第一讲单片机硬件基础

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1、第一章单片机系统硬件基础单片机硬件基础是学习单片机系统设计和软件开发的基础知识。本章内容包括单片机基木概念、单片机内部各个部件作用、单片机最小系统的组成、以及单片机的工作模式。1.1单片机基本原理木小节以理论叙述为主，通过叙述、举例介绍单片机的基木概念、单片机系统基木原理以及常用单片机的内部资源。学习任务：1.了解单片机的基本感念和应用；2.掌握单片机DIP40封装引脚和应用。1.1.1单片机基本感念一、单片机的定义日常生活小使用PC机是一种微型的计算机系统，内部结构主要由CPU、内存、内部功能单元和1/0接口电路等部分组成，每一部分至少需要一

2、片集成电路，各个部件通过主板连接才能组成计算机的主机，如图1-1-1所示。微型计算机系统A输入设备输入接口电路/I—N输出接口电路CPU硬件系统输JIJ设备软件系统图1-1-1微型计算机系统组成示意图单片机是单片微型计算机(MonolithicMicrocomputer或SingleChipMicrocomputer)的简称，是一种集成在一个芯片上的微型计算机系统。它是微型计算机的一个分支，它与计算机系统的主要区别在于其结构、组成以及应用领域不同。首先它把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、基木输入

3、瀚出(Input/Output)接口电路、定时/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等部件都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机峡件。单片机内部结构示意图如图1・1・2所示。单片机在早期的自动化住产控制领域屮应用得十分广泛，因此单片机也称为微控制器(MicrocontrollerUnit),简称MCUoTINTRXDTXD图1-1-2单片机内部结构示意图二、单片机系列出现较早也是最成熟的单片机为Intel公司的MCS-51系列，如Intel8031>Intel8051>Intel8751等型号，该单片机的字长为8位，具有完善的结构和优越的

4、性能，以及较高的性价比和要求较低的开发环境，因此，后来很多厂商或公司沿用或参考了Intel公司的MCS-51内核，相继开发出了自己的单片机产品，如PHILIPS>Dallas>ATMEL等公司，并增加和扩展了单片机的很多功能。单片机型号很多，但采用MCS-51内核的单片机常简称为51单片机。冃前市场流行的8位单片机多为ATMEL公司的AT89系列、国内品牌STC系列等。STC单片机为增强51系列，支持串口在线下载(1SP)、内部看门狗和内部E2PROM在应用编程(IAP),个别型号内部设计有A/D转换器，由于STC单片机功能强且价格低，市场容易

5、购置，实验和研发成木较低，因此木书案例多以STC单片机介绍。三、单片机应用单片机的运行■计算机一样，也需要必要的硬件和软件。程序是单片机系统的软件，通过程序下载到单片机内部ROM中，既可以让单片机运行，从而实现微型计算机的棊木功能。虽然单片机不能加载复杂的操作系统，但单片机是-•种程序简单芯片化的计算机，各功能部件在芯片屮的布局和结构达到最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。在实际应用中，通常很难将单片机直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件以及软件，才能构成一个单片机应用系统。图1-1-3是一个由单片

6、机设计的校园自动打铃定时器系统原理。数码管时间显示1继电器：-220V图1-1-3校园自动打铃定时器单片机是一种芯片级计算机系统，具有数据运算和处理的能力，它可以嵌入到很多电子设备的电路系统中，实现智能化检测和控制。单片机应用领域非常广泛，主要集中在以下几个方面：(1)冃动控制工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。单片机结合不同类型的传感器，可实现电信号、湿度、温度、流量、压力、速度和位移等物理量的测量。在测控系统、工业生产机器人的过程控制、医疗、机电一体化设备和仪器仪表中有着广泛的应用。(2)家用电器单片机系统具有体积小、功耗低、扩展

7、灵活、微型化和使用方便等优点，在家用电器方面也有着广泛应用。单片机系统能够完成电子系统的输入和口动操作，非常适合于对家用电器的智能控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代，现己广泛应用于全白动洗衣机、空调、电视机、微波炉、电冰箱以及各种视听设备中。(3)其它领域智能化的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视各种仪表等装置中都离不开单片机。单片机在机器人、汽车、航空航天、军事等领域也有广泛的应用。1丄2单片机的外部引脚一、单片机外部引脚和逻辑符号常用的AT89C51/52、STC89C51单片机

8、都釆用DIPO40封装。图1-3-1(a)为DIP40单片机封装外形引脚的分布，图1/・1(b)脚单片机的电路符号。40个引脚按功能分为4个部分，即电