C51单片机教案第1讲单片机概述授课序号：1授课日期第1周班级第1讲单片机概述课题名称1.1单片机的基本概念与发展概况授课时数4授课内容1.2单片机的特点及应用1.3常用单片机系列介绍教学目标与本章主要介绍单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况、目的要求教学重点了解单片机的概念以及应用范围难点及突破难点的通过课件进行图文并茂的讲解办法讲授教学过程及时间分配：1.组织教学2分钟教学环节教具：2.导入新课5分钟时间分配1.相关教材3.讲授新课78分钟类型：2.计算机4.总结5分钟5.实验90分钟授课内容概要和实施步骤复习：步骤一引入新课自从20世纪70年代推出单片机以来，作为微型计算机的一个分支，单片机经过30多年的发展，已经在各行各业得到了广泛的应用。由于单片机具有可靠性高、体积小、干扰能力强、能在恶劣的环境下工作等特点，且有较高的性价比，因此广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化、机电一体化、家用电器等领域。本章主要介绍单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况。步骤二讲授新课？？单片机主要用在什么地方呢？我们平常能够接触到吗？一、单片机的应用领域在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高1
C51 单片机教案 1 第 1 讲 单片机概述 授课序号：1 授课日期 第 1 周 班级 课题名称 第 1 讲 单片机概述 授课内容 1.1 单片机的基本概念与发展概况 1.2 单片机的特点及应用 1.3 常用单片机系列介绍 授课时数 4 教学目标 与 目的要求 本章主要介绍单片机的基本概念、发展过程、应用特点和概况。 教学重点 了解单片机的概念以及应用范围 难点及突 破难点的 办法 通过课件进行图文并茂的讲解 教学环节 时间分配 类型： 讲授教学过程及时间分配： 1.组织教学 2 分钟 2.导入新课 5 分钟 3.讲授新课 78 分钟 4.总结 5 分钟 5.实验 90 分钟 教具： 1.相关教材 2.计算机 授课内容概要和实施步骤 复习： 步骤一 引入新课 自从 20 世纪 70 年代推出单片机以来，作为微型计算机的一个分支，单片机经过 30 多 年的发展，已经在各行各业得到了广泛的应用。由于单片机具有可靠性高、体积小、干扰 能力强、能在恶劣的环境下工作等特点，且有较高的性价比，因此广泛应用于工业控制、 仪器仪表智能化、机电一体化、家用电器等领域。本章主要介绍单片机的基本概念、发展 过程、应用特点和概况。 步骤二 讲授新课 ？？单片机主要用在什么地方呢？我们平常能够接触到吗？ 一、单片机的应用领域 在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高
C51单片机教案级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。（1)工业测控：对工业设备（如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统、生产自动化、自动报警系统、卫星信号接收等进行智能测控，大大降低了劳动强度和生产成本，提高了产品质量的稳定性(2）智能设备：用单片机改造普通仪器、仪表、读卡机等，使其（集测量、处理、控制功能为一体）智能化、微型化，如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。(3)家用电器：如高档的洗衣机、空调器、电冰箱、微波炉、彩电、DVD、音响、手机、高档电子玩具等，用单片机做自动控制。（4)商用产品：如自动售货机、电子收款机、电子秤等。(5)网络与通信的智能接口：在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路中，用单片机来控制或管理，可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平。如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机等。？？那单片机为什么能够有这么多用途呢？到底什么是单片机呢？它有些什么特点呢?二、单片机的概念单片机是将CPU、存储器(RAM和ROM)、定时/计数器以及I/O接口等主要部件集成在一块芯片上的微型计算机。单片机是单片微机(SingleChipMicrocomputer)的简称，但准确反映单片机本质的名称应是微控制器MCU(MicroControllerUnit)。目前国外已普遍称之为微控制器。鉴于它完全作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontroller)。三、单片机的特点单片机作为微型计算机的一个分支，与一般的微型计算机没有本质上的区别，同样具有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点。但单片机是集成在一块芯片上的微型计算机，它与一般的微型计算机相比，在硬件结构和指令设置上均有独到之处，主要特点有：(1)目前大多数单片机采用哈佛(Harvard)结构体系，存储器ROM和RAM是严格区分、相互独立的。(2)I/O引脚通常是多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于哪种功能可由指令来设置或由机器状态来区分。(3)有面向控制的指令系统。为满足控制的需要，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令、I/O接口的逻辑操作以及位处理指令。所以，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。(4)外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展，如扩展存储器、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等，可与许多通用的微机接口芯片兼容，系统设计方便灵活。正因为如此，单片机具有功能强、体积小、成本低、功耗小、配置灵活等特点，使其2
C51 单片机教案 2 级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。 (1)工业测控：对工业设备(如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统、生产自动化、 自动报警系统、卫星信号接收等)进行智能测控，大大降低了劳动强度和生产成本，提高了 产品质量的稳定性。 (2)智能设备：用单片机改造普通仪器、仪表、读卡机等，使其(集测量、处理、控制功能为 一体)智能化、微型化，如智能仪器、医疗器械、数字示波器等。 (3)家用电器：如高档的洗衣机、空调器、电冰箱、微波炉、彩电、DVD、音响、手机、高 档电子玩具等，用单片机做自动控制。 (4)商用产品：如自动售货机、电子收款机、电子秤等。 (5)网络与通信的智能接口：在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路 中，用单片机来控制或管理，可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平。如图形终端 机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机等。 ？？那单片机为什么能够有这么多用途呢？到底什么是单片机呢？它有些什么 特点呢？ 二、单片机的概念 单片机是将 CPU、存储器(RAM 和 ROM)、定时/计数器以及 I/O 接口等主要部件集成 在一块芯片上的微型计算机。 单片机是单片微机(Single Chip Microcomputer)的简称，但准确反映单片机本质的名称 应是微控制器 MCU(Micro Controller Unit)。目前国外已普遍称之为微控制器。鉴于它完全 作嵌入式应用，故又称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontroller)。 三、单片机的特点 单片机作为微型计算机的一个分支，与一般的微型计算机没有本质上的区别，同样具 有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点。但单片机是集成在一块芯片上的微型计 算机，它与一般的微型计算机相比，在硬件结构和指令设置上均有独到之处，主要特点有： (1)目前大多数单片机采用哈佛(Harvard)结构体系，存储器 ROM 和 RAM 是严格区分、 相互独立的。 (2)I/O 引脚通常是多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚和 需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于哪种功能可由指令来设置或 由机器状态来区分。 (3)有面向控制的指令系统。为满足控制的需要，一般单片机的指令系统中有极丰富的 转移指令、I/O 接口的逻辑操作以及位处理指令。所以，单片机有更强的逻辑控制能力，特 别是具有很强的位处理能力。 (4)外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩 展，如扩展存储器、I/O 接口、定时器/计数器、中断系统等，可与许多通用的微机接口芯 片兼容，系统设计方便灵活。 正因为如此，单片机具有功能强、体积小、成本低、功耗小、配置灵活等特点，使其
C51单片机教案在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。？？那么单片机是怎么发展而来的呢？其发展状况又如何呢？四、发展概况1.第一代：单片机探索阶段（1974一1978年）2.第二代：单片机完善阶段(1978一1983年)3.第三代：微控制器形成阶段4.第四代：微控制器百花齐放5.单片机技术发展方向（1）CPU的发展：8位→16位>32位（2）片内存储器的发展：①扩大存储容量；②片内EPROM开始E?PROM化：③片内程序的保密措施（3）加强片内输入输出接口功能（4）单片机在工艺上的提高（5）相关开发软件的发展？？常用的单片机有哪些呢?五、常用单片机系列介绍目前世界上单片机生产厂商很多，如：Intel、Motorola、Philips、Siemens、NEC、ADM、Zilog等公司，其主流产品有几十个系列，儿百个品种。尽管其各具特色，名称各异，但作为集CPU、RAM、ROM（或EPROM)、I/O接口、定时器/计数器、中断系统为一体的单片机，其原理大同小异。现以Intel公司的系列产品为例，说明各系列之间的区别。从1976年8位单片微机诞生以来，在单片微机领域中一直是以8位机为主流机型的预计这种情况还将继续下去。自1976年Intel公司推出MCS-48系列单片机以来，单片机经过了30年的迅猛发展，有了繁多的系列和五花八门的机种，现介绍几种主要的系列。1.8051单片机8051单片机最早由Intel公司推出，其后多家公司购买了8051的内核，使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛。2.WINBOND单片机（华邦公司）3.LG公司生产的GMS90系列单片机应用于：多功能电话、智能传感器、电量表、工业控制、防盗报警装置、各种计费器、各种IC卡装置、DVD、VCD、CD-ROM。4.MSP430单片机TI的MSP430单片机是最近引进中国的品种。它在超低功耗方面有突出的表现，经常3
C51 单片机教案 3 在工业控制、智能仪表、自动化装置、通信系统、信号处理等领域以及家用电器、高级玩 具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。 ？？那么单片机是怎么发展而来的呢？其发展状况又如何呢？ 四、发展概况 1．第一代：单片机探索阶段(1974—1978 年) 2．第二代：单片机完善阶段(1978—1983 年) 3．第三代：微控制器形成阶段 4．第四代：微控制器百花齐放 5．单片机技术发展方向 （1）CPU 的发展：8 位→16 位→32 位 （2）片内存储器的发展：①扩大存储容量；②片内 EPROM 开始 E 2PROM 化；③片内程 序的保密措施 （3）加强片内输入输出接口功能 （4）单片机在工艺上的提高 （5）相关开发软件的发展 ？？常用的单片机有哪些呢？ 五、常用单片机系列介绍 目前世界上单片机生产厂商很多, 如: Intel、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、 Zilog 等公司, 其主流产品有几十个系列, 几百个品种。 尽管其各具特色, 名称各 异, 但作为集 CPU、 RAM、 ROM（或 EPROM）、 I/O 接口、 定时器/计数器、 中断系 统为一体的单片机, 其原理大同小异。 现以 Intel 公司的系列产品为例, 说明各系列之间 的区别。 从 1976 年 8 位单片微机诞生以来，在单片微机领域中一直是以 8 位机为主流机型的， 预计这种情况还将继续下去。 自 1976 年 Intel 公司推出 MCS-48 系列单片机以来，单片机经过了 30 年的迅猛发展， 有了繁多的系列和五花八门的机种，现介绍几种主要的系列。 1．8051 单片机 8051 单片机最早由 Intel 公司推出，其后多家公司购买了 8051 的内核，使得以 8051 为内核的 MCU 系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛。 2．WINBOND 单片机（华邦公司） 3．LG 公司生产的 GMS90 系列单片机 应用于：多功能电话、智能传感器、电量表、工业控制、防盗报警装置、各种计费器、 各种 IC 卡装置、DVD、VCD、CD-ROM。 4．MSP430 单片机 TI 的 MSP430 单片机是最近引进中国的品种。它在超低功耗方面有突出的表现，经常
C51单片机教案被电池应用设计师所选用，被业界称为绿色MCU。5.Motorola单片机Motorola是世界上最大的单片机厂商。Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强。更适合于工业控制领域及恶劣的环境。6.MicroChip单片机7.Atmel公司的AVR单片机8.EM78系列OTP型单片机9.Zilog单片机六、MCS-51系列单片机的分类MCS-51系列单片机共有二十多种芯片。表1-1MCS-51系列单片机分类程序数据寻址寻址井串中定时器/品振典型指行行存储器范围范围断其型号存储器他计数器(MHz)令(uS)口口源R/E(B) RAM(KB)ROM(KB)64e.1284X82×162~12HMOS-II工艺8051AH4KRUART5112864644X8UARTJ2X162~12HMOS-I工艺8751H4KE164644X8128UART2X162~12HMOS-II工艺8031AH64648052AH8KR2564X8UART3X162~12HMOS-II工艺6125664644X 83X162~12HMOS-I艺8752H8KEUART6Y25664644X83X162~12HMOS-II工艺UART8032AH 6480C51BH128644KR4X 8UART2X162~12216487C51H4KE12864UART2X162~12CHMOS工艺4X 851128646480C31BH4X8UART2X162~127X82×161286464UART2~12CHMOSI艺83C4514KR13642X162~12有选通方式87C4514KE128 647X 8.UART5164128647X8UART2X16双向口80C4512~121CHMOS工艺64128644X82X162~1283C51GA4KRUART718X 8A/D6487C51GA4KE128644X 82X162~12UART71有16位监视12864644X8UART72X162~12180C51GA定时器2566464CHMOS工艺83C1528KR5X.8GSC.62X162~170.7325664645X82X162~17有DMA方式80C152GSC11CHMOS 工艺64643X162~1283C2518KR2564X8UART71有高速输出、欧256646487C2518KEUART3X162~124X 871冲调制、16位监视646425680C251-4X8UARTT3X162~121定时器25664644X83X162~1218KRUART0CHMOST艺8DC528052AHHMOS-II工艺6425664SKR4X8UART63×162~12片内固化BASICBASIC全局审行通道。注：UART通用异步接收发送器；R/EMask ROM/EPROM;GSC-1.按片内不同程序存储器的配置来分4
C51 单片机教案 4 被电池应用设计师所选用，被业界称为绿色 MCU。 5．Motorola 单片机 Motorola 是世界上最大的单片机厂商。Motorola 单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较 Intel 类单片机低得多，因而 使得高频噪声低，抗干扰能力强。更适合于工业控制领域及恶劣的环境。 6．MicroChip 单片机 7．Atmel 公司的 AVR 单片机 8．EM78 系列 OTP 型单片机 9．Zilog 单片机 六、MCS-51 系列单片机的分类 MCS-51 系列单片机共有二十多种芯片。 1．按片内不同程序存储器的配置来分
C51单片机教案MCS-51系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为以下3种类型。(1)片内带MaskROM(掩膜ROM)型：8051、80C51、8052、80C52。此类芯片是由半导体厂家在芯片生产过程中，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到ROM中。其应用程序只能委托半导体厂家“写入”，一日写入后不能修改。此类单片机适合大批量使用。(2)片内带EPROM型：8751、87C51、8752。此类芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除存储器中的程序代码，应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中，需要更改时可擦除重新写入。此类单片机价格较贵，不宜于大批量使用。(3)片内无ROM(ROMLess)型：8031、80C31、8032。此类芯片的片内没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。此类单片机由于必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片，造成系统电路复杂，目前较少使用。2.按片内不同容量的存储器配置来分按片内不同容量的存储器配置来分，可以分为以下两种类型。（1)51子系列型：芯片型号的最后位数字以1作为标志，51子系列是基本型产品。片内带有4KBROM/EPROM(8031、80C31除外)、128BRAM、2个16位定时器/计数器、5个中断源等。(2)52子系列型：芯片型号的最后位数字以2作为标志，52子系列是增强型产品。片内带有8KBROM/EPROM(8032、80C32除外）、256BRAM、3个16位定时器/计数器、6个中断源等。3.按芯片的半导体制造工艺上的不同来分按芯片的半导体制造工艺上的不同来分，可以分为以下两种类型。（1)HMOS工艺型：8051、8751、8052、8032。HMOS工艺，即高密度短沟道MOS工艺。(2)CHMOS工艺型：80C51、83C51、87C51、80C31、80C32、80C52。此类芯片型号中都以字母“C”来标识。此两类器件在功能上是完全兼容的，但采用CHMOS工艺的芯片具有低功耗的特点，常用于构成低功耗的应用系统。七、AT89系列单片机分类在MCS-51系列单片机8051的基础上，Atmel公司开发的AT89系列单片机自问世以来，以其较低廉的价格和独特的程序存储器一一快闪存储器(FlashMemory)为用户所青睐。表1-2AT89系列单片机一览表寻址范围快闪程序存数据存导址范围并行1/O串行定时器/工作频率型号中断源计数器储器（KB）储器(B)RO M(KB)RAM(KB)接口线UART(MHz)128646432452X16AT89C5)10~24256643263X1680~24AT89C52412864643252X1610~24AT89LV515
C51 单片机教案 5 MCS-51 系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为以下 3 种类型。 (1)片内带 Mask ROM(掩膜 ROM)型：8051、80C51、8052、80C52。此类芯片是由半导体 厂家在芯片生产过程中，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到 ROM 中。其应用程 序只能委托半导体厂家“写入”，一旦写入后不能修改。此类单片机适合大批量使用。 (2)片内带 EPROM 型：8751、87C51、8752。此类芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除 存储器中的程序代码，应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中，需要更改时可擦除 重新写入。此类单片机价格较贵，不宜于大批量使用。 (3)片内无 ROM(ROMLess)型：8031、80C31、8032。此类芯片的片内没有程序存储器，使 用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。此类单片机由于必须在外部并行扩展程序 存储器存储芯片，造成系统电路复杂，目前较少使用。 2．按片内不同容量的存储器配置来分 按片内不同容量的存储器配置来分，可以分为以下两种类型。 (1)51 子系列型：芯片型号的最后位数字以 1 作为标志，51 子系列是基本型产品。片内带 有 4KB ROM/EPROM(8031、80C31 除外)、128B RAM、2 个 16 位定时器/计数器、5 个中 断源等。 (2)52 子系列型：芯片型号的最后位数字以 2 作为标志，52 子系列是增强型产品。片内带 有 8KB ROM/EPROM(8032、80C32 除外)、256B RAM、3 个 16 位定时器/计数器、6 个中 断源等。 3．按芯片的半导体制造工艺上的不同来分 按芯片的半导体制造工艺上的不同来分，可以分为以下两种类型。 (1)HMOS 工艺型：8051、8751、8052、8032。HMOS 工艺，即高密度短沟道 MOS 工艺。 (2)CHMOS 工艺型：80C51、83C51、87C51、80C31、80C32、80C52。此类芯片型号中都 以字母“C”来标识。此两类器件在功能上是完全兼容的，但采用 CHMOS 工艺的芯片具 有低功耗的特点，常用于构成低功耗的应用系统。 七、AT89 系列单片机分类 在 MCS-51 系列单片机 8051 的基础上，Atmel 公司开发的 AT89 系列单片机自问世以 来，以其较低廉的价格和独特的程序存储器——快闪存储器(Flash Memory)为用户所青睐