单片机原理

单片机（Single Chip Microcomputer）是一种集成在单一芯片上的微型计算机系统，自20世纪70年代末问世以来，在控制、通信、消费电子等领域得到了广泛的应用。单片机原理与应用涉及的内容包括单片机的基本概念、体系结构、指令集、编程语言和编程方法等多个方面。 1. 单片机的历史及发展概况： 单片机的发展经历了从4位、8位到16位、32位甚至64位的发展过程。最初的单片机是4位机，如Intel公司的4004。随后是8位单片机，代表作有Intel的8051系列，至今仍在许多应用领域发挥着重要作用。随着技术的进步，单片机的处理能力、存储能力和功能接口不断增强，同时功耗却不断下降。 2. 单片机的发展趋势： 目前单片机的发展趋势主要集中在以下几个方面： - CPU的改进，如提高指令执行效率、增加指令集。 - 存储器的发展，增加ROM和RAM的容量，引入闪存技术。 - 片内I/O的改进，提高I/O端口的数量和质量，实现多功能复用。 - 集成更多的外围电路，减少外部电路的使用，降低成本。 - 引脚的多功能，单个引脚可实现多种功能。 - 低功耗设计，为便携式设备提供更长的电池寿命。 - 专用型单机发展加快，针对特定应用定制功能的单片机越来越受欢迎。 3. 单片机的应用领域： - 在各类仪器仪表中的应用，如数据采集、处理和显示。 - 在工业测控中的应用，如自动化生产线的控制。 - 在计算机网络与通信技术中的应用，如网络设备的控制。 - 在日常生活及家电中的应用，如电视机、洗衣机、空调器等。 4. 8位单片机的厂家和机型： 常见的单片机厂商有Intel、Microchip、Atmel等，主要的8位单片机产品包括8051系列、PIC系列和AVR系列等。 第2章 MCS-51单片机的结构与原理： MCS-51单片机是8051系列中最早也是最为经典的单片机之一，由Intel公司于1980年推出。其硬件功能丰富，包括： - 运算部件和控制部件，能执行算术、逻辑、转移指令等。 - 具有片内ROM和RAM，程序存储器和数据存储器。 - 多个I/O端口，如P0口、P1口、P2口、P3口，可实现数据输入输出和并行通信。 - 复位电路负责初始化单片机状态。 - CPU时序由时钟电路产生，决定了CPU的工作频率。 - CPU引脚功能包括地址、数据和控制信号等。 单片机的工作方式包括复位方式、程序执行方式、低功耗工作方式以及编程和校验方式。 第3章 MCS-51系列单片机指令系统： MCS-51系列单片机指令系统十分丰富，包括： - 数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令和位操作指令等。 - 寻址方式分为寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、直接寻址等多种方式。 - 指令代码格式统一，包括操作码和操作数两部分，常用符号如立即数、寄存器名等。 第4章 汇编语言及程序设计： 汇编语言是机器语言的一种形式，更接近硬件操作。汇编语言的特点包括使用助记符、语句格式灵活等。汇编语言程序设计包括基本步骤、程序结构、分支程序设计、循环程序设计、子程序设计等。汇编语言程序设计举例涉及查表程序、数制转换程序、算术运算程序等。 第5章 C51语言： C51语言是8051系列单片机的编程语言，它基于ANSI C语言，具有标准C的大部分功能。C51语言的特点包括数据类型丰富、支持模块化编程等。C51语言程序设计包括顺序结构、分支结构、循环结构、子函数调用等。 第6章 定时器/计数器： MCS-51单片机提供了定时器/计数器功能，可以用于时间的测量和计数器事件的计数。定时器/计数器的工作方式包括模式0、模式1、模式2和模式3。定时器/计数器T2具有特殊功能寄存器和工作方式。在编程和应用中，需要考虑输入信号的要求、初值的设定、读取定时器/计数器的值、门控制位GATE的功能等。 以上就是《单片机原理与应用》一书中单片机原理与应用的主要内容和知识点。