一、单片机概述
二、硬件系统构成
三、硬件系统选择
四、单片机C语言基础语法
五、单片机C语言应用实例
六、单片机并行输入/输出接口
七、单片机定时器/计时器
八、单片机中断系统
九、单片机串行接口
十、存储器扩展技术
十一、输入/输出接口扩展技术
一、单片机概述
单片机，也被称为微控制器，是一种集成电路芯片，内部包含一个计算机系统。这个计算机系统包括*处理器、存储器、输入/输出接口等必要组件。单片机广泛应用于自动化控制、智能仪表、通讯设备等领域。
二、硬件系统构成
1、*处理器：*处理器是单片机的核心部件，负责执行指令和处理数据。不同型号的单片机，其*处理器的结构可能会有所不同。
2、存储器：存储器是单片机中的重要组成部分，用于存储程序和数据。根据存储器的作用和性质，可以分为程序存储器和数据存储器。
3、输入/输出接口：输入/输出接口是单片机与其他设备进行信息交换的桥梁。通过这些接口，单片机可以接收外部信号，并将控制信号输出到外部设备。
4、时钟电路：时钟电路为单片机提供时钟信号，是*处理器运行的基本条件。时钟信号的频率决定了*处理器的运行速度。
电源电路：电源电路为单片机提供稳定的电源，保证其正常工作。不同类型的单片机，可能需要不同的电源电压。
三、硬件系统选择
在选择单片机硬件系统时，需要考虑以下几个因素：
1、功能需求：根据实际应用需求，选择功能适合的单片机型号。
性能参数：了解单片机的性能参数，如*处理器的速度、存储器的容量等，以满足系统要求。
2、开发环境：选择合适的开发环境，如编程语言、开发工具等，以方便开发和调试。
成本：在满足性能和功能需求的前提下，尽可能选择性价比高的单片机型号。
四、单片机C语言基础语法
1、数据类型
单片机C语言支持多种数据类型，如整型（int）、浮点型（float）、字符型（char）等。了解并掌握这些数据类型的使用，对于编写正确、高效的程序至关重要。
2、运算符
单片机C语言中常用的运算符包括算术运算符（如+、-、*、/）、关系运算符（如==、!=、>、<、>=、<=）、逻辑运算符（如&&、||、！）等。熟练使用这些运算符，能够提高编程效率。
3、流程控制
流程控制是单片机C语言中的重要概念，主要包括顺序结构、选择结构（if语句、switch语句）、循环结构（while循环、for循环、do while循环）等。熟练掌握这些流程控制结构，能够编写出更加清晰、易于维护的程序。
4、函数
函数是单片机C语言中实现模块化编程的重要手段。通过将功能代码封装在函数中，可以提高代码的可重用性和可维护性。编写函数时，需要定义函数的返回类型、函数名和参数列表，并实现函数的功能。
五、单片机C语言应用实例
5、LED闪烁程序
LED闪烁程序是单片机C语言中最基础的实例之一。通过编写LED闪烁程序，可以掌握单片机的输入输出操作和延时函数的编写方法。以下是一个简单的LED闪烁程序示例：
#include <> // 包含头文件，定义特殊功能寄存器
sbit led = P1^0; // 定义P1口第0位为led变量
void delay(unsigned int time) // 延时函数声明
{
unsigned int i, j;
for (i = 0; i < time; i++)
for (j = 0; j < 1275; j++);
}
void main() // 主函数
{
while (1) // 无限循环，保持闪烁状态
{
led = 0; // 点亮LED灯
delay(1000); // 延时一段时间
led = 1; // 熄灭LED灯
delay(1000); // 延时一段时间
}
}在以上程序中，我们使用了头文件来定义了单片机的特殊功能寄存器，使用sbit关键字定义了P1口第0位为led变量，通过编写延时函数实现了LED灯的闪烁效果。在主函数中，我们使用无限循环保持LED灯的闪烁状态。
单片机并行输入/输出接口
六、单片机并行输入/输出接口
1、概述
单片机并行输入/输出接口是单片机的重要组成部分，主要用于实现单片机与外部设备之间的数据传输和控制。在单片机中，并行输入/输出接口通常由一组数据线、控制线和时钟线组成，通过这些线路，单片机可以实现与外部设备的并行通信。
2、工作原理
并行输入/输出接口的工作原理主要是通过数据线实现数据的并行传输。当单片机需要从外部设备读取数据时，它会通过数据线将数据从外部设备传输到单片机的内部存储器中；当单片机需要向外部设备写入数据时，它会通过数据线将数据从单片机的内部存储器传输到外部设备中。
控制线主要用于控制数据传输的起始和结束，时钟线则用于同步数据传输的时序。在数据传输的过程中，单片机需要根据时钟线的信号，按照一定的时序将数据从数据线中读取或写入。
七、单片机定时器/计时器
1、基本概念
单片机定时器/计时器是一种用于产生精确时间延迟或者计时的硬件设备。它可以在指定的时间间隔内产生中断信号，从而实现定时操作或者时间测量。
2、工作原理
单片机定时器/计时器通常由计数器和比较器组成。计数器用于记录时钟脉冲的个数，比较器用于比较计数器的值与预设值的大小。当计数器的值达到预设值时，比较器会产生一个中断信号，通知单片机进行相应的操作。
3、使用方法
使用单片机定时器/计时器的一般步骤如下：
（1）配置定时器/计时器的控制寄存器，设置工作模式、时钟源、计数值等参数；
（2）启动定时器/计时器，使其开始计数；
（3）在需要执行定时操作的地方，检查定时器/计时器的状态寄存器，判断是否达到预设时间；
（4）如果达到预设时间，执行相应的操作，并重新配置定时器/计时器。
4、注意事项
使用单片机定时器/计时器时，需要注意以下几点：
（1）根据实际需求选择合适的定时器/计时器，并配置合适的参数；
（2）考虑时钟源的稳定性和精度，以获得准确的时间延迟或者计时；
（3）注意处理定时器/计时器的溢出情况，避免影响计时的准确性。
八、单片机中断系统
1、基本概念
单片机中断系统是一种用于处理异常事件或者紧急任务的机制。当某个事件发生时，中断系统会打断单片机当前的执行流程，将控制权转移到相应的中断服务程序，执行完毕后再返回原程序继续执行。
2、工作原理
单片机中断系统由中断控制器和多个中断源组成。当某个中断源发生时，中断控制器会向单片机发送中断请求信号。单片机接收到请求信号后，会暂停当前执行的程序，保存现场信息，跳转到相应的中断服务程序执行。执行完毕后，单片机恢复现场信息，继续执
单片机串行接口
九、单片机串行接口
1.概述
单片机串行接口是一种数据传输协议，它允许设备之间进行串行通信，即数据一位一位地按顺序传输。单片机串行接口具有低成本、低功耗、高可靠性等优点，因此在许多领域得到广泛应用，如智能仪表、工业自动化、通信设备等。
2.串行接口的种类
RS-232接口
RS-232接口是一种常见的串行接口标准，它采用正负电压来表示逻辑状态，最大传输距离为15米。由于RS-232接口的电气特性与单片机逻辑电平不兼容，因此需要进行电平转换。常用的电平转换芯片有MAX232等。
RS-485接口
RS-485接口是一种差分串行接口标准，它具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。RS-485接口的最大传输距离可达1000米。由于RS-485接口的电气特性与单片机逻辑电平基本兼容，因此不需要进行电平转换。常用的RS-485芯片有MAX485等。
3.单片机串行通信的实现
初始化串行接口
在单片机进行串行通信之前，需要先初始化串行接口。初始化内容包括设置波特率、数据位、停止位、校验位等参数，以及配置串行接口的工作模式。
数据发送与接收
在串行通信过程中，单片机通过串行接口发送数据时，将数据一位一位地按顺序发送；接收数据时，一位一位地按顺序接收。为了确保数据的正确传输，需要在发送和接收数据时进行校验。常用的校验方法有奇偶校验和CRC校验等。
十、存储器扩展技术
目前单片机片内存储器容量在1～4KB，对于小型的控制单元这是足够的。但是，对于较复杂的控制系统，如需要存放数据、表格、汉字等信息，或者需要用到大容量存储器的情况，单片机内部的存储器容量就显得不够用了，这时就需要扩展外部存储器。
常用的存储器芯片为静态RAM（SRAM）芯片，其容量一般为4KB～64KB。在单片机系统中，选用哪一种RAM芯片，应视单片机系统的需要而定。如果系统需要较大的数据存储能力，且数据存取速度要求较高，可选用高速的静态RAM芯片。如果系统需要的存储容量不是太大，可选用中速或低速、成本较低的RAM芯片。
在单片机系统中扩展外部RAM，一般采用地址总线方式进行连接，以确定对存储器芯片的访问。另外，还需要在单片机的I/O端口中，输出RAM芯片的片选信号（CE或OE)。
十一、输入/输出接口扩展技术
在单片机应用系统中，除了存储器外，另一个重要的组成部分就是输入/输出接口。输入接口用于接收从外部设备或其他电路送来的数据、命令等信息；而输出接口则用来将这些信息传输到被控设备或其他外部电路中。常用的输入、输出接口包括开关量输入/输出、模拟量输入/输出等。
在单片机系统中，输入/输出接口的扩展方法有以下几种：
1、独立I/O口扩展技术
独立I/O口扩展技术是指利用单片机内部或外部的I/O口来扩展输入/输出接口。根据I/O口的数量和功能不同，独立I/O口扩展可以分为8位I/O口扩展和16位I/O口扩展。其中，8位I/O口扩展常见的是利用P1口、P2口或P3口等，而16位I/O口扩展则常采用P0口和P2口结合的方式。
独立I/O口扩展的优点是简单易行、编程灵活、成本低廉等。但是，由于其数量有限，所以可扩展的接口数量较少。
2、总线型I/O口扩展技术
总线型I/O口扩展技术是指利用单片机的总线结构，通过地址总线或数据总线来扩展输入/输出接口。这种方法可以利用多个I/O口同时进行扩展，因此适用于需要大量接口的情况。例如，并口的EPP模式或SPI模式等都可以用来扩展输入/输出接口。
总线型I/O口扩展的优点是可扩展多个接口、速度快、功能强等。但是，其电路设计较为复杂，需要具备一定的硬件设计基础。
3、串行通信接口扩展技术
串行通信接口扩展技术是指利用单片机的串行通信接口（如UART、SPI等），通过串行通信协议来进行输入/输出接口的扩展。这种方法适用于远距离传输或与其他设备进行通信的情况。例如，通过RS-232协议与计算机进行通信等。
串行通信接口扩展的优点是传输距离远、占用资源少、成本低廉等。但是，其传输速度较慢，且需要进行串行通信协议的转换。