单片机原理及应用单片微型计算机基础知识

第第1 1章章 单片微型计算机基础知识单片微型计算机基础知识中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章学习目标学习目标 理解单片机应用系统的构成理解单片机应用系统的构成了解单片机的发展概况、应用特点及主流产品了解单片机的发展概况、应用特点及主流产品 理解单片机的各种应用形态理解单片机的各种应用形态了解单片机系统中使用计算机语言的基本知识了解单片机系统中使用计算机语言的基本知识中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章学习重点学习重点 MCS-51系列单片机的分类和性能系列单片机的分类和性能 常用名词术语等基础知识常用名词术语等基础知识单片机的发展概况、应用特点及主流产品单片机的发展概况、应用特点及主流产品中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章主要内容主要内容 中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章主要内容主要内容 中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章主要内容主要内容 中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况 1.1.1 什么是单片机什么是单片机 把微型计算机的基本功能部件：中央处理器（把微型计算机的基本功能部件：中央处理器（CPUCPU）、存储器、输入）、存储器、输入/ /输输出接口、定时器出接口、定时器/ /计数器、中断系统等多种资源集成在一个半导体芯片上，使计数器、中断系统等多种资源集成在一个半导体芯片上，使得一块集成电路芯片就能构成一个完整的微型计算机。这种集成电路芯片被得一块集成电路芯片就能构成一个完整的微型计算机。这种集成电路芯片被称为单片微型计算机（称为单片微型计算机（Single Chip MicrocomputerSingle Chip Microcomputer），简称单片机。），简称单片机。 从其组成、逻辑功能上来看，单片机都具备了微机系统的基本部件。但从其组成、逻辑功能上来看，单片机都具备了微机系统的基本部件。但是需要指出的是，单片机毕竟还只是一个芯片，只有在配置了应用系统所需是需要指出的是，单片机毕竟还只是一个芯片，只有在配置了应用系统所需的接口芯片、输入的接口芯片、输入/ /输出设备等，才可以构成实用的单片机应用系统。输出设备等，才可以构成实用的单片机应用系统。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况1.1.2 单片机发展历程及产品近况单片机发展历程及产品近况 1976 1976年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了MCS-48MCS-48系列单片机。该系列单片机早期产品在芯系列单片机。该系列单片机早期产品在芯片内集成了片内集成了8 8位位CPUCPU、1KB1KB程序存储器（程序存储器（ROMROM）、）、64B64B数据存储器（数据存储器（RAMRAM）、）、2727根根I/OI/O线和线和1 1个个8 8位定时位定时/ /计数器。计数器。 此阶段的主要特点是：在单个芯片内实现了此阶段的主要特点是：在单个芯片内实现了CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O接口、定时接口、定时/ /计数器、中断系统、时钟等部件的集成。但存储器容量较小，寻址范围小（不大计数器、中断系统、时钟等部件的集成。但存储器容量较小，寻址范围小（不大于于4KB4KB），无串行接口，指令系统功能不强。），无串行接口，指令系统功能不强。1单芯片微机形成阶段单芯片微机形成阶段 单片机技术发展十分迅速，产品琳琅满目。纵观整个单片机技术发展过单片机技术发展十分迅速，产品琳琅满目。纵观整个单片机技术发展过程，可以分为以下程，可以分为以下3 3个主要阶段：个主要阶段：中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况 1980 1980年，年，IntelIntel公司推出公司推出MCS-51MCS-51系列单片机。该系列单片机在芯片内集成系列单片机。该系列单片机在芯片内集成了了8 8位位CPUCPU、4 KB4 KB程序存储器（程序存储器（ROMROM）、）、128B128B数据存储器（数据存储器（RAMRAM）、）、4 4个个8 8位并行位并行接口、接口、1 1个全双工串行接口、个全双工串行接口、2 2个个1616位定时位定时/ /计数器，寻址范围为计数器，寻址范围为64KB64KB，并集成，并集成有控制功能较强的布尔处理器（完成位处理功能）。有控制功能较强的布尔处理器（完成位处理功能）。 此阶段的主要特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特此阶段的主要特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，点进一步突出。现在，MCS-51MCS-51已成为公认的单片机的经典机型。已成为公认的单片机的经典机型。2性能完善提高阶段性能完善提高阶段中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况 1982 1982年，年，IntelIntel公司推出公司推出MCS-96MCS-96系列单片机。该系列单片机在芯片内集系列单片机。该系列单片机在芯片内集成了成了1616位位CPUCPU、8 KB8 KB程序存储器（程序存储器（ROMROM）、）、232 B232 B数据存储器（数据存储器（RAMRAM）、）、5 5个个8 8位位并行接口、并行接口、1 1个全双工串行接口、个全双工串行接口、2 2个个1616位定时位定时/ /计数器。寻址范围最大为计数器。寻址范围最大为64KB64KB，片上还有片上还有8 8路路1010位位ADCADC、1 1路路PWMPWM（D/AD/A）输出及高速）输出及高速I/OI/O部件等。部件等。 此阶段的主要特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可此阶段的主要特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。至此，以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。至此，“微控制器微控制器”的称谓的称谓更能反映单片机的本质。更能反映单片机的本质。3微控制器化阶段微控制器化阶段中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1单片机的发展概况单片机的发展概况 随着微电子设计技术及计算机技术的不断发展，单片机产品和技术日新月异。随着微电子设计技术及计算机技术的不断发展，单片机产品和技术日新月异。单片机产品近况可以归纳为以下两个方面。单片机产品近况可以归纳为以下两个方面。 （1 1）80518051系列单片机种类繁多，主流地位已经形成。近年来推出与系列单片机种类繁多，主流地位已经形成。近年来推出与80518051兼容兼容的主要产品有：的主要产品有： ATMEL公司融入公司融入Flash存储器技术推出的存储器技术推出的AT89系列单片机；系列单片机； Philips公司推出的公司推出的P80C、P87C系列高性能单片机；系列高性能单片机； Winbond公司推出的公司推出的W78C51、W77C51系列高速低价单片机；系列高速低价单片机； ADI公司推出的公司推出的ADuC8系列高精度系列高精度ADC单片机；单片机； LG公司推出的公司推出的GMS90/97系列低压高速单片机；系列低压高速单片机； MAXIM公司推出的公司推出的DS89C420高速（高速（50MIPS）单片机；）单片机； Cygnal公司推出的公司推出的C8051F系列高速系列高速SOC单片机等。单片机等。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况 （2 2）非）非805l805l结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间在在80518051及其兼容产品流行的同时，一些单片机芯片生产厂商也推出了一些非及其兼容产品流行的同时，一些单片机芯片生产厂商也推出了一些非80518051结构的产品，影响较大的有：结构的产品，影响较大的有： Intel公司推出公司推出MCS-96系列系列16位单片机；位单片机； Microchip公司推出公司推出PIC系列系列RISC单片机；单片机； TI公司推出公司推出MSP430F系列系列16位低电压、低功耗单片机；位低电压、低功耗单片机； ATMEL公司推出公司推出AVR系列系列RISC单片机。单片机。 目前，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展，但由于目前，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展，但由于MCS-51MCS-51系列系列的的8 8位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要，所以位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要，所以MCS-51MCS-51系列单片系列单片机，现在及以后的相当一段时期内仍然将占据单片机应用的主导地位。机，现在及以后的相当一段时期内仍然将占据单片机应用的主导地位。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况1.1.3 单片机的应用及发展趋势单片机的应用及发展趋势 1单片机的应用领域单片机的应用领域 单片机的应用极为广泛，已深入到国民经济的各个领域，对各个行业的技术单片机的应用极为广泛，已深入到国民经济的各个领域，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起着积极的推动作用。单片机的应用领域主要有以下几个改造和产品的更新换代起着积极的推动作用。单片机的应用领域主要有以下几个方面：方面： （1 1）生产自动化）生产自动化 （2 2）实时测控）实时测控 （3 3）智能化产品）智能化产品 （4 4）智能化仪表）智能化仪表 （5 5）信息通信技术）信息通信技术 （6 6）科学研究）科学研究 （7 7）国防现代化）国防现代化中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况图1-1 单片机典型应用系统2单片机的应用特点单片机的应用特点（1 1）面向控制的应用）面向控制的应用（2 2）在线应用）在线应用（3 3）嵌入式应用）嵌入式应用 3单片机应用系统单片机应用系统单片机典型应用系统的构成单片机典型应用系统的构成如图如图1-11-1所示。所示。 一个具有测控功能的单片机典型应用系统通常由单片机、片外程序存储器（ROM）、片外数据存储器（RAM）、扩展输入/输出接口（I/O接口）以及系统工作过程中进行人工干预和输出结果的人机对话通道等组成。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况 4单片机的发展趋势单片机的发展趋势 （1 1）微型化）微型化 （2 2）低功耗）低功耗 （3 3）高速化）高速化 （4 4）集成更多资源）集成更多资源 （5 5）通信及网络功能加强）通信及网络功能加强 （6 6）专用型单片机发展加快）专用型单片机发展加快中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1.4 MCS-51系列单片机的分类系列单片机的分类 1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况型型 号号片内程序存储器片内程序存储器RAM/BI/O口线口线定时器定时器/个个位位中断源中断源晶振晶振/MHz805l子系列子系列8031ROM Less128322165212 80514KB ROM12832216521287514KB EPROM12832216521280C51子系列子系列80C31ROM Less12832216521280C514KB ROM12832216521287C514KB EPROM1283221652128052子系列子系列8032 ROM Less25632316621280528KB ROM25632316621287528KB EPROM25632316621280C52子系列子系列80C32ROM Less25632316621280C528KB ROM256323166212/2487C528KB EPROM256323166212/24 1MCS-51系列系列中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况说明： 该系列单片机的生产工艺有两种：在产品型号中凡不带有字母该系列单片机的生产工艺有两种：在产品型号中凡不带有字母“C”C”的的为为HMOSHMOS芯片，带有字母芯片，带有字母“C”C”的为的为CHMOSCHMOS芯片。芯片。HMOSHMOS芯片的电平与芯片的电平与TTLTTL电平兼容，电平兼容，而而CHMOSCHMOS芯片的电平既与芯片的电平既与TTLTTL电平兼容，又与电平兼容，又与CMOSCMOS电平兼容。所以在单片机应电平兼容。所以在单片机应用系统中应尽量采用用系统中应尽量采用CHMOSCHMOS工艺的芯片。工艺的芯片。 在功能上该系列单片机有在功能上该系列单片机有基本型基本型和和增强型增强型两大类，通常以芯片型号两大类，通常以芯片型号的末位数字来区分。末位数字为的末位数字来区分。末位数字为“1”1”的型号为基本型，如的型号为基本型，如8031/8051/87518031/8051/8751、80C31/80C51/87C5180C31/80C51/87C51等。末位数字为等。末位数字为“2”2”的型号为增强型，如的型号为增强型，如8032/8052/87528032/8052/8752、80C32/80C52/87C5280C32/80C52/87C52等。等。 中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.1 单片机的发展概况单片机的发展概况 80C51 80C51是是MCS-51MCS-51系列单片机中系列单片机中CHMOSCHMOS工艺的一个典型品种。其他厂工艺的一个典型品种。其他厂商以商以80518051为基核开发出的为基核开发出的CHMOSCHMOS工艺单片机产品也统称为工艺单片机产品也统称为80C5180C51系列。市面系列。市面上常见的与上常见的与MCS-51MCS-51系列单片机兼容的有系列单片机兼容的有ATMELATMEL公司的公司的AT89AT89系列单片机。其系列单片机。其典型产品典型产品AT89C51AT89C51、AT89C52AT89C52、AT89C2051AT89C2051、AT89C4051AT89C4051等不但与等不但与80518051单片单片机软、硬件完全兼容，还融入了机软、硬件完全兼容，还融入了FlashFlash存储器技术，这使得用户在开发调存储器技术，这使得用户在开发调试时更为方便。除此之外，还有试时更为方便。除此之外，还有PhilipsPhilips、WinbondWinbond、DallasDallas、SiemensSiemens等等公司的许多产品。虽然这些产品在某些方面有一些差异，但基本结构是相公司的许多产品。虽然这些产品在某些方面有一些差异，但基本结构是相同的，从而奠定了同的，从而奠定了80C5180C51的主流产品地位。的主流产品地位。280C51系列系列中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法1.2.1 进位计数制及其转换进位计数制及其转换计数制或进位制计数制或进位制, ,常用的十进制，还有二进制、八进制、十二进制等。常用的十进制，还有二进制、八进制、十二进制等。（1 1）二进制：由数字符号）二进制：由数字符号0 0、1 1构成，逢构成，逢2 2进进1 1。（2 2）八进制：由数字符号）八进制：由数字符号0 07 7构成，逢构成，逢8 8进进1 1。（3 3）十进制：由数字符号）十进制：由数字符号0 09 9构成，逢构成，逢1010进进1 1。（4 4）十六进制：由数字符号）十六进制：由数字符号0 09 9和字母和字母A AF F构成，逢构成，逢1616进进1 1。1. 进位计数制进位计数制中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法1 1十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数 需要对其整数和小数部分分别需要对其整数和小数部分分别处理进行转换处理进行转换（1 1）十进制整数转换为二进制）十进制整数转换为二进制整数的方法是：用整数的方法是：用2 2不断地去除不断地去除要转换的十进制数，直至商为要转换的十进制数，直至商为0 0。每次所得的余数即为二进制数每次所得的余数即为二进制数位，最初得到的余数是二进制位，最初得到的余数是二进制整数的最低位。这就是所谓的整数的最低位。这就是所谓的“除以除以2 2取余，逆序排列取余，逆序排列”法。法。2. 数制之间的转换数制之间的转换中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法（2 2）十进制小数转换为二）十进制小数转换为二进制小数的方法是：用进制小数的方法是：用2 2不不断地去乘要转换的十进制断地去乘要转换的十进制小数，直至乘积的小数部小数，直至乘积的小数部分为分为0 0或达到要求的精度为或达到要求的精度为止。每次所得的整数部分止。每次所得的整数部分即为二进制数位，最初得即为二进制数位，最初得到的整数是二进制小数的到的整数是二进制小数的最高位。这就是所谓的最高位。这就是所谓的“乘乘2 2取整，顺序排列取整，顺序排列”法。法。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法2 2二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数将二进制数转换为十进制数，只需按位权展开求累加和即可。将二进制数转换为十进制数，只需按位权展开求累加和即可。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章3 3二进制数与十六进制数的相互转换二进制数与十六进制数的相互转换 二进制数转换成十六进制数比较容易，具体方法如下：二进制数转换成十六进制数比较容易，具体方法如下： 把二进制数以小数点为界向左向右每把二进制数以小数点为界向左向右每4 4位分成一组，不足位分成一组，不足4 4位位的以的以0 0补齐。补齐。 把每组把每组4 4位的二进制数转换成位的二进制数转换成1 1位的十六进制数。位的十六进制数。 按从左到右的次序写出转换结果。按从左到右的次序写出转换结果。 【例【例1.4】把二进制数】把二进制数10110011.0101111转换成十六进制数。转换成十六进制数。 解：分组：解：分组：1011 0011. 0101 1110 转换：转换： B 3 5 E 因此：因此：(10110011.0101111)2(B3.5E)16 十六进制数转换成二进制数的方法更简单，只需从左到右把每十六进制数转换成二进制数的方法更简单，只需从左到右把每位十六进制数写成相应的位十六进制数写成相应的4 4位二进制数，并把结果写在一起即可。位二进制数，并把结果写在一起即可。1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章应当熟记的一张表格应当熟记的一张表格1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章4 4数的书写方法数的书写方法 计算机中经常使用的数的书写方法有二进制（后缀计算机中经常使用的数的书写方法有二进制（后缀B B，BinaryBinary）、八进制（后缀，）、八进制（后缀，OctalOctal或或Q Q，因与，因与0 0容易混淆，所以书写容易混淆，所以书写印刷为印刷为Q Q）、十进制（后缀）、十进制（后缀D D，DecimalDecimal，或者不要后缀）和十六进制，或者不要后缀）和十六进制（后缀（后缀H H，HexHex）。）。例：例：1010B1010B 表示二进制数。表示二进制数。 5703Q 5703Q 表示八进制数。表示八进制数。 2048D 2048D 表示十进制数。表示十进制数。 0A30BH 0A30BH 表示十六进制数（在汇编语言程序中由字表示十六进制数（在汇编语言程序中由字母母A AF F开头的十六进制数前需要添加开头的十六进制数前需要添加0 0）。1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法1.2.2 机器数机器数 1.1.进位计数制进位计数制中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法 在计算机中对于符号数有不同的编码方式，通常采用两种编码方在计算机中对于符号数有不同的编码方式，通常采用两种编码方式：原码、补码。式：原码、补码。 1 1原码原码 最高位为符号位（正数为最高位为符号位（正数为0 0，负数为，负数为1 1），其他位为数值位。），其他位为数值位。 2 2补码补码 正数的补码与原码相同；负数的补码则是符号位取正数的补码与原码相同；负数的补码则是符号位取1 1，数值位逐位，数值位逐位取反，末位加取反，末位加1 1。 3 3补码数的表示范围补码数的表示范围 当当n n8 8时数的表示范围是：时数的表示范围是：-128N+127-128N+127。超出为溢出。超出为溢出 当当n n1616时数的表示范围是：时数的表示范围是：-32768N+32767-32768N+32767。超出为溢出。超出为溢出中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.2.3 常用名词术语及字符的表示常用名词术语及字符的表示1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法（1 1）位（）位（bitbit） 位是指一个二进制位，它是计算机中信息存储的最小单位，用位是指一个二进制位，它是计算机中信息存储的最小单位，用bitbit表示。表示。（2 2）字节（）字节（B B） 字节指相邻的字节指相邻的8 8个二进制位，通常存储器是以字节为单位存储信息的。个二进制位，通常存储器是以字节为单位存储信息的。字节用字节用B B表示。表示。（3 3）字（）字（WordWord）及字长）及字长 一个字所包含的二进制位数称为字长。在一般的微机中定义一个字长一个字所包含的二进制位数称为字长。在一般的微机中定义一个字长为为2 2个字节个字节。字用字用W W表示。表示。 1常用的名词术语常用的名词术语中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章 计算机在处理信息时，有时需要处理字符或字符串，例如从键盘输入的信息计算机在处理信息时，有时需要处理字符或字符串，例如从键盘输入的信息或打印的信息都是以字符方式处理的，因此，计算机必须能用二进制数表示字符。或打印的信息都是以字符方式处理的，因此，计算机必须能用二进制数表示字符。计算机中最常用的字符编码是美国信息交换标准代码（计算机中最常用的字符编码是美国信息交换标准代码（American Standard Code American Standard Code for Information Interchangefor Information Interchange，ASCIIASCII）。）。ASCIIASCII码用码用7 7位二进制数表示字符编码。位二进制数表示字符编码。附录附录A A给出了字符的给出了字符的ASCIIASCII码表。码表。1.2 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法BCD码是用码是用4 4位二进制数表示位二进制数表示1 1位十进制整数。表示的方法有多种，常用的是位十进制整数。表示的方法有多种，常用的是8421BCD8421BCD码。码。2. ASCII码码3. BCD码码中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.3.1 单片机的硬件系统单片机的硬件系统 1.3 单片机系统单片机系统 在单片机的应用中，需要围绕单片机芯片以及扩展外部电路和外部芯在单片机的应用中，需要围绕单片机芯片以及扩展外部电路和外部芯片、连接输入和输出设备组建一个能完成特定应用功能的硬件组合实体，片、连接输入和输出设备组建一个能完成特定应用功能的硬件组合实体，它能在编制程序的控制下完成预定的任务，称它为单片机的硬件系统。它能在编制程序的控制下完成预定的任务，称它为单片机的硬件系统。它实际上就是为实现某一种实际应用所设计的，以单片机芯片为核心而它实际上就是为实现某一种实际应用所设计的，以单片机芯片为核心而组成的单片机应用系统的实体部分。组成的单片机应用系统的实体部分。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.3.2 单片机的软件系统单片机的软件系统 单片机本身无编制程序的能力，需要借助其他微型计算机配之以相应的开发软件单片机本身无编制程序的能力，需要借助其他微型计算机配之以相应的开发软件来进行编程。在单片机应用系统的编程中有机器语言、汇编语言和高级语言三种编程来进行编程。在单片机应用系统的编程中有机器语言、汇编语言和高级语言三种编程方式：方式： （1 1）机器语言）机器语言 机器语言使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为目的程机器语言使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为目的程序（机器码）。序（机器码）。 （2 2）汇编语言）汇编语言 汇编语言是采用容易记忆的英文符号名（助记符）表示的机器指令，它是对机器汇编语言是采用容易记忆的英文符号名（助记符）表示的机器指令，它是对机器语言的改进。用汇编语言编程是单片机应用中最常用的编程方式，其编写的程序称为语言的改进。用汇编语言编程是单片机应用中最常用的编程方式，其编写的程序称为汇编语言源程序。汇编语言源程序。 （3 3）高级程序设计语言）高级程序设计语言 高级程序设计语言接近人类自然语言的语法习惯，与计算机硬件无关，用户易于高级程序设计语言接近人类自然语言的语法习惯，与计算机硬件无关，用户易于学习、阅读、掌握和使用。目前支持学习、阅读、掌握和使用。目前支持MCS-5lMCS-5l单片机编程的高级语言有多种，如单片机编程的高级语言有多种，如C51C51等。等。1.3 单片机系统单片机系统中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章1.3.3 单片机开发时用到的程序设计语言单片机开发时用到的程序设计语言1.3 单片机系统单片机系统 在单片机开发时用到的程序设计语言在单片机开发时用到的程序设计语言 单片机开发时用到的程序设计语言现多为汇编语言和单片机开发时用到的程序设计语言现多为汇编语言和C C语言。语言。 由于汇编语言与计算机硬件密切相关，使用汇编语言编写的源程序汇编由于汇编语言与计算机硬件密切相关，使用汇编语言编写的源程序汇编后的目标程序短小精悍，占用存储空间较小；程序执行所需时间短，目标程后的目标程序短小精悍，占用存储空间较小；程序执行所需时间短，目标程序效率高，运行速度快。因此特别适用于单片机实时控制系统、智能化仪器序效率高，运行速度快。因此特别适用于单片机实时控制系统、智能化仪器仪表控制程序的编写。仪表控制程序的编写。 由于由于C C语言既具有高级语言的简洁、便于记忆、通用性好、表达能力强等语言既具有高级语言的简洁、便于记忆、通用性好、表达能力强等优点，又能直接对计算机硬件进行操作，运算能力也较强，许多以前只能采优点，又能直接对计算机硬件进行操作，运算能力也较强，许多以前只能采用汇编语言来解决的问题现在都可以改用用汇编语言来解决的问题现在都可以改用C C语言来解决了。语言来解决了。中国铁道出版社中国铁道出版社 单片机原理与应用单片机原理与应用第二版第二版 第第1 1章章本章结束本章结束本章结束本章结束 在一块集成电路芯片上集成了中央处理器、存储器、在一块集成电路芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输入/ /输出（输出（I/OI/O）接口等基本功能部件的微型计算机称为）接口等基本功能部件的微型计算机称为单片微型计算机（单片微型计算机（Single Chip MicrocomputerSingle Chip Microcomputer），简称单），简称单片机。片机。 本章主要介绍了单片机的发展概况、特点、应用以本章主要介绍了单片机的发展概况、特点、应用以及单片机的主流产品。自从及单片机的主流产品。自从2020世纪世纪8080年代初年代初IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列单片机问世以来，该系列的单片机产品已发展系列单片机问世以来，该系列的单片机产品已发展到几十种型号。现在由其他厂家生产的众多新型单片机产到几十种型号。现在由其他厂家生产的众多新型单片机产品中，很多都是以品中，很多都是以MCS-51MCS-51系列单片机为核心再增加了一定系列单片机为核心再增加了一定的功能部件后构成的，其市场占有率极高。的功能部件后构成的，其市场占有率极高。 作为基础知识本章还介绍了在计算机中数、数值之作为基础知识本章还介绍了在计算机中数、数值之间的转换和字符的表示以及处理方法。间的转换和字符的表示以及处理方法。 另外在本章还介绍了单片机应用时硬件和软件系统另外在本章还介绍了单片机应用时硬件和软件系统的分类和应用特点。的分类和应用特点。