单片机是什么用单片机可以做什么单片机产品产品开发过程

先修课程数字逻辑电路模拟电路计算机组成原理课程性质应用型课程一台才能工作的计算机要有这样几个部分构成：运算器用于算术逻辑运算。计算机的运算和处理都在这儿进行；控制器计算机的控制指挥部件，使计算机各部分能手动协调工储存器储存程序和数据；（又分为显存储器和外储存器，显存储器就如我们笔记本的硬碟，外储存器就如我们的U盘）输入设备将程序和数据输入到计算机（比如笔记本的按键、扫输出设备把计算机数据估算或加工的结果以用户须要的方式显示或保存（比如复印机）。补充：1、运算器中央处理器CPU（微处理器）控制器2、外储存器输入设备计算机的外部设备输出设备单片机是哪些用单片机可以做哪些单片机产品开发过程单片机发展概况单片机发展趋势MCS-51单片机介绍先明晰三个术语的含义：微处理器（CPU，即中央处理器）计算机的核心部件，负责运算和控制，不是一台完整的计算机。微机一台完整的计算机。单片机（SingleChipMicroComputer）,又叫:微控制器（MicroControllerUnit）将CPU和其他主要部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能。微机、微处理器、单片机两者之间的关系：微处理器储存器集成于一块芯片上I/O插口电路I/O设备通用单片机和专用单片机通用单片机：把可开发资源（如ROM、I/O插口等）全部提供给应用者的基本芯片，覆盖多种应用需求。

专用单片机：针对某一种产品，或某一种控制应用而专门设计的。设计时早已使系统结构最简；软硬件资源借助最优；可靠性以及经济成本最佳。补充：本课程介绍的MCS-51系列单片机是一种通用单片机，其结构和原理对所有单片机均适用。单片机系统在单片机芯片基础上，扩充其他电路或芯片构成具有一定应用功能的计算机系统。单片机应用系统为控制应用而设计，系统和控制对象结合在一起。单片机开发（仿真）系统单片机系统开发调试工具。(主体：仿真器)用于工业控制领域、家电产品、智能化仪表、计算机外部设备、机电一体化产品等等。大致分以下几个方显示：控制发光三极管或液晶显示器，显示特定图象或字符机电控制：控制机电产品作定时或定向动作检测：与传感联合使用进行产品监测通信：通过RS232并口通信或则USB通信进行数据和讯号的传输补充：单片机不是解决上述应用的惟一选择，例如还可以选择模拟电路、DSP。单片机的处理速率慢，信息处理量小，但价钱实惠。课程设计作品展示课程设计作品展示11数字时钟数字时钟22音乐独奏音乐独奏33数字电流表数字电流表补充：仿真、仿真器仿真就是借助仿真器来取代应用电路板（称目标机）的单片机部份，对应用电路部份进行测试、调试。

分CPU仿真和ROM仿真。CPU仿真：用仿真器替代目标机的CPU，由仿真器向目标机的应用电路部分提供各类讯号、数据，进行调试。ROM仿真：用仿真器替代目标机的ROM，目标机的CPU工作时，从仿真器中读取程序，并执行。(四个阶段)一（1976~1978）：低性能单片机的探求阶段。以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内富含8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。二（1978~1982年）：高性能单片机阶段。这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线可以轮询的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。三（1982~1990年）：16位单片机阶段。16位单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步减小，实时处理能力更强，彰显了微控制器的特点。诸如Intel公司的MCS-96主振频度为12M，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，中断处理能力为8级，片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。四（1990年~）：微控制器的全面发展阶段。各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及大型廉价方面发展。

补充1：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）日本ZILOG(日本齐格洛公司，知名Z80系列CPU设计美国NEC英国PHILIPS补充2：流行现况INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了好多其它公司，所以有好多公司在做以8051为核心的单片机，例如飞利浦的87LPC系列、华邦的W78系列、达拉斯的DS87系列、现代的GSM97系列等等。其实，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求。8031是前些年在我国最流行的单片机，现今比较流行的是英国ATMEL公司的89CX、89SX系列。因为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。补充3：在线可编程随着单片机技术的发展，好多单片机具有了在系统可编程(In-SystemProgramming)功能，即可以通过下载线直接把程序下载到芯片上面。如89SX系列就是在线可编程的。单片机发展趋势随着大规模集成电路及超大规模集成电路的发展，单片机将奔向更深层次发展，主要彰显在以下四个方面：高集成度一片单片机内部集成的ROM/RAM容量减小，降低了电闪存贮器，具有掉电保护功能，但是集成了A/D、D/A转换器、定时器/计数器、系统故障检测和DMA(DirectMemoryAccess，即直接储存器存取，是一种快速传送数据的机制)电路等。

引脚多功能化随着芯片内部功能的提高和资源的丰富，一脚多用的设计方案日渐显示出其重要地位。高性能这是单片机发展所追求的一个目标，更高的性能将会使单片机应用系统设计显得愈发简单、可靠。低帧率这是未来单片机发展所追求的一个目标，随着单片机集成度的不断提升，由单片机构成的系统容积越来越小，低帧率将是设计单片机产品时首先考虑的指标。MCS-51由日本INTEL公司生产的一系列单片机的统称，是一种8位的单片机，包括好多品种，如：8031，8051，8751，8032，8052，8752其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051基础上进行功能增减、改变而至，所以人们习惯用8051来尊称MCS51系列单片机。
MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51系列单片机的结构框图103页定时器MCS-51单片机引脚及其功能MCS-51单片机引脚图103页定时器MCS-51拿来储存计算机中的所有信息程序、原始数据、运算的中间结果及最终结果等分类：ROM(ReadOnlyMemory)RAM(RandomAccessMemory)可现场改写的非易失性储存器ROM按储存信息的方式，分类掩膜编程的ROM现场编程ROM(
ProgrammableReadOnlyMemory)可改写、可编程ROM(EPROM)如：Intel2716、Intel2816RAM按储存信息的方法，分类静态SRAM(StaticRandomAccessMemory只要有电源加于储存器，数据能够常年保存动态DRAM(DynamicRandomAccessMemory)写入的信息只能保存若干ms时间，为此，每隔一定时间必须重新写入一次，以保持原先的信息不变。

按工艺分类双极型、MOS型可现场改写的非易失性储存器快擦写储存器（FLASH）集成度高，访问速率快，在线可改写，断电后信息不遗失如：AT8989SS5151铁电储存器FRAM借助铁电材料极化方向储存数据。集成度高，读写速率快，读写周期短。储存器的组成成份由若干储存电路组成，每位储存电路称为储存器的一位，可储存1位二补码信息。也就是说，储存电路（或“位”）是储存器的最小单位。8位储存电路组织在一起作为储存器中最基本的储存单元，称为一个字节。储存信息的写入或读出都是以字节作为最基本的单位。每位储存单元都有一个固定的地址。当机器的地址线为n条时，可使用的地址号为2的n次方个。MCS-51单片机储存空间分布图片内ROM系统用储存单元片内RAM地址空间几个常用特殊功能寄存器累加器A寄存器B程序状态字（PSW）数据表针DPTR（DPH,DPL）堆栈和堆栈表针寄存器SP设定栈底，例：MOVSP，#5FHPUSHdirect；SPSP+1,（SP）（direct）POPdirct;（direct）（SP）,SPSP-1例：PUSHACCPOPACC返回堆栈指令51MCUROM1.片外可扩充容量64KB0000H~FFFFH(片内外共可用容量)3.何处取数据EA=1,片内0000H~0FFFH;片外1000H~FFFFH；EA=0,片外0000H~FFFFH4.保留系统用单元，用户最好不用。

(0000H~002AH)RAM片外可扩充容量64KB（0000H~FFFFH）2.通过指令分辨重叠区(0000H~00FFH)MOV3.片内00H~FFH(256字节)分两部份：特殊功能寄存器区（80H~FFH）用户区（00H~7FH）补充：分辨片内外ROM/RAM访问内外ROM指令均用MOVC，通过EA值决定访问内还是外访问内部RAMMOV（例：MOVA,7AH）访问外部RAMMOVX(例：MOVDPTR，#data16MOVXA,@DPTR)
89C51ROM/RAMMCS-51CPUMCS-51MCS-51CPU8989CC5151片内时钟电路振荡周期：晶振的振荡周期，最小时序单位。机器周期：执行指令的基本单位。一个机器周期包括12个振荡周期。访问储存器一次所须要的时间（即12个振荡周期）指令周期：执行一条指令须要的时间。分单周期指令、双周股指令、四周股指令。返回时序总结8051取指、执行周期时序复位讯号高电平有效，有效时间起码持续24个振荡周期（两个机器周期）。复位电路返回复位总结作数据线P1口结构原理P2口结构原理P3口结构原理51MCU时钟频度是振荡频度的2分频，机器频度是振荡频度的12分频。

f振荡=2f时钟=12f机器也就是说，时钟周期（状态时间S）是振荡周期(节拍P)的两倍，机器周期是振荡周期的12倍，时钟周期的6倍。T机器＝6T时钟＝12T振荡指令周期：执行一条指令须要的时间。以机器周期为单位。51MCU位：单片机恢复到初始状态复位讯号：RST端持续起码24个振荡周期的高电平复位电路：上电复位原理51MCU作为输出口用时，内部带锁存器，可直接和外设相连，何必外接锁存器。作为输入口用时，都有两种工作方法：读引脚和读端口。读端口，把端口锁存器的内容改写。（读－改－写）读引脚，把外部加到引脚上的数据读入内部总线，同时注意读之前由软件把锁存器写1。P0口功能1.外扩储存器，分时作地址线（低8位）/数据线用时，外接锁存器。2.不扩充时，可作通常I/O使用，但内部无上拉内阻，输出去驱动MOS电路时，需外接上拉内阻。P1口功能只作I/O口用。P2口功能1.外扩储存器时，作地址线（高8位）用，不需外P3口功能1.特殊功能MCS-51哪些是汇编语言指令和指令系统指令格式51系列轮询形式51系列的指令机器语言用二补码编码表示每条指令，是计算机能直接辨识和执行的语言。

如：740AHAH0111010000001010汇编语言用助记符、符号和数字等来表示指令的程序语言，容易理解和记忆，与机器语言指令一一对应。如：MOVA,#
0AH740AHAH0111010000001010指令CPU依照人的意图来执行某种操作的命令。如：MOVA,#0AHMOVA,31H指令系统一台计算机所能执行的全部指令的集合。指令格式号：]操作码[操作数1]