16位單片機原理及應用

Ⅰ 單片機的原理

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概述
單片機是指一個集成在一塊晶元上的完整計算機系統。盡管它的大部分功能集成在一塊小晶元上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內存、內部和外部匯流排系統，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊介面、定時器，實時時鍾等外圍設備。而現在最強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網路、復雜的輸入輸出系統集成在一塊晶元上。
目錄[隱藏]

單片機介紹
單片機的應用領域
學習應用六大重要部分
單片機學習
常用單片機晶元簡介
從無線電世界到單片機世界
單片機攻擊技術
單片機侵入型攻擊的一般過程

單片機也被稱為微控制器（Microcontroller），是因為它最早被用在工業控制領域。單片機由晶元內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個晶元中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以後，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。
早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及滑鼠等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百台單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數量還要多。
[編輯本段]單片機介紹

單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。概括的講：一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，並行匯流排，還有和硬碟作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電裡面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。
它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區別。
單片機是靠程序的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬體來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！
由於單片機對成本是敏感的，所以目前占統治地位的軟體還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什麼還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什麼不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬碟那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序裡面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對於家用PC的硬碟來講沒什麼，可是對於單片機來講是不能接受的。 單片機在硬體資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟體拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。
可以說，二十世紀跨越了三個「電」的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎麼熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的「肚子」里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——「智能型」，如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
單片機歷史
單片機誕生於20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。
1.SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。「創新模式」獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與介面電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。
3.單片機是嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。
[編輯本段]單片機的應用領域
目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網路通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程式控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
單片機廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程式控制制等領域，大致可分如下幾個范疇：
1.在智能儀器儀表上的應用
單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用於儀器儀表中，結合不同類型的感測器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。採用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起採用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。
2.在工業控制中的應用
用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。
3.在家用電器中的應用
可以這樣說，現在的家用電器基本上都採用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。
4.在計算機網路和通信領域中的應用
現代的單片機普遍具備通信介面，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網路和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的行動電話，集群移動通信，無線電對講機等。
5.單片機在醫用設備領域中的應用
單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。
6.在各種大型電器中的模塊化應用
某些專用單片機設計用於實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子晶元中（有別於磁帶機的原理），就需要復雜的類似於計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存於存儲器中（類似於ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似於音效卡）。
在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便於更換。
7.單片機在汽車設備領域中的應用
單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基於CAN匯流排的汽車發動機智能電子控制器，GPS導航系統，abs防抱死系統，制動系統等等。
此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。
[編輯本段]學習應用六大重要部分
單片機學習應用的六大重要部分
一、匯流排：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線並不成為一個問題，因為各器件間一般是串列關系，各器件之間的連線並不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協調，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數量將多得驚人，所以在微處理機中引入了匯流排的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數據線全部接到8根公用的線上，即相當於各個器件並聯起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數據，一個為0，一個為1，那麼，接收方接收到的究竟是什麼呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發送數據（可以有多個器件同時接收）。器件的數據線也就被稱為數據匯流排，器件所有的控制線被稱為控制匯流排。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，由於存儲單元比較多，所以，用於地址分配的線也較多，這些線被稱為地址匯流排。
二、數據、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質都是一樣的——數字，或者說都是一串『0』和『1』組成的序列。換言之，地址、指令也都是數據。指令：由單片機晶元的設計者規定的一種數字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系，不可以由單片機的開發者更改。地址：是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，內部單元的地址值已由晶元設計者規定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開發者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執行過程）。數據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處理的數據可能有這么幾種情況：
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•常數（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數。
4•實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用於LED的字形碼，也是實際輸出的值。
理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什麼會跑飛，會把數據當成指令來執行了。
三、P0口、P2口和P3的第二功能用法：初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各埠的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執行到MOVX指令，就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上『不能作為通用I/O口使用』也並不是『不能』而是（使用者）『不會』將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，並且當單片機執行到這條指令時，也會使P3.7變為高電平，但使用者不會這么去做，因為這通常會導致系統的崩潰。
四、程序的執行過程： 單片機在通電復位後8051內的程序計數器（PC）中的值為『0000』，所以程序總是從『0000』單元開始執行，也就是說：在系統的ROM中一定要存在『0000』這個單元，並且在『0000』單元中存放的一定是一條指令。
五、堆棧： 堆棧是一個區域，是用來存放數據的，這個區域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數據的方式，即所謂的『先進後出，後進先出』，並且堆棧有特殊的數據傳輸指令，即『PUSH』和『POP』，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆棧指針SP，每當執一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎上）自動減1。由於SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規定的內存單元中，如在程序開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就時把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開始往後，而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作寄存器區，經常要被使用，這會造成數據的混亂。不同作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區後，並不意味著該區域成為一種專用內存，它還是可以象普通內存區域一樣使用，只是一般情況下編程者不會把它當成普通內存用了。
六、單片機的開發過程： 這里所說的開發過程並不是一般書中所說的從任務分析開始，我們假設已設計並製作好硬體，下面就是編寫軟體的工作。在編寫軟體之前，首先要確定一些常數、地址，事實上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好後，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來後，其控制字也就被確定了。然後用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟體，編寫好後，用編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到沒有語法錯誤，除了極簡單的程序外，一般應用模擬機對軟體進行調試，直到程序運行正確為止。運行正確後，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯後，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般編程器能夠識別這種格式的文件，只要將此文件調入即可寫片。在此，為使大家對整個過程有個認識，舉一例說明：
單片機試驗板ORG 0000H
LJMP START
ORG 040H
START：
MOV SP，#5FH ;設堆棧
LOOP：
NOP
LJMP LOOP ；循環
END ；結束
[編輯本段]單片機學習

目前，很多人對匯編語言並不認可。可以說，掌握用C語言單片機編程很重要，可以大大提高開發的效率。不過初學者可以不了解單片機的匯編語言，但一定要了解單片機具體性能和特點，不然在單片機領域是比較致命的。如果不考慮單片機硬體資源，在KEIL中用C胡亂編程，結果只能是出了問題無法解決！可以肯定的說，最好的C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者因為單片機的C語言雖然是高級語言，但是它不同於台式機個人電腦上的VC++什麼的單片機的硬體資源不是非常強大，不同於我們用VC、VB等高級語言在台式PC上寫程序畢竟台式電腦的硬體非常強大，所以才可以不考慮硬體資源的問題。還有就是在單片機編程中C語言雖然編程方便，便於人們閱讀，但是在執行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什麼語言編寫程序是要看具體用在什麼場合下。總是來說做單片機編程要靈活使用匯編語言與C語言，讓單片機的強大功能以最高是效率展示給用戶。
以8051單片機為例講解單片機的引腳及相關功能;
《單片機引腳圖》
40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鍾、控制和I/O引腳。
⒈ 電源:
⑴ VCC - 晶元電源，接+5V；
⑵ VSS - 接地端；
註：用萬用表測試單片機引腳電壓一般為0v或者5v，這是標準的TTL電平。但有時候在單片機程序正在工作時候測試結果並不是這個值而是介於0v-5v之間，其實這是萬用表的響應速度沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電壓仍保持在0v或者5v。
⒉ 時鍾:XTAL1、XTAL2 - 晶體振盪電路反相輸入端和輸出端。
⒊ 控制線:控制線共有4根，
⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖
① ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址
② PROG功能：片內有EPROM的晶元，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。
⑵ PSEN:外ROM讀選通信號。
⑶ RST/VPD:復位/備用電源。
① RST（Reset）功能：復位信號輸入端。
② VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。
⑷ EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。
① EA功能：內外ROM選擇端。
② Vpp功能：片內有EPROM的晶元，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。
⒋ I/O線
80C51共有4個8位並行I/O埠：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。
P3口還具有第二功能，用於特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制匯流排）
5. P3口第二功能
P30 RXD 串列輸入口
P31 TXD 串列輸出口
P32 INT0 外部中斷0（低電平有效）
P33 INT1 外部中斷1（低電平有效）
P34 T0 定時計數器0
P35 T1 定時計數器1
P36 WR 外部數據存儲器寫選通（低電平有效）
P37 RD 外部數據存儲器讀選通（低電平有效）
[編輯本段]常用單片機晶元簡介
STC單片機
STC公司的單片機主要是基於8051內核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統8051,速度快8~12倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強.
PIC單片機：
是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強的模擬介面,代碼保密性好,大部分晶元有其兼容的FLASH程序存儲器的晶元.
EMC單片機：
是台灣義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品的資源相對比PIC的多,價格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差.
ATMEL單片機(51單片機)：
ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與8051系列單片機相兼容,靜態時鍾模式;AT90系列單片機是增強RISC結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機.
PHLIPIS 51PLC系列單片機(51單片機)：
PHILIPS公司的單片機是基於80C51內核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振盪器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求.
HOLTEK單片機：
台灣盛揚半導體的單片機,價格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用於消費類產品.
TI公司單片機(51單片機)：
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機,具有多種存儲模式、多種外圍介面模式,適用於復雜的實時控制場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特別適用於要求功耗低的場合
松翰單片機（SONIX）：
是台灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與PIC 8位單片機兼容，價格便宜，系統時鍾分頻可選項較多，有PMW ADC 內振 內部雜訊濾波。缺點RAM空間過小，抗干擾較好。
[編輯本段]從無線電世界到單片機世界
現代計算機技術的產業革命，將世界經濟從資本經濟帶入到知識經濟時代。在電子世界領域，從20世紀中的無線電時代也進入到21世紀以計算機技術為中心的智能化現代電子系統時代。現代電子系統的基本核心是嵌入式計算機系統(簡稱嵌入式系統)，而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統。

Ⅱ 單片機介紹

單片微型計算機（Single-chip Microcmputer)簡稱單片機，它是把中央處理單元CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時器/計數器以及I/O介面電路等主要的幾個計算機部件集中在一塊集成電路晶元上的微型計算機。
其特點和一些功能的簡介，其他回答者已做出如上回答。

Ⅲ 急求關於單片機的外文參考文獻五篇，不要具體內容，只要標題，作者，年份，類型等就可以了

[1] 李東升等.protel 99SE電路設計教程.電子工業出版社,2007.1
[2] 藏春華等.電子線路設計與應用.高等教育出版社,2004.7
[3] 李學海.16位單片機SPCE061A使用教程——基礎篇.人民郵電出版社,2007
[4] 張琳娜,劉武發．感測檢測技術及應用.中國計量出版社,1999
[5] 邵敏權,劉剛.單片機原理實驗及應用.吉林科學技術出版社,1995.1
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[7] 羅亞非等.凌陽16位單片機應用基礎.北京航空航天大學出版社,2005.5
[8] 劉篤仁,韓保君.感測器原理及應用技術。機械工業出版社,2003.8
[9] 薛筠義,張彥斌.凌陽16位單片機原理及應用,2003.2
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[11] 霍孟友等，單片機原理與應用機械工業出版社，2004.1
[12] 霍孟友等，單片機原理與應用學習概要及題解，機械工業出版社，2005.3
[13] 許泳龍等，單片機原理及應用，機械工業出版社，2005.1
[14] 馬忠梅等，單片機的C語言應用程序設計，北京航空航天大學出版社，2003修訂版
[15] 薛均義 張彥斌 虞鶴松 樊波，凌陽十六位單片機原理及應用，2003年，北京航空航天大學出版社.

Ⅳ 單片機原理及應用張岩

單片機（Microcontrollers）是一種集成電路晶元，是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在各個領域廣泛應用。
諸如手機、汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到單片機的身影。單片機的特點是編程、維護相對復雜，編程方式常用C語言或者匯編語言，成本較低，I/O介面相對有限。
PLC與單片機的區別

PLC是應用單片機構成的比較成熟的控制系統，是已經調試成熟穩定的單片機應用系統的產品，有較強的通用性。
單片機可以構成各種各樣的應用系統，使用范圍更廣，但單就「單片機」而言，它只是一種集成電路，還必須與其它元器件及軟體構成系統才能應用。
從工程的使用來看，對單項工程或重復數極少的項目，採用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本較高。
對於量大的配套項目，採用單片機系統具有成本低、效益高的優點，但這要有相當的研發力量和行業經驗才能使系統穩定。

從本質上說，PLC其實就是一套已經做好的單片機（單片機范圍很廣泛）系統。
PLC的特點

PLC廣泛使用梯形圖代替計算機語言，對編程有一定的優勢。你可以把梯形圖理解成是與匯編等計算器語言一樣，是一種編程語言，只是使用范圍不同。而且通常做法是由PLC軟體把你的梯形圖轉換成C或匯編語言（由PLC所使用的CPU決定），然後利用匯編或C編譯系統編譯成機器碼。PLC運行的只是機器碼而已，梯形圖只是讓使用者更加容易使用而已。

如所說，MCS-51單片機也可以用於PLC製作，只是8位CPU在一些高級應用如：大量運算（包括浮點運算）、嵌入式系統（現在UCOS也能移植到MCS-51）等，有些力不從心而已。不過加上DSP就已經能滿足一般要求了，而且同樣使用梯形圖編程，我們可把梯形圖轉化為C51再利用KEIL的C51進行編譯。不難發現不同型號的PLC會選用不同的CPU，其實也說明PLC就是一套已經做好的單片機系統。

這樣一看PLC其實並不神秘，不少PLC是很簡單的，其內部的CPU除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機。通常PLC採用16位或32位的CPU，帶1或2個的串列通道與外界通訊，內部有一個定時器即可，若要提高可靠性再加一個看家狗定時器問題就解決了。

另外，PLC的關鍵技術在於其內部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語言的解釋程序的效率決定了PLC的性能，通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易。對於簡單的應用，通常以獨立控制器的方式運作，不需與外界交換信息，只需內部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。

實際上，設計PLC的主要工作就是開發解釋梯形圖語言的程序。現在的單片機完全可以取代PLC。以前的單片機由於穩定性和抗電磁干擾能力比較的弱和PLC是沒有辦法相比的，現在的單片機已經做到了高穩定性和很強的抗干擾能力在某些領域已經實現了替換。

單片機可以取代PLC嗎？

有人說這是個偽問題，單片機是元器件，PLC是由元器件以及龐大的軟體構成的系統，兩者在這一方面沒有可比性 —— 大多PLC的控制晶元實際上就是單片機，也就是說可以將PLC看成是單片機的二次開發。單論工業防護等級，單片機的穩定性和可靠性能根本比不了PLC這種IP67類的產品（ IP為標記字母，第一標記數字表示接觸保護和外來物保護等級，第二標記數字表示防水保護等級）。而且就PLC這種能應對工業惡劣環境的產品還開發出一套冗餘系統。

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Ⅵ 你有MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐的pdf嗎

MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用
MSP430 FLASH型超低功耗16位單片機_胡大可
MSP430系列單片機C語言程序設計與開發_胡大可
:MSP430系列單片機介面_技術及系統設計實例_魏小龍
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Ⅶ 單片機原理及應用課後習題答案 張迎新

單片機原理及應用華南理工大學 繼續教育學院
2009 年 第二學期 期末考試
《單片機原理及應用》試題A卷 2009年5月1日
考試時間：兩小時 （開卷）
班級：____________________ 班內編號：_________ 姓名：_________ 分數：________
一、填空題（每空1分，共50分）
1. 單片機是由CPU、存儲器、I/O介面及定時/計數器集成在一個晶元上組成的。
2. 十進制數25＝16H（十六進制）＝00010110B（二進制）。
3. 單片機的三匯流排可以分為地址匯流排、數據匯流排和控制匯流排。
4. 執行ANL A，＃0FH後，累加器A的內容高4位是0000 。
5. 8051單片機共有5個中斷源，2個優先順序。
6. 能夠加間址符＠的寄存器有R0、R1和DPTR 。
7. A/D轉換器是將模擬量轉換成數字量,D/A轉換器是將數字轉換成模擬量。
8. 8051單片機使用電源為 +5V
9. SP復位後內容為： 07H 。
10. 累加器（A）=0AH,執行完指令ADD A，#92H後，進位位C＝ 0 。
11. MCS-51片內20H~2FH范圍內的數據存儲器，既可以位元組定址又可以 位 定址。
12. ORL A，#0FH是將A的高四位清0，而低四位 保持不變 。
13. MCS-51串列口有4種工作方式，這可在初始化程序中用軟體填寫特殊功能寄存器 TMOD 加以選擇。
14. 確定單片機I／O介面晶元的片選信號的方法通常有兩種： 線選法 和 解碼法。
15. MOVC A，@A+DPTR源操作數定址方式為 變址定址 。
16. 8051單片機堆棧遵循數據後進先出（先進後出）的原則
17. 在立即定址方式中，在數前使用#號來表示立即數。
18. 在8051單片機中，加法指令可以分為帶進位的加法（或者ADDC）和不帶進位的加法（或者ADD）兩種。
19. 設8051外接12MHz的石英晶體，則一個機器周期的時間寬度為1us。
20. 8051單片機的匯編語言源程序的擴展名為ASM。
21. 當8051單片機復位後，程序的入口地址為0000H。
22. 8051單片機中的定時器／計數器有T0和T1兩個。
23. 顯示器的顯示方式有：___靜態顯示____和__動態顯示___兩種。
24. 單片機匯編語言程序有三種基本結構，分別是：_順序結構_、 _分支結構 _和循環結構_。
25. LED顯示器中的發光二極體的兩種連接方法是_共陰極接法_和__共陽極接法_。
26. 8051單片機內部數據存儲器，即內RAM中位定址區的地址范圍是__20H-2FH_；工作寄存器區的地址范圍是__00H-0FH___。
27. 位轉移指令都是採用 相對 定址方式實現轉移的.
28. 執行了DIV AB指令後，則商存放在 A 中，余數存放 B 中。
29. 子程序必須使用 RET 指令返回主程序，而中斷服務程序必須使用 RETI 指令返回主程序。
二、選擇題（每小題2分，共30分）
1、一個完整的系統通常包括（ B ）。
A．系統軟體和應用軟體 B. 硬體系統和軟體系統C. 計算機及外設 D.硬體和系統軟體
2、EPROM是指（ D ）。
A. 隨機存儲器 B.電擦除的只讀存儲器 C.只讀存儲器 D.紫外線可擦除的只讀存儲器
3、先判斷後循環的循環程序結構中，循環體至少被執行（ A ）次。
A.0 B.1 C.2 D.3
4、MCS-51系列單片機的CPU是(B )位的。
A.4位 B.8位 C.16位 D.32位
5、8031的內部RAM中，用作位定址的單元地址是（B ）。
A.00H-1FH B.20H-2FH C.30H-4FH D.50H-6FH
6、12MHz晶振的單片機在定時方式下，定時器可能實現的最小定時時間是(D ) 。
A．8us B．4us C．2us D．1us
7、在單片機擴展系統中，8031地址匯流排和數據匯流排分時復用所用埠是（ D ）。
A. P3口 B. P1口 C. P2口 D. P0口
8、在MCS-51單片機中，惟一一個可供用戶使用的16位寄存器是 （C） 。
A．PWS B．ACC C．DPTR D．PC
9、Jz rel指令中，是判斷 （A） 中的內容是否為0。
A．A B．B C．C D．PC
10、訪問擴展的外部程序存儲器的時候，應在程序中使用（C） 。
A．MOV指令 B．MOVX指令 C．MOVC指令 D．SWAP指令
11、在計算機中，字元的編碼普遍採用的是 D 。
A．BCD碼B．十六進制C．格雷碼D．ASCII碼
12、 在單片機中，用作標志寄存器的一個特殊功能寄存器是 A
A．PSW B．DPTR C．PC D．B
13、指令MOV A，30H源操作數的定址方式是 C 。
A．寄存器定址方式 B．寄存器間接定址方式
C．直接定址方式 D．立即定址方式
14、在生產過程中完成程序寫入的只讀存儲器稱為 A 。
A．掩膜ROM B．PROM C．EPROM D．E2PROM
15、8051單片機的兩個定時器/計數器是 C 。
A．14位加法計數器 B．14位減法計數器 C．16位加法計數器 D．16位減法計數器
三、簡答題(每題為4分，共20分)
1、寫出8051單片機中5個中斷源的名稱和對應的中斷服務程序入口地址。（5分）
外部中斷0，入口地址0003H（1分）
定時器0，入口地址000BH（1分）
外部中斷1，入口地址0013H（1分）
定時器1，入口地址001BH（1分）
串列口中斷，入口地址0023H（1分）
2、採用6MHz的晶振，定時1ms，用定時器方式0時的初值應為多少？（請給出計算過程）
答案：採用6MHZ晶振，機器周期為2us
（213-X）×2×10-6=1×10-3
X=7692（D）=1E0CH=1 1110 0000 1100（B），
化成方式0要求格式為 1111 0000 1100 B
即0F00CH
綜上可知:TLX=0CH, THX=0F0H
3、請用數據傳送指令來實現下列要求的數據傳送。（8分）
（1）把R0的內容送到R1
（2）內部RAM20H單元的內容傳送到A中。
（3）外部RAM2000H單元的內容送到R0。
（4）外部ROM1000H單元的內容送內部RAM20H單元。
說明：第1小題中操作功能的實現都可以採用多種方法實現，這里僅給出一種答案，用其他指令形式能正確實現的同樣給滿分。具體得分情況看學生的指令。2-4小題不一定要寫出標准答案，只要主要意思解釋正確清楚，可以得全分。
（1）MOV A，R0 （1分）
MOV R1，A （2分）
（2）MOV A，20H （3分）
（3）MOV DPTR，#2000H（1分）
MOVX A，@DPTR（1分）
MOV R0，A （1分）
（4）MOV DPTR，#1000H
MOV A,#00H（1分）
MOVC A，@A+DPTR（1分）
MOV 20H，A
4、說明MCS-5l系列單片機4個I／O埠使用上的分工和操作上的主要特點。
解答：
P0埠提供程序存儲器或外部數據存儲器的低8位地址。P0埠還作為數據I／O埠使用，是分時復用的地址／數據線。
Pl埠一般作為數據I／O埠使用。
P2埠提供程序存儲器或外部數據存儲器的高8位地址。
P3埠可以提供第2功能線，當某一埠線不需要工作於第2功能時，可作數據I/0埠使用。
5、什麼是單片機系統的擴展？擴展包括哪些方面的內容？
單片機的擴展是指內部資源不夠用的時候，必須外接相應的晶元，構成應用系統。擴展存儲器、IO介面、定時/計數器等.

Ⅷ 單片機的主要用途

單片機廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程式控制制等領域。

1、智能儀器

採用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起採用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（電壓表、功率計，示波器，各種分析儀）。

2、工業控制

單片機具有體積小、控制功能強、功耗低、環境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優點，用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據採集系統、通信系統、信號檢測系統、無線感知系統、測控系統、機器人等應用控制系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。

3、家用電器

家用電器廣泛採用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備和白色家電等。

4、網路和通信

現代的單片機普遍具備通信介面，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網路和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程式控制交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的行動電話，集群移動通信，無線電對講機等。

5、設備領域

單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。

(8)16位單片機原理及應用擴展閱讀：

單片機誕生於1971年，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此後在8051上發展出了MCS51系列MCU系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。

隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。

而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。高端的32位Soc單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。

當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。

Ⅸ 什麼是單片機，單片機有什麼作用

什麼是單片機?單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶片,而是把一個電腦系統集成到一個晶片上。概括的講：一塊晶片就成了一台電腦。它的體積小、品質輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是瞭解電腦原理與結構的最佳選擇。
什麼是單片機?可以說，二十世紀跨越了三個「電」的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人電腦，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成（如圖1所示）。還有一類電腦，大多數人卻不怎麼熟悉。這種電腦就是把智慧賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種電腦的最小系統只用了一片積體電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的「肚子」裏。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智慧型儀器表、即時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——「智慧型」，如智慧型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其他業餘電子開發者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿製。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其他可編程邏輯器件上。
單片機有什麼用途?
單片機的應用領域
：
1.單片機在智慧型儀器器儀表中的應用；
2.單片機在工業測控中的應用；
3.單片機在電腦網路和通訊技術中的應用；
4.單片機在日常生活及家電中的應用；
5.單片機在辦公自動化方面。
單片機有什麼用途?目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，電腦的網路通訊與資料傳輸，工業自動化過程的即時控制和資料處理，廣泛使用的各種智慧IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程式控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智慧型儀器表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批電腦應用與智慧化控制的科學家、工程師。