《单片机原理及应用》课程教学资源（PPT教学课件）第一章 微型计算机基础知识

第一章 微讣算机基础知识

第一章 微型计算机基础知识

1.1微烈计算机的组成及工作原理 1.1.1微型计算机中的基本概念 1.微处理器 2.微型计算机 (1)单片微处理机 (2)通用微型计算机 3.微型计算机系统

1.1 微型计算机的组成及工作原理 1.1.1 微型计算机中的基本概念 1. 微处理器 2. 微型计算机 (1)单片微处理机 (2)通用微型计算机 3. 微型计算机系统

1.12微机基本结构 微型计算机的基本组成如图1.1所示,它由中央处理器 CPU)、存储器( Memory)、输入输出接口(I/O接口) 和系统总线(BUS)构成。 内存 内存 线 形 总线 成 U 路 接口 接口 接口 外设 外设 外设 图1.1微型计算机的基本组成

1.1.2 微机基本结构 微型计算机的基本组成如图1.1所示，它由中央处理器 （CPU）、存储器（Memory）、输入输出接口（I/O接口） 和系统总线（BUS）构成。 C P U 总 线 形 成 电 路 接口 接口 接口 内存 内存 外设 外设 外设 系 统 总 线 图1.1 微型计算机的基本组成

1.1.3微型计算机的基本工作过程 微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程,也就 是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起,逐步取出指 令、分析指令,并根据指令规定的操作类型和操作对象, 执行指令规定的相关操作。如此重复,周而复始,直至执 行完程序的所有指令,从而实现程序的基本功能,这就是 微型计算机的基本工作原理

1.1.3 微型计算机的基本工作过程 微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就 是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起，逐步取出指 令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象， 执行指令规定的相关操作。如此重复，周而复始，直至执 行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能，这就是 微型计算机的基本工作原理

12典型单片机产品简介 1.2.1MCS51单片机系列 MCS-51可分为两个子系列和4种类型,如表1-1所示。 按资源的配置数量,MCS-51系列分为51和52两个子系列, 其中51子系列是基本型,而52子系列属于增强型。 表1-1MCS-51系列单片机分类 片内ROM的形式 资源配置 片内片内定时器中 子系列 EPRO EPRO ROM RAM 与 断 无 ROM M M 容量容量计数器源 8×51系列803 8051 8751 89514KB128B2×16 8×C51系列80C3180c5187C5189514KB128B2×16 8×52系列8032802875289528KB256B3×166 8×C252系列80C23280c25287c25289c2528KB256B3×16

1.2 典型单片机产品简介 1.2.1 MCS-51单片机系列 MCS-51可分为两个子系列和4种类型，如表1-1所示。 按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列， 其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。 表1-1 MCS-51系列单片机分类 资 源 配 置 子 系 列 片内ROM的形式 片内 ROM 容量 片内 RAM 容量 定时器 与 计数器 中 断 无 ROM 源 EPRO M E 2PRO M 8×51系列 8031 8051 8751 8951 4KB 128B 2×16 5 8×C51系列 80C31 80C51 87C51 89C51 4KB 128B 2×16 5 8×52系列 8032 8052 8752 8952 8KB 256B 3×16 6 8×C252系列 80C232 80C252 87C252 89C252 8KB 256B 3×16 7

+80C51与8051的比较 (1)MCS-51系列芯片采用HMOS工艺,而80C51芯片则采用 CHMOS工艺。 CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合, 2)80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如8051芯片的 功耗为630mW而80C51的功耗只有120mW 3)80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式,以 保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。 (4)此外,在80C51系列芯片中,内部程序存储器除了ROM 型和 EPROM型外,还有E2PROM型,例如89C51就有4KB E2PROM。并且随着集成技术的提高,80C51系列片内程序存 储器的容量也越来越大,目前已有64KB的芯片了。另外,许 多80C51芯片还具有程序存储器保密机制,以防止应用程序泄 密或被复制

 80C51与8051的比较 （1）MCS-51系列芯片采用HMOS工艺，而80C51芯片则采用 CHMOS工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合， （2）80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如8051芯片的 功耗为630mW,而80C51的功耗只有120mW。 （3）80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式，以 保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。 （4）此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM 型和EPROM型外，还有E 2PROM型，例如89C51就有4KB E 2PROM。并且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存 储器的容量也越来越大，目前已有64KB的芯片了。另外，许 多80C51芯片还具有程序存储器保密机制，以防止应用程序泄 密或被复制

1.22MCS-96系列单片机 MCS-96系列单片机是Inte公司在1983年推出的16位单 片机,它与8位机相比,具有集成度高、运算速度快等特点 它的内部除了有常规的IO接口、定时器/计数器、全双工 串行口外,还有高速ⅠO部件、多路A/D转换和脉宽调制输 出(PWM)等电路,其指令系统比MCS-51更加丰富。 12.3 ATMEL公司单片机 ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压 Flash 存储器,并于1994年以E2PROM技术与Imte公司的80C31内 核进行技术交换,从此拥有了80C31内核的使用权,并将 ATMEL特有的 Flash技术与80C31内核结合在一起,生产出 AT89C51系列单片机

1.2.2 MCS-96系列单片机 MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单 片机，它与8位机相比，具有集成度高、运算速度快等特点。 它的内部除了有常规的I/O接口、定时器／计数器、全双工 串行口外，还有高速I/O部件、多路A／D转换和脉宽调制输 出（PWM）等电路，其指令系统比MCS-51更加丰富。 1.2.3 ATMEL公司单片机 ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压F1ash 存储器，并于1994年以E 2PROM技术与Intel公司的80C31内 核进行技术交换，从此拥有了80C31内核的使用权，并将 ATMEL特有的Flash技术与80C31内核结合在一起，生产出 AT89C51系列单片机

13单片机的应用模式 1.3.1单片机应用系统的结构 单片机应用系统的结构通常分为以下三个层次。 1)单片机:通常指应用系统主处理机,即所选择的单片机器 (2)单片机系统:指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资源 要求而构成的基本系统。时钟电路、复位电路和扩展存储器 等与单片机共同构成了单片机系统。 (3)单片机应用系统:指能满足嵌入对象要求的全部电路系统。 在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路,如前向通 道、后向通道、人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和 串行通信口(RS232)以及应用程序等

1.3 单片机的应用模式 1.3.1 单片机应用系统的结构 单片机应用系统的结构通常分为以下三个层次。 (1)单片机：通常指应用系统主处理机，即所选择的单片机器 件。 (2)单片机系统：指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资源 要求而构成的基本系统。时钟电路、复位电路和扩展存储器 等与单片机共同构成了单片机系统。 (3)单片机应用系统：指能满足嵌入对象要求的全部电路系统。 在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路，如前向通 道、后向通道、人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和 串行通信口(RS232)以及应用程序等

单片机应用系统三个层次的关系如图1.2所示 应用程序 前向通道 单片机应用系统 后向通道 单片机系统 人机交互通道 单片机 串行通信口 图1.2单片机应用系统三个层次的关系

后向通道 单片机 单片机系统 单片机应用系统 人机交互通道 前向通道 应用程序 串行通信口 单片机应用系统三个层次的关系如图1.2所示 图1.2 单片机应用系统三个层次的关系

1.32单片机系统的开发过程 通常开发一个单片机系统可按以下6个步骤进行 (1)明确系统设计任务,完成单片机及其外围电路的选型工作 (2)设计系统原理图和PCB板,经仔细检查PCB板后送 工厂制作。 (3)完成器件的安装焊接 (4)根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5)在线调试软硬件。 (6)使用编程器烧写单片机应用程序,独立运行单片机系统

1.3.2 单片机系统的开发过程 通常开发一个单片机系统可按以下6个步骤进行。 (1) 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作。 (2) 设计系统原理图和PCB板，经仔细检查PCB板后送 工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。 (6) 使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统