任务引入

小周跟着师傅学习维修家用电器——全自动洗衣机、智能冰箱、微电脑控制电磁炉、智能微波炉、遥控电视等，他在每一个电路板上都看到有一块相似的芯片，问师傅这是干什么用的。师傅讲这块芯片能对外部不同信号进行输入处理，并按设计人员要求输出不同控制信号，是听话的芯片——单片机。小周瞪大眼睛，将信将疑地看着师傅。单片机？我们和小周一起来认识功能强大的单片机，一起来解密这神秘的芯片。

任务目标

知识目标：1.了解什么是单片机。

2.掌握MCS-51系列单片机的总体结构。

3.了解CPU、振荡器、程序存储器、数据存储器的作用。

技能目标：1.能分辨典型单片机的引脚排列及名称。

2.能掌握常用单片机各个口的功能作用。

情感目标：1.初步对单片机课程产生一定兴趣。

2.培养学生良好的学习习惯。

任务描述

1.通过任务学习，知道单片机发展的历程。

2.通过任务学习，能分辨出MCS-51系列单片机的引脚排列和引脚功能。

任务实施

一、填空

1.单片机将计算机的基本部件____、____、____、____并行I/O、串行I/O、定时器/计数器（T/C）、中断控制、系统时钟及总线等微型化，使之集成在一块芯片上。

2.第一台计算机于____年诞生，是美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上第一台数字电子计算机。

3.微处理器发展从____位机、____位机、____位机、____位机，到现在出现64位机。

二、简述

1.简述MCS-51系列单片机的外部引脚类型，以及各引脚的功能。

2.简述CPU在单片机中的主要作用是什么。

知识链接

一、单片机的定义

单片微型计算机简称单片机（Single Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcomput-erUnit），将计算机的基本部件CPU（中央处理器）、ROM（只读存储器）、RAM（读写存储器）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器（T/C）、中断控制、系统时钟及总线等微型化，使之集成在一块芯片上。也就是说，单片机是在计算机的基础上发展而来的。

PC中的一块CPU就要卖几百块甚至几千块钱，单片机将计算机的基本部件CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及总线等微型化，使之集成在一块芯片上。这么多东西做在一起，还不得卖个天价！再说这块芯片也得非常大

了。不，单片机的价格并不高，一般为几元人民币到几十元人民币，它的体积也不大，一般

用40脚封装，功能多的单片机可能引脚比较多，功能少的单片机可能只有十几个或二十几

个引脚，有的甚至只有8个引脚。(www.daowen.com)

二、单片机的外部特性（以ATMEL单片机为例）

ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系列单片机），就是基于Intel公司的MCS-51系列单片机而研制的，该公司的技术优势在于Flash存储器技术。

三、单片机的引脚功能（以ATMEL单片机为例）

常见的MCS-51系列单片机多采用40引脚双列直插（DIP）封装和方形封装如图1-2所示。其引脚分布如图1-3所示。40个引脚中有2个主电源引脚，2个外接晶振引脚，4个控制信号引脚，32个I/O口引脚。如图1-3a所示，各引脚功能如下。

图1-2 单片机的封装

图1-3 单片机的引脚分布图

1.主电源引脚Vcc（40脚）和GND（20脚）

Vcc：接+5V；

GND：接地。

2.外接晶振引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）

在使用内部振荡电路时，XTAL1和XTAL2用来外接石英晶体和微调电容，振荡频率为晶振频率，振荡信号送至内部时钟电路产生时钟脉冲信号。在使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。

3.控制信号引脚RST/VPD、、、

RST/VPD（9脚）：双功能引脚。RST为复位信号输入端，当RST端保持两个机器周期以上高电平时，单片机完成复位操作。VPD为内部RAM的备用电源输入端，当电源Vcc一旦断电或者电压降到一定值时，可以通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的数据不丢失。（30脚）：双功能引脚。ALE为地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE作为低8位地址锁存信号。PROG为含有EPROM的单片机的编程脉冲输入端。（29脚）：外部程序存储器的读选通信号，当访问外部程序存储器时，该引脚产生负脉冲作为外部程序存储器的选通信号。（31脚）：双功能引脚。EA为访问程序存储器的控制信号，当EA为低电平时，CPU对程序存储器的访问限定在外部程序存储器；当为高电平时，CPU访问内部程序存储器0～4kB地址空间，并可以自动延至外部超过4kB的程序存储器。VPP为含有片内EPROM的单片机的编程电源端。

4.I/O口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7

32个I/O口引脚分成4组，分别用于4个I/O端口P0、P1、P2、P3的8位I/O口位引脚。P0.0～P0.7对应P0，P1.0～P1.7对应P1，P2.0～P2.7对应P2，P3.0～P3.7对应P3。

∗四、MCS-51系列单片机总体结构

MCS-51系列单片机的总体结构如图1-4所示。单片机内部功能部件有中央处理器（CPU）、振荡器/分频器（时钟电路）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时器/计数器、中断控制系统、并行接口和串行接口等，它们通过内部总线有机地连接起来。

图1-4 MCS-51系列单片机总体结构

1.中央处理器（CPU）

CPU是单片机分析和运算的核心部件，是单片机的指挥中心，它的作用是读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，控制各个功能部件执行相应的操作。

2.振荡器/分频器（时钟电路）

振荡器的作用是构成时钟振荡电路，产生时钟脉冲；分频器的作用是对时钟脉冲分频产生单片机所需的时基脉冲信号，它为单片机各种功能部件提供统一而精确的执行信号，是单片机执行各种动作和指令的时间基准。

单片机的其他内部功能部件的结构、作用以及应用将在后续相关内容中进行介绍。