第一章概述(J电气)

单片机原理电气信息工程学院

姬伟1课程性质和目的

单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，近年来在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等方面得到广泛应用和迅速发展。2

《单片机原理》是为电气自动化、测控技术类专业及计算机应用专业学生开设的专业基础必修课或专业基础选修课，本课程的教学目的是通过理论教学与实验环节，使学生正确理解单片机的基本概念、基本原理，掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用单片机的软、硬件技术分析实际问题，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发打下良好的基础，也是进一步学习计算机原理和有关接口知识重要环节。3课程要求本课程是实践性较强的课程。通过理论和实践的学习，掌握软件编程和硬件电路设计的方法，能够进行单片机应用系统的设计、调试工作。4课程安排理论课:讲述基本原理结构和方法实验课:根据实验指导书的要求自己完成参考书:单片机原理及应用胡汉才清华大学出版社MCS-51单片机应用设计张毅刚等编5课时安排（45学时）讲课：38学时实验及上机：3次课程设计：1周6考试评分标准卷面成绩：70％平时成绩：30％平时成绩由来：上课考勤情况占20％，实验情况10％。

7涉及内容MCS-51的基本硬件结构程序设计定时/计数器中断系统串行口存储器接口设计8主要内容单片机的概念*计算机发展历史单片机发展历史应用特点*典型的单片机产品发展趋势开发条件*第一章概述9计算机的概念微型计算机是由LSI、VLSI等组成的，具有功能强，结构紧凑、系统可靠性高的特征，一般由中央处理器CPU（以集成电路为主）、存储器、通用或专用I/O接口电路等组成。在办公自动化领域得到广泛的应用。微型计算机有单片微机、单板微机和多板微机之分。

10单片机的概念将组成微型计算机的各功能部件：中央处理器、存储器、I/O接口电路及定时/计数器等外围设备集成制作在一块电路芯片中从而构成完整的微型计算机，我们称之为单晶片微型计算机，简称单片机（Singlechipmicrocomputer)

单片机是应工业测控而诞生的，它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故也叫单片微控制器（SCMSingleChipMicrocontroller），它在控制领域大显身手，装入到各种智能化产品之中，所以又称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontrollerUnit)，也有文献中称为微控制器单元（MCUMicrocontrollerUnit）。11Intel4004和采用4004的计算器12一种8位嵌入式微控制器13单片机实验板

14计算机的发展历史世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学设计制造的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator,即电子数字积分计算机）15第一代计算机（1947-1958年）以电子管（EVL）为基本逻辑元件。主存储元件为汞延迟线，数字表示为定点数据，语言软件为机器语言或汇编语言第二代计算机（1958-1964年）以晶体管（TTL）为基本逻辑元件。主存储元件为磁芯存储器，数据表示有浮点数据与变址，语言软件获得了发展，有FORTRAN、BASIC、COBOL等16第三代计算机（1964-1971年）以中小规模集成电路（SSI、MSI）为基本逻辑元件。主存储器为半导体存储器，系统采用微程序技术与虚拟存储，并有多种高级语言和成熟的操作系统。第四代计算机（1971年至今）采用大规模集成电路（LSI、VLSI）为基本逻辑元件。主存储器为大规模、高密度半导体存储器，系统结构采用并行、多机、分布式及网络系统，并发展到了多媒体机型。17

微处理器的集成度每隔18个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍 ------摩尔定律GordonE.MooreIntel公司的创始人之一18单片机的发展历史产生阶段（1974~1976）Fairchild集成芯片为双片形式（集成工艺限制）低性能初级阶段（1976~1978）IntelMCS-48高性能发展阶段（1978~1988）Intel

MCS-51/96更高性能阶段（1989~）多种机型并行发展19单片机的应用应用特点体积小：基本功能部件满足要求可靠性高：BUS大多在内部；易采取电磁屏蔽功能强：实时响应速度；I/O直接操作使用方便：硬件设计简单；提供开发工具资料性能价格比高：电路板小；接插件少易产品化：研制周期短20应用：量大面广机电一体化：电脑缝纫机智能仪表：测量仪实时控制：汽车家电：（MOTOROLA）网络通信：通信协议集成其中计算机外设：键盘、打印机保健产品：按摩器提示单片机的出现使得电路设计简单化单片机的应用21典型单片机产品器件厂家美国：Intel、Atmel、Motorola、Microchip荷兰：Philips德国：Siemens日本：TOSHIBA、NEC22典型单片机产品

•根据每种型号的存储器的类型无ROM型：8031ROM型：8051EPROM：8751EEPROM型：895123单片机的发展趋势性能不断提高CPU功能增强：速度、精度内部资源增多：A/D、D/A、EEPROM多功能引脚：寻址范围大高新技术下移，重点发展8位机性能24单片机的发展趋势单片机的新品种不断增加：超微型化：MC68HC705C8A：8KEPROM、304BRAM、16BITTIMER、Watchdog；低功耗，低电压：

采用CHMOS工艺、增加空闲等待和掉电停机工作方式、电压2.4~5.5V.

–工艺更先进和封装更小：封装水平已大大提高，有越来越多的单片机采用各种贴片封装形式，以满足便携式手持设备的需要。25单片机系统开发条件单片机芯片开发工具资料手册26一.重要作用：1.单片机的出现为电气自动控制带来革命性的变革。