最新单片机原理与接口技术

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1、学习情景一单片机知识概述学习目标：Ø掌握单片机的概念及特点Ø了解（单片机）冯·诺依曼结构和哈佛结构的差异Ø了解AT89S52单片机结构，掌握内部数据存储器的空间分配和SFRØ掌握AT89S52单片机的外部引脚功能及单片机最小应用系统Ø掌握单片机集成开发环境KeilC51、在线下载软件ISP的使用方法技能要求：Ø利用AT89S52单片机制作一个简单的实用电路Ø会使用相应软件对程序进行仿真和调试项目一一只会闪光的灯第一部分项目要求组装一个单片机的最小系统，用以控制一只发光二极管（LED）闪光。第二部分相关知识一、单片微型计算机单片机已不局限于在高端产

2、品中应用，随着单片机性价比的不断提高，应用范围不断扩大。单片机可参考的资料、案例日益丰富，开发平台的日臻完善。因此，将会在新产品开发及老产品改造中更广泛地使用单片机技术。（一）单片机的概念与特点单片微型计算机简称为单片机。它是微型计算机发展中的一个重要分支，它以其独特的结构和性能，越来越广泛的应用到工业、农业、国防、网络、通信以及人们日常工作、生活领域中。1．什么是单片机单片机（SingleChip文库宝www.wenkubao.com百度文库原版文档免费下载站，免登陆，免财富值，一键下载。Computer）又称单片微控制器（Microcontr

3、oller），它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就构成了一台计算机。单片机主要由中央处理器CPU、存储器（数据存储器RAM、程序存储ROM）、输入/输出接口、定时器/计数器等部分组成。它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。将单片机装入各种智能化产品中，便成为嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontroller）。2．单片机的特点一块单片机就是一台计算机。由于计算机的特殊结构，具有如下特点：①体积小、重量轻

4、；②电源单一、功耗低（突出特点）；许多单片机可在2.2V的电压下工作，有的能在1.2V或0.9V电压子下工作，功耗降为μA级。③功能强、价格低，有优异的性能价格比；④全部集成在芯片上，布线短，合理，集成度高；⑤数据大部分在单片机内传递，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。（一）单片机的体系结构单片机的体系结构有两种，一是传统的冯·诺依曼（JohnVonNeumann）结构；另一种是哈佛（Harvard）结构。1．冯·诺依曼结构计算机的组成结构多数是冯·诺依曼型的，即：它是执行存储在存储器中程序而工作的。计算机执行程序是自动按序进行的，毋需人工干预

5、，程序和数据由输入设备输入存储器，执行程序所获得的运算结果由输出设备输出。因此，计算机通常有运算控制部件、存储器部件、输入设备和输出设备四部分组成，如图1.1所示。图1.1冯·诺依曼型的计算机组成框图2．哈佛结构图1.2为哈佛结构示意图。下面结合图1.2简单地介绍其结构特点。CPU数据存储器程序存储器图1.2哈佛结构的示意图文库宝www.wenkubao.com百度文库原版文档免费下载站，免登陆，免财富值，一键下载。数据与程序分别存于两个存储器中，是哈佛结构的重要特点。由图1.2可见系统有两条总线，也就是数据总线和指令传输总线完全分开。哈佛结构的

6、优点是，指令和数据空间是完全分开的，一个用于取指令，另一个用存取于数据。所以与常见的冯·诺依曼结构不同的第一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但低档、中档和高档系列的指令总线位数分别为12、14和16位。第二点是：由于可以对程序和数据同时进行访问，CPU的取指和执行采用指令流水线结构，如图1.3所示，当一条指令被执行时允许下一条指令同时被取出，使得在每个时钟周期可以获得最高效率。周期0周期1周期2周期3周期4取指0执行0取指1执行1取指2执行2取指3执行3图1.3指令流水线结构示意图而在指令流水线结构中，取指和执行在时间

7、上是相互重叠的，所以才可能实现单周期指令。只有涉及到改变程序计数器PC(ProgramCounter)值的分支程序指令时，才需要两个周期。在后面的学习中，重点介绍的AT89S52单片机采用的就是哈佛结构。二、单片机的应用单片机是在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的CPU、存储器、输入/输出部件和时钟电路等。因此它具有体积小，使用灵活、成本低、易于产品化、抗干扰能力强，可在各种恶劣环境下可靠地工作等特点。特别是它应用面广，控制能力强，使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到了广泛的应用。单片机主要可用于以下几方面：

8、1．家用电器已广泛应用于家用电器的自动控制中。如：洗衣机、空调机、电冰箱、彩色电视机、录像机、VCD、音响设备、手机和BP机等。单片机的