第1章单片机的基础知识a

第一章单片机入门知识概述1.1 单片机的发展历程单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。

综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。

单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。

（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。

既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。

（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。

特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。

（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。

1. 单片机技术的发展特点自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。

纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。

（1）单片机寿命长这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。

随着半导体技术的飞速发展，MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有20岁以上，产量仍是上升的。

这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。

第一章单片机基础知识单片机基础知识单片机（Microcontroller）是一种被广泛应用于电子设备中的微型计算机芯片，它集成了中央处理器（CPU）、存储器、输入输出端口及定时器等重要元件。

它的应用范围非常广泛，从简单的家电控制器到复杂的工控系统，无不离开单片机的应用。

一、单片机的起源及发展单片机的起源可以追溯到上世纪70年代早期，当时Intel公司推出了Intel 8048和Intel 8051，这两款单片机被视为单片机的奠基之作。

此后，各大芯片厂商纷纷推出了自己的单片机产品，并且随着技术的不断进步，单片机的功能和性能也得到了极大的提升。

二、单片机的组成单片机由CPU、存储器、输入输出端口和定时器等组成。

其中，CPU是单片机的核心部件，它负责执行指令和进行计算。

存储器主要用来存储程序指令和数据。

输入输出端口用于与外部设备进行数据交互。

定时器则负责计算时间和生成定时信号。

三、单片机的工作原理单片机以时钟信号驱动，指令按照一定的时序依次执行。

当单片机上电后，首先会复位，然后进入初始化程序，接着执行主程序。

单片机可以根据需要从输入端口读取数据，经过处理后再通过输出端口输出结果。

四、单片机的应用单片机广泛应用于各个领域，如家电控制、工控系统、汽车电子、医疗设备等。

以家电控制为例，我们可以通过单片机来实现空调的温度控制、洗衣机的程序控制、电视机的遥控功能等。

五、单片机的学习方法学习单片机需要掌握汇编语言和C语言编程。

首先，我们需要了解单片机的基本原理和功能，然后学习如何使用编译器和开发环境搭建单片机的开发环境。

接下来，可以通过编写简单的程序来加深对单片机的理解，并逐步掌握单片机的高级功能和应用。

六、单片机的发展趋势随着科技的不断进步，单片机的功能和性能将会不断提升。

未来，单片机将朝着低功耗、高性能和高可靠性的方向发展。

同时，随着物联网的兴起，单片机的应用也将会更加广泛。

七、总结单片机作为一种重要的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。

第1章单片机基础知识1.1 单片机概述1.2 单片机的组成结构1.3 单片机的工作过程1.4 单片机的主要品种系列1.5 单片机应用系统的开发1.6 任务1 用单片机控制闪烁灯1.7 数制与码制基础1.1.1 微型计算机电子计算机高速发展到今天，通常可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。

它们在系统结构和基本工作原理方面并无本质的区别，只是在体积、性能和应用领域方面有所不同。

软件系统硬件系统＋控 制 器运 算 器存 储 器输入设备CPU 微型计算机系统输入接口电路输出接口电路输出设备1.1.2 单片机的概念1、概念单片机是指将CPU、存储器、定时/计数器、I/O接口电路和必要的外设集成在一块芯片上的微型计算机，其构成一个既小巧又很完善的计算机硬件系统，实现微机的基本功能，因此早期称其为单片微型计算机SCM（Single Chip Microcomputer），简称单片机。

单片机芯片CPU RAM，ROM I/O接口电路定时/计数器必要外设1.1.2 单片机的概念2、单片机与通用微型计算机CPU的区别（1）通用的微型计算机CPU它以发展超强运算速度与强大数据处理能力为己任，如Intel公司目前的“酷睿2”微处理器，已将4片高达2.53GHz时钟频率的可协同并行运行的CPU核心模块集成于一片芯片内；通用的微型计算机CPU价格较高，体积较大，功耗也很高。

（2）单片机它主要用于控制领域，也发展了16位、32位等机型，但发展方向是高可靠性、抗干扰、低功耗、低电压、低噪音和低成本；单片机芯片在没有被使用者开发前，只是一片集成电路，如对其进行应用开发，便成为一个小型的微机控制系统。

1.1.3 单片机的特点（1）体积小巧（2）可靠性高（3）控制功能强（4）易于扩展（5）低电压、低功耗（6）性能价格比优异1.1.4 单片机的发展历史（1）低性能8位单片机阶段约1976～1978年，以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表，主要用于工业控制领域。

单片机及控制-第一章单片机基础知识单片机及控制第一章单片机基础知识在当今科技飞速发展的时代，单片机作为一种重要的微控制器，广泛应用于各个领域，从家用电器到工业自动化，从汽车电子到航空航天，都能看到单片机的身影。

那么，什么是单片机？它又是如何工作的呢？让我们一起来揭开单片机的神秘面纱，走进单片机的基础知识世界。

单片机，顾名思义，就是将计算机的主要功能部件集成在一块芯片上的微型计算机。

它通常包括中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入/输出接口（I/O 接口）、定时器/计数器以及中断系统等。

这些部件协同工作，使得单片机能够完成各种复杂的控制任务。

中央处理器（CPU）是单片机的核心，它负责执行指令和进行数据运算。

就像人的大脑一样，指挥着整个系统的运行。

单片机的 CPU 虽然性能不如我们常见的个人电脑 CPU 那么强大，但它具有功耗低、体积小、成本低等优点，非常适合用于控制特定的设备和系统。

存储器是单片机用来存储程序和数据的地方。

程序存储器用于存放单片机运行所需的程序代码，数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据。

程序存储器通常是只读存储器（ROM），如闪存（Flash），而数据存储器可以是随机存取存储器（RAM）。

输入/输出接口（I/O 接口）是单片机与外部世界进行交互的通道。

通过这些接口，单片机可以接收外部的输入信号，如传感器的检测信号，也可以向外输出控制信号，驱动执行机构工作。

例如，控制电机的转动、点亮 LED 灯等。

定时器/计数器在单片机中也起着重要的作用。

它们可以用于实现定时功能，比如定时发送数据、控制周期性的操作等。

计数器则可以用于对外部脉冲进行计数，实现测量、计数等功能。

中断系统则让单片机能够及时响应外部的紧急事件。

当有中断请求发生时，单片机可以暂停当前正在执行的任务，转而去处理中断服务程序，处理完后再返回原来的任务继续执行。

单片机的工作过程可以简单地描述为：首先，通过编程将所需的控制程序写入程序存储器。