单片机原理与应用技术 是一门重要的专业基础课程 是一门应用极广的课程 是一门实践性很强的课程 要求大家理论、实验、仿真并重

第一章 概 论 理解单片机定义 内容和要求 理解单片机特点 了解单片机应用 了解单片机研发工具和过程

1.1 嵌入式系统、单片机、 AT89C51单片机 1.1.1嵌入式系统、单片机 1、现代计算机系统包括： （1）通用计算机系统： （2）嵌入式计算机系统：简称嵌入式系统，它是嵌入到应用对象中的微型计算机系统。例如微控制器、嵌入式微处理器、SOC…等 2、单片机就是微控制器。它接上振荡元件、接口等电路，载入软件后，再嵌入到产品中，成为众多产品的控制与智能化核心。

图1-1 为MCS-51单片机内部结构（功能部件） 原理示意框图 图1-1 MCS-51单片机80C51内部结构原理示意框图

单片机除具体积小，灵活性强、可靠性高、用途广、价格低等优点外还具有许多特点。 3、单片机特点 单片机除具体积小，灵活性强、可靠性高、用途广、价格低等优点外还具有许多特点。 （1）突出控制功能 （2）ROM和RAM分开 （3）单片机资源具有广泛的通用性 （4）易于扩展ROM、RAM、定时/计数器、中断源等资源

1.1.2单片机发展概况 从70年代以来，单片机经历了4位 8 位16位32 位机的各个阶段。 1．单片机发展简要历程 1975年美国德克萨斯仪器公司发明了世界上第一个4位单片机TMS-1000。 1980年Intel公司推出八位单片机MCS-51系列单片机。 1982年Intel公司推出十六位单片机MCS-96系列单片机。 近年来，ARM等公司推出了各种型号的32位单片机。例以ARM9为内核的32位STR91x系列单片机。

AT89系列、PIC系列、AVR系列、HT系列、ARM系列等单片机的举例照片

2.我国单片机发展简况 自1986年来，我国单片机已走过20余年。其中，8位单片机仍占据国内单片机市场的主流地位。 八位单片机系列多，型号多。国内使用最多的八位单片机系列中有MCS-51、AT89、P87C、W78E系列机、PIC、HT等系列机。AT89系列机、P87C系列机、W78E系列机均是MCS-51系列机的兼容机。 32位单片机ARM应用正获迅速发展。

1.1.3 应用广泛的AT89系列单片机 1．AT89系列机 2．AT89C51单片机 AT89系列机是ATMEL公司将Flash存储器技术和INTEL 80C51单片机的内核相结合的与MCS-51单片机兼容的系列机。是国内应用广泛的主流机型之一。它有AT89C系列和AT89S系列。 2．AT89C51单片机 是AT89系列机的标准型单片机。是低功耗高性能８位单片机。除具有MCS-51的优点外，还具有下列优点： （1）内ROM是 FLASH存储器（快闪擦写存储器），能快速电擦、写。重复擦写上千次。 （2）静态逻辑设计并支持两种节电工作模式:即空闲模式和掉电模式。 （3）可反复进行系统试验

1.2 单片机应用系统及其应用领域 1.2.1 单片机应用系统 1.2 单片机应用系统及其应用领域 1.2.1 单片机应用系统 单片机实际上是一块芯片。连接外接元器件、接口电 路，载入程序目标代码，构成单片机系统和单片机应 用系统。单片机担当“主机”角色。 单片机应用系统 后向通道接口 串行通信通道接口 人机交互通道接口 前向通道接口 单片机系统 单片机系统 单片机 图1-2 单片机、单片机系统、单片机应用系统之间的关系

1．单片机系统 由有内ROM的单片机和时钟电路、复位电路等，可构成单片机应用的最小系统。若单片机最小系统不能满足使用要求时，可外部扩展（例扩展存储器、定时器/计数器、中断源等），从而构成单片机系统。 2．单片机应用系统 单片机系统的基础上配置面向应用对象的接口电路，构 成单片机应用系统。接口电路可分为： （1）人机交互通道接口电路。如键盘、显示器等 （2）前向通道接口电路。是输入接口。通常是各种物理量的传感器、变换器（如模/数转换器）等。 （3）后向通道接口电路。是输出接口。通常有数/模转换器、开关量输出、功率驱动等接口。 （4）串行通信通道接口电路。是通信、网络通信接口。 注意 单片机系统、应用系统是硬、软件接合的系统

1.2.2 单片机应用领域 单片机已渗透到我国国民经济的各个领域。是工业、农业、国防、医疗…等的智能化手段。例如： 1.2.2 单片机应用领域 单片机已渗透到我国国民经济的各个领域。是工业、农业、国防、医疗…等的智能化手段。例如： 1．工业控制智能化单片机是工业过程控制、过程监测、机电一体化、机器人等的智能核心。以机器人为例： 例1：国家高新企业浙江慈溪迈思特电子有限公司研制的打扫卫生的智能吸尘机器人。ATMEG64单片机控制

例2：正在讲演的机器人 例3跳舞的机器人 例4会写字的机器人

例5:能回答问题的机器人 例6:相对舞剑的的机器人 例7:能准确投篮的机器人

2．智能化仪器、仪表、传感器 的仪器、仪表、传感 器具有存储、数据处 理、查找、判断、联 网和语言等智能功 能，可实现诸如电 以单片机为核心 的仪器、仪表、传感 器具有存储、数据处 理、查找、判断、联 网和语言等智能功 能，可实现诸如电 压、功率、频率、湿 度、温度、流量、速 度、厚度、角度、长 度、硬度、元素、压 力等物理量的测量。 例如：国家高新企业慈溪迈思特电子有限公司研发的智能电度表。PIC单片机控制

3.智能化通讯产品 例手机，电话机、小型程控交换机、自动通信呼叫系统、列车无线通信、移动电话、自动拨号报警器 等。 图1-13 HH-168微电脑防盗报警器宁波横河门业有限公司生产）。AT89C2051控制。 图1-14 纯水机微电脑控制板 (绍兴海德数码电子有限公司生产)。AT89C2051控制 4.智能化家用电器 目前国内各种家用电 器已普遍采用单片机 智能化控制系统。例 电冰箱、微波炉、 净水机、洗衣机、 …等。 图1-15 单片机控制的全自动洗衣机(慈溪迈思特公司生产)。PIC单片机控制。

5．各种图文电子屏 例LED条幅电子显示屏，图文电子显示屏…等。 图1-16 单片机控制的自动开盖垃圾筒，左外形，右为PIC单片机控制板 5．各种图文电子屏 例LED条幅电子显示屏，图文电子显示屏…等。 图1-17 LED条幅型大屏幕STC单片机控制 6．智能化汽车电子系统 例常见的BMW 745i豪华轿车使用了60多个8位单片机。

1.3 单片机应用研发工具和实验装置 这里只简单介绍本课程用到的部分工具 1.3 单片机应用研发工具和实验装置 这里只简单介绍本课程用到的部分工具 1.3.1单片机软件调试仿真器 图1-3表示的是常用的KEIL软件调试仿真器 。左边为启动界面，右边为工作台面。支持汇编语言和C51语言。 图1-3 KEIL软件调试仿真器

1.3.2 单片机硬件仿真器 型号很多。图1-4所示的是万利52P型仿真器可对用户设计的单片机应用系统进行调试与实时仿真。

1.3.3编程器和ISP在系统编程 图1-5（A） WH-500型编程器 编程器完成将单片机目标代码编程（固化）到单片机ROM中的任务。图1-5（A）所示的是WH-500型编程器。可对许多型号的单片机进行编程。 ISP在系统编程（简称ISP下载），对Flash ROM存储器的单片机都可在系统编程。即便单片机已装配在PCB板也能进行ISP编程，图1-5（B）是AT89S51单片机的ISP在系统编程下载线相片。 图1-5（B）ISP在系统编程下载线

1. 3. 4 单片机系统的PROTEUS设计与仿真平台 1.3.4 单片机系统的PROTEUS设计与仿真平台 PROTEUS是英国Labcenter 公司研发的EDA。是先进的多种型号单片机（微控制器）系统的设计与仿真平台。 对象选择器 预览窗口 编辑区 图1-6 PROTEUS ISIS窗口和编辑区中的电路设计与软件设计 启动界面

1.3.5 AT89S51单片机教学实验装置 图1-7 MCS-51单片机教学实验平台（广州风标电子技术有限公司生产）） 类型多样，多取名单片机实验箱、单片机教学实验平台。 图1-7是基于PROTEUS设计与仿真平台的实验箱，可完成近三十个大学单片机课程实验。

1.3.6 单片机实训常用工具 面包板 正面 反面 电子安装实验板 正面 反面 剥线钳、尖嘴钳、斜口钳 烙铁、镊子

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