单片微型计算机原理及应用教学课件PT

1、 单片微型计算机原理与应用单片微型计算机原理与应用 主讲：徐主讲：徐 海海 黎黎 单片微型计算机 简称简称“单片机” (single chip microcontroller)。 即将一般微型机所具备的功能部件全部集即将一般微型机所具备的功能部件全部集 成在一块芯片上成在一块芯片上 cpu （central processing unit） ram（random access memory） rom（read only memory） i/o接口电路 其他功能部件 (时钟电路、控制电路、时钟电路、控制电路、 定时电定时电 路等路等) 单单 硅硅 晶晶 片片 cpu 存储器存储器 控制电路控制电

2、路定时器定时器时钟电路时钟电路 i / o口口 单片机 工业用控制器 ipc（工控机）工控机）通过内部总线接插板卡易构成开放式控制器。通过内部总线接插板卡易构成开放式控制器。 适合一般工控场合。适合一般工控场合。 成本高。成本高。 plc（可编程序控制器）可编程序控制器）一般开关量的控制和简单的运算处理。一般开关量的控制和简单的运算处理。 适合复杂工控场合适合复杂工控场合。 成本较高。成本较高。 单片机单片机（microcontroller) （embedded controller) 易于开发新产品且成本低廉。易于开发新产品且成本低廉。 但在软件编制和周边电路开发上需花费较多精力。但在软件编

3、制和周边电路开发上需花费较多精力。 适合一般工控场合。适合一般工控场合。 dspdsp的应用正在日益发展的应用正在日益发展 pd a 巡航导弹 移动通信系统移动通信系统 80%80%的手机采用了的手机采用了titi的的dsp coredsp core 单片机应用情况简介： 家用电器全自动洗衣机 机电一体化机器人、数控机床 过程控制温度、压力、流量等过程 控制；交通灯控制 分布式系统dcs 智能仪表碎瓶机、温度控制系统 刷卡机、图象跟踪系统等 关于本门课的几点说明：关于本门课的几点说明： 1. 借阅参考书：凡图书馆中借阅参考书：凡图书馆中mcs-51系系 列的书籍均可借阅。列的书籍均可借阅。 2

4、. 答疑时间及地点：每周三下午答疑时间及地点：每周三下午 3:004:00 12-304。 讲课内容分以下四部分进行 单片机概况 汇编语言程序设计基础 单片机内部资源应用 单片机接口扩展技术 第一章第一章 绪绪 论论 1-1 1-1 微型计算机的发展和特点微型计算机的发展和特点 1-21-2 微处理器、微型计算机和微型计算机系统微处理器、微型计算机和微型计算机系统 1-3 1-3 微型计算机的应用微型计算机的应用 1-4 1-4 intel单片机系列介绍单片机系列介绍 1-5 1-5 计算机计算机中的数和编码中的数和编码 内容提要内容提要: : 1.1 微处理器、微处理器、微型计算机微型计算机

5、和微型计算机系统和微型计算机系统 单 片 机 系 统 硬件 部分 软件 部分 单片 机芯 片 外围 器件 cpu 内存 中断控制逻辑 通用接口 运算器 寄存器组 控制器 并行i / o口 串行uart 定时/计数器 adc0809、dac0832 8253 8251 8255a、8155 2764、6264 指令 系统 应用 程序 （1）体积小，重量轻；体积小，重量轻； （2）可靠性高，运行速度快，抗干扰能力强；可靠性高，运行速度快，抗干扰能力强； （3）控制功能强，使用灵活，性价比高；控制功能强，使用灵活，性价比高； （4）易扩展，易于开发；易扩展，易于开发； （5）受集成度限制，片内存储器

6、容量较小，一般受集成度限制，片内存储器容量较小，一般 内内rom在在8kb以下，内以下，内ram在在256b以内。以内。 单片机是应工业测控的需要而诞生的单片机是应工业测控的需要而诞生的,它的结构与指令功能它的结构与指令功能 都是按照工业控制要求设计的。都是按照工业控制要求设计的。 单片机特点：单片机特点： 1.2 intel单片机系列介绍 参看教材p9p10 intel公司的单片机（公司的单片机（mcs-51,mcs-96） motorola公司的单片机（公司的单片机（m68hc05/m68hc08） philips公司的单片机公司的单片机 atmel公司的单片机（公司的单片机（at89c5

7、1/at89c2051） 1.3 计算机中数和编码 计算机只识别和处理数字信息，在计算机中通常采用二计算机只识别和处理数字信息，在计算机中通常采用二 进制数。因为它易于物理实现。进制数。因为它易于物理实现。 电子元件的两种稳定状态：饱和、截止电子元件的两种稳定状态：饱和、截止 电路输出：高电平、低电平电路输出：高电平、低电平 二进制数：二进制数：1、0 数制及其转换数制及其转换 计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法 原码、反码和补码 编码编码 二-十进制编码bcd码 字母和符号的编码ascii码 几个术语几个术语 基数数制中所用到的数码个数。基数数制中所用到的数码个数。 位权表示一个进位计

8、数制的数中不同数位上数字的单位权表示一个进位计数制的数中不同数位上数字的单 位数值位数值。 1、常用数制、常用数制 （1）十进制数）十进制数 特点：有特点：有0 9 十个不同的符号。十个不同的符号。 逢十进一。逢十进一。 一般在数后加后缀一般在数后加后缀 d 表示，如表示，如 1985d ,或无。或无。 例：例： 1985 = 1000+900+80+5=1103+9102+8101+5100 一、数制及其转换一、数制及其转换 （ 2）二进制数）二进制数 特点：有特点：有0，1两个不同的符号。两个不同的符号。 逢二进一。逢二进一。 二进制数后加后缀二进制数后加后缀b。 例如：对于整数例如：对于

9、整数， 1001b=123+022+021+120 = 9d 对于小数， 对于小数， 0.101b = 12-1 + 02-2 + 12-3 = 0.625d 二进制数每一位的权是：以小数点分界， 二进制数每一位的权是：以小数点分界， .24 , 23 , 22 , 2 1, 2 0 . 2 -1, 2 -2, 2 - 3, （ 3）十六进制数：）十六进制数： 特点：有特点：有0 9 ，a,b,c,d,e,f 共十六个不同的符号。共十六个不同的符号。 逢十六进位。逢十六进位。 用后缀用后缀 “h” 表示十六进制数。表示十六进制数。 例：例：327 h = 3162+2161+7160 = 80

10、7d 3ab . 11h = 3162+a161+b160+1161+116-2 =939 . 0664 d 2、数制的转换、数制的转换 （1）二进制转换为十进制数二进制转换为十进制数 方法方法: 按权展开。按权展开。 111.101b =122+12 1+12 0 +1 2 -1 +0 2 -2 +1 2 3 =4+2+1+0.5+0.125 =7.625d （2）十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数 方法：方法： 整数部分除二取余，小数部分乘二取整整数部分除二取余，小数部分乘二取整 45 余数余数 22 1 110 51 2 1 10 01 2 2 2 2 2 2 即即 45 =

11、（101101）2 例例1、将十进制数、将十进制数45转换成二进制数。转换成二进制数。 例例2 十进制小数部分的转换十进制小数部分的转换 乘二取整乘二取整 0.6875 2 最高位最高位 取取 1 1.3750 0.375 2 取取 0 0.750 2 取取 1 1. 50 0.5 2 最低位最低位 取取 1 1. 0 从上至下写成从左至右从上至下写成从左至右 0.6875d = 0.1011b 二进制数转换成八进制数与上述类似。二进制数转换成八进制数与上述类似。 （ 3）十六进制数与二进制数之间的转换）十六进制数与二进制数之间的转换: 十六进制数转换为二进制：十六进制数转换为二进制： 9 a

12、 b . 7 c 5 h 1001 1010 1011 . 0111 1100 0101b 二进制数转换十六进制数二进制数转换十六进制数: 0001 1011 1110 0011 . 1001 0111 1000b 1 b e 3 . 9 7 8h 按权相加按权相加 十进制数十进制数 二进制数二进制数 十六进制数十六进制数 按权相加按权相加 整数整数“除除2取余取余” 小数小数“乘乘2取整取整” 四位合成一位四位合成一位 一位分成四位一位分成四位 整数整数“除除16取余取余” 小数小数“乘乘16取整取整” 二、计算机中数的表示方法二、计算机中数的表示方法 1、机器数与真值、机器数与真值 机器只

13、认识二进制数：机器只认识二进制数：0、1。 在机器中，在机器中，0、1、0、1的表现形式称为机器数。的表现形式称为机器数。 机器数分为无符号数、带符号数。机器数分为无符号数、带符号数。 无符号数如：无符号数如：00000001、10010011、01010010、 等等 范围：范围：00h ffh。 有符号数如：有符号数如：+1010110b、-1101001b、等等等等 01010110b11101001b 2 2、带符号数的表示、带符号数的表示 对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般 使用补码。使用补码。 （1）原码）原码

14、正数的符号位用正数的符号位用“0”“0”表示，负数的符号位用表示，负数的符号位用“1”“1”表示，其表示，其 余数字位表示数值本身。余数字位表示数值本身。 如，如，+3原 原 = 00000011b -3原 原 = 10000011b 0有两种表示方法：有两种表示方法：00000000 +0 10000000 -0 原码表示的数的范围为：原码表示的数的范围为：-127 +127 （2）反码）反码 正数的反码和正数的原码相同。正数的反码和正数的原码相同。 负数的反码为保持原码的符号位，数值位按位取反。负数的反码为保持原码的符号位，数值位按位取反。 +4反 反 = +4原原 = 00000100

15、b -4反 反= 10000100 =11111011 b 反码表示的数所范围：反码表示的数所范围：-127 +127 两个两个0： +0 00000000 b -0 11111111 b 运用补码可使减法变成加法。运用补码可使减法变成加法。 正数的补码等于原码。正数的补码等于原码。 负数的补码求法：负数的补码求法：1）反码）反码 + 1 2）公式：）公式：x补 补 = 2n + x （ （x9 x+37h 四、几个术语四、几个术语 1. 位（bit）、兆位（mb）、千兆位（gb） 位(bit)是计算机所能表示的最小数据单位，即1位二进制 数。 mb(mega bit)：代表106位，即兆位。 gb(giga b