单片机原理及应用课程课件

单片机原理及应用1课程简介课程性质：限选课（考查）总学时：32学时（其中实验12学时）成绩评定方法：平时10%（主要考察作业和到课情况），实验30%（主要考察实验完成情况和实验报告），考试60%。2本课程主要内容第一章单片机概述第二章MCS-51单片机硬件结构第三章MCS-51单片机指令系统第四章MCS-51汇编程序设计第五章MCS-51单片机的中断系统第六章MCS-51单片机内部定时器/计数器第七章单片机串行口及应用第八章单片机的系统扩展第九章单片机系统的接口（*）3第一章单片机概述一、微型计算机基础知识二、单片机概述4一、微型计算机基础知识主要介绍：1.电子计算机基本组成

2.微机硬件系统结构3.微型计算机工作过程4.计算机中的数制（运算及转换）5.计算机中的编码及转换6.运算方法7.计算机语言51.电子计算机基本组成

计算机由硬件和软件两大部分组成。硬件：系指构成计算机系统的物理实体或物理装置，它由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部分构成

存贮器运算器控制器接口接口输入设备输出设备62.微机硬件系统结构在微型计算机中，将运算器和控制器集成在一块IC上，合称这为CPU

CPU存贮器I/O接口I/O外设地址总线控制总线数据总线73.微型计算机工作过程

根据冯·诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为：存储程序和程序控制。

存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列(即程序)及运行中所需的数据，通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。

程序控制是指计算机自动地逐一取出程序中的一条条指令，加以分析并执行规定的操作。8在计昌算机营运行外的过猜程中知有两担种信枝息在默流动械。一是毒数据扁流，这纠包括璃原始浙数据挥和指聋令，穗它们品在程昆序运穷行前缸已经袖预先及送至避主存贱中。探在运民行程漆序时航数据妖送至去运算玻器参跨与运缝算，移指令止被送塑往控织制器徐。二是救控制陆流，它伸是由洞控制播器根挨据指猫令的弹内容挣发出版的，时指挥问计算煎机各粥部件初执行勇指令展规定猾的各华种操露作或盈运算倦，并膨对执飘行流搂程进后行控拴制。9计算朗机的悠基本洽工作商过程第三根步：尽按序胖再取忧下一绪条指龄令，恰分析茫及执极行依席次周皱而复淹始执么行指号令序型列的以过程①CPU存贮器I/O②③第一观步：武CP安U自替动从欧存贮马器中涉取指房诚令第二刃步：忌由C旱PU能分析会指令栏和执佛行指大令104拨.计敏算机怖中的粘数制班（自袄学）主要幸介绍直：二进奏制数荣，十晌六进信制数不同潜数制脑间的继相互拖转换二进被制数考的算麦术/逻辑裁运算十六盐进制梢数的宫算术/逻辑狮运算11机器施中，以数的镜符号坝用“背0”齿、“却1”犬表营示。转最高勇位作更符号搬位，迅“0靠”表临示“雹+”挖，“波1”婚表示抚“-驼”。①机器以数与扬真值机器作数：机器饭中数贤的表还示形基式，只其位场数通孕常为辜8的接倍数真值醋：机器半数所匆代表扶的实携际数衡值。举例研:一循个8些位机棵器数幼与它展的真饲值对椒应关裂系如换下：真值漠：陕X1瓜=+惊84纺=+斥10灯10格10票0BX2跪=-矛84离=盆-1拿01血01鬼00熊B机器迁数：[X队1]机=拔01贪01跨01事00汽B所[单X2葵]机=怠11食01配01用00钥B5优.计四算机英中的臣编码12②原码进(T坡ru阅e悔Fo刻rm芹)最高共位为坦符号记位，跃0表透示联“+阿”，南1表船示“纲－”寇。数芝值位榆与真炊值数柴值位迹相同石。例绩8漫位原金码机夺器数隙：真值矩：x1=睡+1例01云01肾00饺Bx2=－鞭1衡01墨01那00备B机器宅数：[x1]原=塘01协01岂01阁00[x2]原=11途01赢01酷00原码课表示登简单炭直观颠,但掌0的油表示孝不唯学一，复加减炭运算姥复杂茄。③反芳码（O泻ne捡’s陕C储om跌pl悟em失en皆t）正数扰的反萌码与皆原码扁相同娇，负摊数的霸反码晶是符棕号位糕不变腊(为邪1)陡，其嫩余按滴位取才反。13x=练-4[x获]原=颠10受00茎01泡00为[防x]反=什11普11炼10抱11[x铸]补征=乳1捎11河11良10际0补码像表示歼的优璃点：0的序表示绍唯一宾，加庸减运影算方邀便③补码将（T床wo狠’s倍C贼om馅pl恰em押en沫t）正数邻的补悉码表夹示与厚原码押相同椅。负自数补曲码的伴符号奔位为劳1，数值盗位等俱于求霞反加寒1，音即反腊码加监１例：副求硬8位烂补码查机器吩数：x=牵+4汁[捷x]补=害0扁00买00沉10六0规定：0岸00箱0赌00接00坝B舍为0该1盏00养0逗00州00播B张不是吨－0服，而冒是－痕12林8148位刚机器灶数表盏示的野真值15④机擦器数狼与真辆值之映间的际转换1.都真袍值®基机器阵数(1)黑X1啄=+遭12缴7，孙X2氏=-史12狗7，旺求[揉X]原、[职X]补[X女1]原=[狭X1票]补=0穿11绒11愤11锤1=痕7走FH[X群2]原=1坑11脖11痕11死1=肢F效FH[X赤2]补=1纽奉00益00萝00合1=雕8吊1H(2祝)X与1=他+2弯55伐，X盒2=狱-2糕55倾，序求[姑X]原、[慢X]补[X帽1]原=[尸X1绿]补=0条00拐00献00赞01接11强11死11您1=嫩0婆0F付FH[X粗2]原[X灰2]补161)[X否1]原=食59渐H，嘱[X和2]原=低D9歉H，宁求真叶值？[X倦1]原=凑[X剧2]原=2.机器艳数®该真值＊注意扔机器圣数表踢示（您原码纵、补绝码）鹿＊弓注截意机烫器数笔符号范位01岁01呼10矛0111工01贵10拢01X1提=趟+1招01占10删01B=+载89曾X2局=-触10卧11倡00绣1B=-怀892)[X能1]补=仗59芝H，赶[X遭2]补=腥D9橡H，赏求真诱值X1惹=饺+1喇01粉10粱01B=+宫89录X盲2=亮-0斤10杯01眼11B=-毒3917原码改、反俭码、袋补码撤之间矮的关慢系小蜓结正数榜：贵[X食]原=[者X]反=[栽X]补负数夹：[淡X]反=[诸X]原符号像位不商变，呀其它酒按位膏取贴反鼻；[渐X]补=[僵X]反+118⑤信息钞代码献及转晃换（谁自学洞)（1勾）BC只D码批：将小十进赵制数兴表示辱为二勤进制怀编码良的形棋式BC唤D码浩存贮炼形式：非青压缩年BC戴D码毅和压姻缩B举CD邮码：（2扫）辟AS潜CI备I码予：美烤国国隔家信专息交咸换标惯准字先符码（3谊）AS池CI散I码樱、B芝CD叨码及怒16财进制淡数之味间的仅转换16床进制悠数→AS披CI元I码AS促CI只I码→16怀进制坛数BC敬D码→AS半CI组I码16搭进制乐数→BC肚D码191.补码间加法阶运算渗：[敢X+芦Y]补=[领X]补+[秆Y]补（一哭）暴补码鼠加减牌运算符号占作为惨数值帮直接醋参与悠运算谦,变董减法宪为加池法运串算。例：亦X1膀=+弯13超，Y希1=睡+6怨，X昏2=锦-1愁3，宋Y2卵=-超6，衬求X距1+吴Y1仪、X头2+界Y2解：姨求[眯X1营]补、[Y哑1]补、[X障2]补、[Y吴2]补00撤00言11深01呜[折+1觉3]补11构11划00艺11泄[-拍13护]补+泪0概00织00吃11鼻0[+鹅6]补+瓦11颗11决10馆10[-脖6]补00惧01塘00利11故[蚊+1牲9]补1粥11乌10束11趣01馋[碎-1江9]补进位献为模蔑，舍伏弃6.牧运算搅方法20例：激X1兔=+扩6，垃Y1跳=+狂8，诊X2让=-犁6，俯Y2仗=-针8，万求X锈1-盲Y1援、X品2-橡Y2解：谎求[报X1桶]补、[Y羡1]补、[-启Y1数]补、[X市2]补、[Y字2]补、[-篇Y2月]补00伙00迫01醋10伞[+获6]补11陡11挖10局10碰[包-6边]补+繁1腐11驱11明00椒0[-叨(+丙8)皆]补+蜓00罪00书10柳00[-病(-您8)姥]补11凝11惰11页10丙[陈-2宾]补1陡00余00眠00萝10篇[纪+2枣]补进位分为模男，舍城弃2.补码土减法苏运算每：[渔X-惹Y]补=[也X]补-[淋Y]补=[福X]补+[罢-Y坛]补211.加法尘运算父：直接灿相加肥。2.昂减闹法运济算：‘变趟补相脂加’偿。例：X=彼15腿0=词96喜H，地Y=完10泽=0束AH畅，计悄算X损+Y陵=？躬X-鼻Y=喘？10两01惜01据10拨1赴50治10弦01隔01暑10胸1咐50+邪0沟00却01确01宽0+联10+苹11隔11马01呆10-舌1010补10辱00姐00公1解60紧1历1体00叉01墓10咸0绢14现0进位牲为模李，舍侧弃（二尝）无易符号卖数加异减运糊算变补懂相加挣计算慢减法放:纠当最污高位唉产生粪进位做，实佳际无苏借位深；反招之有播借位。22机器信数却无或符号赛数丈补阻码：10全01恭01予10崖1塌50挽-1病06+怪0坐00拼01勿01骨0+回1脖0+棋+愚1010箱10桌00霜00屈1择60繁-裂96无符台号数旨与补挠码运驾算的菌溢出扛判断秧方法对却不匙同。计算舅机中骄补码务的加夕减运锐算与解无符抚号数愈相同糕。23例：券X=壤74匙=详4A喷H，非Y=猪21捷6=永D追8H动，求连X+摘Y=宴？和渔X-动Y=削？01伏00懒10肯10腐7霞4趣0凯10秆01比01邮0恳7许4+某1麻10件11亦00筋0+轻21睡6+啦0筹01桐01急00怨0-惑21归61侧00屯10朋00捷10渐34罚001借11翼00逝10四1斜14溢出酷使结付果出涉错。狼加法偶有进迈位，辜结果亮应为蹲29意0；减法题无进漏位则恼有借差位，裤结果闹负数尺补码僻。(三碧)溢搁出─可运算孕过程傅中数昂据超畅出允企许表中示范仁围1．无符豪号数途溢出霞判断─最早高位前是否盼产生壳进位伍或借炮位。计算咐机设诸置进图位标鲜志位头C赛y成判断柿无符引号数陈溢出扰：师当数抄据加失/减涌最高巩位产葵生进坏位/留借位极，C蹄y=盘1；绍否则面,C贵y=姨0。24例X子1=选+4伍5，凶Y1强=+驾46梳，X猪2=驰+9背0，松Y2伞=+腐10瓜7，冤求X肤1+寺Y1团、X挖2+回Y22．补码贯溢出据判断─符谋号位轻和最辱高数槽值位锹进位漂是否睡相同坏。计算隐机设庭置溢颜出标荒志位OV陆判断锁补码帖溢出脆。御逻房诚辑关妹系：OV陶=C苦y6ÅC梳y7当补剖码加封/减宪产生灯溢出OV=邪1，屋否则OV=出0。例X约1=延-5汁,Y馅1=狭-2毫，X饶2=楼-1手05往,Y遍2=可-9钳1,银求X兴1+茧Y1究、X摄2+率Y211作11瞎10琴11恋[糊-5范]补10翼01储01你11阁[袜-1岁05可]补+蓬1仪11应11楼11证0[-缘瑞2]补+本1思01仗00容10挽1[-痛9滩1]补1昂1掠11峰11矮00则1新[-轻7]补1邮00怪11被11锡00挣[疏+辨]补正确竿，无豆溢出坡正数首，有切溢出种。负数亮相加症，同爹时有接进位奔：C舒y6=1墨、C眼y7=1段，则献无溢钻出；不同毕时有位进位，则职有溢辅出，杰结果仁出错气。257显.计算铃机语稠言（程爽序设鹅计语盖言）指令紫：是山能被黄计算架机识魂别并戏执行矛的二练进制悦代码哭。程序肤：计直算机摩一系发列指探令的有序逆集合易。计算稼机语弊言：粘人机德交流普的语被言，系程序免表达虏方式主要羽有机蹄器语统言、适汇编颜语言责和高青级语仓言汇编语言高级语言机器语言机器（CPU）汇编编译识别26二、灭单片诊机概硬述主要支介绍刘：1.泛单掘片机搜概念2.听单廉片机庸的发战展简窑史3.火单尊片机酷发展伏趋势4.眉单抖片机刃应用慌—电盆子产路品的令控制烟器5.帖单乏片机罚主要步生产帽厂家罪及产六品271.冲单使片机团概念确切嫂的称唯谓应中是微奥控制梦器M寄ic盾ro杆co纠nt歉ro碍ll忌er单片乌微型鸣计算你机(S菊in肾gl遭e茧Ch屡ip被M描ic域ro闷co泰mp暴ut证er胶)简沃称单而片机蹈，是总指在搅一块化芯片狗体上门集成办了中截央处锦理器皆CP期U、火随机余存储羡器R超AM价、程晴序存茅储器剂RO姜M或混EP技RO墨M、邮定时顾器／与计数波器、逝中断真控制乐器以功及串胶行和煤并行亲I／齿O接有口等洽功能车部件绢，构银成一饿个完垮整的午微型避计算可机。目前喇，新爪型单弦片机舌内还搏有A补／D情及D女／A积转换辟器、东高速倡输入米／输图出部埋件、粒DM如A通锻道、饲浮点帐运算疫等特酿殊功宅能部汗件。IC芯片CPURAMROMI/O接口定时/计数器中断控制电路A/DD/APWM282.择单蒙片机楼的发死展简爷史大致桶可分那为以早下五节个阶胃段。4位单故片机纯（19悲7l一19仔74）19轻71年11月，In谱te辨l公司醋设计肉的4位微磨处理黄器In屡te妈l4幕00蓝4低档8位单航片机(1有97拌4—抹19或78榨)不带声串行弊接口突，如In槐te促l公司矩的80隙48，Mo拦st券ek公司乎的38候70高档8位单倦片机(1锤97胁8—喇19屠82鞠)In止te蔑l公司喷的80穿51、NE丹C公司惰的MP星D7班80匀0等产摇品。16位单长片机(1蛛98恭2—钓19索90双)Mo猜st倦ek公司68杏20乖0，In躬te丑l公司早于19生83年推城出16位80粥96新一红代单汗片机(9间0年代辛以来)采用梯双CP裂U或内述部流膀水线版，In以te栏l公司勾的80搬44、NE纵C公司绘的MP墨D7争80旗0293.趋单斤片机缠发展冻趋势(1豪)微刊型化(2狭)低荷功耗(3穗)高秤速化(4普)集废成资墨源更鸽多(5棚)性锣能更蒸加优灯异(6锐)通糕信及嘴网络资功能汇加强(7呀)专己用型钱单片顺机发喘展加牙快304.津单挎片机属应用测—电推子产篮品的红控制罚器（1劣）测控帝系统移：温想室自昨动控辟制、到车辆京检测讲系统乳等（2宪）机博电一旗体化缎产品完：数兄控机砌床、骗电脑抓绣花召机等（3购）智醉能仪蓬器仪尚表及飞传感魂器：建智能按电压时测试澡仪（4雅）计颠算机翠外设忌及智葬能接缘瑞口延：打桨印机不、键糠盘、零绘图乔仪等（5法）计带算机久网络沈与通拾信产驱品：穴交换络机、助HU旨B（6跟）办团公自仁动化配设备臣：传籍真机糖、复贩印机糠、考痰勤机睡等（7大）家漆用电喂器：败电冰犬箱、总空调远、影翻音设阶备、电子恨玩具（8宴）其扇它方省面：提汽车史电子众、航炎空航瓜天电胞子等315.势单筹片机赛主要给生产死厂家塘及产愈品公司典型产品系列主要产品Intel公司MCS-48MCS-51MCS-96804880518096Philips

与MCS-51兼容：P87P8980C55283C552MotoralaMC68系列MC68HC05ATMEL与MCS-51兼容AT89XX89C5189C52MicroChipPIC165X系列PIC16C55/16C56ZilogZ8系列Z86C06/C21LGGMS97CXXGMS97C6532对单营片机陕学习虚建议1对非含计算政机专妇业，壁学习练本课寄程目卫的在于应用并单片盆机，学企习原仍理主锻要是权了解包如何平用2充单片熔机