第 1 章 单片机概述
1. 单片机的概念
1.单片机的定义
单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），也称为微控制器 （Micro-Controller Unit，MCU），它是由：
中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）
数据存储器 RAM（Random Access Memory，随机读写存储器）
程序存储器 ROM（Read Only Memory，只读存储器）
I/O（Input/Output，输入/输出）接口
集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统。
单片机 = MPU+ROM+RAM+I/O+功能部件
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2.单片机的诞生
单片机诞生于 20 世纪 70 年代末：1976 年 Intel 公司推出了 MCS-48 单片机系列的第一款产品：8048。
3.单片机的应用领域
单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。
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4.单片机与嵌入式系统
嵌入式系统：嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
“嵌入性”、“专用性”与 “计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。
对象体系：嵌入式系统所嵌入的宿主系统。
只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。
嵌入式系统按形态可分为：设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）。
单片机是嵌入式系统使用的一种核心元件。
嵌入式系统与通用计算机是现代计算机的两大分支。
通用计算机的代表性产品是个人计算机。
这两大计算机分支的发展方向：
通用计算机的发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大；
嵌入式系统的发展方向是体积更小、控制能力与控制的可靠性更高。
2. 单片机发展史及发展趋势
单片机的发展历史可划分为如下四个阶段：
第一阶段（1974—1976 年）：为单片机初级阶段。
单片机采用双片形式。
代表：仙童公司的 F8 (必须外接一块 3851 电路才能构成一个完整的微型计算机)。
第二阶段（1976—1978 年）：为低性能单片机阶段。
单片机由一块芯片构成，但性能低、 品种少。
代表：Intel 公司的 MCS-48 系列单片机。
第三阶段（1978—1982 年）：为高性能单片机阶段。
第四阶段（1982 年至今）：微控制器的全面发展阶段。
代表：8 位/16 位/32 位通用型单片机、嵌入式微控制器（MCU）、SoC 片上系统（System on Chip），以及小型廉价的专用型单片机。
单片机的发展趋势：
低功耗；
外围电路内装化；
大容量；
高速化；
低价格、小容量；
3. MCS-51 系列单片机及其兼容产品
MCS-51 系列单片机指的是 Intel 公司生产的一个系列的单片机的总称。
MCS-51 系列单片机是商业化单片机的鼻祖，MCS-51 系列单片机事实上已经成为 8 位单片机的行业标准。
MCS-51 系列单片机基本特性如下：
8 位 CPU；
4KB 片内程序存储器（ROM，8031无片内ROM）；
128B 片内数据存储器（RAM）；
32 条并行 I/O 口线；
21 个专用寄存器；
2 个 16 位可编程加法定时/计数器；
5 个中断源，两个优先级；
一个全双工串行通信口；
外部数据存储器寻址空间为 64KB；
程序存储器寻址空间为 64KB；
逻辑操作位寻址功能；
一个片内时钟振荡器和时钟电路；
单一+5V 电源供电。
与 MCS-51 系列单片机兼容的单片机主要有如下几种：
MOTOROLA 单片机
MOTOROLA 是世界上最大的单片机厂商，品种全、选择余地大、新产品多是其特点。
Microchip 单片机
由美国Microchip 公司推出的PIC 单片机系列产品，已有三种系列多种型号的产品问世。
Atmel 单片机
Atmel 一共有三个系列的单片机 AT89、AT90 和 AT91。
STC 单片机
STC 系列单片机是深圳宏晶公司的产品。
4. 计算机基础知识
1.数制
十进制：数码为：0～9；基数是 10；用字母 D 表示。
二进制：数码为：0、1；基数是 2；用字母 B 表示。
八进制：数码为：0～7；基数是 8；用字母 Q 表示。
十六进制：数码为：0～9，A～F；基数是 16；用字母 H 表示。
2.数制转换
自行参考：百度经验。
3.编码
用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。
常见的编码有 ASCII 码、BCD 码。
用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。
二—十进制代码（Binary—Coded Decimal，BCD 码）：用四位二进制数b3b2b1b0 来表示1位十进制数中的0～9十个数码，简称BCD 码。
BCD 码这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码。
BCD 码可分为有权码和无权码两类：
有权 BCD 码有 8421 码、2421 码、5421 码，其中 8421 码是最常用的；
无权BCD 码有余3 码，余 3 循环码等；
8421 BCD 码是最基本和最常用的 BCD 码，通常所说的 BCD 码大都是指8421BCD 码。
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4.计算机中数的表示原码、反码和补码都是带符号数在机器中的表示方法。
带符号数的表示： ![]()
原码
用最高位表示符号位，数值部分用二进制绝对值表示，这就是原码的表示方法。 例如： +11的原码：00001011 -11的原码是：10001011 1 2 3 反码 原码变反码规则：正数的反码和其原码形式相同，负数的反码是除符号位，其他各位逐位取反(即0变1,1变为0) 。 +11的原码：00001011 -11的原码是：10001011 例如：+11的反码：00001011 -11的反码是：11110100 1 2 3 补码 补码规则为：正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是原码除符号位以外逐位取反(即0变1,1变为0)，最后在末尾加1。 +11的原码：00001011 -11的原码是：10001011 例如：+11的补码：00001011 -11的补码是：11110101 1 2 3 将补码转换为真值：[[X]补]补=[X]原
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