单片机ppt课件——概述.ppt

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1、2022年12月4日7时4分,单片机原理及应用,电计系电子技术应用教研室,2022年12月4日7时4分,学单片机需要什么基础？,与以前所学的知识关联很少；只需要掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等；对各种器件的概念基本上是从0开始；如果要用C语言编程，需具备简单的C语言基础；所有人都站在了同一起跑线上;,2022年12月4日7时4分,2022年12月4日7时4分,本次课主要内容：,1.1 微型计算机基础知识概述1.2单片机概述,2022年12月4日7时4分,什么是单片机？,单片微型计算机,2022年12月4日7时4分,回顾计算机的硬件结构,202

2、2年12月4日7时4分,CPU（Central Process Unit）,冯诺依曼结构的计算机硬件结构,2022年12月4日7时4分,1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。（CALCULATOR）ENIAC（“埃尼阿克”）,2022年12月4日7时4分,电子计算机技术的发展，相继经历了四个时代：,电子管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；大规模集成电路计算机及超大规模集成电路计算机。,计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。,2022年12月4日7时4分,名词解释,微处理器：把运算器、控制器集成在一块硅片上，成为独立的器件，该器件称为

3、微处理器或微处理机，是计算机系统核心部件（CPUCentral Process Unit），并不是一台完整的计算机。,2022年12月4日7时4分,微型计算机：P.2由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口构成，芯片之间通过总线(Bus)连接。,名词解释,2022年12月4日7时4分,名词解释,微型计算机系统：以微型计算机为主体，配上输入/输出设备、外围设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。,2022年12月4日7时4分,单板机： 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片、简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），

4、就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。,单板机,2022年12月4日7时4分,将微处理器、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机(Single-Chip-Micro Controller或Micro Controller Unit),单片机：,2022年12月4日7时4分,名词解释,指使用和管理计算机的各种程序（Program）,以二进制代码来描述指令功能的语言。用机器语言组成的程序，称为目标程序。,软件：,机器语言：,2022年12月4日7时4分,采用助记符和其它一些符号所编写的指令程序，称为汇编语言源程序，需经编译变成计算机可以执行的目标程序。各种计算机

5、的汇编语言是不同的，须清楚机器的结构、原理和指令系统。 不足：不能通用于其它机器。,名词解释,汇编语言：,2022年12月4日7时4分,高级语言： 是面向过程的语言，编写程序时主要着眼于算法，而不必了解计算机的硬件结构和指令系统，一般地说，同一个程序可在任何种类的机器中使用,名词解释,2022年12月4日7时4分,通用单片机和专用单片机,通用单片机：是一个基本芯片，内部资源比较丰富，性能全面且通用性强，覆盖多种应用需求。 专用单片机：针对某一种产品，或某一种控制应用，而专门设计的。设计时已经使系统结构最简；软硬件资源利用最优；可靠性以及经济成本最佳。,本课程介绍的MCS-51系列单片机是一种通

6、用单片机，其结构和原理对所有单片机都是适用的。,2022年12月4日7时4分,单片机系统：在单片机芯片的基础上，扩展其它电路或芯片，构成具有一定应用功能的计算机系统。 单片机应用系统：为控制应用而设计，系统和控制对象结合在一起。 单片机开发系统：单片机系统开发调试工具,相关概念：,2022年12月4日7时4分,计算机应用系统=硬件系统+软件系统,硬件系统：构成计算机的实体和装置软件系统：计算机所使用的各种程序的总称,2022年12月4日7时4分,单片机应用系统,由硬件系统和软件系统构成硬件系统是应用的基础软件是在硬件的基础上对其资源进行合理的调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务二者相互依赖

7、，缺一不可,2022年12月4日7时4分,单片机的硬件系统由工程师根据需求设计单片机的软件系统需要从0开始，从头到尾的由设计者设计,与计算机的不同点,2022年12月4日7时4分,本门课程的重点,掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法（必须熟悉单片机提供的资源）掌握软件设计与调试的基本技能,1.如何根据实际的需求编制软件2.如何在编制的过程中对单片机提供给我们的资源进行合理的调配，使得我们最终设计的单片机应用系统能够满足于设计的需要,2022年12月4日7时4分,单片机概述,2022年12月4日7时4分,单片机发展简况,1971年Intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器；1973年Inte

8、l公司研制成功8080 8位微处理器；1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机；80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机.,2022年12月4日7时4分,主要单片机厂商,由于8位单片机基本上能满足目前大多数应用系统的要求，所以目前8位单片机仍是应用主流,Intel公司：8048、8051（8位）、8096（16位），80960（32位）。Motorola公司：MC-6801(8位)，68H16(16位),68HC332(32位)。另外Zilog公司、日本NEC公司、荷兰Philips公司等。,2022年12月4日7时4分,CPU的发展,CPU字长：8位、16

9、位、32位时钟频率：6MHz、12MHz、20MHz双CPU结构，处理能力大大提高,2022年12月4日7时4分,存储器的发展,K,2022年12月4日7时4分,2022年12月4日7时4分,2022年12月4日7时4分,单片机产品系列简介,1. MCS-51系列 （1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：,8051/8751/8031； 8052/8752/8032； 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32等 。,2022年12月4日7时4分,（2）该系列生产工艺有两种：,CHMOS是CMOS和HMOS的结合，

10、既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。,一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。二是CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）。,2022年12月4日7时4分,（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：,增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32,基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31,2022年12月4日7时4分,（4）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜

11、ROM、EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如：,80C51有4K字节的掩膜ROM；87C51有4K字节的EPROM ；80C31在芯片内无程序存储器。,2022年12月4日7时4分,2022年12月4日7时4分,预备知识：数制与码制,一、数制及其转换1、进位计数制的概念 使用有限个基本数码来表示数据，按进位的方法进行计数称为进位计数制。包含两大要素：基数和位权 基数：用来表示数据基本数码的个数R，此数后必须进位。 位权：数码在表示数据时所处的数位所具有的固定值W。 简称“权”。 特点：1）基数为R ，用0，1， R -1来表示数据，逢R进一 2）各位的权为W=Ri（ i为一组数的

12、位序，小数点左端第1位为0，第2位为1，；右端第1位为-1，第2位为-2）,2022年12月4日7时4分,2、常用进制（1）十进制（Decimal）表示法特点：基数为10，用0，1，9来表示数据，逢十进一； 各位的权为10i。十进制数的表示方法： 例如（273.45）D=2102+7101 +3100+410-1+510-2（2）二进制 ( Binary ) 表示法特点：基数为2，用0，1两个数码来表示数据，逢二进一 各位的权为2i。二进制数的表示方法： 例如（1011.101）B=123+022 +1101+120+12-1+ 02-2+12-3,2022年12月4日7时4分,（3）十六进制

13、(Hexadecimal) 表示法 特点：基数为16，用09和字母A,B,C,D,E,F （对应十进制1015）来表示数据，逢十六进一； 各位的权为16i。任意一个十六进制数的表示方法为 其中k i= 0F例如:（55）H=5161+5160 （A87.E79）H=A162+8161+7160+E16-1+ 716-2+916-3 3、进制间的转换（1）R进制转换为十进制 按定义： 只需按权展开即可。,2022年12月4日7时4分,2）十进制转换为R进制整数部分的转换 把十进制的整数不断除以所需要的基数R，直至商为零，倒取其余数，就能转换成以R为基数的数，称为除基倒取余法。小数部分的转换 要将

14、一个十进制小数转换成R进制小数时，可不断将十进制小数部分乘以R，并取整，直至小数部分为零为止。称为乘基取整法。 例如：（25.3125）D=(？)B （116.84375）D=（？）H,2022年12月4日7时4分,2022年12月4日7时4分,4、二进制与十六进制数的相互转换 由于二进制的基数是2，而十六进制的基数为16=24，即4位二进制数正好对应一位十六进制数，因此二者之间的转换十分方便。 使用8421权例如：（B6.8）H= 1011 0110 . 1000=（10110110.1）B （11011.011）B= 0001 1011 . 0110=（1B.6）H注意： （1）以小数点为

15、界，朝左右划分，整数部分不足4位高位加0，小数部分不足4位低位加0。（2）二进制与八进制之间也有类似的情况（23=8）。,2022年12月4日7时4分,二、二进制数的运算1、算术运算（1）位运算规则加法：0+0=0，0+1=1，1+1=0进位1，1+1+1=1进位1；减法：0-0=0 ， 1-0=1， 0-1=1借位1，1-1=0；乘法：00=0，01=0，10=0， 11=1；（2）多位无符号数的运算 加法：按照加法运算规则，从最低位开始逐位相加。两个 4位的二进制数相加，其“和”可能超过4位，从而产 生进位。 减法：按照减法运算规则，从最低位开始逐位相减，与十 进制数相减类似，不够减时，应

16、向高位借位。记住，二进制的2相当于十进制的10，二进制计算要逢2进1。,2022年12月4日7时4分,乘法：乘法运算可看作是被乘数自身多次移位相加，相加的次数由乘数的数值决定。除法：除法是乘法的逆运算，它是确定一个数可以从另一个数中减去多少次的过程。例如：,2022年12月4日7时4分,2、基本逻辑运算常用有“与”、“或”、“非”、“异或”等逻辑运算。（1）“与”：AND，“有0出0，全1出1”，C=AB，运算规则：00=0， 01=0，10=0，11=1（2）“或”：OR，“有1出1，全0出0”，C=A + B，运算规则：0+0=0， 0+1=1， 1+0=1， 1+1=1（3）“非”：NO

17、T，“求反”，C=C运算规则：（4）“异或”：XOR，“异则1，同则0”，C= AB，运算规则：00=0， 10=1，01=1， 11=0 例如：求DAH、99H两个数的几种运算结果,2022年12月4日7时4分,与：DAH 99H=98H； 或：DAH + 99H=DBH； 异或：DAH + 99H=43H； 如图：三、符号数的表示法 计算机只能识别0、1两种信息，那么“符号数”在计算机中如何表示呢？(8位二进制数) 比如RAM中某单元的内容是 EFH 11101111B，代表十进制数可以是多少？,2022年12月4日7时4分,试问：+17又是如何表示呢？（ 00010001B） 1、机器数

18、与真值 符号的数码化：将符号用“0正1负”表示，并以二进制数的最高位（D7位）作为符号位。例如： +91=0 1011011 = 5BH； -91=1 1011011= -5BH；,2022年12月4日7时4分,机器数：数据在计算机中连同数码化的符号位一起表 示的编码数。真 值：把机器数实际代表的数称为机器数的真值。 2、原码表示法 D7位作为符号位（0正1负），D6D0为原来的二进制数值位。例如：（+55）原 =0 0110111 （- 55）原 =1 0110111,2022年12月4日7时4分,特点： 1）8位二进制数表示的范围：-127 +127； 2）（+0）原=00000000B，

19、（0）原=10000000B； 3）加、减运算困难。3、反码表示法 正数的反码 = 正数的原码 负数的反码 = 原码符号位不变，其余按位取反例如：（+0）反 = 0 0000000；（+127）反 = 0 1111111 （- 0）反 = 1 1111111；（-127）反 = 1 0000000特点： 1）范围 -127 +127； 2）+0、-0不相等； 3）求反码的真值时，若D7=1，则按位取反。,2022年12月4日7时4分,2022年12月4日7时4分,显然钟表采用十二进制，系统所能表示的最大量程为12，称之为模。 8 = 12 4 =12 + （4） （ 4）补 = 12 4 =1

20、2 +（ 4） = 8 即： （X）补 = 模 + X（2）二进制补码的计算方法 正数的补码 = 正数的原码 负数的补码 = 反码加1(相应正数的原码按位取反，再加1） 例如：（-127）补 = ？ （-1）补 = ？ 特点：1）补码的符号位作为数值的一部分，可以参加运算； 2）0只有一种表示，即 + 0 = - 0 = 00000000；,2022年12月4日7时4分,3）表示范围：-128+127（80H7FH）； 4）比原码多一种组合，即1000 0000（-128）其最高位“1” 既表示符号，又表示数值； 5）求真值时，若D7 = 1，则通过对补码再求补，添“-”而得； 作用： 将减法

21、运算转换为加法运算。 练习： 1）十进制数8，18，113的补码 2）补码数1BH，C9H的真值 3）用补码计算 5 8（用8位二进制表示）,2022年12月4日7时4分,5、符号数的加、减运算（1）进位与溢出 数的进位：指运算结果最高位D7（符号位）向更高位有进位或借位，称为进位（Cs）。数的溢出：运算结果超出了数的表示范围（+127 - 128）时， 称为溢出（OV）。（2）加法正数+正数、负数+负数：可能产生溢出（超出-128+127）。无溢出时结果为正确。正数+负数：不会溢出，结果总是正确。（3）减法减去一个数，等与加上一个负数，补码形式下成为加法，因此，相当于正数+负数，结果总是正确

22、，也不会有溢出。,2022年12月4日7时4分,四、常用编码 计算机中表示的数、字母、符号等都以二进制数表示的。常用编码有以下几种：1、BCD码（Binary Code Decimal）表示法 二十进制数（BCD）：用4位二进制数表示一个十进制数。因共有24=16种组合状态，故可选其中十种编码来表示09十个数字，不同的选法对应不同的编码方案。 分有权码和无权码两种： 有权码：8421、2421、5211、4311等 无权码：余3码、格雷码等,2022年12月4日7时4分,8421 BCD码： 4位二进制码的权分别为8、4、2、1码，是一种最常用的编码。 特点： 09，由四位二进制数（00001

23、001）表示；逢“十”进一；需DA调整，即加法运算和数（结果）大于9时， 需加6调整。 例：（1001 0001 0111 0010）BCD=（9172）D； (35)D=（0011 0101）BCD,2022年12月4日7时4分,0100 1000+ 0110 1001 1011 0001+0110 0110 加6修正 1 0001 0111 低4位向高4位进位，表明低位和大于9，需加6修正，而高位由于获得进位而出现非法码，因此也需要加6修正，修正后，结果为117。,例：求BCD码48+69=？,2022年12月4日7时4分,2、ASCII码（P9）American Standard Cod

24、e for Information Interchange（美国标准信息交换码） 在计算机中，除要处理大量的数据信息外，还需处理一些字母、符号，它们也要用二进制编码来表示。 目前，普遍采用的ASCII码用7位二进制编码来表示数符。共有27=128种组合状态。它们是 52大小写英文字母； 10个十进制数； 7个标点符号； 9个运算符号； 50个其他符号。奇偶校验：给ASCII码的D7位加上0或1，使整体总保持奇数个1或偶数个1。,2022年12月4日7时4分,练习：将十进制数205转换成二进制数。将二进制数10001101转换成十进制数。将十进制数857.32转换成相应的BCD码。,2022年12月4日7时4分,11001101141(1000 0101 0111.00110010)BCD,2022年12月4日7时4分,课后作业,P.16 习题1、6、7题,2022年12月4日7时4分,Over!,