1、第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 全册全册 配套最完整精品课件配套最完整精品课件2 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 嵌入式系统技术基础(第2版) 高等学校教材高等学校教材高等学校教材 计算机应用计算机应用计算机应用 肖看肖看肖看 李群芳李群芳李群芳 编著编著编著 清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机
2、的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 内内 容容 提提 要要 绪论绪论 微型计算机的基本结构和工作原理微型计算机的基本结构和工作原理 计算机中的数制与码制计算机中的数制与码制 小结小结 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 0.1 绪 论 计算机的新分类计算机的新分类 嵌入式系统嵌入式系统 单片机单片机 单片机的应用单片机的应用 单片机的发展趋势单片机的发展趋势
3、 MCS-51系列单片机类型系列单片机类型 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 一、计算机的新分类一、计算机的新分类 长期以来人们按照计算机的体系结构、运算速度、结长期以来人们按照计算机的体系结构、运算速度、结 构规模、适用领域，将其分为构规模、适用领域，将其分为 大型计算机、中型机、小型机和微型计算机。大型计算机、中型机、小型机和微型计算机。 随着计算机技术的迅速发展，计算机技术和产品对其随着计算机技术的迅速发展，计算机技术和产品对其 它行业的广泛渗透，人们以应用为中心、按计算机的嵌入式它行业的
4、广泛渗透，人们以应用为中心、按计算机的嵌入式 应用和非嵌入式应用进行新的分类应用和非嵌入式应用进行新的分类, ,将其分为将其分为 嵌入式计算机嵌入式计算机 和和 通用计算机。通用计算机。 通用计算机通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的具有计算机的标准形态，通过装配不同的 应用软件，以类同面目出现，并应用在社会的各个方面，其应用软件，以类同面目出现，并应用在社会的各个方面，其 典型产品为典型产品为PCPC机；机； 嵌入式计算机嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装 置、产品和系统中。置、产品和系统中。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机
5、的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 嵌入式系统是嵌入式系统是以应用为中心以应用为中心、以计算机技术为基础、以计算机技术为基础、 软件硬件可裁剪、针对具体应用系统、对功能、可靠性、软件硬件可裁剪、针对具体应用系统、对功能、可靠性、 成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机，嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机， 一台通用计算机的外部设备中就包含了一台通用计算机的外部设备中就包含了5-105-10个嵌入式
6、微处个嵌入式微处 理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、网卡、理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、网卡、 ModemModem、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USBUSB集线器集线器 等均是由嵌入式处理器控制的。在制造工业、过程控制、等均是由嵌入式处理器控制的。在制造工业、过程控制、 通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、 家电产品等方面无不是嵌入式计算机的应用领域。家电产品等方面无不是嵌入式计算机的应用领域。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知
7、识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 二、嵌入式系统二、嵌入式系统 1.1.嵌入式系统的种类嵌入式系统的种类 嵌入式系统的核心部件有以下三类：嵌入式系统的核心部件有以下三类： （1 1）嵌入式微处理器嵌入式微处理器（Embedded Microprocessor Unit, EMPU）： 功能同标准的功能同标准的CPUCPU，但在工作温度、，但在工作温度、 电磁干电磁干 扰、可靠性等方面做了各种增强。扰、可靠性等方面做了各种增强。 （2 2）嵌入式微控制器嵌入式微控制器（Microcontroller Unit, MCU又又 称单片机）称单片机）。 （3 3）嵌入
8、式嵌入式DSP处理器处理器（Embedded Digital Signal Processor, EDSP）：）：DSPDSP处理器对系统结构和指令进行了处理器对系统结构和指令进行了 特殊设计，使其适合于执行特殊设计，使其适合于执行DSPDSP算法，编译效率较高，指算法，编译效率较高，指 令执行速度也较高。令执行速度也较高。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 2.2.嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点 1。分散、创新、不可垄断性。分散、创新、不可垄断性 通用计算机行业的技术是通用计算机行业的技术是
9、垄断的，垄断的， 其体系结构、操作系统其体系结构、操作系统 （如（如Windows）几乎垄断全世界。）几乎垄断全世界。而嵌入式系统是一个分散的工业，而嵌入式系统是一个分散的工业， 充满竞争、机遇和创新，充满竞争、机遇和创新，没有哪一个系列的处理器和操作系统没有哪一个系列的处理器和操作系统 能垄能垄 断全世界，各自有各自的应用领域市场。断全世界，各自有各自的应用领域市场。 2。产品稳定性多样化。产品稳定性多样化 通用计算机淘汰很快，几年一个更新换代，而嵌入式系统新通用计算机淘汰很快，几年一个更新换代，而嵌入式系统新 产品虽层出不穷，但它的核心处理器不变，指令系统兼容，产品虽层出不穷，但它的核心处
10、理器不变，指令系统兼容，51单片单片 机问世机问世20多年，至今方兴未艾。多年，至今方兴未艾。4位机、位机、8位机、位机、 16位机、位机、32位机并位机并 存于市场，各有自己的用武之地、因为嵌入式产品追求性价比，生存于市场，各有自己的用武之地、因为嵌入式产品追求性价比，生 产厂家绝不会杀鸡用牛刀。产厂家绝不会杀鸡用牛刀。 3。软件特性：编程的语言可以是。软件特性：编程的语言可以是C语言、也可以是汇编语言，程序语言、也可以是汇编语言，程序 不是以磁盘的形式存储，而是固化在单片机芯片或存储器芯片中。不是以磁盘的形式存储，而是固化在单片机芯片或存储器芯片中。 4。嵌入式系统的开发需要开发工具嵌入式
11、系统的开发需要开发工具 嵌入式系统自身无开发能力，需借助开发工具，如编程器、仿嵌入式系统自身无开发能力，需借助开发工具，如编程器、仿 真器。单片机、真器。单片机、DSPDSP、ARMARM各自都有自己的开发工具。各自都有自己的开发工具。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 嵌入式操作系统负责嵌入式系统全部的软、硬件资源 分配、调度工作，它除了具备一般操作系统的具备功能外，还 具有以下等特点： 1.体系结构具有可装卸性、开放性和可伸缩性。 2.强实时性。 3.提供各种设备驱动接口。 4.操作方便、简
12、单、提供友好界面。 5.提供强大网络功能。 常用的嵌入式操作系统有Linux等 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 全称全称全称全称全称全称单片微型计算机单片微型计算机单片微型计算机单片微型计算机单片微型计算机单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)(Single ChipMicrocomputer)(Single ChipMicrocomputer) 又称又称又称又称又称又称微控制器微控制器微控制器微控制器微控制器微控制器MCU(Micro
13、 Controller Unit)MCU(Micro Controller Unit)MCU(Micro Controller Unit), , ,是将计算机的基是将计算机的基是将计算机的基是将计算机的基是将计算机的基是将计算机的基 本部分微型化本部分微型化本部分微型化本部分微型化本部分微型化本部分微型化, , , , , ,使之集成在一块芯片上的微机。片内含有使之集成在一块芯片上的微机。片内含有使之集成在一块芯片上的微机。片内含有使之集成在一块芯片上的微机。片内含有使之集成在一块芯片上的微机。片内含有使之集成在一块芯片上的微机。片内含有CPUCPUCPU、 ROMROMROM、RAMRAMR
14、AM、并行并行并行并行并行并行I/0I/0I/0I/0I/0I/0、串行、串行、串行、串行、串行、串行I/OI/OI/OI/OI/OI/O、定时器、定时器、定时器、定时器、定时器、定时器/ / / / / /计数器、中断控制、计数器、中断控制、计数器、中断控制、计数器、中断控制、计数器、中断控制、计数器、中断控制、 系统时钟及系统总线等，它本身就是一个嵌入式系统，同时它系统时钟及系统总线等，它本身就是一个嵌入式系统，同时它系统时钟及系统总线等，它本身就是一个嵌入式系统，同时它系统时钟及系统总线等，它本身就是一个嵌入式系统，同时它系统时钟及系统总线等，它本身就是一个嵌入式系统，同时它系统时钟及系
15、统总线等，它本身就是一个嵌入式系统，同时它 也可作更大的嵌入式系统的核心。也可作更大的嵌入式系统的核心。也可作更大的嵌入式系统的核心。也可作更大的嵌入式系统的核心。也可作更大的嵌入式系统的核心。也可作更大的嵌入式系统的核心。 单片机的特点是小而全，即体积小、功能全、功耗低、性能单片机的特点是小而全，即体积小、功能全、功耗低、性能单片机的特点是小而全，即体积小、功能全、功耗低、性能单片机的特点是小而全，即体积小、功能全、功耗低、性能单片机的特点是小而全，即体积小、功能全、功耗低、性能单片机的特点是小而全，即体积小、功能全、功耗低、性能 价格比高。价格比高。价格比高。价格比高。价格比高。价格比高。
16、 三、单片机三、单片机三、单片机三、单片机三、单片机三、单片机 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 1.1.1.1.1.1.单片机的应用单片机的应用单片机的应用单片机的应用单片机的应用单片机的应用 由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自 动化装置，智能化仪器仪表和
17、家用电器等领域得到日益广泛动化装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛动化装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛动化装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛动化装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛动化装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛 的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。的应用。下面仅列举一些典型的应用领域。 （1 1 1 1 1 1）工业控制）工业控制）工业控制）工业控制）工业控制）工业控
18、制 数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等 （2 2 2 2 2 2）仪器仪表）仪器仪表）仪器仪表）仪器仪表）仪器仪表）仪器仪表 智能仪器，医疗器械，数字示波器等。智能仪器，医疗器械，数字示波器等。智能仪器，医疗器械，数字示波器等。智能仪器，医疗器械，数字示波器等。智能仪器，医疗器械，数字示波器等。智能仪器，医疗器械，数字示波器等。 （3 3 3 3 3 3）电信技术）电信技术）电信
19、技术）电信技术）电信技术）电信技术 调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。 （4 4 4 4 4 4）办公自动化和计算机外部设备）办公自动化和计算机外部设备）办公自动化和计算机外部设备）办公自动化和计算机外部设备）办公自动化和计算机外部设备）办公自动化和计算机外部设备 传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等传真机，复印机，打印机，
20、绘图仪，扫描仪等传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 （5 5 5 5 5 5）汽车与节能）汽车与节能）汽车与节能）汽车与节能）汽车与节能）汽车与节能 点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计点火控制，
21、变速控制，防滑车控制，排气控制，计 费器，交通控制等。费器，交通控制等。费器，交通控制等。费器，交通控制等。费器，交通控制等。费器，交通控制等。 （6 6 6 6 6 6）导弹）导弹）导弹）导弹）导弹）导弹 导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系 统等。统等。统等。统等。统等。统等。 （7 7 7 7 7 7）商用产品）商用产品）商用产品）商用产品）商用产品）商用产品 电
22、子收款机，电子秤，银行统计机等。电子收款机，电子秤，银行统计机等。电子收款机，电子秤，银行统计机等。电子收款机，电子秤，银行统计机等。电子收款机，电子秤，银行统计机等。电子收款机，电子秤，银行统计机等。 （8 8 8 8 8 8）家用电器）家用电器）家用电器）家用电器）家用电器）家用电器 微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等 以上可见它无处不有、无时不在，像个万能以上可见它无处不有
23、、无时不在，像个万能以上可见它无处不有、无时不在，像个万能以上可见它无处不有、无时不在，像个万能以上可见它无处不有、无时不在，像个万能以上可见它无处不有、无时不在，像个万能 的螺丝钉。的螺丝钉。的螺丝钉。的螺丝钉。的螺丝钉。的螺丝钉。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 2.2.2.2.2.2.单片机的发展趋势单片机的发展趋势单片机的发展趋势单片机的发展趋势单片机的发展趋势单片机的发展趋势 （1 1 1 1 1 1）单片机的字长由）单片机的字长由）单片机的字长由）单片机的字长由）单片机的字长由）单
24、片机的字长由4 4 4 4 4 4位、位、位、位、位、位、8 8 8 8 8 8位、位、位、位、位、位、16 16 16 16 16 16 位发展到位发展到位发展到位发展到位发展到位发展到323232323232位。位。位。位。位。位。 这几种字长的这几种字长的这几种字长的这几种字长的这几种字长的这几种字长的MCUMCUMCUMCUMCUMCU目前同时存在于市场，由于单片机目前同时存在于市场，由于单片机目前同时存在于市场，由于单片机目前同时存在于市场，由于单片机目前同时存在于市场，由于单片机目前同时存在于市场，由于单片机 主要用于控制，目前主要用于控制，目前主要用于控制，目前主要用于控制，目前
25、主要用于控制，目前主要用于控制，目前8 8 8 8 8 8位的位的位的位的位的位的MCU MCU MCU MCU MCU MCU 仍然占主流地位，只有在精仍然占主流地位，只有在精仍然占主流地位，只有在精仍然占主流地位，只有在精仍然占主流地位，只有在精仍然占主流地位，只有在精 度要求特别高的场合如图像处理等，才采用度要求特别高的场合如图像处理等，才采用度要求特别高的场合如图像处理等，才采用度要求特别高的场合如图像处理等，才采用度要求特别高的场合如图像处理等，才采用度要求特别高的场合如图像处理等，才采用161616161616位的位的位的位的位的位的MCU, MCU, MCU, MCU, MCU,
26、 MCU, 用用用用用用 户可以根据产品的需要进行选择。户可以根据产品的需要进行选择。户可以根据产品的需要进行选择。户可以根据产品的需要进行选择。户可以根据产品的需要进行选择。户可以根据产品的需要进行选择。 （2 2 2 2 2 2）运行速度不断提高。）运行速度不断提高。）运行速度不断提高。）运行速度不断提高。）运行速度不断提高。）运行速度不断提高。 单片机的使用最高频率由单片机的使用最高频率由单片机的使用最高频率由单片机的使用最高频率由单片机的使用最高频率由单片机的使用最高频率由6MHz6MHz6MHz、12MHz 12MHz 12MHz 、24MHz24MHz24MHz、 33MHz33M
27、Hz33MHz、发展到、发展到、发展到、发展到、发展到、发展到 40MHz40MHz40MHz。 （3 3 3 3 3 3）单片机内的存储容量越来越大。）单片机内的存储容量越来越大。）单片机内的存储容量越来越大。）单片机内的存储容量越来越大。）单片机内的存储容量越来越大。）单片机内的存储容量越来越大。 由由由由由由1KB1KB1KB、 2KB2KB2KB、 4KB4KB4KB、 8KB8KB8KB、 16KB16KB16KB、 32KB32KB32KB、发展、发展、发展、发展、发展、发展 到到到到到到 64KB 64KB 64KB 等。等。等。等。等。等。 第第第第第第0 0 0章章章章章章
28、计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 （4 4 4 4 4 4）ROMROMROMROMROMROM存储器的编程也越来越方便存储器的编程也越来越方便存储器的编程也越来越方便存储器的编程也越来越方便存储器的编程也越来越方便存储器的编程也越来越方便 有有有有有有 ROMROMROMROMROMROM型（掩模型）、型（掩模型）、型（掩模型）、型（掩模型）、型（掩模型）、型（掩模型）、OTPOTPOTPOTPOTPOTP型（一次性编程）、型（一次性编程）、型（一次性编程）、型（一次性编程）、型（一次性编程）、型（一次性编程）、EPROMEPR
29、OMEPROMEPROMEPROMEPROM （紫外线擦除编程）、（紫外线擦除编程）、（紫外线擦除编程）、（紫外线擦除编程）、（紫外线擦除编程）、（紫外线擦除编程）、EEPROMEEPROMEEPROMEEPROMEEPROMEEPROM（电擦除编程）及（电擦除编程）及（电擦除编程）及（电擦除编程）及（电擦除编程）及（电擦除编程）及FLASHFLASHFLASHFLASHFLASHFLASH（闪（闪（闪（闪（闪（闪 速编程）。编程（烧录）方式也越来越方便，目前有脱机编速编程）。编程（烧录）方式也越来越方便，目前有脱机编速编程）。编程（烧录）方式也越来越方便，目前有脱机编速编程）。编程（烧录）方
30、式也越来越方便，目前有脱机编速编程）。编程（烧录）方式也越来越方便，目前有脱机编速编程）。编程（烧录）方式也越来越方便，目前有脱机编 程、在系统编程（程、在系统编程（程、在系统编程（程、在系统编程（程、在系统编程（程、在系统编程（ISPISPISPISPISPISP）、在应用编程（）、在应用编程（）、在应用编程（）、在应用编程（）、在应用编程（）、在应用编程（IAPIAPIAPIAPIAPIAP）。各类产品并）。各类产品并）。各类产品并）。各类产品并）。各类产品并）。各类产品并 存，可供用户选择。存，可供用户选择。存，可供用户选择。存，可供用户选择。存，可供用户选择。存，可供用户选择。 （5
31、5 5 5 5 5）I/OI/OI/OI/OI/OI/O端口多功能化端口多功能化端口多功能化端口多功能化端口多功能化端口多功能化 单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有 A/DA/DA/D、D/AD/AD/A、LED/LCDLED/LCDLED/LCD显示驱动、显示驱动、显示驱动、显示驱动、显示驱动、显示驱动、DMADMADMA控制、控制、控制、控制、控制、控
32、制、PWMPWMPWM（脉宽（脉宽（脉宽（脉宽（脉宽（脉宽 调制输出）、调制输出）、调制输出）、调制输出）、调制输出）、调制输出）、 PLCPLCPLC（锁相环控制）、（锁相环控制）、（锁相环控制）、（锁相环控制）、（锁相环控制）、（锁相环控制）、 PCA(PCA(PCA(逻辑阵列）逻辑阵列）逻辑阵列）逻辑阵列）逻辑阵列）逻辑阵列） WDTWDTWDT（看门狗）等。（看门狗）等。（看门狗）等。（看门狗）等。（看门狗）等。（看门狗）等。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 6 6 6 6 6 6）功
33、耗越来越低）功耗越来越低）功耗越来越低）功耗越来越低）功耗越来越低）功耗越来越低 采用采用采用采用采用采用CHMOSCHMOSCHMOSCHMOSCHMOSCHMOS制作工艺使单片机集制作工艺使单片机集制作工艺使单片机集制作工艺使单片机集制作工艺使单片机集制作工艺使单片机集HMOSHMOSHMOSHMOSHMOSHMOS的高速、高集成度的高速、高集成度的高速、高集成度的高速、高集成度的高速、高集成度的高速、高集成度 和和和和和和CMOSCMOSCMOSCMOSCMOSCMOS的低功耗技术为一体，使单片机的功耗进一步降低，的低功耗技术为一体，使单片机的功耗进一步降低，的低功耗技术为一体，使单片机
34、的功耗进一步降低，的低功耗技术为一体，使单片机的功耗进一步降低，的低功耗技术为一体，使单片机的功耗进一步降低，的低功耗技术为一体，使单片机的功耗进一步降低， 适应的电压范围更宽（适应的电压范围更宽（适应的电压范围更宽（适应的电压范围更宽（适应的电压范围更宽（适应的电压范围更宽（2.62.62.62.62.62.66V6V6V6V6V6V）。）。）。）。）。）。 （7 7 7 7 7 7）结合专用集成电路结合专用集成电路结合专用集成电路结合专用集成电路结合专用集成电路结合专用集成电路ASICASICASICASICASICASIC、精简指令集和、精简指令集和、精简指令集和、精简指令集和、精简指令
35、集和、精简指令集和RISCRISCRISCRISCRISCRISC技术，使技术，使技术，使技术，使技术，使技术，使 单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、 图象处理、人工智能、机器人等领域。图象处理、人工智能、机器人等领域。图象处理、人工智能、机器人等领域。图象处理、人工智能、机器人等领域。图象处理、人工智能、机器人等领域。图象处理、人
36、工智能、机器人等领域。 为适应不同的应用需求，一个系列的单片机都有多种为适应不同的应用需求，一个系列的单片机都有多种为适应不同的应用需求，一个系列的单片机都有多种为适应不同的应用需求，一个系列的单片机都有多种为适应不同的应用需求，一个系列的单片机都有多种为适应不同的应用需求，一个系列的单片机都有多种 衍生产品，其处理器核心一样，只是存储器、接口配置不衍生产品，其处理器核心一样，只是存储器、接口配置不衍生产品，其处理器核心一样，只是存储器、接口配置不衍生产品，其处理器核心一样，只是存储器、接口配置不衍生产品，其处理器核心一样，只是存储器、接口配置不衍生产品，其处理器核心一样，只是存储器、接口配置
37、不 一样，使功能与应用匹配，以减少功耗和成本。一样，使功能与应用匹配，以减少功耗和成本。一样，使功能与应用匹配，以减少功耗和成本。一样，使功能与应用匹配，以减少功耗和成本。一样，使功能与应用匹配，以减少功耗和成本。一样，使功能与应用匹配，以减少功耗和成本。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 以上单片机各种发展系列并非一代淘汰一代，用户根据以上单片机各种发展系列并非一代淘汰一代，用户根据以上单片机各种发展系列并非一代淘汰一代，用户根据以上单片机各种发展系列并非一代淘汰一代，用户根据以上单片机各种发
38、展系列并非一代淘汰一代，用户根据以上单片机各种发展系列并非一代淘汰一代，用户根据 产品要求、性价比等情况选择。产品要求、性价比等情况选择。产品要求、性价比等情况选择。产品要求、性价比等情况选择。产品要求、性价比等情况选择。产品要求、性价比等情况选择。 目前市面上较有影响的单片机厂家有目前市面上较有影响的单片机厂家有目前市面上较有影响的单片机厂家有目前市面上较有影响的单片机厂家有目前市面上较有影响的单片机厂家有目前市面上较有影响的单片机厂家有： ： l l lINTELINTELINTEL：MCS-51MCS-51MCS-51、 、MCS-96MCS-96MCS-96系列。系列。系列。系列。系列
39、。系列。 l l lMOTOROLAMOTOROLAMOTOROLA： ：68HCXX68HCXX68HCXX系列。系列。系列。系列。系列。系列。 l l lMICROCHIPMICROCHIPMICROCHIP： ：16C5X/6X/7X/8X16C5X/6X/7X/8X16C5X/6X/7X/8X系列。系列。系列。系列。系列。系列。 l l lZILOGZILOGZILOG：Z86EXXXPSCZ86EXXXPSCZ86EXXXPSC系列 系列系列系列系列系列 l l lTEXASTEXASTEXAS：MSP430FXXMSP430FXXMSP430FXX系列 系列系列系列系列系列 l l
40、 l多个公司生产多个公司生产多个公司生产多个公司生产多个公司生产多个公司生产323232位 位位位位位ARMARMARM系列系列系列系列系列系列 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 各厂家单片机的指令系统各不相同，功能各厂家单片机的指令系统各不相同，功能 各有所长，其中市场占有最高的是各有所长，其中市场占有最高的是MCS-51MCS-51系列，系列， 因为世界上很多知名的因为世界上很多知名的ICIC生产厂家都生产生产厂家都生产5151兼兼 容的芯片。目前为止，容的芯片。目前为止，MCS-51MCS
41、-51单片机已有数百单片机已有数百 个品种，还在不断推出功能更强的新产品。近个品种，还在不断推出功能更强的新产品。近 年来年来PHILIPSPHILIPS公司又推出了指令和公司又推出了指令和MCS-51MCS-51兼容兼容 的的1616位单片机，这样保证了位单片机，这样保证了MCS-51MCS-51单片机的先单片机的先 进性，同时，很多专用芯片以它作为控制核心，进性，同时，很多专用芯片以它作为控制核心， 可以预言，几十年内不会淘汰。因此，可以预言，几十年内不会淘汰。因此，MCS-51MCS-51 单片机成为教学的首选机型。单片机成为教学的首选机型。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的
42、基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 3.MCS-513.MCS-51系列单片机类型系列单片机类型 MCS-51MCS-51系列单片机品种很多，如果按照存储器系列单片机品种很多，如果按照存储器 ROMROM配置状态配置状态, ,可划分为：可划分为： l片内无片内无EPROMEPROM型，如型，如80(C)3X;80(C)3X; l片内片内EPROM,EPROM,如如87(C)5X87(C)5X； l片内片内FLASH EEPROMFLASH EEPROM型，如型，如89C5X;89C5X; l片内片内EEPROM ISPEEPROM ISP型
43、型( (可在系统编程）如可在系统编程）如89S5X89S5X。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 如果按照其功能，则可划分以下一些类型如果按照其功能，则可划分以下一些类型如果按照其功能，则可划分以下一些类型如果按照其功能，则可划分以下一些类型如果按照其功能，则可划分以下一些类型如果按照其功能，则可划分以下一些类型: : : 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算
44、机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 详详详详详详 见教材续表。见教材续表。见教材续表。见教材续表。见教材续表。见教材续表。 由于单片机结构完整、不涉及操作系统，易学易由于单片机结构完整、不涉及操作系统，易学易由于单片机结构完整、不涉及操作系统，易学易由于单片机结构完整、不涉及操作系统，易学易由于单片机结构完整、不涉及操作系统，易学易由于单片机结构完整、不涉及操作系统，易学易 懂、价格便宜、方便动手实践，因此它是懂、价格便宜、方便动手实践，因此它是懂、价格便宜、方便动手实践，因此它是懂、价格便宜、方便动手实践，因此它是懂、价格便宜、方便动
45、手实践，因此它是懂、价格便宜、方便动手实践，因此它是嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统 学习的入门课学习的入门课学习的入门课学习的入门课学习的入门课学习的入门课，通过它，既学习了硬件、也学习了软，通过它，既学习了硬件、也学习了软，通过它，既学习了硬件、也学习了软，通过它，既学习了硬件、也学习了软，通过它，既学习了硬件、也学习了软，通过它，既学习了硬件、也学习了软 件，是工科学生的基础课。件，是工科学生的基础课。件，是工科学生的基础课。件，是工科学生的基础课。件，是工科学生的基础课。件，是工科学生的基础课。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基
46、础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 0.2.1 0.2.1 微机的系统结构微机的系统结构 微机系统微机系统微机系统微机系统微机系统微机系统 软件软件软件软件软件软件 硬件硬件硬件硬件硬件硬件 主主主主主主 机机机机机机 外围设备外围设备外围设备外围设备外围设备外围设备 微处理器微处理器微处理器微处理器微处理器微处理器 （CPUCPUCPU） 运算器运算器运算器运算器运算器运算器 控制器控制器控制器控制器控制器控制器 寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器 存储器存储器存储器存储器存储器存储器 （内存）（内存）（内存）（内存）（内存）（内存） RAMRAMRAM
47、 ROMROMROM 输入输入输入输入输入输入/ / /输出接口输出接口输出接口输出接口输出接口输出接口 （I/OI/OI/O接口）接口）接口）接口）接口）接口） 并行、串行接口并行、串行接口并行、串行接口并行、串行接口并行、串行接口并行、串行接口 定时器、定时器、定时器、定时器、定时器、定时器、A/DA/DA/D、D/AD/AD/A 总线总线总线总线总线总线 系统软件系统软件系统软件系统软件系统软件系统软件 应用软件应用软件应用软件应用软件应用软件应用软件 程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言 外部设备外部设备外部设备外部设备外部设备外部设备 辅助设备辅助
48、设备辅助设备辅助设备辅助设备辅助设备 输入设备输入设备输入设备输入设备输入设备输入设备 输出设备输出设备输出设备输出设备输出设备输出设备 辅助存储器辅助存储器辅助存储器辅助存储器辅助存储器辅助存储器 电源电路电源电路电源电路电源电路电源电路电源电路 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 CPUCPU是计算机的控制核心，它的功能是执行指令，完成算是计算机的控制核心，它的功能是执行指令，完成算 数运算、逻辑运算，并对整机进行控制。数运算、逻辑运算，并对整
49、机进行控制。 存储器存储器用于存储程序和数据。用于存储程序和数据。 输入输入/ /输出接口输出接口（又称（又称I/OI/O接口）是接口）是CPUCPU和外设之间相连的和外设之间相连的 逻辑电路，外设必须通过接口才能和逻辑电路，外设必须通过接口才能和CPUCPU相连。不同的外设所相连。不同的外设所 用接口不同。每个用接口不同。每个I/OI/O接口也有一个地址，接口也有一个地址，CPUCPU通过对不同的通过对不同的 I/OI/O接口进行操作来完成对外设的操作。接口进行操作来完成对外设的操作。 总线总线 CPU CPU 、存储器、存储器、I/OI/O接口和之间相连的一组线。接口和之间相连的一组线。
50、用于传送程序或数据的总线称为用于传送程序或数据的总线称为数据总线（数据总线（DB) DB) ；用于传；用于传 送地址，以识别不同的存储单元或送地址，以识别不同的存储单元或I/OI/O接口的一组线称为接口的一组线称为地址地址 总线（总线（AB) AB) ；用于控制数据总线上数据流送的方向、对象等的；用于控制数据总线上数据流送的方向、对象等的 一组线称为一组线称为控制总线（控制总线（ 。 第第第第第第0 0 0章章章章章章 计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识计算机的基础知识 计算机系统的硬件结构如下图所示计算机系统的硬件结构如下图所示: CPUCPUC
