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1、2023/2/1,Email:,1,单片机原理及应用,主讲：覃业梅中南林业科技大学涉外学院,第一章 基础,2023/2/1,2,第1章 微型计算机基础,掌握：,1、单片机的组成、发展、应用,2、数制及运算基础,了解：,1、微型计算机的发展2、微型计算机的基本工作原理,2023/2/1,3,1.1 计算机的组成,CPU,ROM,RAM,T/C,I/O1,I/O2,I/On,时钟电路,总线,计算机基本组成图,CPU,ROM,RAM,T/C,I/O1,I/O2,I/On,CPU,ROM,RAM,T/C,I/O1,I/O2,I/On,2023/2/1,4,1.2 计算机的发展,2023/2/1,5,计
2、算机的发展,2023/2/1,6,2023/2/1,7,第一台电子数字计算机,计算机的发展,2023/2/1,8,2023/2/1,9,2023/2/1,10,2023/2/1,11,2023/2/1,12,2023/2/1,13,从1946年计算机诞生以来，大约每隔5年运算速度提高10倍，可行性提高10倍，成本降低10倍，体积缩小10倍。,2023/2/1,14,1.2 单片机概述,2023/2/1,15,1.2.1单片机的定义：,单片机是单片微型机（Single Chip Microcomputer）的简称，就是把计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等集成在单块的
3、电路芯片上。,单片机主要应用于控制领域，用以实现各种参数的测量和控制功能。为了强调其控制属性，也可以把单片机称为微控制器。,单片机常常是嵌入使用，为了强调其嵌入性，也常常会把单片机称为嵌入式的微控制器。,2023/2/1,16,单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I/O口,单片机,2023/2/1,17,CPU,CPU芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口芯片,定时计数器芯片,A/D、D/A芯片,单板机,印 刷 电 路 板,2023/2/1,18,这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：,2023/2/1,19,1.2.2 单片机的特点：,应用
4、范围广泛，几乎可以应用到各个领域当中。,结构简单、体积小。,性能价格比高。,可靠性高、功耗小。,2023/2/1,20,1.2.3 单片机的应用范围：,构成智能化产品，实现仪器设备的智能化、自动化。,智能化仪器仪表,家用电器,在计算机外设中的应用,在工业测控领域中的应用。,数据采集与处理工业过程控制,2023/2/1,21,1.2.4 单片机的种类：,Intel公司：8位单片机：MCS-48、MCS-5116位单片机：MCS-96、MCS-196MOTOROLA公司：68系列、68HC系列ZILOG公司：Z8系列ATMEL公司：89系列美国TI公司：MSP系列,2023/2/1,22,单片机图
5、片,2023/2/1,23,1.3 微型计算机的运算基础,2023/2/1,24,思考,计算机最早的功能是什么？计算机为什么采用二进制？二进制数在机器中是怎么表示的？,2023/2/1,25,计算机最早是作为一种计算工具出现的，所以它最基本的功能是对数进行加工和处理。,二进制中只含0和1，使用有两种稳定状态的物理器件就可表示；运算规则特别简单；可进行逻辑运算。,一个具有两种不同的稳定状态并且能相互转换的器件就可以用来表示1位（bit）二进制数。,2023/2/1,26,1.3.1 计算机的数制,十进制ND十个数码:09、逢十进一。用于计算机输入输出,人机交互。二进制NB两个数码:0、1,逢二进
6、一。二进制为机器中的数据形式。十六进制NH十六个数码:09,AF,逢十六进一。十六进制用于表示二进制数。,不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不带下标。如:101、101D、101B、101H、101H,2023/2/1,27,符号集：09 规则：逢十进一。一般表达式：ND=dn-110n-1+dn-210n-2+d0100+d-110-1+,十进制,例：1234.5=1103+2102+3101+4100+510-1,2023/2/1,28,符号集：0、1 规则：逢二进一。一般表达式：NB=bn-12n-1+bn-22n-2+b020+b-12-1+,二进制,例：1101.101=123
7、+122+021+120+12-1+12-3 加权展开式以2为基数，各位系数为0、1。,2023/2/1,29,符号集：09、AF 规则：逢十六进一。一般表达式：NH=hn-116n-1+hn-216n-2+h0160+h-116-1+,十六进制,例：DFC.8=13162+15161+12160+816-1 展开式以十六为基数，各位系数为09，AF。,2023/2/1,30,不同进位计数制对照表,2023/2/1,31,1.3.2 数制之间的转换,二进制、十六进制转换为十进制二进制转换为十六进制十进制转换为二进制、十六进制,2023/2/1,32,1.3.3 不同进位计数制之间的转换,举例：
8、1011.1010B=123+121+120+12-1+12-3=11.625DFC.8H=13162+15161+12160+816-1=3580.5,二、十六进制数转换成十进制数,先展开，然后按照十进制运算法则求和。,2023/2/1,33,举例：3AF.2H=0011 1010 1111.0010=1110101111.001B 3 A F 2 1111101.11B=0111 1101.1100=7D.CH 7 D C,二进制与十六进制数之间的转换,24=16，四位二进制数对应一位十六进制数。,2023/2/1,34,十进制数转换成二、十六进制数,整数转换法“除基取余”：十进制整数不断
9、除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。,（1）39转换成二进制数 39=100111B2 39 1（b0）2 19 1（b1）2 9 1（b2）2 4 0（b3）2 2 0（b4）2 1 1（b5）0,（2）208转换成十六进制数 208=D0H16 208 余 016 13 余 13=DH 0,2023/2/1,35,小数转换法“乘基取整”用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。,（1）0.625转换成二进制数 1)0.625 2 2)1.250 1(b-2 3)0.5 0 0(b-2 1.0 1
10、(b-0.625=0.101B,（2）0.625转换成十六进制数 0.625 16=10.0 0.625=0.AH（3）208.625 转换成十六进制数 208.625=D0.AH,2023/2/1,36,计算机中的编码是指在计算机中用来表示一个符号的二进制数码。,十进制数的编码BCD码字符的编码ASCII码汉字的编码GB2312-80,2023/2/1,37,1.4 MCS-51单片机系列,51子系列：基本型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8031、8051、8751、895152子系列：增强型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8032、8052、8752、8952,MCS-51系列单
11、片机分为两大系列，即51子系列与52子系列。,7,2023/2/1,38,1.4 单片机芯片的半导体工艺,MCS-51系列单片机采用HMOS和CHMOS两种半导体工艺生产。,CMOS：互补金属氧化物半导体工艺HMOS：即高密度金属氧化物半导体工艺CHMOS：互补高密度金属氧化物半导体工艺,2023/2/1,39,MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右。随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS。80C51就采用了HMOS和CHMOS。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，HMOS单片机的速度比
12、较高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。,2023/2/1,40,8051和80C51的区别？,8051单片机与80C51单片机从外形上看是完全一样的，其指令系统、引脚信号、总线等完全一致（完全兼容），也就是说在8051下开发的软件完全可以在80C51上应用，反之一样。意即，这两种单片机室是完全可移植的。既然这两种单片机外形以及内部结构都一样，那它们之间的主要差别在哪里呢？,2023/2/1,41,8051和80C51的区别,8051和80c51单片机的主要差别就在于芯片的制造工艺上。80C51的制造工艺实在8051基础上进行了改进。8051系列单片机采用的是HMOS工艺：高速度、高密度；80C51系列单片机采用的是CHMOS工艺：高速度、高密度、低功耗；也就是说，80C51单片机是一种低功耗的单片机。,2023/2/1,42,片内ROM存储器的配置形式及应用环境,
