1.4 单片微型计算机
单片机 = CPU + M + I/O
控制总线CB
CPU 微处理器
数
地
据
址
M
总
存储器
总 线
线
I/O
DB
AB
接口电路
外部设备
微型计算机组成
单片机分类-根据CPU 字长来划分
1位机 4位机 8 位机 16位机 32位机
用于玩具、家用电器、计算器等。
工业控制器、智能仪表、计算机外设通用测控单元、通讯 和医疗设备等。
1.4.6 单片机的应用
家用电器
1、智能冰箱 2、智能饭煲 3、智能食品配料机
可以这样说，现在的家
用电器基本上都采用了单片 机控制，从电饭褒、洗衣机、 电冰箱、空调机、彩电、其 他音响视频器材、再到电子 秤设备，都能见到单片机的 身影。
1.4.6 单片机的应用
计算机网络和通信领域
•手机 •电话机 •程控交换机 •楼宇自动通信呼叫系统 •列车无线通信 •日常工作中随处可见的移动电话 •集群移动通信 •无线电对讲机等
特点：片内具有I2C总线、A/D等丰富的功能部件。
⑷ ATMEL 51系列单片机
特点：用E2PROM和FLASH代替ROM，价格低，编程方便。
⑸ ADuC系列单片机
特点：用FLASH代替ROM；用ADC进行数据采集；12位
DAC两通道电压型输出进行控制，灵活 、快捷、方便、且
价廉。
51基本型
以上所述51增强型单片机，都是以8051/8031为内核，
转换周期 仅5S
1.4.2 单片机的发展趋势
1、高档单片机性能不断提高
⑴ CPU功能增强 速度： 是原来单片机的5~15倍 精度： CPU字长增加，16位、32位单片机问世 指令系统丰富、效率高
⑵ 内部资源增加
程序存储器：
ROM、EPROM、E2PROM或FLASH 达几十KB
闪速存储器
1.4.2 单片机的发展趋势
或FLASH
并行接口：用于外接输入输出设备
串行接口：可实现异步串行通信
1.4.4 单片机应用系统
1、基本系统 （最小系统）
复位
电路
单
片
机
电源
辅助电路
控制对象
输入/输出 设备
时钟 电路
单片机的基本系统结构图
1.4.4 单片机应用系统
2、扩展系统 对用户的特殊要求的适应性就更强。
通过总线来扩展一些部件，以弥补单片机内部资 源的不足，这样可满足一些应用系统的特殊需要。
单片机 = CPU + M + I/O
器、运算器和若
控制总线CB 地 址 总 线
AB
CPU 微处理器
M 存储器
I/O 接口电路
干个寄存器组成。
数 ➢ 接口适配器（即
据 总
I／O接口）： I
线 ／O设备与微处
DB 理器的连接端口；
➢ 存储器：是指微
机内部的存储器
外部设备
（RAM,ROM,EP
ROM等）
1.4.6 单片机的应用
军事 通常在这些电子系统的集中显示系统、动力监
测控制系统、自动驾驭系统、通讯系统以及运行 监视器（黑匣子）都会用到单片机技术。
1.4.6 单片机的应用
人工智能 工业机器人的控制系统由中央控制器、感觉系
统、行走系统、擒拿系统等节点构成的单机或多 机网络系统。而其中的每一个小系统（如数据采 集、远程监控系统）都是由单片机进行控制的。
字节（Byte）；字（Word）；双字（Double Word） ➢ 存储容量：容量越大，存储的信息量越多。 ➢ 指令系统：指令越多，计算机功能越强。 ➢ 指令执行时间：取决于系统的主时钟频率、指令系统的
设计、及CPU的体系结构等。是评价系统速度的技术指 标。 ➢ 外设扩展能力及配置：影响系统的适应能力及通用性。 ➢ 软件配置：影响计算机的使用性能。
1.1 微处理器、微机和单片机的概念
➢ 微处理器（microprocessor简称up”）：微处理器（芯片） 本身不是计算机，但它是小型汁算机或微型计算机的 控制和处理部分。
➢ 微型计算机（microcomputer,简称微机，uC）： 微机是 具有完整运算及控制功能的计算机。
微机的组成
➢ 微处理器：控制
复位 电路
时钟 电路
电源
EPROM 程序存储器
串行 接口
A/D
单
片 机
外部扩展总线
RAM 数据存储器
并行 接口
D/A
单片机扩展系统结构图
1.4.5 单片机典型产品 8位单片机
⑴ MCS-48系列 内部资源的配置不同
型号 CPU 8035 8位
ROM 无
RAM T/C I/O 64B 1 15
8039 8位
无
128B 1 15
8748 8位 1KB EPROM 64B 1 27
8749 8位 2KB EPROM 128B 1 27
1.4.5 单片机典型产品
⑵ MCS-51系列 内部资源的配置不同
型号
内 8031 核
8051
CPU 8位 8位
ROM 无
4KB ROM
RAM T/C I/O 128B 2 32 128B 2 32
1.4.6 单片机的应用
工业控制
用单片机可以构成形式多样的控 制系统、数据采集系统。例如工厂流 水线的智能化管理，电梯智能化控制、 各种报警系统，与计算机联网构成二 级控制系统等。
数控线切割机床
数控车床
1.4.6 单片机的应用
智能仪器仪表
交直流电压电流表
数字式测角仪
位移传感器
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩
3851
1K ROM 1个T/C 2个I/O
存放程序
1.4.1 单片机的发展史
第二阶段（1976～1979）：
低性能单片机阶段
例如： 特点：
MCS – 48 系列 小而全
结构：
MCS – 48 单片机
8位CPU RAM ROM I/O
T/C
1.4.1 单片机的发展史
第三阶段（1979~1982）：
高性能单片机阶段
例如： MCS – 51 系列
特点： 系列化、功能强
8位CPU RAM
结构： MCS – 51
ROM I/O
T/C UART
INT
UART —— Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收/发器——串行口
INT —— Interrupt System
1.4.6 单片机的应用
下一个指令周
一个CPU周期 一个CPU周期 一个CPU周期
开始
取指令
PC + 1
地址 译码
取操 作数
取下条 指令PC+ 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
操作 译码
a) 取指阶段
取操作数
执行
地址
操作
PC+1
b) 执指阶段
┇
上一条指令
PC
操作码
PC
操作数地址
PC
下一条指令
PC
┇
1.3 微机系统
硬件系统
辅助电路
CPU
微处理器
ROM
高性能图形工作站、高级机器人等。
如：i80860 1.2亿次/秒
32位定点 64位浮点
三维图形 处理器
1.4 单片微型计算机
1.4 .1 单片机的发展史
第一阶段（1974~1976）：
单片机的初级阶段
例如： 8位单片机F8 特点： 采用双片组成
结构： F8
CPU 64B RAM
2个I/O
存放数据
完整的单片机
RAM
CBUS ：控制总线 DBUS：数据总线，双向三态
ABUS ：地址总线，单向三态
外设
I/O
CBUS DBUS ABUS
软件系统
➢ 程序设计语言 • 机器语言 • 汇编语言 • 高级语言
➢ 系统软件 ➢ 应用软件
微机的主要性能指标
➢ 字长：一次可处理二进制数的位数。 字长越长，计算精度越高，速度越快，成本越高。单位：
➢ 第四代（1983~1993）：32位微机， 典型代表：80386/80486/pentium微处理器
➢ 第五代（1993年以后）：64位微机
计算机中的数据单元
1.2 微型机模型的组成
（CPU）
运算器
控制器
微机硬件模型框图
模型机的工作过程 ——以直接寻址的指令为例
指令执行的两个阶段：取指阶段与执指阶段 一个指令周期
串行 I/O
并行 定时/ I/O 计数器
中断 系统
内部总线
单片机的内部结构
GND
1.4.3 单片机内部结构
1、中央处理器CPU 2、存储器
⑴ 数据存储器RAM 容量： 64~256B 构成：静态随机存储器RAM
⑵ 程序存储器ROM
容量： 1~64KB 构成：ROM、EPROM、E2ROM
3、I/O接口
微机的分类及发展
➢ 第一代（1971~1973）：4位和8位低档微机， 典型代表：4004微处理器
➢ 第二代（1974~1978）：8位中高档微机， 典型代表：8008/8080/8085微处理器
➢ 第三代（1979~1982）：16位微机， 典型代表：8086/8088/80186/80286微处理器
之后又推出： 8XC196增强型
1.4.1 单片机的发展史
MCS-51系列单片机已被国内用户广泛采用 例如： ATMEL公司的AT89系列