单片机原理及应用——C语言程序设计与实现 马斌 韩忠华 王长涛 夏兴华 第1章MCS-51单片机结构及基本工作原理新.ppt

第1章MCS----51系列单片机的工作方式2019/11/.1单片机及其发展概况1、单片机的发展单片机的全称为单片微型计算机(puter),它是将组成微型计算机的各个功能部件,如中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、基本出入/出接口(I/O接口)、定时器/计数器以及串行通信接口等部件有机地结合在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机,因此单片机又可以成为微处理器(MicrocontrollerUnit)。2019/11/223图1-1单片机组成框图CPUROMRAM定时器/计数器I/O接口电路时钟2019/11/224单片机的发展史大体上可以分为以下四个阶段:第一阶段:单片机初级阶段。单片机的发展始于1974年,到了1976年,Intel公司推出了MCS-48系列单片机,讲CPU、存储器、I/O接口、定时器/计数器集成在一块芯片上,使计算机完成了单芯片化。第二阶段:单片机完善阶段。此阶段单片机的功能及体系结构得到了不断的完善。1980年,Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上增添了I/O串行口,增大了存储器容量,完善了终端系统(设置了5个中断源,2个优先级),定时器/计数器为16位的,在内部存储器上设置了位地址空间,提供位操作指令,推出了高性能的MCS-51系列单片机,第三阶段:微控制器形成阶段。为了更高的测控应用,需要对单片机的外围接口电路进行增强与完善,如数模转换器(D/A)、模数转换器(A/D)、高速I/O接口、程序监视定时器(WDT)等,尽量将外围功能集成在芯片内部。第四阶段:微控制器技术成熟阶段。随着技术的不断成熟,国内外对单片机的开发和研制竞争异常激烈,极大地丰富了微控制器的类型,功能不断地完善,成本降低,外围电路减少,可靠性不断提高。2019/11/2252、单片机的特点单片机是在一块芯片上集成了中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、基本出入/出接口(I/O接口)、定时器/计数器等部件,使其具备了一台微型计算机的特征。(1)采用哈佛结构体系(2)采用面向控制的指令系统(3)引脚功能复用(4)片内随机存储器做寄存器(5)类型齐全(6)功能通用2019/11/2263、单片机的发展(1)CPU的改进:(2)存储器的改进:(3)片内I/O的改进:(4)外围电路的集成:(5)低功耗:2019/11/、数制所谓的数制是指数的制式,是人们利用符号计数的一种科学方法。数制有很多种,微型计算机中常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制四种。 进位计数的特征可以概括如下:(1)由一个固定的基数r,数的每一位只能取大于等于0,小于r的数字,即符号集为{0,1,2,…,r-1};(2)逢r进位,它的第i个数位对应于一个固定的值ri,ri称为该位的“权”。小数点左边各位的权是基数r的正次幂,依次为0,1,2,…,m次幂,小数点右边各位的权是基数r的负次幂,依次为-1,-2,…,-n次幂。R进制数在技术过程中,当它的某位计满r时就向它邻近的高位进1。2019/11/228一般用(·)r来表示括号内的数为r进制数。将r进制数按权展开,其表达式为:(1-1)2019/11/229(1)十进制(Decimal) 十进制是人类最常用的数的制式,其基数r=10,逢十进位,符号集为{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0},其权为:…,102,101,100,10-1,10-2,…,对于十进制,因为人们已经****惯,一般不用括号和基数来表示,如十进制数()。 若按权展开为: ()10= =1×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2+6×10-3(2)二进制(Binary) 二进制的基数r=2,符号集为{0,1},其权为:…,22,21,20,2-1,2-2,…,例如:二进制数()2按权展开为:()2= =1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-32019/11/2210