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单片微型计算机概述优秀课件

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单片微型计算机C第1讲(机械)

单片微型计算机C第1讲(机械)
处理器性能
随着半导体工艺的进步，单片微 型计算机的处理器性能不断提升，
运算速度更快，处理能力更强。
存储技术
新型存储技术的研发和应用，如 Flash存储器、高速缓存等，提高 了单片微型计算机的存储容量和读 写速度。
通信接口
无线通信接口的集成，使得单片微 型计算机能够实现无线数据传输和 控制，扩展了应用范围。
CPU通过内部总线与存储器和输入输 出接口相连，实现数据传输和控制信 号的传递。
存储器
01
02
03
04
存储器是单片微型计算机中用 于存储数据的部件。
存储器分为只读存储器 （ROM）、随机存取存储器 （RAM）和Flash存储器等类
型。
ROM用于存储程序和数据， RAM用于存储运行中的程序 和数据，Flash存储器用于长
VS
详细描述
在机械设备的故障诊断与维护中，单片微 型计算机可以实时监测设备的运行状态， 一旦发现异常情况，立即发出警报并记录 相关数据。通过分析这些数据，技术人员 可以快速定位故障原因，采取相应的维护 措施，确保设备正常运行，延长设备使用 寿命。
05
单片微型计算机的发展趋势与未 来展望
技术创新与性能提升
期保存数据。
存储器的容量和速度是影响单 片微型计算机性能的重要因素
。
输入输出接口
01
输入输出接口是单片微型计算机中用于连接外部设备和进行数 据传输的部件。
02
常见的输入输出接口包括并行接口、串行接口、中断控制器和
定时器等。
输入输出接口通过数据总线、地址总线和控制总线与CPU相连，
03
实现数据传输和控制信号的传递。
详细描述
在机械控制系统的设计中，单片微型计算机能够快速、准确地处理各种输入信号，并根据预设的控制 算法输出相应的控制信号，实现对机械设备的精确控制。这有助于提高生产效率和产品质量，降低能 耗和减少人工干预。

单片微型计算机概述end

单片微型计算机概述end

由于单片微型计算机的特殊结构和功能限 制，开发难度相对较大，需要专业的开发 工具和编程语言。
可扩展性有限
软件资源相对较少
单片微型计算机的硬件配置固定，可扩展 性有限，无法像普通计算机一样方便地升 级和扩展。
相对于普通计算机来说，单片微型计算机 的软件资源相对较少，可能需要自行开发 或寻找特定的软件库。
04
CATALOGUE
单片微型计算机编程语言
汇编语言
汇编语言是一种低级编程语言， 与硬件紧密相关，可以直接控制
硬件的运作。
汇编语言具有高度的可移植性， 可以在不同的单片微型计算机上
运行。
汇编语言代码执行效率高，但编 写难度较大，需要具备硬件知识
。
C语言
C语言是一种中级编程语言，介于汇编语言和高级编程语言之间。
由于单片微型计算机的电路和 元件都集成在一块芯片上，减 少了外部元件的连接，因此减 少了故障发生的可能性，提高 了系统的可靠性。
单片微型计算机的生产规模大 ，制造成本低，价格相对较低 ，适合于大规模生产和应用。
缺点
功能相对较弱
开发难度较大
由于单片微型计算机的资源有限，其功能 相对于普通计算机来说较弱，处理速度和 存储容量等方面可能存在限制。
中断系统
中断源
中断源是指能够引起单片微型计 算机中断的信号或事件。常见的 中断源包括定时器溢出、串行通 信接收、外部中断等。
中断优先级
中断优先级用于确定不同中断源 的处理顺序。优先级高的中断会 优先得到处理。
中断处理过程
中断处理过程包括保存现场、处 理中断事件、恢复现场三个阶段 。在中断处理过程中，单片微型 计算机需要暂停当前程序的执行 ，转而处理中断事件，处理完毕 后再恢复现场，继续执行程序。

第1章 单片微型计算机概述

第1章 单片微型计算机概述

5
中国的单片机现状
1. 台湾华邦 2. 台湾凌阳 3. 海尔 4. 珠海建荣科技
6
1.3 单片机的特点
（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、 性价比高。
（2）数据大都在单片机内部传送，运行速 度快，抗干扰能力强，可靠性高。 （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系 统。 （4）应用广泛，既可用于工业自动控制等 场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用 电器等领域。
7
8
微机与单片机的区别
单片机为专用系统，即每 个单片机可能不同。 无操作系统，只有用户软 件，面向控制。 用户软件固化在ROM中， 不能变化。 无标准外设，只有少量按 键和显示装置。 设计时需借助仿真器、编 程器和PC等工具。 微机为通用系统，即每个 PC基本相似。 有操作系统，也有用户软 件，面向计算。 用户软件运行在RAM，可 定制。 有标准外设，如键盘、显 示器等。 直接在操作系统之上设计 程序。
码 美 表国 标 准 信 息 交 换
1束放映
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1、什么叫单片机 （SCM）？ 将CPU、存储器、总 线、I/O接口电路等部 件集成在一个芯片内。
单片计算机 （单个 IC）
单片机系统
用户软件

即单片机
CPU
内存
接口电路
外设
3

2、从单片机用途看，单片机也称为MCU, 或嵌入式系统。

嵌入式系统
单片机温 控系统
4
单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性 价比高的特点，在过程控制、机电一体化产品、智 能仪器、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到 广泛应用。 单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发 展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发 了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。 单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机 里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。

《微型计算机概述》课件

《微型计算机概述》课件

通信设备
微型计算机被广泛应用于通信 设备的控制和数据处理。
医疗设备
微型计算机在医疗领域中发挥 着重要的作用，用于医疗设备 的控制和数据处理。
军事设备
微型计算机在军事设备中应用 广泛，用于武器系统的控制和 数据处理。
微型计算机的发展趋势
1
网络化
2
微型计算机将更深入地与网络相连，实
现更高效的信息交流。
发展历程
从早期的微型计算机到现代个人计算机，微型计算机经历了多次技术革新和演变。
基本构成部分
微型计算机由处理器、存储器（包括内存和硬盘）、输入/输出设备和总线等基本构成部分 组成。
微型计算机的特点
1 小型化
微型计算机体积小巧，便 于携带和使用。
2 低功耗
微型计算机具有较低的功 耗，能够更节能。
3 高性能
《微型计算机概述》PPT 课件
探索微型计算机的奇妙世界！了解什么是微型计算机、它的特点和应用领域， 以及未来的发展趋势和前景。
什么是微型计算机？
微型计算机是一种小型、低功耗、高性能、功能强大并且易于扩展和维护的计算机系统。
定义
微型计算机是一种小型计算机系统，由处理器、存储器、输入/输出设备和总线等基本构成 部分组成。
尽管小巧，微型计算机却 具备强大的计算和处理能 力。
4 功能强大
微型计算机具有丰富的功能，能够完成各种 任务。

5 易于扩展和维护
微型计算机的硬件和软件都可以方便地进行 扩展和维护。
微型计算机的应用领域
个人计算机
微型计算机广泛应用于个人使 用的计算机系统。
工业控制系统
微型计算机在工业生产中起着 关键的控制和监测作用。
3
安全化

单片微型计算机的硬件结构PPT课件

单片微型计算机的硬件结构PPT课件
（4）并行I/O引脚 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。每
一并行口包括输出锁存器、三态输入缓冲器、输出场效应管。 1）P0.0 ～ P0.7： P0口，8位双向口线。在系统扩展时，P0.0 ～ P0.7
分时提供低8位地址信息和8位双向数据信息。 当单片机与外扩芯片交换信息时，P0.0 ～ P0.7先送出外扩芯片的低8位
时序部件
AR 地址线
PSW
ALU
ID R0
IR
数据线
图2-2 典型微处理器模型的内部结构框图
3
第2章 单片微型计算机的硬件结构
2 存储器 微型计算机的存储器用于存储数据和程序，是一种采用大规模或
超大规模集成电路工艺制成的存储器芯片，通常分为ROM（只读存储 器）和RAM（随机存取存储器）两大类。
ROM存储器在正常工作时只能读不能写，通常用来存放固定程序 和常数。
地址，并在ALE信号的作用下将地址信息锁存在外部锁存器中，然后再传送数 据信息。
在没有外扩芯片时，P0.0 ～ P0.7作为一般的I/O线使用，可以直接与外 设通信。此外，由于P0.0 ～ P0.7的输出驱动电路时开漏的，所以在使用 P0.0 ～ P0.7驱动集电极开路电路或漏极开路电路时需外接上拉电阻。
2.2.2 MCS-51单片机的外部引脚
MCS-51单片机主要采用40脚双列直插式封装，引脚的排列如图2-7所示
⒈ 电源引脚 （1） VCC（40）： 芯片电源，接+5V； （2） VSS（20） ： 接地端；
⒉ 时钟引脚 （1）XTAL1（18）：晶体振荡器信号输入。 （2）XTAL2（19）：晶体振荡器信号输出。
RAM存储器在正常工作时既能读又能写，通常用来存放原始数据、 中间结果、最终结果和实时数据等。

第1章 单片微型计算机概述

第1章 单片微型计算机概述

注意：但是在实际应用时，应首选ATMEL公司AT89 系列产品，因为使用方面。
第1章 单片微型计算机概述
四、单片机环境温度问题
单片机应用中的环境温度问题，是指单片机应 用中的抗干扰特性和温度特性。由于单片机的应用 是面向工业现场，因此，它应具有很强的抗干扰能 力，这是其他计算机无法相比的。单片机的温度特 性，与其他集成电路芯片一样，按所能适应的环境 温度，可分为如下三个等级： 民用级：0～+70℃ 工业级：-40～+85℃ 军用级：-65～+125℃ 因此，在工业应用中应根据现场环境温度来选 择单片机芯片。
单片 机硬 件系 统
单片 机软 件系 统
单片 机应 用系 统
图1.6 单片机应用系统的组成
第1章 单片微型计算机概述
1.1.3 80C51单片机系列
Intel公司生产的MCS系列单片机，尽管单片机型号 很多，但从目前来看，使用最为广泛的应该MCS-51单片 机。本书主要研究MCS-51系列8位单片机80C51。分析 和研究80C51的硬件结构、工作原理、软件及工程应用系 统的设计。 80C51系列单片机如表1-1所示。表1-1中列出了 80C51单片机系列的芯片型号及主要技术指标，由此可对 80C51单片机系列有一个全面的了解。下面我们就在这个 表的基础上进一步对80C51系列单片机作一些说明。
第1章 单片微型计算机概述
1.2.2、单片机产品近况
单片机产品已达60多个系列，600多个品种。但近年来 推出的与80C51兼容的主要产品有： 1、ATMEL公司E2PROM、Flash存储器技术的AT89 系列单片机。 2、Philips公司的80C51、80C550、80C552系列。 3、 Motorola公司M68HC05系列。 4、Microchip公司PIC系列。 5、ADI公司的ADμ C8xx高精度ADC系列。 6、LG公司的GMS90/97低压高速系列。 7、Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系 列。 8、Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。

单片微型计算机原理与设计1章PPT课件


单片微型计算机的应用领域
智能仪表
单片机可以用于实现各种智能 仪表的测控和数据处理，如水
表、电表、燃气表等。
工业控制
单片机在工业控制领域中有着 广泛的应用，如自动化生产线 、机器人等。
智能家居
单片机可以用于实现各种智能 家居设备的控制和监测，如智 能门锁、智能照明等。
物联网
单片机作为嵌入式系统的核心 ，在物联网中发挥着重要的作 用，如传感器节点、智能网关
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统利用单片微型计 算机实现生产过程的自动化和智能化。
工业自动化控制系统还包括机器人、 自动化流水线等设备，这些设备通过 与单片微型计算机的连接，实现了高 效、精准的生产控制。
单片微型计算机在工业自动化控制系 统中扮演着重要的角色，它可以对生 产设备进行实时监测和控制，提高生 产效率和产品质量。
等。
02
单片微型计算机的基本组成
中央处理器
01
中央处理器（CPU）是 单片微型计算机的核心 部件，负责执行指令和 处理数据。
02
CPU由算术逻辑单元、 控制单元和寄存器组等 组成，通过内部总线连 接在一起。
03
CPU按照程序指令的要 求，对数据进行运算、 传输和存储等操作，并 输出结果。
04
CPU的性能指标主要包 括运算速度、字长和指 令集等。
单片微型计算机原理与设计1 章ppt课件
• 单片微型计算机概述 • 单片微型计算机的基本组成 • 单片微型计算机的工作原理
• 单片微型计算机的设计方法 • 单片微型计算机的实际应用案例
01
单片微型计算机概述
单片微型计算机的定义
• 单片微型计算机，也称为单片机，是一种集成了微处理器、存 储器、输入输出接口等功能的集成电路芯片。它具有体积小、 功耗低、可靠性高等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。

第1章单片微型计算机基础知识课件


第一章 第一节
1.1.2 单片机发展概况
第一阶段（1974～1978）：初级单片机阶段。以Intel公司
的MCS-48为代表。这个系列的单片机在片内集成了8位CPU、并行I/O口、 8位定时/计数器、RAM等，无串行I/O口，寻址范围不大于４Ｋ。
第二阶段（1978～1983）：高性能单片机阶段。以MCS-
(6)科学研究 小到实验测控台，大到卫星、运
载火箭，单片机都发挥着极其重要的作用。 (7) 国防现代化 各种军事装备管理通信系统都
有单片机深入其中。
2. 单片机的应用特点 (1) 面向控制的应用
由于单片机内部采用了微控制技术，其结构及功能均 按自动控制的要求设计，因而主要应用于控制领域。微控 制技术从根本上改变了传统的控制系统设计思想，它通过 对单片机编程的方法代替由模拟电路或数字电路实现的大 部分控制功能，是对传统控制方式的一次革命。
CPU为16位以外，还采用了新颖的寄存器堆/逻辑部件（RALU），片内 RAM和ROM的容量进一步增大，片内ROM为8KB甚至更大且可以加密， 片内还带有高速输入输出部件、多通道10位A/D转换器，具有８级中断 等。近年来，32位单片机也已进入实用阶段。
1.1.3 单片机的应用及发展
1. 单片机的应用领域 (1) 生产自动化 自动化生产线、机器手、数控机床
32
2×16
5
4KB R0M
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4KB EPR0M
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无
256
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3×16
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8KB R0M
256
32
3×16
6
8KB EPROM

微型计算机概述PPT课件

7代产品，对应地产生了7个档次的微机系列。 1．第1代微机 第1代PC以IBM公司的IBM PC/XT机为代表，CPU
是8088，诞生于1981年。 2．第2代微机 IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT机标志着第2
代PC的诞生。它采用80286芯片作为CPU。 3．第3代微机 1987年，Intel公司推出了80386微处理器。386又进
（2）软件 计算机的软件（Software）是指为了运 行、管理和维护计算机系统所编制的各种程序的 总和。软件是计算机的“灵魂”，只有硬件而没 有软件的计算机是无法工作的。
2021/5/8
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2．主机与外部设备 （1）主机 从功能上讲，主机主要包括CPU和内存储器。 CPU：CPU是微机的“大脑”，由运算器和控制器组成。 内存储器：存储器在计算机中起着存储各种信息的作用，
的APPLE II（苹果2）机（如图1-1所示）和中华学习机都 是其中的典型代表。但目前国内市场上的主流产品是所谓 PC系列微型计算机，它起源于IBM公司于1980年推出的 IBM PC以及随后相继推出的IBM PC/XT和IBM PC/AT， 如图1-2所示。
2021/5/8
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1.1.2 微型计算机的档次 从第1代微机问世到今天，CPU芯片已经发展到第
6．第6代微机
1998年，Intel公司推出了Pentium Ⅱ、Celeron，后来推出了 Pentium Ⅲ和Pentium 4。其他公司也推出了相同档次的 CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等。
7．第7代微机
2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处理器： Athlon 64和Athlon 64 FX，标志着64位微机的到来。2005年 2月，Intel公司也发布了64位处理器。

第一章单片微型计算机概述

存储器输出设备输入设备控制器运算器第一章 单片微型计算机概述1.1 计算机发展概述1.1.1 计算机的问世及其经典结构自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数字计算机以来，计算机的发展大致经历了五代的变化：⏹ 1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。

计算器(CALCULATOR) ENIAC （“埃尼阿克”）如图1.1所示ENIAC 是第一代电子管计算机，图1.1 ENIAC （“埃尼阿克”）时钟频率仅有100 KHz ，能在1秒钟的时间内完成5000次加法运算，体积庞大，成本很高，可靠性较低，与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响6月，他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一经典的计算机结构。

图 1.2 冯.诺伊曼结构⏹ 1958年开始的第二代晶体管计算机，运算速度提高到几万次至几十万次，可靠性冯.诺伊曼结构的基本内容: ① 用二进制形式表示数据和指令。

② 存储程序控制：程序和数据预先存入存储器中。

③ 计算机系统的5大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

提高，体积缩小，成本降低，工业控制机开始得到应用，磁芯作主存储器, 磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。

⏹1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机，使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络，可靠性进一步提高,体积进一步缩小，成本进一步下降，运算速度提高到几十万次至几百万次。

在此期间，形成机种多样化，生产系列化，使用系统化，小型计算机开始出现。

⏹1971年开始的第四代大规模集成电路计算机。

出现了微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小，成本更进一步降低，速度提高到每秒几百万次至几千万次。

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8.1 键盘及其接口 8.2 显示器接口 8.3 打印机接口 8.4 拨码盘及语音接口
第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口
9.1 概述 9.2 D/A转换器及其接口 9.3 A/D转换器及其接口
第10章 系统应用实例
10.1 步进电机控制系统 10.2 红外线感应自动门控制系统 10.3 通用多点温度控制系统
第1章 单片微型计算机概述
1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码
第2章 MCS-51单片机的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的基本结构 2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构 2.3 MCS-51单片机的存储器配置 2.4 CPU的时序及辅助电路
主要内容
第一章：单片微型计算机概述 第二章： MCS-51单片机的硬件结构 第三章： MCS-51单片机指令系统 第四章：汇编语言程序设计 第五章：定时/计数器与中断系统 第六章： MCS-51单片机系统扩展技术 第七章：串行通信及其接口 第八章： MCS-51单片机的人机界面接口 技 第术 九章： MCS-51与D/A及A/D转换器接 口 第十章：系统应用实例
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1.1 单片微型计算机发展概况
单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一 块芯片上的微型计算机。通常在芯片内含有CPU、 ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定时/计数器、中 断控制系统、系统时钟及系统总线等。单片机一词来 源于“Single Chip Microcomputer”(SCM)。“SCM” 一词目前国际上已基本上不大采用，而被微控制器 (MCU—Microcontroller Unit)或嵌入式控制器 (Embedded Controller)所代替。
单片微型计算机概述
建议参考书
《单片机原理及应用》 孙涵芳等编著 北京航空航天大学出版社
《单片机系统设计工及程应用》雷思孝等编著 西安电子科技大学出版社
《单片微型计算机原理及接口技术》 杨光友等编著 中国水利水电出版社
《新编单片机原理及应用》 潘永雄编著 西安电子科技大学出版社
《单片机原理与应用技术》黄惟公等编著 西安电子科技大学出版社
以数据检测、实时控制为目的的单片机具有体积 小、功能全、功耗低、可靠性高和性价比高的特点， 成为智能系统中一个必不可少的环节。
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1.1 单片微型计算机发展概况
单片机在过程控制、机电一体化产品、智能家用 电器、机器人、智能玩具、智能检测、智能仪器仪表 中，以及在制约生产环节的温度、压力、流量测量等 方面，均具有得天独厚的优势，其地位不能被通用微 机取代。在计算机网络及通讯等方面也得到广泛应用。
如果把MCS-48、MCS-51机型分别算作单片机发展进程中 的第一代和第二代，那么1984年由Intel公司推出的MCS-96系列 就成为单片机的第三代。这一代计算机的特点是字长16位、运 算速度快，但这一代计算机应用范围不广，并没有形成气候。 之所以16位MCS-96系列机(代表机型8098)取代不了MCS-51系列 机，正是因为微控制领域多数场合下字长用不着16位，而且 MCS-96系列机价格又普遍偏高。
第1章 单片微型计算机概述
1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码
1.1 单片微型计算机发展概况
通用微机和单片机是当代微型计算机发展的两 大分支，它们有各自的应用领域，不能互换。以 IBM-PC机为代表的通用微机，追求高速运行程序、 增大存储容量，采用了高速缓冲存储(Cache)技术、 虚拟存储技术、流水线作业技术、乱序执行技术等 一系列当代计算机新技术，数据处理的位数也达64 位，从而广泛应用在科学计算、图像处理、文字处 理、数学建模、系统仿真、数据批量处理等领域。
目前在市场上较为流行的单片机品种除Intel公司的MCS-51 、MCS-96系列外，还有：
Motorola 公司：68HC5、68HC11系列； Zilog公司：Z86EXXXPSC系列； Texas公司：MSP430FXX系列； Micro Chip公司：PIC16C系列。 这些产品中，MCS-51系列所占市场份额最大。世界上许多 知名生产厂家，如美国Intel、AMD、ATMEL、Winbond、 Temic等公司，以及其它国家的Simens、Philips、NEC、LG等， 都生产MCS-51系列单片机。生产该系列单片机的这些公司中， 又以Intel公司的产品时间最长、品种最多、应用最快。该系列机 的品种已达数百个，为此，MCS-51不仅成为市场上的佼佼者， 也成为高校教学的首选。
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1976年问世的MCS-48系列单片机的内部构造过于简单，以 其典型产品8048为例，内部仅由8位CPU、27条I/O线、1 KB ROM、64 B RAM和1个8位定时/计数器组成，由于没有集成串 行接口及中断控制，它的应用范围日益缩小。
1980年诞生的MCS-51系列单片机，虽然也是8位机，但由于 在内部结构上增加了通用异步接收/发送逻辑部件 UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，增强 了定时/计数、中断处理功能，在指令操作中又设置了大批位操 作指令，与片内位寻址空间一起构为当今 的主流机型。
第3章 MCS-51单片机指令系统
3.1 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明 3.2 寻址方式 3.3 分类指令
第4章 汇编语言程序设计
4.1 汇编语言基本概念 4.2 汇编语言程序设计
第5章 定时/计数器与中断系统
5.1 定时/计数器结构特点及控制 5.2 中断系统结构及管理 5.3 定时/计数器及中断系统综合应
第6章 MCS-51单片机系统扩展技术
6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念 6.2 程序存储器扩展技术 6.3 数据存储器扩展 6.4 输入/输出口扩展技术
第7章 串行通信及其接口
7.1 概述 7.2 MCS-51的串行口 7.3 串行口的控制
第8章 MCS-51单片机的人机界面接口技术