绪论 单片机基础知识（1）（课件）-《单片机技术及应用(第4版)》(高等教育出版社) 同步精品课堂

绪论 单片机基础知识（1） 单片机技术及应用 同步精品课堂 高等教育出版社第 4 版 1 了解单片机的定义、组成和封装形式 掌握单片机应用系统的构成和工作原理 熟悉单片机的应用领域和主要用途 了解 51 系列单片机的内部结构 单片机的基本概念和内部组成 51系列单片机的内部结构和各功能部件的作用 理解单片机在不同应用场景中的工作方式 掌握51系列单片机各功能部件的协同工作原理 在现代科技飞速发展的今天，单片机无处不在，它广泛应用于我们生活的各个领域。从家用电器到工业控制，从智能设备到军事装置，单片机都发挥着重要的作用。 让我们一起走进单片机的世界，探寻其中的奥秘。 单片机究竟是什么？ 它有哪些特点和应用呢？ 单片机的定义 单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称，是一块可编程的集成电路芯片，由 CPU（运算器、控制器）、存储器、输入和输出接口等组成。单片机在电路中具有重要的控制作用，相当于人的大脑，所以通常又被称为微型控制器（Microcontroller Unit,MCU）。 单片机的内部结构 单片机的内部结构包含 CPU、存储器、输入和输出接口等重要组成部分。 这些部件协同工作，使得单片机能够完成各种复杂的任务。 单片机的封装形式 常见的单片机封装形式有 3 种： PLCC（带引脚的塑料封装） PQFP（方形扁平塑料封装） PDIP（双列直插封装） 单片机应用系统 通用单片机芯片中没有输入和输出设备，所以单片机并不是真正意义上的计算机，要组成一个完整的单片机应用系统，还需要配备必要的输入和输出设备。 输入设备用于接收外部信息，如从传感器取得的信号、从键盘获取的控制指令等， 输出控制信号控制电动机、指示灯、显示器、蜂鸣器等输出设备完成各种动作。 单片机的应用 - 日常生活领域 单片机广泛应用于人们日常生活的各个领域，家用电器是单片机应用最多的领域之一。 日常生活中单片机无处不在，如手机、电话、电视、DVD、MP4、空调、洗衣机、微波炉、冰箱、热水器、电子秤、电子表、计算器、收音机、鼠标、键盘、电动自行车、汽车钥匙、可视门禁、公交车报站器、公交车刷卡器、红绿灯控制器等都用到了单片机。 单片机的应用 - 各领域优势和用途 控制系统中的应用 智能仪表中的应用 使仪表向数字化、智能化、多功能化、柔性化方向发展，实现监测、处理、控制等功能一体化，减轻仪表重量，降低成本，提高性能价格比，如数字式测量仪、智能转速表、计时器等。 适宜用于工业控制系统等控制领域，保证系统工作稳定、可靠、抗干扰能力强，例如自动化生产线等。 单片机的应用 - 各领域优势和用途 智能产品中的应用 智能计算机外设中的应用 专门对计算机外部设备和接口进行控制和管理，使主机和单片机并行工作，提高系统运算速度，对接口信息进行预处理，减少主机和接口间的通信密度，提高接口控制管理水平，典型的如绘图仪控制器、打印机控制器等。 与传统机械产品结合，构成新型机电一体化产品，如数控机床、机器人、智能电动玩具、各种家用电器和通信设备等，简化结构、实现控制智能化。 51 系列单片机的内部结构 概述 51系列单片机中包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件，各功能部件通过片内总线连成一个整体，集成在一块芯片上。 AT89S51 单片机内部结构框图 51 系列单片机 - 中央处理器（CPU） 运算器：用来完成算术运算和逻辑运算功能，是 AT89S51 单片机内部处理各种信息的主要部件。 控制器：是单片机的指挥控制部件，主要任务是识别指令，并根据指令的要求控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部件能高效而协调地工作。 CPU 是单片机内部的核心部件，是一个 8 位的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。 51 系列单片机 - 存储器 ROM：用于存放程序和程序运行中不能改变的数据，因此又被称为程序存储器，断电后其数据不会丢失。 RAM：用于暂存程序运行时的结果，被称为数据存储器，其中的数据断电后会丢失。AT89S51 单片机采用的 ROM 是 Flash ROM，其大小为 4096 个字节（4 KB），RAM 大小为 256 个字节（256 B），其中后 128 个 RAM 单元被专用寄存器占用，通常称之为特殊功能寄存器（SFR），前 128 个单元用户可以自由使用，简称内部 RAM。 AT89S51单片机片内有两种存储器：只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。 51 系列单片机 - 并行 I/O 口 AT89S51单片机对外进行信息交换，包括数据采集和控制输出都是通过 I/O 口进行的，其内部共有4个8位的I/O 口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入 / 输出。 51 系列单片机 - 串行 I/O 口 AT89S51单片机内部有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。 并行I/O口通信 串行I/O口通信 51 系列单片机 - 定时器 / 计数器 AT89S51单片机内部有两个 16 位可编程定时器 / 计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数的结果完成相关的控制要求。 51 系列单片机 - 中断控制系统 51系列单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要，其内部共有 5 个中断源，即外中断两个、定时 / 计数中断两个、串行中断一个。中断分为高级和低级两个优先级别。 外部中断0——/INT0 外部中断1——/INT1 定时器/计数器T0中断 定时器/计数器T1中断 串行口中断 51 系列单片机 - 中断控制系统 单片机的中断是指 CPU 暂停正在执行的程序转而为中断源服务，即执行中断服务程序，在执行完中断服务程序后再回到原程序断点处继续执行的过程。 中断控制电路是为实现上述中断过程而设计的硬件电路。 中断源——中断的申请方 中断控制寄存器——中断的控制“工具” 中断服务程序——中断的“内容” 51 系列单片机 - 时钟电路 51 系列单片机内部设有时钟电路，石英晶体和电容需外接。 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。 内部时钟电路 外部时钟电路 随堂检测1 单片机由哪些主要部分组成？ 答案：单片机由 CPU（运算器、控制器）、存储器、输入和输出接口等组成。 51 系列单片机的 ROM 和 RAM 分别有什么作用？ 答案：ROM 用于存放程序和程序运行中不能改变的数据，断电后数据不会丢失；RAM 用于暂存程序运行时的结果，断电后数据会丢失。 随堂检测2 单片机在智能仪表中的应用有哪些优势？ 答案：用单片机制作测量、控制仪表，能使仪表向数字化、智能化、多功能化、柔性化方向发展，并使监测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量大大减轻，便于携带和使用，同时降低了成本，提高了性能价格比。 51 系列单片机的中断源有哪些？ 答案：51 系列单片机内部共有 5 个中断源，即外中断两个、定时 / 计数中断两个、串行中断一个。 1 分组讨论，讨论单片机在未来智能家居领域可能的应用和发展趋势。分析 51 系列单片机各功能部件在实际应用中的协同工作方式。 3. 51 系列单片机的内部结构 1. 单片机的定义、内部结构、封装形式 绪论 单片机基础知识（1） 2. 单片机的应用 中央处理器（CPU） 存储器 并行 I/O 口 串行 I/O 口 定时器 / 计数器 中断控制系统 时钟电路 日常生活领域 各领域优势和用途 感谢观看 25 $$