第一章 绪 论 重点与难点： 本章重点是让学生掌握单片机、单片机系统、单片机应用系统和单片机开发系统的概念；了解单片机的发展与特点；知道单片机开发需要的开发工具； 教学基本要求： 通过对基本概念和单片机的发展与特点的介绍，使学生建立起对单片机和单片机应用系统的开发过程有全面的认识，激发学生学习单片机的学习信心和兴趣。 教学内容： 1.单片机概述 2.单片机的发展 3.单片机的应用 4.单片机开发与开发工具 §1-1单片机概述 微型计算机包括有微处理器（通称CPU—Central Processing Unit ），存储器（存放程序指令或数据的ROM—Read Only Memory、RAM—Random Access Memory），输入/输出口（I/O—Input/Output）及其他功能部件，如定时/计数器、中断系统等。它们通过地址总线（AB—Address Bus）、数据总线（DB—Data Bus ）和控制总线（CB—Control Bus ）连接起来，通过输入/输出口线与外部设备及外围芯片相连。CPU中配置有指令系统，计算机系统中配有驻机监控程序、系统操作软件及用户应用软件。 一．单片机: 是将微型计算机的主要组成部分集成在一个 芯片上的微型计算机（图1-1）。具体地说就是把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等集成在一块芯片上的微型计算机。换一种说法，单片机就是不包括输入输出设备、不带外部设备的微型计算机，相当于一个没有显示器，没有键盘，不带监控程序的单板机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性，因此称它为单片微型计算机SCMC（Single Chip Micro-Computer ），简称单片机。 图1-1 单片机的系统结构 单片机在应用时通常处于被控系统核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用。为了强调其“嵌入”的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU（Embedded Micro-Controller Unit），在单片机的电路和结构中有许多嵌入式应用的特点。 在学习单片机时，还应注意区别通用单片机和专用单片机、单片机和单片机系统、单片机应用系统和单片机开发系统、单片机的程序设计语言和软件。 二．单片机和单片机系统: 单片机只是一个芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其他电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。 通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。 在单片机硬件的学习上，既要学习单片机，也要学习单片机系统，即单片机芯片内部的组成和原理，以及单片机系统的组成方法。 三．单片机应用系统和单片机开发系统: 单片机应用系统是为控制应用而设计的，该系统与控制对象结合在一起使用，是单片机开发应用的成果。但由于软硬件资源所限，单片机系统本身不能实现自我开发，要进行系统开发设计，必须使用专门的单片机开发系统。 单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具：早期，逻辑分析仪；现在，在线仿真器ICE（In Circuit Emulator），如：DICE、SICE、DP-852、KDC-51、SBC-51、EUDS-51；PC单片机开发系统。 四．单片机的程序设计语言和软件 单片机程序设计语言和软件，主要是指在开发系统中使用的语言和软件。在单片机开发系统中使用机器语言、汇编语言和高级语言，而在单片机应用系统中只使用机器语言。 机器语言是用二进制代码表示的单片机指令，用机器语言构成的程序称之为目标程序。汇编语言是用符号表示的指令，汇编语言是对机器语言的改进，是单片机最常用的程序设计语言。虽然机器语言和汇编语言都是高效的计算机语言，但它们都是面向机器的低级语言，不便记忆和使用，且与单片机硬件关系密切，这就要求程序设计人员必须精通单片机的硬件系统和指令系统。 单片机也开始尝试使用高级语言，其中编译型语言有Pl、M5l、C-5l、C、MBASIC-51等，解释型的有MBASIC和MBASIC-52等。 单片机程序设计有其复杂的一面，因为编写单片机程序主要使用汇编语言，使用起来有一定的难度，而且由于单片机应用范围广泛，面对多种多样的控制对象和系统，很少有现成的程序可供借鉴， 这与微型机在数值计算和数据处理等应用领域中有许多成熟的经典程序可供直接调用或模仿有很大的不同。 §1-2 单片机的发展 1971年，微处理器研制成功不久，就出现了单片的微型计算机，即单片机但最早的单片机是1位的。 1975年，德克萨斯仪器公司发明了世界上第一个4位单片机TMS-1000。 1976年，Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机。 以后，一些大型微电子公司竞相研制开发了各种单片机系列产品。包括4位、8位、16位、32位4大类单片机。 8位机又一直为主流产品。据专家预计，在未来的十余年内，8位机将仍然保持主流产品的地位。 世界一些著名的单片机制造公司及其研制生产的4位、8位和16位单片机产品系列 芯片上的微型计算机（图1-1）。具体地说就是把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等集成在一块芯片上的微型计算机。换一种说法，单片机就是不包括输入输出设备、不带外部设备的微型计算机，相当于一个没有显示器，没有键盘，不带监控程序的单板机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性，因此称它为单片微型计算机SCMC（Single Chip Micro-Computer ），简称单片机。 图1-1 单片机的系统结构 单片机在应用时通常处于被控系统核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用。为了强调其“嵌入”的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU（Embedded Micro-Controller Unit），在单片机的电路和结构中有许多嵌入式应用的特点。 在学习单片机时，还应注意区别通用单片机和专用单片机、单片机和单片机系统、单片机应用系统和单片机开发系统、单片机的程序设计语言和软件。 二．单片机和单片机系统: 单片机只是一个芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其他电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。 通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。 在单片机硬件的学习上，既要学习单片机，也要学习单片机系统，即单片机芯片内部的组成和原理，以及单片机系统的组成方法。 三．单片机应用系统和单片机开发系统: 单片机应用系统是为控制应用而设计的，该系统与控制对象结合在一起使用，是单片机开发应用的成果。但由于软硬件资源所限，单片机系统本身不能实现自我开发，要进行系统开发设计，必须使用专门的单片机开发系统。 单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具：早期，逻辑分析仪；现在，在线仿真器ICE（In Circuit Emulator），如：DICE、SICE、DP-852、KDC-51、SBC-51、EUDS-51；PC单片机开发系统。 四．单片机的程序设计语言和软件 单片机程序设计语言和软件，主要是指在开发系统中使用的语言和软件。在单片机开发系统中使用机器语言、汇编语言和高级语言，而在单片机应用系统中只使用机器语言。 机器语言是用二进制代码表示的单片机指令，用机器语言构成的程序称之为目标程序。汇编语言是用符号表示的指令，汇编语言是对机器语言的改进，是单片机最常用的程序设计语言。虽然机器语言和汇编语言都是高效的计算机语言，但它们都是面向机器的低级语言，不便记忆和使用，且与单片机硬件关系密切，这就要求程序设计人员必须精通单片机的硬件系统和指令系统。 单片机也开始尝试使用高级语言，其中编译型语言有Pl、M5l、C-5l、C、MBASIC-51等，解释型的有MBASIC和MBASIC-52等。 单片机程序设计有其复杂的一面，因为编写单片机程序主要使用汇编语言，使用起来有一定的难度，而且由于单片机应用范围广泛，面对多种多样的控制对象和系统，很少有现成的程序可供借鉴， 这与微型机在数值计算和数据处理等应用领域中有许多成熟的经典程序可供直接调用或模仿有很大的不同。 §1-2 单片机的发展 1971年，微处理器研制成功不久，就出现了单片的微型计算机，即单片机但最早的单片机是1位的。 1975年，德克萨斯仪器公司发明了世界上第一个4位单片机TMS-1000。 1976年，Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机。 以后，一些大型微电子公司竞相研制开发了各种单片机系列产品。包括4位、8位、16位、32位4大类单片机。 8位机又一直为主流产品。据专家预计，在未来的十余年内，8位机将仍然保持主流产品的地位。 世界一些著名的单片机制造公司及其研制生产的4位、8位和16位单片机产品系列