讲，就是把中央处理器CPU(CENTRAL PROCESSING UNIT)、存储器（MEMORY）、定时器、I/O（INPUT/OUTPUT）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机特别适和于控制领域，故又称为微控制器MCU（MICRO CONTROL UNIT）。单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 2.1.2单片机的特点
(1)单片机具有独立的指令系统，可以将我们的设计思想充分体现出来，是产品智能化。 (2)系统配置以满足控制对象的要求为出发点，使得系统具有较高的性能价格比。
(3)应用系统通常将程序驻留在片外（内）ROM中，抗干扰能力强，可靠性高，使用方便。 (4)单片机本身不具有开发能力，一般需借助专用的开发工具进行系统开发和调试，最终形成的产品简单实用，成本低，效益高。
(5)利用系统所用存储器芯片或利用掩膜式生产，便于批量生产和应用。
(6)由于系统小巧玲珑，控制功能强，体积小，便于嵌入被控设备中，大大推动了产品的智能化。
2.1.3单片机的分类
（1）4位单片机： 功能简单、体积小、功耗低、价格便宜、可靠性高。它主要用于家电和电子玩具。
（2）8位单片机： 在我国目前使用最多的8位单片机型为MCS-51系列。8位单片机功能强、品种多、价格低廉，广泛用于各个领域。
（3）16位单片机： 16位单片机由1982它年开始推出，已有很大发展，但目前，它的产量还远远低于8位单片机，它的应用还不十分广泛，主要用于较复杂的系统和设备中，如控制系统等。 （4）、32位单片机：32位单片机已经进入实用阶段其价格较高、功能较完善，主要用于复杂的智能仪器设备及控制系统等方面。 2.1.4应用领域
由于单片机体积小、价格低、可靠性高、适用面宽、有其本身的指令系统等诸多优势，在各个领域、各个行业都得到了广泛的应用。单片机的应用领域可归纳为以下几个方面: (1)在智能仪器表上的应用。 (2)在家用电器上的应用。
(3)在计算机网络和通信领域中的应用。 (4)单片机在应用设备领域中的应用。 (5)在各种大型机器中的模块化应用。 2.1.5发展趋势
微型计算机技术发展正趋于两个方向，一是以系统机为代表的通用计算机，致力于提高极端机的运算速度，实现海量高速数据处理；二是以单片机为代表的嵌入式专用计算机，致力于计算机控制功能的片内集成，在满足嵌入式对象的测控需求的同时兼顾处理数据。 (1)低功耗CMOS化
在许多应用场合，单片机不仅要体积小，而且还需要低电压，低功耗。因此，制造单片机时普遍采用CMOS工艺，并设有空闲和掉电两种工作方式。
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(2)微型单片机
现在许多单片机都具有多种多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 (3)主流与多种品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，而其他有些公司的单片机产量与日俱增以其低价质优的优势，占据了一定的市场份额。在一定时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成和共同发展的道路。 (4)功能更强大
今后单片机的体积会愈来愈小，功能会愈来愈完善，功耗会愈来愈低。它以嵌入的方式存在于应用系统中，使系统更具灵活性，对工业、医疗、国防和日常生活等均将产生深远的影响。
2.2芯片AT89C51介绍 2.2.1 AT89C51的定义
AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 的 低 电 压 、 高 性 能 CMOS 8 位微处理器， 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制 造， 与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器。 2.2.2 AT89C51的主要特性
与MSC-51兼容；4K字节可编程FLASH存储器；1000写/擦循环的寿命；10年数据的保留时间；0HZ-24MHZ的全静态工作；三级程序存储器锁定；128 8位内部RAM;32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器;5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。 2.23AT89C51的标准功能
字节 Flash， 8k 256 字节 RAM， 位 I/O 口线， 32 看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中 断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51 可降至 0Hz 静态 逻辑操作， 支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， 停止工作， CPU 允许 RAM、 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
2.2.3 AT89C51的引脚功能及引脚图
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图1 AT89C51的引脚图
VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口(P0.1-P0.7)：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管 脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为 数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 口缓冲器能接收输出 4TTL P1 P1 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接 收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作 为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于 外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出 地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出 其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字 节。在
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FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输 出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目 的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才 起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两 次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管 是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电 平时， 此间内部程序存储器。 FLASH 编程期间， 在 此引脚也用于施加 12V 编程电源 （VPP） 。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内 振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应 不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 2.3LCD的介绍 2.3.1LCD的定义
LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。现在LCD已经代替CRT成为主流，价格也已经下降很多，并充分的普及。 2.3.2作用
LCD主要应用于电脑的显示屏，随着电子技术的发展越来越多的手写手机也大量使用LCD做显示屏，还有一些广告牌、标语栏等也都用LCD来显示。 2.3.3 LCD的分类
（1）段码式显示和点阵式显示。段码是最早最普通的显示方式，比如计算器，电子表这些。自从有了MP3，就开发了点阵式，如MP3，手机屏，数码相框这些高档消费品。
（2）液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。 被动矩阵式LCD:
被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、LCD (Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。 主动矩阵式LCD:
目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TF-LCD (Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、
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占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。 2.3.4 LCD的特点 （1）低压微功耗 （2）平板型结构
（3）被动显示型(无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳) （4）显示信息量大(因为像素可以做得很小) （5）易于彩色化(在色谱上可以非常准确的复现) （6）无电磁辐射(对人体安全，利于信息保密)
（7）长寿命(这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿命极长，但是液晶背光寿命有限，不过背光部分可以更换)
2.3.5 LCD显示器的工作原理
从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。
背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。
液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈，与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量，画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。
对于液晶显示器来说，亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮，整个液晶显示器的亮度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中，因为只使用2个冷光源灯管，往往会造成亮度不均匀等现象，同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出，才有很大的改善。
信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间，响应时间愈小愈好，它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应，但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低，甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了，但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片，专门对显示信号进行处理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率，调整信号响应时间。由于没有改变液晶体的物理性质，因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响，这也是为什么华硕、三
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