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单片机——基础概念
目录
单片机概述
什么是单片机 ？
单片机就是把中央处理器CPU、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器和各种输入/输出接口（I/O接口）电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
通常将单片机称为微型控制器（MicroController Unit，MCU）。51系列单片机的分类
（1）按芯片的半导体制造工艺来划分为HMOS工艺型和CHMOS工艺型
（2）按片内不同容量的存储器配置来划分为51子系列型 和 52子系列型
51系列单片机的兼容性
80C51系列单片机也包括多个品种。其中，AT89C51单片机近年来在我国非常流行，由美国Atmel公司开发生产，它的最大特点是内部含有可以多次重复编程的快速擦写存储器Flash ROM，并且Flash ROM可以直接用编程器来擦写，使用非常方便。
单片机的外形及内部组成
MCS—51单片机的内部组成
所示的AT89S51单片机的外形。它有40个引脚，内部集成了CPU、存储器和输入/输出接口等电路，其引脚排列如图1-2所示。MCS—51单片机的内部组成如图1-3所示。
中央处理器
中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。它的结构非常复杂，但由于采用了C语言来设计程序，在编写程序的时候就无须过多地了解它的结构和原理。
MCS—51单片机的CPU能处理8位二进制数或代码的运算。
内部数据存储器（128B RAM）
MCS—51芯片中共有256个RAM单元。其中，后128个单元被专用寄存器占用，通常称为特殊功能寄存器。供用户使用的寄存器只有前128个单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128个单元，简称内部RAM。
内部程序存储器（4KB ROM）
MCS—51共有4 KB掩膜ROM，用于存放程序或原始数据，因此称之为程序存储器，简称内部ROM。
定时/计数器
MCS—51共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以定时或计数结果对计算机进行控制。
可编程I/O口
MCS—51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），通过编写程序可以实现数据的并行输入/输出，从而接收外部信号或输出控制信号。
串行接口
MCS—51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。
中断控制系统
当CPU执行正常的程序时，如果接收到一个中断请求（如定时时间到，需要鸣笛报警），中断控制系统马上会让CPU停止正在执行的程序，转而去执行程序存储器ROM中特定的某段程序，执行完成该段程序后再继续执行先前中断的程序。
MCS—51单片机共有5个中断源，即两个外中断源，两个定时/计数中断源，一个串行中断源。
时钟电路
时钟电路产生时钟信号送给单片机内部各电路，控制这些电路，使它们有节拍地工作。时钟信号频率越高，内部电路工作速度越快。
MCS—51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接，系统允许的晶振频率一般为6 MHz～12 MHz。
单片机基础知识以及工作过程
系统结构
单独一块单片机集成电路是无法工作的，必须添加一些外围电路，构成单片机应用系统才可以工作。下图所示为基于单片机的抢答器结构简图。
按下按键SB1时，发光二极管LED1点亮，同时蜂鸣器SPK发出声音。从图中可以看出，一个典型的单片机应用系统包括输入电路、单片机和输出电路。
工作过程
以抢答器的单片机控制电路为例，来说明单片机应用系统的工作过程。
当按下抢答键SB1后，按钮接地，发光二极管LED1亮。同时，单片机输入低电平，经单片机内部的数据传输后，马上输出控制信号（这里仍为低电平），该信号经过R2送到驱动三极管V1的基极，三极管V1导通，有电流通过蜂鸣器SPK，蜂鸣器发声。一旦松开抢答键SB1，单片机输入信号为高电平，经过内部数据传输，马上输出高电平，三极管V1截止，蜂鸣器停止发声。
数的表示方法
为了便于书写，特别是方便编程时书写，规定在数字后加一个字母以示区别。二进制后加B；十六进制后加H；十进制后面加D，其中D可以省略。
例： 3BH＝0011 1011B＝59D＝59
基本术语
1、位
位（bit）的定义是：计算机中所能表示的最小数据单位。
2、字节
相邻的8位二进制码称为一个字节（byte），用B表示。字节是一个比较小的单位，常用的还有KB和MB等，它们之间的关系如下：1 MB＝1024 KB＝1024×1024 B
3、字长
字节是计算机内部进行数据处理的基本单位。它由若干位二进制码组成，通常与计算机内部的寄存器、运算器、数据总线的宽度一致。每个字所包含的位数称为字长。若干个字节定义为一个字，不同类型的单片机有不同的字长。
8051内核的单片机是8位机，它的字长为8位，其内部的运算器等都是8位的，每次参加运算的二进制位只有8位。
学习单片机的基本条件
软件条件
单片机软件的开发过程是先编写程序，再进行编译、仿真和调试，然后用编程器（烧录器）将程序写入单片机。
1．程序编译软件Keil C51
2．仿真软件Proteus
3．程序烧录软件简单代码演示
- void main(void)
- {
- while(1) //无限循环
- {
- P1=0xfe; //P1=1111 1110B,P1.0输出低电平
- delay(); //延时一段时间
- P1=0xff; //P1=1111 1111B,P1.0输出高电平
- delay(); //延时一段时间
- }
- }
Proteus仿真效果
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