第四节并行输入/输出端口
一、概述
89C51单片机有四个8位并行I/O端口，记作P0、P1、P2和P3。
P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。
每个端口都包括一个锁存器(即特殊功能寄存器P0—P3)，一个输出驱动器和输入缓冲器，作为输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但这四个通道的功能不完全相同。
因为P1、P2、P3有固定的内部上拉电阻，所以有时称它们为准双向口。当用做输入时被拉高，低则要靠外部电路拉低。而P0则是真双向口，因为作为输入时它是悬浮的。
二、P0口
1、结构
1、2：三态门(控制信号为0是高阻态)；5：模拟开关；7、8：场效应管
2、P0口作为一般I／O口使用
三态门1、2的作用：控制读引脚还是读锁存器，高阻态起隔离作用。
MUX由指令控制。
当8051组成的系统，CPU对片内存储器和I／O口读写时，开关MUX处于下面位置，它把T2输入与锁存器的Q端接通；
当指令是读、写片外程序或数据，MUX控制置高电平，开关与上面接通。
CL=0时锁存，锁存总线信号。
读引脚为1，读引脚，读锁存器为高阻态；读锁存器为1，读锁存器，读引脚为高阻态。
1）P0口用作I/O输出口
一般的数据输出情况：当CPU执行输出指令时，写脉冲加在D 锁存器的CP上，这样与内部总线相连的D端的数据取反后就出现在端口，又经输出级FFT(T2)反相，在P0端口上出现的数据正好是内部总线的数据。注意：数据到端口，如输出为“1”，由于T1、T2均不导通，因此无法保证端口为高电平，如接一个上拉电阻，可以保证为高电平。
图中的缓冲器1用于CPU直接读端口数据。当执行一条由端口输入的指令时，“读引脚”脉冲把该三态缓冲器1打开，这样，端口上的数据经过缓冲器1读入到内部总线。这类操作由数据传送指令实现。
从图中还可看出，在读入端口引脚数据时由于输出驱动FET(T2)并接在引脚上，如果FET(T2)导通就会将输入的高电平拉成低电平，以致于产生误读。
在端口进行读操作时，如果在前面刚好输出了一个“0”（低电平），则T2是导通的，不管端口是否为低电平，读到的均为“0”。因此，读端口前一般应先向端口锁存器写入“l”。保证T2截止。注意：
如果给端口写1时，T1、T2均不导通，无法保证端口输出为高电平；
读引脚时，没有将T2关闭，端口输入1读到的是0，因此读端口前要保证T2是关闭的，最好给T2
写1。
读P0口D锁存器：8051有几条输
出指令功能特别强，属于“读－
修改—写”指令。
例如，执行—条“ANL P0，A”
指令的过程是：不直接读引脚上的数据，而是CPU先读P0口D锁存器中的数据，当“读锁存器”信号有效．三态缓冲器2开通，Q端数据送入内部总线和累加器A中的数据进行“逻辑与”操作，结果送P0端口锁存器。此时，锁存器的内容(Q端状态)和引脚是—致的。（有时由内部总线输出时，锁存器内容与端口内容可能不一致，以端口接一三极管基极为例，即P口输出为1，但P口实际不是高电平，读锁存器可以保证与运算时P口为1）
3、P0口作为地址／数据总线使用
CPU执行相应指令时（如MOVX指令、EA=0时MOVC 指令）片外存储器读写时，控制线C＝l，开关MUX拨向反相器输出端。P0口做地址／数据总线分时使用，先输
出地址，然后输入或读入数据。分为两种情况。
①P0口输出地址/数据总线：
MUX开关把CPU内部地址／数据线经反向器与驱动场效应管FET(T2)栅极接通。
②P0口输入数据：
这种情况也是先输出地址，然后将外存储器地址中的内容通过“读引脚”信号进入内部总线。
4、总结：
●P0既可作一般I／O端口用使用，又可作地址／数据总线使用。
● I/O输出时，必须外接上拉电阻，才能保证高电平可靠输出；
●作I／O输入时，必须先向对应的锁存器写入“1”，使T2截止，才能保证输入的正确。
●当P0口被地址／数据总线占用时，就无法再做I／O 口使用了。
●作I/O口时是准双向总线，扩展时是双向总线。
三、 P1口
1、P1口某位结构
P1口是一个准双向口。
2、工作原理
作通用I／O口使用。其电路结构见图，输出驱动部分与
P0口不同、内部有上拉负载电阻与电源相连。
编程时输入低8位地址
在8052中，P1.0作定时器2的外部计数触发输入端T2，P1.1作定时器2的外部控制输入端。
3、特点
当P1口输出高电平时、能向外提供拉电流负载，所以不必再接上拉电阻；在端口用作输入时，也必须先向对应的锁存器写入“1”，使T截止。
四、P2口
P2口既可以作通用I/O口，也可以作扩展时地址的高8位。
1、P2口某位结构与工作原理
和P1结构较相似，多了一个模拟开关和控制线。内部有上拉电阻，
故作I/O口时不用再接上拉电阻。
2、作通用I/O口
作通用I/O口时，模拟开关打道下端，注意输出信号是从锁存器的Q端，因此在模拟开关的后面加了一个非门。
复位后模拟开关自动和下面接通，不需要任何控制，直接作为I/O 口使用。
1、作扩展地址的高8位
当用到读或写片外扩展存储器或器件的指令时，由指令将模拟开关打到上方，地址高8位信号便可以输出。注意地址是只输出而不读入，由控制器发指令，从某个地址读数据或给某个地址写数据。
五、P3口
1、作用：
P3口是一个多功能端口：
第—功能：通用I／O口
第二功能：其他功能（见
右表）
2、结构及工作原理
P3口与P1口的差别在于
多了一个与非门和缓冲
器，正是这两个部分，使
得P3口除了具有P1口的
准双向I／O功能之外，
还可以使用各引脚所具有的第二功能。
与非门的作用实际上是一个开关，决定是输出锁存器上
的数据还是输出第二功能的信号。
复位后第二功能输出端和锁存器输出端Q都是高电平，此时用作I/O口或第二功能都不需要在设置，可以直接应用。
3、P3口作为通用I／O口使用
当作为I/O口时，第二输出功能端保持高电平。打开与非门，所以D锁存器输出端Q的状态可通过与非门送至FET场效应管输出，这是作通用I／O口输出的情况。
当P3口作为输入使用(即CPU读引脚状态)时。同P0—P2口一样，应由软件向口锁存器写“1”，即使得锁存器Q端保持为1，与非门0输出为0，FET场效应管截止，引脚端可作为高阻输入。当CPU发出读命
令时，使缓冲器的“读引脚”信号有效，三态缓冲器开通，于是引脚的状态经两个缓冲器到CPU内部路线。
4、P3口用作第二功能使用
当某位被用作第二功能时，该位的D锁存器Q应被内部硬件自动置1，使与非门对第二输出功能端是畅通的。
第二功能输入：第二功能输入时，读引脚无效。缓冲器2的作用是避免第二输入功能和端口直连，相互影响。
六、端口的负载能力和接口要求 (重要)
P0口的输出级与P1—P3口的输出级在结构上是不同的，因此，其负载能力与接口要求也各不相同。
P0口无上拉电阻，每一位输出可驱动8个LS型TTL 负载（>800μA）。
P1—P3口的输出级接有内部上拉负载电阻，每一位输出可驱动4个LS型TTL负载。
注意：对于我们在实验和课设中使用的AT89C51和AT89C52，它的最大引脚负载能力如下：
每条引脚最大灌电流（引脚低电平）10mA；
且P0口输入电流之和<26 mA,P1、P2、P3各口之和<15 mA;
所有端口之和<71 mA。
使用时要注意不要超过最大允许电流。一般通过电阻与端口连接。
对于80c51单片机(CHMOS)，端口能提供几毫安的输出
电流，故当作输出口去驱动一个普通晶体管的基极(或TTL电路输入端)时，应在端口与晶体管基极间串联一个电阻，以限制高电平输出时的电流。
第五节定时器/计数器（Timer/Counter）
一、概述
1、作用：
在工业检测、控制中，很多场合都要用到计数或者定时
功能。例如对外部脉冲进行计数、产生精确的定时时间、作串行口的波特率发生器等。
2、资源：8051有两个；8052有3个。
3、可以用作定时器，也可以用作计数器。
4、计满时溢出，并发出中断信号。
二、结构与工作原理
1、计数原理及特点：
1）其核心是16位加法计数器，(高8位为TH×，低8位为TL×)；
2）当对内部固定周期的脉冲信号计数时是定时器，对外部输入脉冲信号计数时是计数器；
3）每接收到一个计数脉冲，加法计数器的值就加1；
4）按不同的工作方式，可以作为16位计数器，也可以作为8位计数器。当计满时发生溢出，申请中断，并又从0开始继续计数。
5）定时器不管是定时还是计数，都不占用CPU时间，只有在溢出中断时才占用CPU时间。
6）定时最短分辨时间：每一个机器周期计一个数，最短分辨时间为一个机器周期；
7）计数最短分辨时间：计数时检测过程是有负跳变计数。在每个机
单片机内部由哪些部分组成 答：MCS-51单片机主要包括的内部结构有8位的CPU、4KB的ROM存储器、128B 的RAM存储器、两个定时器/计数器、中断系统、4个并行I/O接口、1个串行接口和片内的时钟振荡器。 2．MCS-51单片机存储器的组织结构是怎样的 答：MCS-51单片机的存储器组织采用哈佛结构，即分为相互独立的程序存储器和数据存储器两大空间结构。程序存储器空间由内部ROM存储器和外部ROM存储器组成。数据存储器也分为内部RAM存储器和外部RAM存储器。内部RAM存储器又可划分为工作寄存器区、位寻址区和一般数据RAM区，MCS-51单片机的特殊功能寄存器也实现在内部RAM 区。 3．8051单片机内部的特殊功能寄存器有哪些 答：累加器B寄存器程序状态字堆栈指针数据寄存器指针P1口P0口P2口P3口中断优先级控制器中断允许控制器定时器方式选择定时器控制器 定时器2控制器定时器0高8位定时器串行控制器串行数据缓冲器电源控制器 4．8051的内部数据存储器分为哪几个部分 答：特殊功能寄存器区，位寻址区，用户RAM区，工作寄存器区。 5．MCS-51单片机的工作寄存器有多少个共分为多少个区域如何选择工作寄存器区 答：地址范围在00H～1FH的区域被称为工作寄存器区，共有32个单元，这32个单元又分为4个区域，称为0区、1区、2区和3区，每个区域有8个单元，这8个单元拥有自己的寄存器名称，分别为R0、R1、…、R7。MCS-51单片机在工作过程中只能选定一个区域作为当前活动的工作寄存器区，单片机复位后系统设置0区为当前默认的工作寄存器区，如果用户需要应用其他工作寄存器区，必须通过软件改变寄存器区选择位的值来切换当前工作寄存器区，工作寄存器区选择位是特殊功能寄存器PSW中的RS1和RS0两位。其选择规则
第二章作业 2.1 8051单片机内部结构主要由哪些部件组成？各部件的主要功能各是什么？ 答：8051单片机在一块芯片中集成了CP U、RAM、ROM、定时/计数器、I/O接口等功能部件。 （1）一个面向控制的8位CPU。 （2）一个片内振荡器及时钟电路。 （3） 256字节片内RAM（低128字节做数据存储器，高128字节包含21个特殊功能寄存器SFR）。 （4） 4KB片内存程序存储器ROM。 （5） 4个8位并行I/O接口。 （6）一个全双工串行I/O接口。 （7） 2个16位定时/计数器T0/T1。 （8）为5个中断源配套的两级优先级嵌套的中断结构。 （9）有位寻址功能、适于布尔处理的位处理机。 各部件的主要功能：CPU是单片机的指挥、执行机构，由它读入用户编写的控制程序并逐条执行，主要由运算器和控制器两大部分组成；内振荡器及时钟电路CPU的操作需要精确的定时，这是用一个晶体振荡器产生稳定的时钟脉冲来控制的。MCS-51单片机在通常应用的情况下，使用6MHz或12MHz的振荡频率；RAM 的作用其中低128字节的数据存储器有工作寄存器（00H～1FH）,位寻址区，数据缓冲区。高128字节的内部数据存储器单元专用寄存器使用的，其单元地址为80H～FFH为专用寄存器；ROM用于存放编好的程序和表格常数；4个8位并行I/O 接口每个接口中，每个口的每一位口线都包含一个锁存器，一个输出驱动器和输入缓存器；一个全双工串行I/O接口一个发送缓存器，另一个接收缓存器；2个16位定时/计数器T0/T1它们各自由两个独立的8位寄存器组成，共有4个独立的寄存器：TH0，TL0，TH1，TL1。可以对这4个寄存器寻址，但不能把T0，T1当做一个16位寄存器来寻址； 位寻址功能：内部RAM的20H～2FH单元，既可以作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一位进行位操作；布尔处理：能在开光决策、逻辑电路仿真和实时控制方面非常有用。 2.4 8051的振荡周期和机器周期有什么关系？当振荡频率为10MHz时，机器周期是多少？ 答：一个机器周期=12个振荡周期；当振荡频率为10MHz时，机器周期是1us。 2.5 8031单片机有很多外接程序存储器时，实际它还有多少条I/O线可以用？当接有外部数据存储器时，还剩下多少条I/O线可以用？
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： ·中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部 件，是8位数据宽度的处理器，能处理8 位二进制数据或代码，CPU负责控制、指 挥和调度整个单元系统协调的工作，完成 运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储单 元和128个专用寄存器单元，它们是统一 编址的，专用寄存器只能用于存放控制指 令数据，用户只能访问，而不能用于存放 用户数据，所以，用户能使用的的RAM只 有128个，可存放读写的数据，运算的中 间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以 用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统： 8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可
满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路： 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051 单片机需外置振荡电容。 单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Pri nceton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。 下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图。 ■MCS-51的引脚说明： MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用 40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配 置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡 器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与 P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： ·Pin20:接地脚。
第二章单片机的基本结构与工作原理 2·1 80C51系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能都件?各个逻辑部件的主要功能是什么? 答:80C51系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件及分别有如下的主要功能。 (l)CPU(中央处理器):8位 功能:中央处理器由中央控制器与运算器一起构成。中央控制器是识别指令，并根据指令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件。 (2)片内RAM:128B 功能:在单片机中，用随机存取存储器(RAM)来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。一般，在单片机内部设置一定容量(64B至256B)的RAM。这样小容量的数据存储器以高速RAM的形式集成在单片机内，以加快单片机运行的速度。同时，这种结构的RAM还可以使存储器的功耗下降很多。 (3)特殊功能寄存器:21个 功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51单片机中各功能部件所对应的寄存器，用以存放相应功能部件的控制命令、状态或数据的区域。这是80C51系列单片机中最有特色的部分。现在所有80C51系列功能的增加和扩展几乎都是通过增加特殊功能寄存器(SFR)来达到的。 80C51系列单片机设有128B内部数据RAM结构的特殊功能寄存器(SFR)空间区。除 程序计数器PC和4个通用工作寄存器组外，其余所有的寄存器都在这个地址空间之内。 (4)程序存储器:4KB 功能:80C51单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。由于采用16位的程序计数器PC和16位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为64KB，而且这64KB地址空间是连续、统一的。 (5)并行I/O口:8位，4个 功能:为了满足"面向控制"实际应用的需要，80C51系列单片机提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O口。80C51系列单片机的并行I/O口，不仅可灵活地选作输人或输出，而且还具有多种功能。例如，它既是I/O口，又是系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围。 (6)串行接口:全双工，1个 功能:全双工串行I/O口，提供了与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连的能力;甚至可用多个单片机相连构成多机系统，使单片机的功能更强和应用更广。 (7)定时器/计数器:16位，2个 功能:在单片机的实际应用中，定时器/计数器提供精确的定时，或者对外部事件进行计数。为了减少软件开销和提高单片机的实时控制能力，因而均在单片机内部设置定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。 (8)片内时钟电路:1个 功能:计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律地一个节拍一个节拍地执行各种操作的。各种计算机均有自己的固定时序和定时电路。同样，80C51系列单片机内部也设有定时电路，只须外接振荡元件即可工作。外接振荡元件一般选用晶体振荡器，或用价廉的RC振荡器，也可用外部时钟源作振荡元件。近来也有的单片机将振荡元件也集成在芯片内部，这样不仅大大缩小了单片机的体积，同时也方便了使用。 2·2 80C51系列单片机有哪些信号需要芯片引脚以第二功能的方式提供？
51单片机的内部结构 MCS-51单片机内部结构 8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、 并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： ·中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位 二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控 制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据， 所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义 的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统： 8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
单片机内部结构详解 MCS-51单片机结构 MCS-51系列单片机产品有8051，8031，8751，80C51，80C31等型号（前三种为CMOS芯片，后两种为CHMOS芯片）。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8051内部设有4K字节的掩模ROM程序存储器，8031片内没有程序存储器，而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。由ATMEL公司生产的89C51将EPROM改成了4K的闪速存储器，他们的结构大同小异，本章将对8051单片机的结构作一介绍。 MCS-51单片机组成 MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。MCS-51单片机内包含下列几个部件： ◆ 一个8位CPU； ◆ 一个片内振荡器及时钟电路； ◆ 4K字节ROM程序存储器； ◆ 128字节RAM数据存储器； ◆ 两个16位定时器/计数器； ◆ 可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路； ◆ 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）； ◆ 一个可编程全双工串行口； ◆ 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。
8051单片机框图如图所示。各功能部件由内部总线联接在一起。图中4K（4096）字节的ROM存储器部分用EPROM替换就成为8751；图中去掉ROM部分就成为8031的结构图。 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。可以对半字节（4位）、单字节等数据进行操作。例如能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算和与、或、异或、求补、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。 8051运算器还包含有一个布尔处理器，用来处理位操作。它是以进位标志位C为累加器的， 可执行置位、复位、取反、等于1转移、等于0转移、等于1转移且清0以及进位标志位与其 他可寻址的位之间进行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻 辑与、或操作。 2. 程序计数器PC 程序计数器PC用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对64K程序存储器直接寻址。执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。 ?指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令 寄存器，经译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。 ?定时与控制部件 ①时钟电路 8051片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，X TAL1和 X TAL2分别为振荡电路的输入和输出端，时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式时钟电路如图2-2所示。 在X TAL1和 X TAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件通常采用 石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振可以在1.2MH z到12MH z之间选择，电容值在5-30P F之间选择，电容的大小可起频率微调作用。
单片机的基本组成 在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机 一、计算机的经典结构 在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。 1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。 二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）。逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。 2、程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。 3、计算机的经典结构 根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。 图1.1.1 计算机经典结构图 对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。 二、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态 1、微型计算机组成 将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller），即CPU(Center Processing Unit )。这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。 图1.1.2 微型计算机系统结构图
2、应用形态 （1）系统机（多版机） 微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。 图1.1.3 微型计算机结构图 这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。由于较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算和应用系统开发。 (2)单板机 将CPU、存储器、I/O接口芯片和简单的I/O设备等装配在一块线路板上，再配上监控程序（固化在ROM中）就构成了单板机。 图1.1.4 单板机结构图 实验开发系统就是单板机的典型形态：由于有硬件和软件，能独立运行，但I/O设备简单，特别是软件资源少（只有监控程序），不能应用于海量计算和大型应用程序的开发，主要用于计算机原理教学和简单的测试（调试）系统。 三单片机 将CPU、存储器、I/O接口电路集成到一块芯片上，这个芯片称为单片机。