金三角赵伟和杨坤:什么是单片机

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
　　可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器，如图2所示）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种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。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

单片机的几部份

一、总线：我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成的，在模拟电路中 ，连连线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很 多，但计算机电路却不一样，它是以微处理器为核心，各器件都要与微处理器相连，各 器件之间的工作必须相互协调?所以就需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样 ，在各微处理器和各器件间单独连线线，则线的数量将多得惊人，所以在微处理机中引 入了总线的概念，各个器件共同享用连线，所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线 上，即相当于各个器件并联起来，但仅这样还不行，如果有两?器件同时送出数据，一 个为0，一个为1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？这种情况是是不允许的，所以 要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有 多个器件同时接收）。器件的数据线也就被称为数据总线，器件所有的控制线被称 控制 总线。
在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元，这些存储单元要被分配 地址，才能 用，分配地址当?也是以电信号的形?给出的，由于存储单元比较多，所以 ，用于地址分的线也较多，这些线被称为地址总线。

二、数据、地址、指令：之所以将这三者放在一起，是因为这三者的本质都是一样的—数字，或者说都是?串‘0’和‘1’组成的序列。换言之，地址、指令也都是数据 。指令由单片机芯片的设计者规定的一种数字，它与我们常用的指令助记符有着严格的 一一对应关，不可以由 单片机的开发者更改。地址：是寻找单片机内部、外部的存储 单元、输入输出口的依据，内 单元的地址值已由芯?设计者规定好，不可更改，外部的 单元可以由单片机开发者自行决，但有一些地址单元是一定要有的（详见程序的执行过 程）。数据：这是由微处理机处理的 象，在各种 不同的应用电路中各不相同，一般而言，被处理的数据可能有这么几种情况：

1地址（如MOV DPTR，#1000H），即地址1000H送入DPTR。
2方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。
3常数（如MOV TH0，#10H）10H即定时常数。
4实际输出值（如P1口接彩灯，要灯全亮，则执行指令：MOV P1，#0FFH，要灯全暗， 则执 兄 令：MOV P1，#00H）这里0FFH和00H都是实际输出值。又如用于LED的字形码，也是实 际?出的值。 理解了地址、指令的本质，就不难理解程序运行过程中为什么会跑飞，会把数据当成指 令来 行了。

三、P0口、P2口和P3的第二功能用法 初学时往往对P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，认为第二功能和原功能之间 要有个切换的过程，或者说要有一条指令，事实?，各端口的第二功能完全是自动?，不需要?指令来转换。如P3.6、P3.7分别是WR、RD信号，当微片理机外接RAM或有外部I/O口 时，它们挥作第二功能，不能作为通用I/O口使用，只要一微处理机一执行到MOVX指令，就会有相应的信号从 P3. 或P3.7送出，不需要事先用指令说明。事实上‘不能作为通用I/O口使用’也并不是‘不能?而是（使用者）‘不会’将其作为通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一条S ETB P3.7的指令，并且当单片机执行到这条指令时，也会使P3.7变为高电平，但使用者不会 这么做，因为这通常这会导致系统当溃（即死机）。

四、程序的执行过程 单片机在通电复位后8051内的程序计数器（PC）中的值为‘0000?，所以程序总是从‘0000’单元开始执行，也就是说：在系统的ROM中一定要存在‘0000’?个单元，并且在‘0000’单元中存放的一定是一条指令。

五、堆栈 堆栈是一个区域，是用来存放数据的，这个区域本身没有任何特殊之处，就是内部RAM的 一?份，特殊的是它存放和取用数据的方式，即所谓的‘先进后出，后进先出’，并且 堆栈有特 的数据传输指令，即‘PUSH’和甈OP’，有一个特殊的专为其服务的单元，即堆栈指 针SP 每当执一次 PUSH指令时，SP就（在原来值的基础上）自动加1，每当执行一次POP指令，SP就（在原 来值基础上）?动减1。由于SP中的值可以用指令加以改变，所以只要在程序开始阶段更改了SP值，就可以把堆栈设置在规定的内存单元中，如在程序开始时?用一条MOV SP，#5FH指令，就时把堆栈设置在从内存单元60H开始的单元中。一般程序的开头总有这 么?条设置堆栈指针的指令，因为开机时，SP的初始值为07H，这样就使堆栈从08H单元 开始往后?8H到1FH这个区域正是8031的第二、三、四工作寄存器区，经常要被使用，这会造成 数?的浑乱。不? 作者编写程序时，初始化堆栈指令也不完全相同，这是作者的习惯问 题。当设置好堆栈区?，并不意味着该区域成为一种专用内存，它还是可以象普通内存 区域一样使用，只是一般情 下编程者不会把它当成?通内存用了。

六、单片机的开发过程 这里所说的开发过程并不是一般书中所说的从任务分析开始，我们假设已设计并制作好 硬件下面就是编写软件的工作。在编写软件之前，首先要确定一些常数、地址，事实?这些 常?、地址在设计阶段已被直接或间接地确定下来了。如当某器件的连线设计好后，其 地址也就确定了，当 器件的功能被确定下来后，其控制字也就被确定了。然后用文本编缉器（如EDIT、CCED 等）写软件，编写好后，用编译器对源程序文件编译，查错，直到没有语法错误，除了极简 单?程序外，一般应用仿真机对软件进行调试，直到程序运行正确为止。运行正确后， 就可以写（将程序固 化在EPROM中）。在源程序被编译后，生成了扩展名为HEX的目标文件，一般编程器能够 识别种格式的文件，只要将此文件调入即可写片。在此，为使大家对整个过程有个认识，举 一?说明： ORG 0000H LJMP START ORG 040H START： MOV SP，#5FH ;设堆栈 LOOP： NOP LJMP LOOP ；循环 END

教学内容：单片机概述
1、何谓单片机

一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。

天！PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。

不，价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。

为什么会这样呢？

功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。

既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？

话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用PIII？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。

2、MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系

我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系?

MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。以后我们将用89C51来完成一系列的实验。

资料来自《平凡的单片机》