第2章单片机根本.doc

单片微型计算机机原理及其应用 张毅坤等编 西安电子科技大学（1998/8 第1版 第7次印刷） 2004/01 第一稿 （自动化0101-04） 柴 钰 单片微型计算机机原理及其应用 课程简介 ★课程的性质、教育目标及任务 性质：本课程是电气工程与自动化专业必修的专业技术基础课；是一门实践性很强的课程。 目标与任务是：通过本课程的学习，使学生掌握单片机的工作原理、基本性能和使用单片机构成应用系统的基本方法、设计原理。为后续课程的学习以及今后单片机的应用、系统分析和设计、开发提供必要的技术基础。 教学内容 本课程以MCS-51系列单片机为基础，系统介绍单片机结构、组成原理及指令系统，通过实例介绍单片机系统常用接口及扩展电路。 ★基本要求 1、了解单片机的发展概况、系统的设计、开发、研制的过程。了解开发工具的的结构、原理，掌握开发工具的应用。 2、掌握单片机的基本结构、常用外设的工作原理及其接口、软件控制方法，一般抗干扰的措施。 3、掌握单片机的寻址方式、指令内容以及应用。 4、掌握单片机系统的一般设计原则及实际应用系统硬软件的分析方法。 5、重视实验课的学习，重视动手能力、分析问题解决问题能力的培养。 ★教材与参考书 教材： 《单片微型计算机原理及其应用》张毅坤等编西安电子科技大学出版社 参考书： 1、《单片机基础》 北京航空航天大学出版社 李广第编著 2、《MCS-51单片机应用系统设计》北京航空航天大学出版社 何立民 3、《MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用》 薛均义等编著西安交通大学出版社 1997年8月第二版等有关单片机的书及资料均可。 实验指导书：《单片机实验指导书》 自编 ★网站网址：集成网、21IC、INTEL、MOTOROLA等均可 ★学习方法、手段及成绩 以课堂教学为主，实验、自习、作业、答疑为辅。作业(每两周交一次作业)、平时、实验成绩占40%，期中考试10%，期末50%。 （每班一份教学进度，各班班长确定答疑时间） 第2章　单片机基础 概述 ★计算机是微电子学与计算机数字相结合的产物，微电子学的基本元件及其集成电路构成它的硬件基础，而计算数字的计算方法与数据结构则构成其软件基础。 ★1945年世界上第一台电子数字计算机ENIAC出现后，先后由电子管，晶闸管，集成电路及超大规模集成电路计算机——微电子技术的进步密切相关。 ★单片机（Single Chip microcontroller）：将数字计算器的四个（运算器，控制器，数据与程序存储器，输入与输出接口）部分都集成在一块晶体芯片上。 2.1.1 单片机的产生与发展 单片机出现的历史并不长, 但发展十分迅猛。 它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步, 自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来, 它的发展到目前为止大致可分为5个阶段: 第1阶段（1971～1976）: 单片机发展的初级阶段。 1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel 4004, 并配有RAM、 ROM和移位寄存器, 构成了第一台MCS—4微处理器, 而后又推出了8位微处理器Intel 8008, 以及其它各公司相继推出的8位微处理器。 第2阶段（1976～1980）: 低性能单片机阶段。 以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表, 采用将8位CPU、 8位并行I/O接口、 8位定时/计数器、 RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构, 虽然其寻址范围有限（不大于4 KB）, 也没有串行I/O, RAM、 ROM容量小, 中断系统也较简单, 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、 仪表等的需要。 第3阶段（1980～1983）: 高性能实用性很强的单片机阶段（以MCS—51系列为代表）。 这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口, 有多级中断处理系统, 多个16位定时器/计数器。 片内RAM、 ROM的容量加大,且寻址范围可达64 KB, 个别片内还带有A/D转换接口。 第4阶段（1983～80年代末）:16位（全功能）单片机阶段。 1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS—96系列, 由于其采用了必威体育精装版的制造工艺, 使芯片集成度高达12万只晶体管/片。 第5阶段（90年代）:（量体裁衣）单片机在集成度、多元化功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展。 2.1.2单片机的应用 由于单片机具有体积小、 重量轻、 价格便宜、 功耗低, 控制功能强及运算速度快等特点, 因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。按照单片机的特点, 其应用可分为单机应用与多机应用。 2.1.3 单片机系列简