 換 行 、 換 頁 、 回 車 等 ） 。 1.2 單 片 機(jī) 及 其 特 點(diǎn)1.2.1 單 片 機(jī) 的 基 本 概 念 單 片 微 機(jī) 是 早 期 Single Chip Microcomputer的直 譯 ， 它 忠 實(shí) 地 反 映 了 早 期 單 片 微 機(jī) 的

26、形 態(tài) 和 本 質(zhì) 。單 片 機(jī) 屬 于 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 一 種 ， 是 把 微 型 計(jì) 算 機(jī) 中 的微 處 理 器 、 存 儲(chǔ) 器 、 I/O接 口 、 定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器 、 串 行接 口 、 中 斷 系 統(tǒng) 等 電 路 集 成 在 一 塊 集 成 電 路 芯 片 上 形成 的 微 型 計(jì) 算 機(jī) 。 因 而 被 稱 為 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) ， 簡(jiǎn) 稱為 單 片 機(jī) 。 微 型 計(jì) 算 機(jī) 與 單 片 機(jī) 在 硬 件 結(jié) 構(gòu) 上 的 比 較 微 型 計(jì) 算 機(jī) 單 片 機(jī)數(shù) 據(jù) RAMCPU并 行 I/O 程 序 ROM定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器串 型 端 口 中 斷 控

27、 制 器擴(kuò) 展 I/O端 口系 統(tǒng) 總 線 （ DB、 AB、 CB）微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 組 成 框 圖 （ 由 多 個(gè) IC芯 片 組 裝 在 一 個(gè) 主 電 路 板 上 ） MCS-51單 片 機(jī)所 有 單 元 都 組 裝在 一 個(gè) IC芯 片 上 單 片 機(jī) 按 照 用 途 可 分 為 通 用 型 和 專 用 型 兩 大 類 ：1、 早 期 通 用 型 單 片 微 機(jī) 。 通 過 不 同 的 外 圍 擴(kuò) 展 來 滿 足 不 同 的 應(yīng) 用 對(duì) 象 要 求 。2、 隨 著 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 的 不 斷 擴(kuò) 大 出 現(xiàn) 了 專 門 為 某 一 類 應(yīng) 用 而設(shè) 計(jì) 的 單 片 機(jī) 專 用

28、型 單 片 微 機(jī) 。目 的 ： 降 低 成 本 、 簡(jiǎn) 化 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 、 提 高 可 靠 。如 ： 用 于 計(jì) 費(fèi) 率 電 表 、 用 于 電 子 記 事 簿 的 單 片 機(jī) 等 。 在 單 片 機(jī) 使 用 上 注 意 以 下 幾 個(gè) 相 互 有 相 同 點(diǎn) 也 有 區(qū)別 的 概 念 ：（ 1） 單 板 機(jī) ；（ 2） 單 片 機(jī) ；（ 3） 多 板 機(jī) 。 1.2.2 單 片 機(jī) 的 主 要 特 點(diǎn)（ 1） 在 存 儲(chǔ) 器 結(jié) 構(gòu) 上 ， 單 片 機(jī) 的 存 儲(chǔ) 器 采 用 哈 佛 （ Harvard） 結(jié) 構(gòu) ， ROM和 RAM是 嚴(yán) 格 分 開 的 。 ROM稱 為 程 序 存

29、 儲(chǔ) 器 ， 只 存 放 程 序 、 固 定 常 數(shù) 和 數(shù) 據(jù) 表 格 。 RAM則 為 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 ， 用 作 工 作 區(qū) 及 存 放 數(shù) 據(jù) 。 （ 2） 在 芯 片 引 腳 上 ， 大 部 份 采 用 分 時(shí) 復(fù) 用 技 術(shù) 。 （ 3） 在 內(nèi) 部 資 源 訪 問 上 ， 通 過 用 特 殊 功 能 寄 存 器 （ SFR） 的 形 式 。 （ 4） 在 指 令 系 統(tǒng) 上 ， 采 用 面 向 控 制 的 指 令 系 統(tǒng) 。 （ 5） 內(nèi) 部 一 般 都 集 成 一 個(gè) 全 雙 工 的 串 行 接 口 。 （ 6） 單 片 機(jī) 有 很 強(qiáng) 的 外 部 擴(kuò) 展 能 力 。 1.

30、3 單 片 機(jī) 發(fā) 展 及 其 主 要 品 種 1.3.1 4位 單 片 機(jī)1.3.2 8位 單 片 機(jī)1.3.3 16位 單 片 機(jī)1.3.4 32位 單 片 機(jī) 在 1978年 以 前 各 廠 家 生 產(chǎn) 的 8位 單 片 機(jī) ， 由 于 集 成 度 的 限 制 ，一 般 都 沒 有 串 行 接 口 ， 只 提 供 小 范 圍 的 尋 址 空 間 （ 小 于 8KB） ，性 能 相 對(duì) 較 低 ， 稱 為 低 檔 8位 單 片 機(jī) 。 在 1978年 以 后 ， 集 成 電 路 水 平 提 高 ， 出 現(xiàn) 了 一 些 高 性 能 的 8位 單 片 機(jī) ， 它 們 的 尋 址 能 力 達(dá) 到

31、 了 64KB， 片 內(nèi) 集 成 了 4 8KB的ROM， 片 內(nèi) 除 了 帶 并 行 I/O口 外 ， 還 有 串 行 I/O接 口 ， 甚 至 有 些 還集 成 A/D轉(zhuǎn) 換 器 。 這 類 單 片 機(jī) 稱 為 高 檔 8位 單 片 機(jī) 。 一 、 電 子 計(jì) 算 機(jī) 的 發(fā) 展 歷 史 1、 第 一 代 （ 19461958） ： 電 子 管 計(jì) 算 機(jī) 。 用 于 ： 科 學(xué) 計(jì) 算2、 第 二 代 （ 19581964） ： 晶 體 管 計(jì) 算 機(jī) 。 用 于 ： 科 學(xué) 計(jì) 算 、 數(shù) 據(jù) 處 理 、 工 業(yè) 控 制3、 第 三 代 （ 19641971） ： 集 成 電 路 計(jì)

32、算 機(jī) 、 網(wǎng) 絡(luò) 。 用 于 ： 科 學(xué) 計(jì) 算 、 數(shù) 據(jù) 處 理 、 工 業(yè) 控 制 、 事 務(wù) 管 理 。4、 第 四 代 （ 1971 ） ： 大 規(guī) 模 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) 。 用 于 ： 計(jì) 算 量 極 大 的 高 尖 技 術(shù) 及 國 民 經(jīng) 濟(jì) 領(lǐng) 域 出 現(xiàn) 了 微 型 機(jī) 。5、 第 五 代 ： 智 能 型 計(jì) 算 機(jī) 正 在 研 制 中 。 用 于 ： 模 擬 人 的 智 能 ， 識(shí) 別 圖 像 、 語 言 和 物 體 ， 聯(lián) 想 、 推 理 、 解 答 問 題 ， 使 用 自 然 語 言 進(jìn) 行 會(huì) 話 處 理 。 微 型 機(jī) 算 計(jì) 的 核 心 部 分 ： 微

33、 處 理 器 的 發(fā) 展 已 經(jīng) 歷 了 五 代 。第 一 代 （ 19711973） ： 4位 8位 （ 初 級(jí) ）第 二 代 （ 19731975） ： 8位 （ 初 級(jí) ）第 三 代 （ 19751978） ： 初 級(jí) 8位 單 片 機(jī) Intel MCS-48系 列 單 片 機(jī)第 四 代 （ 197880年 代 中 期 ） ： 高 檔 8位 單 片 機(jī) Intel MCS-51系 列 單 片 機(jī) 16位 、 32位第 五 代 （ 80年 代 中 期 至 今 ） ： 64位二 、 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 發(fā) 展 歷 史 1.4 單 片 機(jī) 的 應(yīng) 用 1.4.1 單 機(jī) 應(yīng) 用（ 1）

34、工 業(yè) 自 動(dòng) 化 控 制 。 （ 2） 智 能 儀 器 儀 表 。 （ 3） 計(jì) 算 機(jī) 外 部 設(shè) 備 和 智 能 接 口 。 （ 4） 家 用 電 器 。 1.4.2 多 機(jī) 應(yīng) 用1.4.3 單 片 機(jī) 的 等 級(jí)（ 1） 民 用 級(jí) 或 商 用 級(jí) 。 溫 度 適 應(yīng) 能 力 在 0C70C， 適 用 于機(jī) 房 和 一 般 的 辦 公 環(huán) 境 。（ 2） 工 業(yè) 級(jí) 。 溫 度 適 應(yīng) 能 力 在 -40C85C， 適 用 于 工 廠 和 工 業(yè) 控 制 中 ， 對(duì) 環(huán) 境 的 適 應(yīng) 能 力 較 強(qiáng) 。（ 3） 軍 用 級(jí) 。 溫 度 適 應(yīng) 能 力 在 -65C125C， 運(yùn) 用

35、 于 環(huán) 境 條件 苛 刻 、 溫 度 變 化 很 大 的 野 外 。 主 要 用 在 軍 事 上 。 單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用遍布國民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域 小 結(jié)1、 數(shù) 在 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 的 表 示 及 數(shù) 制 之 間 的 轉(zhuǎn) 換 。2、 單 片 機(jī) 即 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) ， 是 將 計(jì) 算 機(jī) 主 機(jī) （ CPU、內(nèi) 存 和 I/O接 口 ） 集 成 在 一 小 塊 硅 片 上 的 微 型 機(jī) 。3、 單 片 機(jī) 為 工 業(yè) 測(cè) 控 而 設(shè) 計(jì) ， 又 稱 微 控 制 器 。 具 有 三 高 優(yōu) 勢(shì) （ 集 成 度 高 、 可 靠 性 高 、 性 價(jià) 比 高 ） 。4、 主 要 應(yīng) 用 于 工 業(yè) 檢 測(cè) 與 控 制 、 計(jì) 算 機(jī) 外 設(shè) 、 智 能 儀 器 儀 表 、 通 訊 設(shè) 備 、 家 用 電 器 等 。 特 別 適 合 于 嵌 入 式 微 型 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 。5、 單 片 機(jī) 開 發(fā) 系 統(tǒng) 有 單 片 單 板 機(jī) 和 仿 真 器 。 實(shí) 現(xiàn) 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 硬 、 軟 件 開 發(fā) 。