内蒙古农业大学：《单片机原理及应用》课程教学课件（讲稿）第一章 单片机概述（授课教师：曲辉）

第一章单片机概述 本章重点： 1.微型计算机的组成。 2.单片机与PC机之异同。 3.典型单片机系列的基本情况。 4.单片机系统简捷开发流程。 5.数制与编码基础。 内蒙古农业大学机电工程学院

1 第一章 单片机概述 本章重点： 1.微型计算机的组成。 2.单片机与PC机之异同。 3.典型单片机系列的基本情况。 4.单片机系统简捷开发流程。 5.数制与编码基础

第一节电子计算机的经典结构 1946年2月，第一 台电子数字计算机问世， 这标志着计算机时代的 到来，ENIAC(“埃尼 阿克”)。ENIAC是电 子管计算机，时钟频率 仅有100KHz,但能在 1秒钟的时间内完成 5000次加法运算。 与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开 创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方 式产生了巨大的影响 内蒙古农业大学机电工程学院

2 第一节 电子计算机的经典结构 1946年2月，第一 台电子数字计算机问世， 这标志着计算机时代的 到来，ENIAC（“埃尼 阿克”）。ENIAC是电 子管计算机，时钟频率 仅有100 KHz，但能在 1秒钟的时间内完成 5000次加法运算。 与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开 创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方 式产生了巨大的影响

匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做 出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程 序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建 了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备组成这一计算机的经典结构。 输入设备 存储器 输出设备 控制器 运算器 内蒙古农业大学机电王程学院

3 匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做 出了重要的贡献。1946年6月，他又提出了“程 序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建 了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备组成这一计算机的经典结构。 输入设备 存储器 输出设备 控制器 运算器

·各部分的主要功能： (1)输入设备：用于输入原始信息和处理信息的程序。如键盘、 鼠标器和扫描仪等。 (2)输出设备：用来输出计算机的处理结果及程序清单。如显 示器和打印机。 (3)存储器：用来存放程序和数据。在控制器的控制下，可与 输入设备、输出设备、运算器、控制器交换信息，是计算机 中各种信息存储和交流的中心。 (4)运算器：用来对信息及数据进行处理和计算。也称为算术 逻辑部件ALU(Arithmetic and Logic Unit)。 (5)控制器：是整个计算机的指挥中心，用来指挥计算机各部 件的操作，使其协调一致地工作。 计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的数据信息流， 它包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另 一类是采用单线表示的控制信息流，它是控制器发出的各种 操作命令。 内蒙古农业大学机电工程学院

• 各部分的主要功能： （1）输入设备：用于输入原始信息和处理信息的程序。如键盘、 鼠标器和扫描仪等。 （2）输出设备：用来输出计算机的处理结果及程序清单。如显 示器和打印机。 （3）存储器：用来存放程序和数据。在控制器的控制下，可与 输入设备、输出设备、运算器、控制器交换信息，是计算机 中各种信息存储和交流的中心。 （4）运算器：用来对信息及数据进行处理和计算。也称为算术 逻辑部件ALU（Arithmetic and Logic Unit）。 （5）控制器：是整个计算机的指挥中心，用来指挥计算机各部 件的操作，使其协调一致地工作。 计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的数据信息流， 它包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另 一类是采用单线表示的控制信息流，它是控制器发出的各种 操作命令。 4

计算机的工作原理 1.存储程序原理 把事先编制好的由计算机指令组成的程序存放到 存储器内，计算机在运算时依次取出指令，根据指令 的功能进行相应的运算，这就是存储程序原理。 2.程序的自动执行 程序在执行前先装入内存储器，CPU负责从内存 中逐条取出指令，分析识别指令，最后执行指令，从 而完成一条指令的执行周期。 程序的执行流程： 取指令一分析指令一执行指令。 内蒙古农业大学机电工程学院

计算机的工作原理 1．存储程序原理 把事先编制好的由计算机指令组成的程序存放到 存储器内，计算机在运算时依次取出指令，根据指令 的功能进行相应的运算，这就是存储程序原理。 2．程序的自动执行 程序在执行前先装入内存储器，CPU负责从内存 中逐条取出指令，分析识别指令，最后执行指令，从 而完成一条指令的执行周期。 程序的执行流程： 取指令—分析指令—执行指令。 5

电子计算机技术的 发展，相继经历了五个 时代： *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。 计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼 提出的计算机的经典结构框架。 内蒙古农业大学机电王程学院

电子计算机技术的 发展，相继经历了五个 时代： ﹡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。 计算机的结构仍然没有突破冯·诺依曼 提出的计算机的经典结构框架。 6

按计算机应用划分的计算机发展阶段 (1)超、大、中、小型计算机阶段(1946年~1980年) 采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够 解决较复杂的数学计算和数据处理。 (2)微型计算机阶段(1981年~1990年) 微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技 和经济的发展起到了重要的推动作用。 (3)计算机网络阶段(1991年至今) 计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而 促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。 未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。 非冯·诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计 算机性能的另一个研究焦点。 王在 内蒙古农业大学机电工程学院

按计算机应用划分的计算机发展阶段 （1）超、大、中、小型计算机阶段（1946年~1980年） 采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够 解决较复杂的数学计算和数据处理。 （2）微型计算机阶段（1981年~1990年） 微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技 和经济的发展起到了重要的推动作用。 （3）计算机网络阶段（1991年至今） 计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而 促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。 7 未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。 非冯·诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计 算机性能的另一个研究焦点

第二节微型计算机的组成、工作原理 及应用形态 一、微型计算机的概念 微处理器(Micro Processor,.uP,MP)是由一片或 几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器的中 央处理机部件(Central Processing Unit,CPU) 。 微型计算机（Micro Computer,.uC,MC)是指以微 处理器为核心，再配以内存储器、输入输出(O)接 口电路和系统总线所构成的计算机。 微型计算机系统(Micro Computer System,uCS, MCS)是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。 内蒙古农业大学机电王程学院

一、微型计算机的概念 微处理器（Micro Processor，P，MP）是由一片或 几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器的中 央处理机部件（Central Processing Unit，CPU）。 微型计算机（Micro Computer，C，MC）是指以微 处理器为核心，再配以内存储器、输入输出（I/O）接 口电路和系统总线所构成的计算机。 微型计算机系统（Micro Computer System，CS， MCS）是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。 8 第二节 微型计算机的组成、工作原理 及应用形态

微型计算机系统的组成 运算器 微处理器 控制器 主机 内存储器 硬件系统 I/O接口电路 微型计算机系统 系统总线 外部输入/输出设备 系统软件 软件系统 应用软件 生王在 内蒙古农业大学机电工程学院

微型计算机系统的组成 9

二、微型计算机的硬件组成与基本功能 微型计算机的硬件结构 时钟 存储器RAM 存储器ROM 数据总线（双向） 地址总线（单向） 微处理器 CPU 控制总线 接口电路 接口电路 变 变 外存 IVO设备 内蒙古农业大学机电王程学院 10

微型计算机的硬件结构 微处理器 CPU 存储器RAM 接口电路 时钟 外存 I/O设备 接口电路 存储器ROM 数据总线（双向） 地址总线（单向） 控制总线 10 二、微型计算机的硬件组成与基本功能