51单片机入门_01_单片机(MCU)概述(使用STC89C52芯片)

1. 什么是单片机

在认识单片机之前，需要了解单片机的前身，微型计算机的组成及应用形态

1.1 微型计算机的组成

主板上有微处理器CPU，还有内存RAM，内部总线控制器，通过系统总线连接到IO接口，IO接口上接外设，以上就是微型计算机的组成，通俗的讲这就是我们使用的电脑。

1.2 微型计算机的应用形态

将微处理器CPU、存储器(RAM、ROM)、基本输入/输出(I/O)接口电路和总线接口等组装在一块主机板(即微机主板)。各种适配(卡)插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器和光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统。微型计算机硬件组成如图所示。

由微型计算机又发展到单板微型计算机

1.3 单板微型计算机

将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的1/0设备(小键盘、LED显示器)等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序(固化在ROM中)，:就构成了一台单板微型计算机(简称单板机)。单板微型计算机组成如图所示。主要应用于工业控制器、家用电器等。

由单板机又进一步发展到单片机。

1.4 单片机(MCU)

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。
在一片集成电路芯片上集成中央处理器(CPU)、存储器(ROM/RAM)、1/0接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，简称单片机。
常用英文字母的缩写MCU表示单片机(Microcontroller Unit)

1.4.1 单片机内部结构

单片机内部结构示意图如图所示，它由微处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入Input/输出0utput(I/O)接口电路、定时器/计数器和中断系统等部件组成，并把它们制作在一块大规模集成电路芯片上，就构成一个完整的单片微型计算机。

下面对其内部结构图进行简单的了解：CPU的右侧箭头为数据总线，数据总线从上往下，从右往左接了程序存储器ROM，相当于电脑的硬盘，数据存储器相当于电脑的内存条，2个16位的定时器计数器，全双工串行口，可编程IO(用于接收和返回数据)，总线控制器(现在使用的比较少了)，左上角为振荡器(采用外部接振荡源，给CPU工作提供一个频率和节拍)，左下为外部和内部中断，上面提到的都会在后面的课程中一一学习原理和使用。

1.4.2 单片机应用系统的组成

对于实现某个功能需要利用单片机的应用系统实现，单片机应用系统的组成如图所示。单片机应用系统是以单片机为核心，再加上接口电路及外设等硬件电路和软件，就构成了单片机应用系统。因此，单片机应用系统的设计人员必须从硬件和软件角度来研究单片机，这样才能研究和开发出单片机应用系统和产品。

1.5 80C51单片机系列

虽然目前单片机的品种很多，Intel公司在1980年推出80C51系列单片机，由于80C51单片机应用早，影响面很大，已经成为工业标准。
后来很多著名厂商如Atmel，philps，STC等公司申请了版权，生产了各种与80C51兼容的单片机系列。虽然制造工艺在不断地改进，但内核却没有变化，指令系统完全兼容，而且大多数管脚也兼容。我们把这些公司生产的与80C51兼容的单片机统称为80C51系列，也就是我们常说的80C51系列单片机。
如:ATMEL公司的AT89S51、AT89S52、AT89S53等等，STC公司的STC89C51、STC89C52、STC89C53、STC90C516等等。
上面提到的单片机型号虽然不同，但是其程序、管脚等都是相同的，型号名又代表什么呢？简单的说就是内存不同，以后面课程使用的STC为例：AT89S51最后一位的1表示程序存储器空间为4kb，AT89S51最后一位的2表示程序存储器空间为8kb，依此类推
后期使用到的是STC89C52芯片作为学习的硬件，STC单片机烧录要比AT公司的更为便捷。

1.5.1 STC公司的51单片机

下面以STC89C52芯片为例进行介绍，下面是采用不同封装形式下的

DIP封装采用双列直插式，学习也是使用的此种；PLCC封装是正方形四面都有引脚，脚是往里弯的；LQFP也是采用正方形四面有引脚，引脚没有向里弯。根据实际情况选用不同的封装类型，DIP封装较大，适合需要拆装的地方，其他两种适合在集成度要求比较高的地方。

1.5.1 STC公司单片机的命名规则

2. 单片机的特点及应用领域

2.1 单片机的特点

单片机芯片的集成度非常高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，因此，具有如下特点:
1、体积小、重量轻、价低、耗电少、易于产品化
2、控制性能。
实时控制功能强、运行速度快。因为CPU可以对I/0端口直接进行指令操作，而且位指令操作能力更是其它计算机无法比拟的。
3、可靠性高。
由于CPU、存储器及I/0接口集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。

2.2 单片机的应用领域

1、家用电器。”家用电器是单片机的重要应用领域之一，前景广阔。如微波炉、电视机、电饭煲、空调器、电冰箱、洗衣机等。
2、在交通领域中。如交通灯、汽车、火车、飞机等均有单片机的广泛应用。
3、智能仪器仪表。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等4、机电一体化产品。如医疗设备(B超)、机人、数控机床、自动包装机、打印机、复印机等。
5、实时工业控制。如温度控制、电机转速控制、生产线控制等。

3. 单片机的发展趋势

20世纪80年代以来，单片机有了新的发展，各半导体器件厂商也纷纷推出自己的产品系列。根据市场的需求要求，未来单片机的发展趋势有如下几个方面：

• 单片机的字长由4位、8位、16 位发展到32位。（ 字长越长,单片机的数据处理能力越强,运算精度也越高）
  目前8位的单片机仍然占主流地位，只有在精度要求特别高的场合如图像处理等，才采用16位或32位的单片机，用户可以根据需要进行字长的选择运行速度不断提高。
• 单片机的使用最高频率由6MHz、12MHz*、24MHz、33MHz发展到 40MHz和更高，用户可以根据产品的需要进行速度的选择

以下是物联网中嵌入到开关的的单片机系统，黑色的为无线模块，可以无线传输数据，无线模块下面是小的单片机，右侧中间是一个接收头，可以接收到红外遥控板的信号，左上角为集电器，接到交流电上控制开关

4. 学习51单片机需要哪些基础知识

• 会使用电脑
• 有C语言基础
• 了解简单的模拟电子和数字电路的知识（后期原理和选型都是进行介绍）

不必专门去学习没有掌握的东西，用到了再去学习了解，否则会花费大量时间，效果也不一定好。

5. 如何快速的掌握51单片机

以下为视频推荐的51开发学习板：

以下为学习视频地址：【51系列单片机2018新版教程】零基础学习单片机的开发-最全最新最基础！