单片机课件-1

1、 单片机原理及应用第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述 1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus应用简介1.1 单片机概述单片机概述1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus应用简介第1章 单片机基础知识概述 1. 什么是单片机？什么是单片机？2. 为什么要学单片机？为什么要学单片机？3. 怎样学习单片机？怎样学习单片机？第1章 单片机基础知识概述 1. 什么是单片机？什么是单片机？从微型计算机微型计算机技术的两大两大发展分支发展分支谈起第1章 单片机基础知识概述 分支一分支一：通用微型计算机系统通用微型计算机系统 （Universal microC

2、omputer System ）UCS为满足众多普通应用场合需要而发展的一类个人计算机系统个人计算机系统 技术要求: 高速计算 + 海量存储 发展方向: CPU速度不断提升，存储容量不断扩大 386486Pentium Pentium Conroe II第1章 单片机基础知识概述 个人计算机（Personal Computer）CPU+存储器+主板+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘基本功能部件基本功能部件接口部件外部设备支持它的软件五花八门，应有尽有第1章 单片机基础知识概述 分支二分支二：嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）ECSECS能

3、嵌入到对象体系中，以实现对象体系智能化为目的的一类专用计算机系统专用计算机系统技术要求：必须满足对象体系的物理、电气和环境以及产品成本等要求 发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能嵌入性能、控制控制能力能力与控制可靠性控制可靠性 第1章 单片机基础知识概述 PC 电气加固、机械加固，并配置各种接口板卡 IPC（工控机） 嵌入到大型对象系统大型对象系统中（实现智能化）工业计算机（Industrial Personal Computer） 船舶驾驶室集中控制台 自动配料控制系统 电站锅炉控制系统第1章 单片机基础知识概述 众多小型对象系统小型对象系统（如家电、仪器、工控单元）无法使用IPC 需要

4、发展一类特殊的嵌入式计算机系统第1章 单片机基础知识概述 单片计算机单片计算机（Single Chip Microcomputer）SCM将通用微计算机基本功能部件基本功能部件集成在一块芯片一块芯片上构成的一种专用微计算机系统第1章 单片机基础知识概述 应用：SCM硬件+少量外围电路+SCM软件嵌入式微嵌入式微机系统机系统+被控对象微电脑控制产品第1章 单片机基础知识概述 嵌入式微机系统 微电脑控制产品单片机分布式控制第1章 单片机基础知识概述 单片机的发展：单片机的发展：从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位机）、 MCS-51（8位机）和MCS-96（16位机）3大系列单

5、片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。第1章 单片机基础知识概述 51系列、PIC系列、AVR系列、ARM系列、DSP系列.由于51 系列单片机具有开放的系统架构、灵活可靠的工作性能、低廉的价格，因而获得了很大的成功。单片机发展趋势：高集成度、高性能、低功耗、高性价比Micro Controller Unit Single Chip Microcomputer8位基于51内核的单片机仍然是主流机型。第1章 单片机基础知识概述 单片机单片机（SCMSCM）微控制器微控制器（M Micro C Controller U Unit）位数不断增加：4位 8位

6、 16位 32位 外设接口内置化：ADC、DAC、PGA、USB2. 为什么要学单片机？为什么要学单片机？ 单片机是高技术领域，可实现机电产品的升级换代；第1章 单片机基础知识概述 单片机人才社会需求广泛，具有很好的就业前景 ； 单片机知识与具体专业技术相结合可产生更大的创造力和发展潜力。单片机应用实例抽油机节能控制仪研制抽油机节能控制仪研制游梁式抽油机 游梁式抽油机是原油开采的主要设备，但能耗十分突出。“大马拉小车大马拉小车”正常抽油时仅需配备较小功率电小功率电机；机；为应对起动、稠油、结蜡、结冻等偶然事件，需要配备大功率电大功率电机机第1章 单片机基础知识概述 “产抽不平衡产抽不平衡”油田

7、开采后期，地层供液能力抽油能力大于供液能力抽油机工作效率第1章 单片机基础知识概述 第1章 单片机基础知识概述 需要“大马”时采用方式，“小马”时采用Y方式与Y理论功耗相差约33%接法接法Y Y接法接法时间O负载第1章 单片机基础知识概述 开机停机开机开机停机时间开机T1小时停机T2小时第1章 单片机基础知识概述 综合上述两种原理综合上述两种原理抽油机自动双向切换与间抽控制技术抽油机自动双向切换与间抽控制技术 开机停机开机开机停机时间第1章 单片机基础知识概述 电源开关 交流接触器 电动机功率变送器 抽油机电控箱基于单片机的抽油机节能控制方案基于单片机的抽油机节能控制方案节能控制仪 A/D转换

8、器中间继电器 数码管显示器数据存储器薄膜式按键单片机第1章 单片机基础知识概述 在未使用间抽控制功能的情况下，平均有功功率降低约15%第1章 单片机基础知识概述 节能控制仪抽油机电控柜第1章 单片机基础知识概述 3、怎样学习单片机、怎样学习单片机各组成部分既相对独立，又相互交叉教学目标教学目标掌握单片机原理与应用系统设计技能需要具备需要具备单片机硬件硬件、软件软件、接口接口、开发工具开发工具四方面知识硬件系统软件系统接口系统开发工具开发工具第1章 单片机基础知识概述 硬件系统硬件系统（RAM，IO，T/C，INT，UART）存储器输入/输出单元定时/计数器中断系统串行通信第1章 单片机基础知识

9、概述 软件系统软件系统C51语言程序汇编语言程序第1章 单片机基础知识概述 接口系统接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）键盘电路数码管数码管键盘键盘模数转换模数转换数模转换数模转换可编程接口可编程接口第1章 单片机基础知识概述 第1章 单片机基础知识概述 单片机自身没有编程开发能力，必须借助软件开发开发工具工具编写调试应用软件。单片机实验箱软件开发工具开发工具开发工具PROTEUS单片机仿真软件单片机仿真软件 第1章 单片机基础知识概述 Keil C51简介 Keil C51是是51单片机软件开单片机软件开发的发的C语言和汇编语言环境，可语言和汇编语言环境，可以进行纯软件仿真；也可

10、以与以进行纯软件仿真；也可以与Proteus软件联合进行仿真。软件联合进行仿真。开发工具开发工具 Keil集成开发环境软件集成开发环境软件第1章 单片机基础知识概述 仿真运行效果第1章 单片机基础知识概述 第1章 单片机基础知识概述第2章 MCS-51单片机结构及原理第3章 单片机的汇编语言与程序设计第4章 单片机的C51语言第5章 单片机的中断系统第6章 单片机的定时器/计数器第7章 单片机的串行通信技术第8章 单片机接口技术第9章 单片机应用系统的设计与开发附录 实验指导第1章 单片机基础知识概述 教材介绍课件下载课件下载（华信教育资源网 http:/ 单片机基础知识概述 单片机课程学习网

11、站单片机课程学习网站（http:/ 单片机基础知识概述 第1章 单片机基础知识概述 电子教案第1章 单片机基础知识概述 仿真视频第1章 单片机基础知识概述 阅读材料第1章 单片机基础知识概述 课件下载第1章 单片机基础知识概述 咨询互动学习方法学习方法 第1章 单片机基础知识概述 内容安排内容安排第1章 单片机基础知识概述 1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识单片机学习的预备知识1.3 Proteus应用简介第1章 单片机基础知识概述 1.2 单片机学习的预备知识单片机学习的预备知识 1、数制定义数制定义2、10、16进制数的概念2、数制转换、数制转换2、10、16进制数的换算3、有

12、符号数、有符号数2进制负数的表示方法4、位、位-字节字节-字字2进制基本概念5、ASCII码码字符的2进制表示方法6、BCD码码10进制数的2进制表示方法7、基本逻辑门电路、基本逻辑门电路 与、或、非、与非第1章 单片机基础知识概述 1.数制数制单片机常用的数制有十进制、二进制、十六进制。 第1章 单片机基础知识概述 符号集：09；规则：逢十进一；十进制数的后缀为D但可省略；十进制数可用加权展开式表示，例如：其中，10为基数，09为各位加权数，其一般表达式为：012310410310210112340011221110101010 ddddNnnnnD1 1、十进制数，、十进制数，NDND第1

13、章 单片机基础知识概述 0123212021211101B001122112222 bbbbNnnnnB2 2、二进制数，、二进制数，NBNB符号集：0、1；规则：逢二进一；二进制数的后缀为后缀为B B且不可省略且不可省略；二进制数可用加权展开加权展开式式表示，例如：其中，2 2为基数，为基数，0 0和和1 1为各位加权数为各位加权数，其一般表达式为：第1章 单片机基础知识概述 01231681612161516138HDFC0011221116161616 hhhhNnnnnH3 3、十六进制数，、十六进制数，NHNH符号集：09、AF；规则：逢十六进一；十六进制数的后缀为后缀为H H且不可

14、省略且不可省略；十六进制数可用加权展开式表示。例如：其中，16为基数，015为各位加权数，其一般表达式为：2.数制转换数制转换 (1) 二进制转换成十进制转换规则：按二进制二进制表达式展开，按十进制十进制运算求和。112121211011013B例如：1 1 1 1 1 1 1 18 4 2 1163264128记忆：1100B = 121001B = 91111B = 1511111111B = 255举例：第1章 单片机基础知识概述 （2）十六进制转换成十进制转换规则：按十六进制表达式展开，按十进制运算求和。5728816816121615161380123HDFC例如：第1章 单片机基础

15、知识概述 (3) 二进制与十六进制数之间的转换1010B = 0AH 1101B = 0DH1011B = 0BH 1110B = 0EH1100B = 0CH 1111B = 0FH记忆：从低位起由右到左，每每4位二进制数对应位二进制数对应1位十六进制数位十六进制数。例如：（最后一组不足时左边添0凑齐4位）转换规则：第1章 单片机基础知识概述 (4)十进制整数转换成二、十六进制整数 转换规则：“除基取余”。十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。例如：第1章 单片机基础知识概述 3.有符号数的表示方法有符号数的表示方法 有符号数有符号数：最高位为符号位

16、， “0”表示表示“+” ，“1”表示表示“-” 。 其余为数值位第1章 单片机基础知识概述 例如：+123 0111 1011B -123 1111 1011B1111 1011B = 251？= -123？靠事先约定无符号数无符号数：最高位不作为符号位，全部为数值位。有符号 数有3种编码形式：原码、反码和补码原码、反码和补码基本规律基本规律：正数的原码、反码和补码都是相同的，而负数的原码、反码和补码各有不同。运算规则运算规则：当有符号数用补码表示时，可以把减法运算转换为加法可以把减法运算转换为加法运算运算。 CPU中便无需设置硬件减法器，从而可简化其硬件结构。 第1章 单片机基础知识概述

17、4. 位位字节字节字字 位位 (bit)：二进制数中的一位，其值不是“1”，就是“0”。半字节半字节：4位二进制 例如：1000 1110 1100 1011B = 8E CDH字字 (word)：51单片机的字由2个字节组成，16位字长。第1章 单片机基础知识概述 字节字节 (byte)：一个8位的二进制数为一个字节，可用大写B表示，例如256字节256B。千字节用 “KB”表示，1KB=1024B。 例如，64KB = 1024B64 = 65536B。半字节字节字5. BCD码码 Binary Coded Decimal用二进制代码表示的十进制数用二进制代码表示的十进制数，称为“二进码十

18、进数”或“二/十进制代码”。 第1章 单片机基础知识概述 8421 BCD8421 BCD码码 用4位二进制数表示1位十进制数BCD码的用途：可使计算机直接进行十进制数运算可使计算机直接进行十进制数运算 例如：23+15 = 0010 0011B + 0001 0101B = 0011 1000B = 56 (二进制)38 (BCD)靠事先约定6. ASC码码 字母和字符的二进制数表示ASC码(American Standard Code for Information Interchange美国国家信息交换标准字符码 )。它采用7位二进制编码位二进制编码表示128个字符，其中包括数码09以及

19、英文字母等可打印的字符。高高3 3位位低低4 4位位09 30H 39HA 100 0001B 41H例如：第1章 单片机基础知识概述 7.基本逻辑门电路基本逻辑门电路 数字计算机靠基本逻辑门电路基本逻辑门电路实现二进制数的运算，其中高电平和低电平分别代表1和0。单片机原理分析中需要用到一些基本逻辑门电路逻辑门电路、逻辑关系逻辑关系和逻辑符号逻辑符号 。4种最基本的逻辑关系如下：与逻辑、或逻辑、非逻辑、与非逻辑 第1章 单片机基础知识概述 1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus应用简介应用简介第1章 单片机基础知识概述 Proteus是电路分析与实物仿真软件（IS

20、IS和ARES）英国Labcenter Electronics Ltd. 开发提供原理图绘制、单片机系统仿真与PCB设计等功能（部分功能类似于Multisim软件）可仿真多种MCU，如51、AVR，PIC，MSP等可仿真许多电子元件，如阻容元件、开关、晶体管、集成电路、液晶显示器等可提供多种调试虚拟仪器，如示波器、信号源等第1章 单片机基础知识概述 ISISISIS智能原理图输入系统智能原理图输入系统数字与模拟电路原理图绘制数字与模拟电路仿真运行单片机汇编程序编译调试(Intelligent Schematic Input System)1.3.1 1.3.1 ISISISIS模块应用举例模块

21、应用举例第1章 单片机基础知识概述 单片机系统原理图单片机系统原理图数字与模拟电路原理图绘制数字与模拟电路原理图绘制第1章 单片机基础知识概述 测频电路原理图第1章 单片机基础知识概述 可利用线路探针进行电路测量利用不同颜色电路连线显示相应电压利用不同颜色电路连线显示相应电压利用箭头显示电流方向利用箭头显示电流方向 探针实时显示探针实时显示电压电压/电流值电流值暂停时，使用暂停时，使用Virtual Instruments按钮，可显示元件参数信息按钮，可显示元件参数信息 数字与模拟电路仿真运行数字与模拟电路仿真运行第1章 单片机基础知识概述 虚拟示波器第1章 单片机基础知识概述 调幅信号调幅信号输出输出信号发生器信号发生器参数设置参数设置虚拟信号发生器第1章 单片机基础知识概述 音频信号激励源 使用Windows WAV 文件作为输入文件。结合音频分析图表，可以听到电路对音频信号处理后的声音。 音频信号音频信号输出输出第1章 单片机基础知识概述 数字时钟信号激励源 数字时钟数字时钟信号输出信号输出第1章 单片机基础知识概述 单片机汇编程序编译调试单片机汇编程序编译调试第1章 单片机基础知识概述 应用举例应用举例 要求：完成一个计数显示器的电路原理设计、汇编软件调试以及动态仿真运行三项任务。第1章 单片机基础知识概述 （1）启动ISIS第1章