第一章 单片机基础知识(1) 2

单片机原理与应用

--基础知识于瑞红201308目录

第1章单片机基础

第2章单片机指令系统与汇编语言程序设计

第3章单片机C语言程序设计

第4章单片机中断系统

第5章单片机定时器与计数器

第6章单片机串行通信系统参考资料第1章单片机基础§1.1

概述§1.2MCS-51单片机硬件基础学单片机需要什么基础？什么是单片机、单片机能做什么、怎么开始学习单片机。学单片机需要的一些预备知识。主要内容§1.1

概述与以前所学的知识关联很少；只需要掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等；用C语言编程，需具备简单的C语言基础；所有人都站在了同一起跑线上;学习单片机需要什么基础1、微型计算机硬件结构——常见的微机外形台式微机便携式微机立式微机什么是单片机微型计算机硬件结构——微机硬件组成显示器主机键盘鼠标硬件系统——构成微机的实体和装置软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

软件系统+微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统微型计算机系统CPU输入设备输出设备软件系统+微型计算机系统硬件系统输入接口设备输出接口设备运算器控制器存储器在一片集成电路芯片上集成微处理器（CPU）、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机（MCU，MicroControllerUnit）。简单说，就是集成在一个芯片上的微型计算机——单片机实质上就是一个芯片单片微型计算机

◆单板机

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）。单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的教学及简单的测控系统，现在已很少使用。

◆单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。单板机单片机单片机内部结构示意图

CPU

存储器定时器/计数器

中断系统P0-P3TxDRxD

TINT并行I/O口串行I/O口组成：

CPU(进行运算、控制)RAM(数据存储器)I/O口(串口、并口等)ROM(程序存储器)

PC机：

上述部件以芯片形式安装在主板上。

单片机：上述部件被集成到单芯片中。通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/光驱、音箱、打印机、扫描仪…等外设。单片机则只是一片集成电路。（……100、48、40、32、28、20、16、8条引脚）。单片机与计算机之异同功能：

PC机：

数据运算、采集、处理、存储、传输；

单片机：控制（或受控于）外设。通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传输；单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。

单片机的特点体积小，重量轻电源单一，功耗低功能强，价格低运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高可以嵌入到电子产品中——嵌入式应用系统实用范围广泛嵌入式系统即嵌入到目标功能体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。换言之，嵌入式系统是指以应用为中心，以电子计算机技术为基础，并且软硬件可以裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有特别要求的专用计算机系统。也就是说嵌入式系统是把计算机直接嵌入到应用系统中。这种计算机（或处理器）是作为某个专用系统中的一个部件而存在的，其本身的存在并非目的而只是手段。嵌入式系统（Embeddedsystem）是嵌入式计算机系统的简称。嵌入式系统定义嵌入式系统与单片机的关系嵌入式系统通常有工控机、通用CPU模块、嵌入式微处理器（EmbeddedProcessor）和嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontroller）。前两者是基于通用计算机系统，即将通用计算机系统用于测控对象。后两者则是基于芯片形态的嵌入式系统。嵌入式微控制器则是以嵌入式系统的概念给传统单片机定位的称呼。故单片机是典型的嵌入式系统。单片机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，故由单片机构成的系统是发展最快、品种最多、数量最大、应用最广的嵌入式系统。单片机发展

◆1971年intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器；1973年intel公司研制成功80808位微处理器;1976年intel公司推出MCS-48系列8位单片机;80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机。主要单片机厂商：Intel公司：8048、8051（8位）；8096（16位）；80960（32位）。Motorola公司：MC-6801（8位）；68H16（16位）；68HC332（32位）。另外Zilog公司；日本NEC公司；荷兰Philips公司等由于8位单片机基本能满足目前大多数应用系统的要求，所以目前8位单片机仍是应用主流。MCS-51系列单片机51子系列：基本型，根据片内ROM的配置，对应芯片依次为8031、8051、8751、8951。52子系列：增强型，对应芯片依次为8032、8052、8752、8952Intel公司推出的MCS-51系列单片机：集成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。8051与80C51的比较指令系统一致（兼容），保证软件的可移植性。引脚信号、总线一致（兼容），保证在系统扩展和接口方面的一致性。80C51是在8051芯片基础上发展起来的。80C51系列是在芯片的制造工艺上对8051系列进行了改进。8051系列采用HMOS工艺，高速度、高密度80C51系列采用CHMOS工艺，高速度、高密度、低功耗80C51系列芯片在功能增强方面也做了许多工作。我们通常称80C51芯片为低功耗芯片。单片机产品近况

﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；

﹡Philips公司的80C51、80C52系列；

﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；

﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列；

﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列；

﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；﹡STC公司的STC89CXX系列；

◆

80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：

◆非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：﹡Intel的MCS-96系列16位单片机；﹡Microchip的PIC系列RISC单片机；﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机。单片机型号识别

STC89C52RC40C-PDIP0721…公司名称系列CMOS内部ROM空间工作频率40MHZ封装形式生产日期年周商业级应用领域①工业自动化：过程控制、数据采集和测控、机器人、机电一体化…②仪器仪表：医疗电子、智能仪表、自动化仪器…③家用电器：冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备…应用领域④信息、通信：计算机、打印机、磁盘驱动器、传真机、复印机、电话机、考勤机…⑤军事：飞机、大炮、坦克、军舰、导弹、雷达…单片机的发展趋势(1)CMOS化(2)低电压化和低功耗化(3)低噪声和高可靠性(4)大容量化(5)高性能化(6)小容量和低价格化(7)外围电路内装化(8)串行扩展技术实践第一。必要的理论知识。做工程项目积累经验。（可在网络上搜集题目，也可自己有什么想法大胆的去试验）多交流：同学之间、网络之间。拒绝技术保护多思考：自我批评。千锤百炼出精品多辩论：多批评。群众的力量是强大的怎么开始学习预备知识电平特性数在计算机内的表示二进制与十六进制的表示及转换二进制的逻辑运算关于电平特性数字电路中只有两种电平：高和低（本课程中）定义单片机为TTL电平：

高+5V低0VRS232电平：计算机的串口

高-12V低+12V

所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片max232。数在计算机内的表示计算机中的数通常有两种：无符号数和有符号数。无符号数<---------二进制形式表示，例如：123表示成01111011B。有符号数<---------机器数，它的数值称为机器数的真值。符号位数值位机器数在计算机中有三种表示法：原码、反码和补码。+0-1原码符号位绝对值注意:（1）原码表示范围为-(2n-1-1)~+(2n-1-1)，例如：8位的范围为-127~+127。（2）原码表示时，-0的编码为10000000，+0的编码为00000000。（假设机器字长为8位）【例1-1】求+67、-25的原码（机器字长8位）因为所以

+67

=67=1000011B[+67]原=01000011B

-25

=25=11001B[-25]原=10011001B格式:反码【例1-2】求+67、-25的反码（机器字长8位）。因为所以[+67]原=01000011B[+67]反=01000011B[-25]原=10011001B[-25]反=11100110B 符号位0绝对值符号位1绝对值各位取反格式:正数负数注意:（1）反码表示范围为-(2n-1-1)~+(2n-1-1)，例如：8位的范围为-127~+127。（2）反码表示时，-0的编码为11111111，+0的编码为00000000。（假设机器字长为8位）补码

【例1-3】

求+67、-25的补码（机器字长8位）。因为所以[+67]原=01000011B[+67]补=01000011B[-25]原=10011001B[-25]补=11100111B符号位0绝对值符号位1绝对值各位取反格式:正数负数+1注意:（1）补码表示范围为-(2n-1)~+(2n-1-1)，例如：8位的范围为-128~+127。（2）补码表示时，-0的编码为00000000，+0的编码为00000000。（假设机器字长为8位）引入补码的概念可以把减法转化为加法，即：减去一个数等于加上这个数的补码。例：验证：溢出丢失字符在