单片机基础知识讲解.ppt

1、L/O/G/O单片机基础知识讲解单片机基础知识讲解创新实验创新实验5组组 组员：徐组员：徐 卓卓 赵赵 浩浩 卞黎明卞黎明 曾靓娜曾靓娜 目录目录 单片机概述单片机概述单片机的外部引脚及其介绍单片机的外部引脚及其介绍 单片机的电平特性单片机的电平特性 单片机的单片机的C51基础知识介绍基础知识介绍4123单片机基础知识讲解单片机基础知识讲解一、单片机概述一、单片机概述单片机概述 单片机（单片机（Single chip microcomputerSingle chip microcomputer）微型计算机简）微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Mic

2、rocontroller Microcontroller UnitUnit），常用英文字母的缩写），常用英文字母的缩写MCUMCU表示单片机，单片机又称单表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器运算器、控制器、存储器、输入输出设备存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲

3、：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPUCPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和量外围设备和CPUCPU集成

4、在一个芯片中，使计算机系统更小，更集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。一、单片机概述一、单片机概述 INTEL INTEL的的80808080是最早按照这种思想设计出的处理器，当时是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是的单片机都是8 8位或位或4 4位的。其中最成功的是位的。其中最成功的是INTELINTEL的的80518051，此，此后在后在80518051上发展出了上发展出了MCS51MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽

5、管性能不错获得了很大的好评。尽管20002000年以后年以后ARMARM已经发展出已经发展出了了3232位的主频超过位的主频超过300M300M的高端单片机，直到现在，基于的高端单片机，直到现在，基于80518051的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。壮大，单片机和专用处理器的发展

6、便分道扬镳。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上汽车上一般配备一般配备4040多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作！单片机的数量远远超过数百片单片机在同时工作！单片机的数量远远超过PCPC机和其机和其他计算机的总和。他计算机的总和。一、单片机概述一、单片机概述单片机发

7、展历史 单片机（单片机（Single chip microcomputerSingle chip microcomputer）诞生于）诞生于19711971年，年，经历了经历了SCMSCM、MCUMCU、SOCSOC三大阶段，早期的三大阶段，早期的SCMSCM单片机都是单片机都是8 8位或位或4 4位的。其中最成功的是位的。其中最成功的是INTELINTEL的的80518051，此后在，此后在80518051上发展出了上发展出了MCS51MCS51系列系列MCUMCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出

8、现了广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了1616位单位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。9090年代后年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960INTEL i960系列特别是后来的系列特别是后来的ARMARM系列的广泛应用，系列的广泛应用，3232位单片位单片机迅速取代机迅速取代1616位单片机的高端地位，并且进入主流市场。位单片机的高端地位，并且进入主流市场。当代单片机系统已经不仅只在裸机环境下开发和使用，当代单片机系统已经不仅只

9、在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的使用专用的WindowsWindows和和LinuxLinux操作系统。操作系统。一、单片机概述一、单片机概述单片机简介 在一片集成在一片集成电路芯片上集成路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列系列单片机：片机：集集成成 8位位CPU、4K字字

10、节ROM（程序存储器）（程序存储器）、128字字节RAM（数据存储器）（数据存储器）、4个个8位并口、位并口、1个全双个全双工串行口、工串行口、2个个16位定位定时/计数器。数器。寻址范址范围64K，并有控制功能并有控制功能较强的布的布尔处理器理器。一、单片机概述一、单片机概述vCPU：由运算和控制：由运算和控制逻辑组成，同成，同时还包括中断包括中断系系统和部分外部特殊功能寄存器；和部分外部特殊功能寄存器；vRAM：用以存放可以：用以存放可以读写的数据，如运算的中写的数据，如运算的中间结果、最果、最终结果以及欲果以及欲显示的数据；示的数据；vROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；：用以存放

11、程序、一些原始数据和表格；vI/O口口：四个：四个8位并行位并行I/O口口，既可用作，既可用作输入，也入，也可用作可用作输出；出；vT/C ：两个定：两个定时/记数器，既可以工作在定数器，既可以工作在定时模模式，也可以工作在式，也可以工作在记数模式；数模式；一、单片机概述一、单片机概述单片机的功能v智能仪器智能仪器：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿不同类型的传感器，可实现诸如电

12、压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压度、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。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。v工业控制工业控制：单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适：单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系

13、统、信号检测系统、式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如工厂无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。算机联网构成二级控制系统等。v家用电器家用电器：家用电器广泛采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣：家用电器广泛采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等。量设备和白色家电

14、等。一、单片机概述一、单片机概述单片机的功能v网络和通信网络和通信：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地：现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，通信设备基本上都实现了单片机智能提供了极好的物质条件，通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，

15、无线电对讲机等。集群移动通信，无线电对讲机等。v设备领域设备领域：单片机在医用设备中的用途也相当广泛，例如医用：单片机在医用设备中的用途也相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。等等。v汽车电子汽车电子：单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中：单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于的发动机控制器，基于CANCAN总线的汽车发动机智能电子控制器、总线的汽车发动机智能电子控制器、GPSGPS导航系统、导航系统、absabs防抱死系统、制动系统、胎压检测等。防抱死系统、制动系统

16、、胎压检测等。v其其 他他 ：单片机在工商、金融、科研、教育、电力、通信、：单片机在工商、金融、科研、教育、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途物流和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途 二、单片机的外部管脚及其介绍二、单片机的外部管脚及其介绍总线型总线型非总线型非总线型二、单片机的外部管脚及其介绍二、单片机的外部管脚及其介绍 芯片共有芯片共有4040个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口左个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口左边那列引脚逆时针数起，依次为边那列引脚逆时针数起，依次为1 1、2 2、3 3、4 4。4040，其中芯，其中芯片的片的1 1脚顶上有个凹点（见上页）。在单片机的脚顶上有个凹点（见上页）。在单片机的4040个引脚中，电个引脚中，电源引脚源引脚2 2根，外接晶体振荡器引脚根，外接晶体振荡器引脚2 2根，控制引脚根，控制引脚4 4根以及根以及4 4组组8 8位位可编程可编程I/OI/O引脚引脚3232根。根。v1 1、主电源引脚（、主电源引脚（2 2根）根）VCC(Pin40)VCC(Pin40)：电源输入，接：电源输入，接5V5V电源电源