第 1章 单片机的基本硬件结构单片机原理与接口技术第 1章 单片机的基本硬件结构
1.1 单片机的发展历史
单片机的发展历史可以分成四个阶段 。
第一个阶段是 1971年到 1974年 。
第二个阶段是 1974年到 1978年 。
第三个阶段是 1978年到 1982年 。
第四个阶段是 1982年到现在 。
第 1章 单片机的基本硬件结构第一个阶段
1971年 11月美国 Intel公司首先设计成集成度为 2000只晶体管的 4位的微处理器
Intel40004，并且配有随机存储器 RAM，
只读存储器 ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台 MCS-4微型计算机。
第 1章 单片机的基本硬件结构第一个阶段
1972年 4月 Intel公司又研制了功能齐全的
8位微处理器 Intel80000，这种微处理器虽然还算不上单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。
第 1章 单片机的基本硬件结构第二个阶段
这是单片机研制的初级阶段，以 Intel公司的 MCS-48为代表，这种单片机内集成有 8位 CPU、并行 I/O,8位定时器 /计数器，寻址空间为 4KB，这时单片机技术进入了现场应用的阶段。
第 1章 单片机的基本硬件结构第三个阶段
这是单片机推广运用的阶段，也是高性能单片机研制阶段。在这一阶段出现的单片机普遍带有串行口，有多级中断的处理系统,16位定时器 /计数器，片内 RAM、
ROM容量加大，且寻址范围可达 64KB，
有的片内还带有 A/D转换器接口。
第 1章 单片机的基本硬件结构第四个阶段
在这个阶段中,8位单片机已经得到了广泛的应用,16位单片机也已经进入到实际应用的阶段。一方面出现的各种类型的单片机，另一方面 EDA技术和 ARM技术也在不断地完善。尽管如此，单片机技术仍然是
EDA技术和 ARM技术基础。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.2 MCS-51单片机的主要功能单片机（ single chip microcomputer），也称为微控制器，是在一硅片上集成了各种部件的微型计算机，这些部件包括中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器
ROM、输入 /输出 I/O接口电路、定时器 /计数器和串行通信接口电路。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.2 MCS-51单片机的主要功能
MCS-51单片机有三种类型的基本产品 8051、
8031和 8751。这 3个产品只是片内程序存储器的制造工艺不同。 8051的片内程序存储器 ROM为掩膜型的，在制造芯片时就已经将程序固化到程序存储器中去了，因此这种单片机具有某种专用的功能。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.2 MCS-51单片机的主要功能
MCS-51单片机具备一个完整的计算机所具有的基本组成部分。一个计算机应该由三部分组成。 CPU、存储器和 I/O接口。
第 1章 单片机的基本硬件结构
8051CPU的功能
1、一个 8位的 CPU。
2、具有布尔代数的运算能力。
3,32条双向可被独立寻址的 I/O。
4、片内有 128字节的数据存储器。
第 1章 单片机的基本硬件结构
8051CPU的功能
5、内部有两组 16位的定时 /计数器。
6、具有全双工的传输信号。
7,5个中断源，两层优先级的中断结构。
8、外部程序存储器可扩充到 64K。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.3 MCS-51单片机的内部结构分析
8051单片机包含中央处理器、程序存储器
ROM、数据存储器 RAM、定时器 /计数器、
并行接口、串行接口和中断系统等几个单元，以及数据总线、地址总线和控制总线三个总线。
第 1章 单片机的基本硬件结构
MCS-51单片机的基本结构图第 1章 单片机的基本硬件结构
8051系列单片机的组成
1、一个 8位的中央处理器 CPU
2、片内数据数据存储器 RAM
3、片内程序存储器
4、四个 8位并行输入输出接口第 1章 单片机的基本硬件结构
8051系列单片机的组成
5、两个定时器 /计数器
6,MCS-51系列的单片机设有 5个中断源
7、一个全双工的串行通信接口
8、片内振荡器和时钟产生电路第 1章 单片机的基本硬件结构
8位的中央处理器 CPU
这是单片机的核心部件，它的数据总线一次能处理 8位二进制数,CPU的作用是控制、
指挥和协调整个单元系统的协调工作，完成运算和控制输入输出数据的操作。
第 1章 单片机的基本硬件结构片内数据数据存储器 RAM
8051内部有 128个 8位的用户数据存储单元，还有 128个专用寄存器，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户使用的 RAM只有
128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
第 1章 单片机的基本硬件结构片内程序存储器片内程序存储器有 ROM（掩膜型）、
EPROM（红外线擦除式）和 EEPROM
（电擦除式）等常用形式。
主要是用来存放程序的，也可以用来存放一些原始数据或表格。但要注意 8031
和 8032单片机内部没有程序存储器。
第 1章 单片机的基本硬件结构四个 8位并行输入输出接口四个 8位并行输入输出接口（ I/O）
P0~P3，每个口既可以用于输入数据，也可以用于输出数据。
第 1章 单片机的基本硬件结构两个定时器 /计数器两个定时器 /计数器，既可以用于定时器，也可以用于计数器。用于定时器时对单片机内部脉冲计数，用于计数器时对外部事件进行计数。一般情况下，当计数器计满时，通过计算机的中断系统实现对现场设备的控制。
第 1章 单片机的基本硬件结构
MCS-51系列单片机的中断源
MCS-51系列的单片机设有 5个中断源，
其中两个用于外部中断，两个用于定时器 /
计数器的中断，还有一个是串行口的中断。
这是一个比较完善的中断系统，拥有两级优先级的选择，可以用来满足于不同设备的控制要求。
第 1章 单片机的基本硬件结构全双工的串行通信接口一个全双工的 UART（串行通信接口），
这是一个通用异步接收发送器，可以实现单片机与单片机之间的串行通信。这个串行口既可以用做异步通信收发器，也可以用做同步移位寄存器。
第 1章 单片机的基本硬件结构片内振荡器和时钟产生电路片内振荡器和时钟产生电路，所用的石英晶体振荡器最高频率为 12MHZ，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但是要注意 8051单片机需要外接振荡电容。
第 1章 单片机的基本硬件结构总结
1,单片机的发展历史
2,单片机的基本硬件结构
3,MCS-51单片机的内部结构分析第 1章 单片机的基本硬件结构第 1章结束
1.1 单片机的发展历史
单片机的发展历史可以分成四个阶段 。
第一个阶段是 1971年到 1974年 。
第二个阶段是 1974年到 1978年 。
第三个阶段是 1978年到 1982年 。
第四个阶段是 1982年到现在 。
第 1章 单片机的基本硬件结构第一个阶段
1971年 11月美国 Intel公司首先设计成集成度为 2000只晶体管的 4位的微处理器
Intel40004，并且配有随机存储器 RAM，
只读存储器 ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台 MCS-4微型计算机。
第 1章 单片机的基本硬件结构第一个阶段
1972年 4月 Intel公司又研制了功能齐全的
8位微处理器 Intel80000，这种微处理器虽然还算不上单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。
第 1章 单片机的基本硬件结构第二个阶段
这是单片机研制的初级阶段，以 Intel公司的 MCS-48为代表，这种单片机内集成有 8位 CPU、并行 I/O,8位定时器 /计数器，寻址空间为 4KB，这时单片机技术进入了现场应用的阶段。
第 1章 单片机的基本硬件结构第三个阶段
这是单片机推广运用的阶段，也是高性能单片机研制阶段。在这一阶段出现的单片机普遍带有串行口，有多级中断的处理系统,16位定时器 /计数器，片内 RAM、
ROM容量加大，且寻址范围可达 64KB，
有的片内还带有 A/D转换器接口。
第 1章 单片机的基本硬件结构第四个阶段
在这个阶段中,8位单片机已经得到了广泛的应用,16位单片机也已经进入到实际应用的阶段。一方面出现的各种类型的单片机，另一方面 EDA技术和 ARM技术也在不断地完善。尽管如此，单片机技术仍然是
EDA技术和 ARM技术基础。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.2 MCS-51单片机的主要功能单片机（ single chip microcomputer），也称为微控制器，是在一硅片上集成了各种部件的微型计算机，这些部件包括中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器
ROM、输入 /输出 I/O接口电路、定时器 /计数器和串行通信接口电路。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.2 MCS-51单片机的主要功能
MCS-51单片机有三种类型的基本产品 8051、
8031和 8751。这 3个产品只是片内程序存储器的制造工艺不同。 8051的片内程序存储器 ROM为掩膜型的，在制造芯片时就已经将程序固化到程序存储器中去了，因此这种单片机具有某种专用的功能。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.2 MCS-51单片机的主要功能
MCS-51单片机具备一个完整的计算机所具有的基本组成部分。一个计算机应该由三部分组成。 CPU、存储器和 I/O接口。
第 1章 单片机的基本硬件结构
8051CPU的功能
1、一个 8位的 CPU。
2、具有布尔代数的运算能力。
3,32条双向可被独立寻址的 I/O。
4、片内有 128字节的数据存储器。
第 1章 单片机的基本硬件结构
8051CPU的功能
5、内部有两组 16位的定时 /计数器。
6、具有全双工的传输信号。
7,5个中断源，两层优先级的中断结构。
8、外部程序存储器可扩充到 64K。
第 1章 单片机的基本硬件结构
1.3 MCS-51单片机的内部结构分析
8051单片机包含中央处理器、程序存储器
ROM、数据存储器 RAM、定时器 /计数器、
并行接口、串行接口和中断系统等几个单元，以及数据总线、地址总线和控制总线三个总线。
第 1章 单片机的基本硬件结构
MCS-51单片机的基本结构图第 1章 单片机的基本硬件结构
8051系列单片机的组成
1、一个 8位的中央处理器 CPU
2、片内数据数据存储器 RAM
3、片内程序存储器
4、四个 8位并行输入输出接口第 1章 单片机的基本硬件结构
8051系列单片机的组成
5、两个定时器 /计数器
6,MCS-51系列的单片机设有 5个中断源
7、一个全双工的串行通信接口
8、片内振荡器和时钟产生电路第 1章 单片机的基本硬件结构
8位的中央处理器 CPU
这是单片机的核心部件，它的数据总线一次能处理 8位二进制数,CPU的作用是控制、
指挥和协调整个单元系统的协调工作，完成运算和控制输入输出数据的操作。
第 1章 单片机的基本硬件结构片内数据数据存储器 RAM
8051内部有 128个 8位的用户数据存储单元，还有 128个专用寄存器，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户使用的 RAM只有
128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
第 1章 单片机的基本硬件结构片内程序存储器片内程序存储器有 ROM（掩膜型）、
EPROM（红外线擦除式）和 EEPROM
（电擦除式）等常用形式。
主要是用来存放程序的，也可以用来存放一些原始数据或表格。但要注意 8031
和 8032单片机内部没有程序存储器。
第 1章 单片机的基本硬件结构四个 8位并行输入输出接口四个 8位并行输入输出接口（ I/O）
P0~P3，每个口既可以用于输入数据，也可以用于输出数据。
第 1章 单片机的基本硬件结构两个定时器 /计数器两个定时器 /计数器，既可以用于定时器，也可以用于计数器。用于定时器时对单片机内部脉冲计数，用于计数器时对外部事件进行计数。一般情况下，当计数器计满时，通过计算机的中断系统实现对现场设备的控制。
第 1章 单片机的基本硬件结构
MCS-51系列单片机的中断源
MCS-51系列的单片机设有 5个中断源，
其中两个用于外部中断，两个用于定时器 /
计数器的中断，还有一个是串行口的中断。
这是一个比较完善的中断系统，拥有两级优先级的选择，可以用来满足于不同设备的控制要求。
第 1章 单片机的基本硬件结构全双工的串行通信接口一个全双工的 UART（串行通信接口），
这是一个通用异步接收发送器，可以实现单片机与单片机之间的串行通信。这个串行口既可以用做异步通信收发器，也可以用做同步移位寄存器。
第 1章 单片机的基本硬件结构片内振荡器和时钟产生电路片内振荡器和时钟产生电路，所用的石英晶体振荡器最高频率为 12MHZ，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但是要注意 8051单片机需要外接振荡电容。
第 1章 单片机的基本硬件结构总结
1,单片机的发展历史
2,单片机的基本硬件结构
3,MCS-51单片机的内部结构分析第 1章 单片机的基本硬件结构第 1章结束
