《单片机原理》 讲稿 生物医学工程
1 《单片机原理》 讲稿 生物医学工程
第一章 基础知识 1.1单片机的历史及发展概况 单片机--一-单片微型计算机简称为单片机，它是把组成微型计 算机的各种功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储 器ROM,I/0接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等部件制作 在一块集成芯片上而构成的一个完整的微型计算机。由于它的结构与 指令功能都是按照工业控制要求设计的，故有称为单片微控制器（或 单片微型计算机)。 单片机发展的三个阶段：单片机作为微型计算机的一个分支，其 产生与发展主要分为三个阶段： 1.初级单片机，代表芯片MCS-48。单片机内部集成有8位CPU、 并行I/0口、8位定时器/计数器、RAM等，无串行口，寻址范围不大 于4K。 2.高性能单片机，典型芯片MCS-51。片内继承有串行I/0口， 具有多级中断系统，定时器/计数器为16位，片内RAM和ROM容量相 对增大，寻址范围可达64K。该类单片机在我国大量使用。 3.8位单片机巩固、完善及16位单片机推出阶段，典型芯片 MCS-96。CPU为16位，片内RAM/ROM容量进一步增大，集成有高速 输入/输出部件、多级中断、多通道A/D等。 4.32位单片机阶段（嵌入系统）。32位单片机已进入实用阶段 (ARM系统)。 2
2 第一章 基础知识 1.1 单片机的历史及发展概况 单片机-----单片微型计算机简称为单片机，它是把组成微型计 算机的各种功能部件：中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储 器 ROM，I/O 接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等部件制作 在一块集成芯片上而构成的一个完整的微型计算机。由于它的结构与 指令功能都是按照工业控制要求设计的，故有称为单片微控制器（或 单片微型计算机）。 单片机发展的三个阶段：单片机作为微型计算机的一个分支，其 产生与发展主要分为三个阶段： 1. 初级单片机，代表芯片 MCS-48。单片机内部集成有 8 位 CPU、 并行 I/O 口、8 位定时器/计数器、RAM 等，无串行口，寻址范围不大 于 4K。 2. 高性能单片机，典型芯片 MCS-51。片内继承有串行 I/O 口， 具有多级中断系统，定时器/计数器为 16 位，片内 RAM 和 ROM 容量相 对增大，寻址范围可达 64K。该类单片机在我国大量使用。 3. 8 位单片机巩固、完善及 16 位单片机推出阶段，典型芯片 MCS-96。CPU 为 16 位，片内 RAM/ROM 容量进一步增大，集成有高速 输入/输出部件、多级中断、多通道 A/D 等。 4. 32 位单片机阶段（嵌入系统）。32 位单片机已进入实用阶段 （ARM 系统）
1.2单片机的应用 单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机，其应用首 先是控制功能。实现手段为嵌入方式，即嵌入到对象环境中作为一种 智能控制单元。其应用已深入到我们生活的各个方面。 1.仪器仪表中的应用 温度、湿度、流量、流速、压力、厚度、电压、电流、频率等的 测量仪表。 优点：数字化、智能化、微型化，功能提高。 2.网络通讯。 3.测控系统。 4.日用家电。 1.3具体应用实例 测控线路 测控处理 GPRS模 及传感器 器(CPU) 块 数据服务 NTERNET网络 电讯网络 器 电力线 3 耦合线路 耦合线路
3 1.2 单片机的应用 单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机，其应用首 先是控制功能。实现手段为嵌入方式，即嵌入到对象环境中作为一种 智能控制单元。其应用已深入到我们生活的各个方面。 1. 仪器仪表中的应用 温度、湿度、流量、流速、压力、厚度、电压、电流、频率等的 测量仪表。 优点：数字化、智能化、微型化，功能提高。 2. 网络通讯。 3. 测控系统。 4. 日用家电。 1.3 具体应用实例 测控线路 及传感器 测控处理 器（CPU） GPRS 模 块 数据服务 INTERNET 网络 电讯网络 器 耦合线路 耦合线路 电力线
第二章单片机的结构原理与简单应用 提要：MCS-51单片机的硬件结构与工作原理。熟悉、理解单片 机硬件结构对于应用设计者是十分重要的，因为它是单片机应用系统 设计的基础。本章，我们要全面了解MCS-51单片机的硬件功能、系 统结构、存储器结构、I/0口、复位电路、CPU时序、CPU引脚功能 和单片机的工作方式等。 MCS-51系列单片机是Intel公司生产的一系列单片机的总称， 这一系列的单片机包含有很多品种，如8031、8051、8751、8032、 8052、8752等。功能有增有减，指令兼容。 2.1MCS-51单片机结构原理与简单应用 介绍MCS-51单片机的硬件结构，特别是面向用户的一些硬件结 构，并将从硬件设计和程序设计的角度来分析MCS-51单片机的硬件 结构，重点介绍其应用特性和外部特性，即从用户的角度来分析：单 片机向我们提供了哪些资源及如何使用这些资源。 2.1.1MCS-51单片机硬件结构的特点 1.ROM和RAM 存储器类型 掩模ROM EPROM RAM 单片机系列 8031 128B 8051 4KB 128B 8751 4KB 128B 8032 256B 5
5 第二章 单片机的结构原理与简单应用 提要：MCS-51 单片机的硬件结构与工作原理。熟悉、理解单片 机硬件结构对于应用设计者是十分重要的，因为它是单片机应用系统 设计的基础。本章，我们要全面了解 MCS-51 单片机的硬件功能、系 统结构、存储器结构、I/O 口、复位电路、CPU 时序、CPU 引脚功能 和单片机的工作方式等。 MCS-51 系列单片机是 Intel 公司生产的一系列单片机的总称， 这一系列的单片机包含有很多品种，如 8031、8051、8751、8032、 8052、8752 等。功能有增有减，指令兼容。 2.1 MCS-51 单片机结构原理与简单应用 介绍 MCS-51 单片机的硬件结构，特别是面向用户的一些硬件结 构，并将从硬件设计和程序设计的角度来分析 MCS-51 单片机的硬件 结构，重点介绍其应用特性和外部特性，即从用户的角度来分析：单 片机向我们提供了哪些资源及如何使用这些资源。 2.1.1 MCS-51 单片机硬件结构的特点 1. ROM 和 RAM 存储器类型 单片机系列 掩模 ROM EPROM RAM 8031 / / 128B 8051 4KB / 128B 8751 / 4KB 128B 8032 / / 256B
8052 8KB 256B 2.1/0口 MCS-51有32根I/0线，形成4个端口：P0、P1、P2和P3口， 有的口线是多功能I/0线。 3.中断与堆栈 MCS-51有5个中断源：内部3个，外部2个，分为2个中断优 先级。 堆栈位置是可以编程的，堆栈深度可以达128B。 4.定时器/计数器、寄存器区 MCS-51有2个16位的定时器/计数器，通过编程实现4种工作 模式，4个通用工作寄存器区，共32个通用寄存器，以适应多种中 断或子程序嵌套。 5.指令系统 +、-、X、/、逻辑、数据传送、堆栈操作。 6.外部程序存储器和数据存储器寻址空间 MCS-51:DATA,64K:CODE,64K. 7.布尔处理器 8.串行通讯口. 1个全双工串行异步通讯口。 2.1.2MCS-51单片机引脚及片外总线结构 1.引脚功能 40--VCC,外部电源，接+5V电源电压： 6
6 8052 8KB / 256B 2. I/O 口 MCS-51 有 32 根 I/O 线，形成 4 个端口：P0、P1、P2 和 P3 口， 有的口线是多功能 I/O 线。 3. 中断与堆栈 MCS-51 有 5 个中断源：内部 3 个，外部 2 个，分为 2 个中断优 先级。 堆栈位置是可以编程的，堆栈深度可以达 128B。 4. 定时器/计数器、寄存器区 MCS-51 有 2 个 16 位的定时器/计数器，通过编程实现 4 种工作 模式，4 个通用工作寄存器区，共 32 个通用寄存器，以适应多种中 断或子程序嵌套。 5. 指令系统 +、-、X、/、逻辑、数据传送、堆栈操作。 6. 外部程序存储器和数据存储器寻址空间 MCS-51： DATA，64K；CODE，64K。 7. 布尔处理器 8. 串行通讯口. 1 个全双工串行异步通讯口。 2.1.2 MCS-51 单片机引脚及片外总线结构 1. 引脚功能 40---VCC，外部电源，接+5V 电源电压；