《片机基础知识》课件

第1章单片机基础知识1.1概述1.2单片机中数的表示方法1.3单片机的内部结构1.4典型的单片机产品1.5单片机的应用和应用系统结构第一页，共五十八页。1.1概述1.1.1计算机

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。ENIAC（“埃尼阿克”）返回本章首页第二页，共五十八页。1.1概述

计算机系统包括硬件和软件组成。硬件包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。CPU中央处理器包括运算器和控制器是计算机硬件的核心。返回本章首页第三页，共五十八页。1.1.2微型计算机从应用形态上，微机可以分成三种：多板机（系统机）：将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。工业PC机也属于多板机。返回本章首页第四页，共五十八页。1.1概述1.1.2微型计算机

单板机：将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的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），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。返回本章首页第五页，共五十八页。1.1.3单片机

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在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。三种应用形态的比较：系统机（多板机）单板机单片机第六页，共五十八页。几种单片机封装形式返回第七页，共五十八页。1.1.3单片机单片机的发展经历了三个阶段：一、20世纪70年代为单片机的初级阶段。二、20世纪80年代为单片机的成熟阶段。三、20世纪90年代至今为单片机的高速发展阶段。

返回本章首页第八页，共五十八页。1.1.4嵌入式系统

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嵌入式系统是一种新型的以产品为对象的结构特殊的计算机系统，是将计算机嵌入到应用产品之中的系统。嵌入到对象体系中的专用计算机系统。“嵌入式”、“专用性”、“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是嵌入式系统所嵌入的宿主系统。嵌入式系统的特点与定义不同，是由其定义的三个要素衍生出来的，不同形式的嵌入式其特点会有所不同。第九页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法1.2.1数制及其转换一、进位计数制1.十进制数十进制数是用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字来表示的数。十进制数985可以表示成：

(985)D＝9×102+8×102+5×100

2.八进制数八进制数是以8为基数的计数体制，它用0、1、2、3、4、5、6、7这八个数码表示，采用“逢八进一”的计数规律。例(625)O=6×82＋2×81+5×80

返回本章首页第十页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法3.十六进制数它用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F这16个数码表示，采用“逢16进一”的计数规律。例：

(4A8F)H＝4×163+10×162+8×161+15×160

4.二进制数二进制数是以２为基数的计数体制，它用0、1两个数码，采用“逢二进一”的计数规律。任意一个二进制数(N)B都可以按权展开：(N)B＝kn-1×2n-1+kn-2×22+…+k1×21+k0×20+k-1×2-1+…k-m×2-m

返回本章首页第十一页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法十进制、二进制、八进制和十六进制数码对照见下表。返回本章首页第十二页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法二、进位计数制之间的转换1.直接相乘法:将一个二进制、八进制或十六进制数转换成十进制数，只要将此数按权展开，按十进制数规律相加，结果就是要转换的十进制数。例如：

(113)O=1×82+1×81+3×80=(75)D(5D4)H=5×162+13×161+4×160=(1492)D

(1110)B＝1×23+1×22+1×21+0×20=(14)D

返回本章首页第十三页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法2.余数法:十进制数转换为二、八或十六进制数

将十进制数向其他进制数转换，采用“除进制取余”的方法，直到商为“0”。然后，从余数的未位起顺次收集余数，即余数的未位是第一位，余数的首位是最后一位，即得转换后的数。

(35)D＝(100011)B

返回本章首页第十四页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法3.取整法:小数部分应为“乘进制取整”。例：

(0.375)D＝(0.011)B

取整小数部分：0.375×2=0.7500.75×2=1.5(减1)10.5×2=1.01

4.递归法重点掌握二进制、十进制、十六进制数的相互转换返回本章首页第十五页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法1.2.2BCD码一、BCD码：用二进制编码表示的十进制数；有8421BCD码（简称BCD码）、2421码、5211码二、BCD码存储方式：单字节BCD码和压缩BCD码返回本章首页第十六页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法1.2.3ASCII码:有7位和8位两种字符编码形式。常用的是7位ASCII码，它包括26个大写和26个小写的英文字母、10个数字、以及一些专用字符。7位编码的ASCII码，实际上也是采用8位二进制，但最高位置0用作校验，故最多可表示128个字符(即27=128)。返回本章首页第十七页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法返回本章首页第十八页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法1.2.4单片机中数的表示方法一、真值和机器数二、带符号数的表示方法：可以把符号位数值化，即正、负符号也用一位二进制数来表示，这就是“机器数”，通常符号位在该数的最高位，用“0”表示正，用“1”表示负。三、无符号数的表示方法：无符号数没有符号位，机器的全部有效位都用来表示数的大小。四、数的定点和浮点表示：在计算机中，小数点的位置固定不变的数称为定点数。浮点数是指在数的表示中，小数点的位置是浮动的。返回本章首页第十九页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法五、原码、反码和补码1．原码在符号位中用“0”表示正，用“1”表示负的二进制数称为原码.设计算机字长是8位，则[+57]原＝00111001[-57]原＝101110012．反码正数，反码=原码；负数，反码=原码的符号位不变，数值位按位取反，即数值位的1变0，0变1。返回本章首页第二十页，共五十八页。1.2单片机中数的表示方法五、原码、反码和补码例如：[+13]反＝[+13]原＝00001101[+0]反＝[+0]原＝00000000[-13]反＝11110010[-0]反＝111111113．补码：正数，补码=原码；负数，补码=反码加1。例如：[13]补＝[+13]原=00001101[-13]补＝[-13]反+1=11110011返回本章首页第二十一页，共五十八页。1.3单片机的内部结构时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外部中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ第二十二页，共五十八页。1.3单片机的内部结构1.3.1中央处理器CPU:包括运算器和控制器。一、CPU的指令和指令系统指令是指计算机执行某种操作的命令，以二进制码表示。二、指令格式操作码操作数三、字和字长一个机器字所包含的二进制码的位数就是字长。返回本章首页第二十三页，共五十八页。1.3单片机的内部结构1.3.2单片机中的数据运算一、算术运算1、加法和减法运算2、乘法例1.111011*11013、除法返回本章首页第二十四页，共五十八页。1.3单片机的内部结构二、逻辑运算1、按位逻辑或运算

C=A∨B2、按位逻辑与运算

C=A∧B3、按位逻辑非运算

C=∕A返回本章首页第二十五页，共五十八页。1.3单片机的内部结构1.3.3单片机的存储器一、存储矩阵二、地址总线、地址寄存器、地址译码驱动器三、数据总线和数据寄存器四、控制总线和读写时序控制逻辑五、程序存储器返回本章首页1.3.4单片机的输入/输出接口第二十六页，共五十八页。1.4典型的单片机产品1.4.1单片机的类型和特性一、8位、16位、32位单片机二、通用和专用单片机三、不同封装形式的单片机1.4.2典型的单片机产品返回本章首页第二十七页，共五十八页。1.5单片机的应用和应用系统结构1.5.1单片机的应用军事技术：通常在这些电子系统的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通讯系统以及运行监视器（黑匣子）都会用到单片机技术。返回本章首页第二十八页，共五十八页。仿真器和逻辑测试仪返回第二十九页，共五十八页。1.5单片机的应用和应用系统结构1.5.1单片机的应用工业机器人的控制系统由中央控制器、感觉系统、行走系统、擒拿系统等节点构成的单机或多机网络系统。而其中的每一个小系统（如数据采集、远程监控系统）都是由单片机进行控制的。返回本章首页第三十页，共五十八页。1.5单片机的应用和应用系统结构1.5.1单片机的应用

单片机的应用为传统的仪器仪表行业的产品“更新换代”提供了非常理想的条件。目前各种变送器、电器测量仪表普遍采用单片机系统代替原来的测量系统，使测量系统的各种功能如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能得以实现。返回本章首页第三十一页，共五十八页。1.5单片机的应用和应用系统结构1.5.1单片机的应用消费类电子产品返回本章首页电讯方面第三十二页，共五十八页。1.5单片机的应用和应用系统结构1.5.2单片机应用系统的结构一、基本系统也称为最小系统，其内部资源已能满足系统的硬件需求，不需外接存储器或I/O接口。返回本章首页第三十三页，共五十八页。1.5单片机的应用和应用系统结构二、扩展系统通过扩展总线扩展外部程序存储器、或数据存储器、或I/O接口电路。返回本章首页第三十四页，共五十八页。编程器和芯片座返回第三十五页，共五十八页。编程器第三十六页，共五十八页。仿真器和逻辑测试仪返回第三十七页，共五十八页。各种实验板返回第三十八页，共五十八页。Dais单片机微机仿真实验系统第三十九页，共五十八页。预备知识：元器件实物图单片机芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051第四十页，共五十八页。通信芯片MAX232CPE时钟芯片DS1302第四十一页，共五十八页。EEPROM24C02温度传感器18B20AD变换器0832稳压片78L05第四十二页，共五十八页。晶振电阻和排电阻第四十三页，共五十八页。瓷片小电容零压力插座万用焊接板仪器盒第四十四页，共五十八页。步进电机第四十五页，共五十八页。液晶字符显示屏液晶图形点阵显示屏第四十六页，共五十八页。拨动开关第四十七页，共五十八页。红外遥控用发射接受一体管继电器第四十八页，共五十八页。第四十九页，共五十八页。各类接插件第五十页，共五十八页。遥控组件超声波发射接受头第五十一页，共五十八页。双路遥控组件第五十二页，共五十八页。长距离遥控器3000－4000M第五十三页，共五十八页。8×8二极管点阵八段数码管第五十