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《单片机原理及应用》课程教案
第一次课 2学时
主要内容：
第一部分
1、
什么是单片机
2、
单片机技术的发展，微型计算机系统的基本组成
3、
8位单片机的主要生产厂家和机型
4、
单片机的发展趋势
5、
单片机的应用
第二部分
单片机的原理与结构（1）
1、
片内结构
2、
MCS-51的引脚
重点：单片机的概念
微型计算机系统的基本组成
单片机的原理与结构（1）
难点：单片机的原理与结构（1）
第一部分 第一章
绪 论
20世纪70年代问世。已广泛应用在：工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方面。
1.1
什么是单片机
在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。具有一台计算机的属性。也称为：微控制器
MCU(MicroController Unit)嵌入式控制器
EMCU（Embedded
icroController Unit）。我国，习惯于使用“单片机”这一名称。
按用途可分为通用型和专用型两大类：
（1）通用型
可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。
（2）专用型
专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机
，针对性强且数量巨大。
对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑
。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
1.2
单片机的历史及发展概况
四个阶段:
第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。
第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。以Intel
公司制造的MCS-48单片机为代表。
第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。
第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。
1.3 8位单片机的主要生产厂家和机型
（1）美国Intel公司
MCS-51系列及其增强型、扩展型系列。
（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55等
。
（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司
8×C552系列
。
MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。
1.4
单片机的发展趋势
1. CPU的改进
2．存储器的发展
3．片内I/O的改进
4．外围电路内装化
器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。
5．低功耗化
CMOS化CHMOS工艺。总之，向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、外围电路内装化方向发展。
1.5
单片机的应用
单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。使用温度：
民品：
0°C
—+70°C
工业品：
-40°C
—+85°C
军品：
-65°C
—+125°C。
在下述的各个领域广泛的应用：
1.
工业自动化2.
智能仪器仪表3．消费类电子产品4.
通讯5．武器装备6．终端及外部设备控制7．多机分布式系统
第二部分：
第2章
MCS-51单片机的硬件结构（1）
2.1
片内结构
1.CPU（微处理器）
2.数据存储器（RAM）
片内为128个字节（52子系列的为256个字节）
3.程序存储器（ROM/EPROM）
8031:无此部件；
8051:4K字节ROM；
8751:4K字节EPROM
；
89C51:4K字节闪存。
4.中断系统
5.定时器/计数器
6.
串行口
1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。
7. P1口、P2口、P3口、P0口
为4个并行8位I/O口。
8.
特殊功能寄存器（SFR）
共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。
2.2 MCS-51的引脚
40只引脚双列直插封装（DIP）。40只引脚按功能分为3类：
（1）电源及时钟引脚:
Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。
（2）控制引脚：
PSEN*、EA*
、ALE、RESET
（即RST）。
（3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。
2.2.1
电源及时钟引脚
1．电源引脚
（1）Vcc（40脚）：+5V电源；
（2）Vss（20脚）：接地。
2．时钟引脚
（1）XTAL1（19脚）：如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。
（2）XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。
2.2.2
控制引脚
提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。
(1) RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。
(2) ALE/PROG*（30脚）：第一功能ALE为地址锁存允许，可驱动8个LS型TTL负载。PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。
(3) PSEN*
（29脚）：读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。
(4) EA*/VPP (Enable Address/Voltage
Pulse of Programing，31脚)
EA*为内外程序存储器选择控制端。
EA*=1，访问片内程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051、8751）时，即超出片内程序存储器的4K字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。EA*=0，单片机则只访问外部程序存储器。VPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如+21V或+12V）。对89C51，加在VPP脚的编程电压为+12V或+5V。
2.2.3 I/O口引脚
(1) P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。
(2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。
(3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。
(4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。
要特别注意准双向口与双向三态口的差别。当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。
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