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单片机最小系统

1．绪论

由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相

继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中MCS-51系列单片机以其优越的性

能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要

市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越

来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资

源，开发出用于不同目的的各类应用系统。

单片机最小系统是在以MCS-51单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统

中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指

标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低

和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称

为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。本课题设计主要在

MCS-51单片机上扩展I/O口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口。适合于我们学生

用于单片机的学习掌握和一些各种科研立项等的需求。因此，研究单片机最小系统有很大的

实用意义。

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2．单片机概述

2.1什么是单片机

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），

常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯

片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU

集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控

制设备当中。用专业语言讲，单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器及各

种输入/输出接口的芯片。

2.2单片机的发展简史

早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可

靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。

基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，

开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随

着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTELi960系列特别是

后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且

进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年

代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年

代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10

美元。

从8位单片机来看，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段:

（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS–48为

代表。MCS–48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、

Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。

（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS–48基础上

推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总

线型单片机体系结构。

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①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位

数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。

②CPU外围功能单元的集中管理模式。

③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。

④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许