单片机及工程应用.ppt
第一章 绪论主要内容：微型计算机与单片机 微型机及单片机的发展 单片机的应用重点与难点：理解单片机的概念：了解各种型号单片机的内部资源：了解单片机的应用领域：,各种类型的单片机,第一章 绪论1.1 微型计算机与单片机微处理器：集成控制器和运算器的一片半导体芯片。微型计算机：微型计算机简称微机，它包括一个微处理器及存储器和连接外设的接口电路。如个人计算机。单片机：将微型计算机系统所用的大多数IC芯片集成到一个芯片中。可以认为，单片机就是将微型计算机的CPU、存储器、I/O端口、中断控制器等全部做在一个芯片中去构成的。由于单片机主要用于控制系统，所以有时称为微控制器，简称MCU.,1.1.2微型机的发展概况 电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：1 电子管计算机；2 晶体管计算机；3 集成电路计算机；4 大规模集成电路计算机；5 超大规模集成电路计算机；目前：随着大规模集成电路技术的不断发展，导致微型机向两个方向发展：,一 是向高速度，大容量，多媒体和网络应用等方向发展。二 是向稳定可靠，体积小，功耗低，价格廉，专用型方向发展。,1.1.3 单片机的发展概况：单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：单芯片微机形成阶段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。他是8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。,性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。,微控制器化阶段1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。,MCS-51系列（1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：8051/8751/8031；8052/8752/8032；80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32等。,该系列生产工艺有两种一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。二是CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）。CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。,在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32,在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如80C51有4K字节的掩膜ROM；87C51有4K字节的EPROM；80C31在芯片内无程序存储器。,80C51典型产品资源配置,1.2 单片机的应用智能仪器仪表 单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。,机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。,TFT LCD 电视,实时工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。,分布式系统的前端模块 在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列优点。家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。,第二章 MCS-51单片机的基本结构主要内容 单片机中数的表示方式：二进制、十进制和十六进制数二进制、十进制和十六进制数之间的转换关系 有符号数的表示方法：原码，反码和补码。BCD 码 ASCII 码及各种逻辑数据重点和难点：各种数制之间的转换 有符号数的运算关系,引言:十进制数是人们习惯使用的进制。计算机只能“识别”二进制数。为了书写和识读方便，计算机程序需要用十六进制数表示。十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相互转换和 运算方法，是学习计算机必备的基础知识。,2.1、二进制、十进制和十六进制数 十进制数 主要特点：基数是10。有10个数码（数符）构成：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。进位规则是“逢十进一”。【例】1234.56=1103+2102+3101+4100+510-1+610-2=1000+200+30+4+0.5+0.06 上述，103、102、101、100、10-1、10-2 称为十进制数各数位的“权”。,二进制数 主要特点：基数是2。只有两个数码：0 和 1。进位规则是“逢二进一”。每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。二进制数用尾缀B作为标识符。【例】111.11B=122+121+120+12-1+12-2=7.75 其中，22、21、20、2-1、2-2 称为二进制数各数位的“权”,3 十六进制数 主要特点：基数是16。共有16个数符构成：0、1、9、A、B、C、D、E、F。其中，A、B、C、D、E、F 代表的数值分别为 10、11、12、13、14、15。进位规则是“逢十六进一”。十六进制数用尾缀H表示。【例】A3.4H=10161+3160+416-1=160+3+0.25=163.25 其中，163、162、161、160、16-1、16-2 称为十六进制数各数位的“权”。,十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表,十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表,2.2、数制转换 二进制数与十六进制数相互转换 二进制数转换成十六进制数 整数部分：自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代；小数部分：自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；,十六进制数转换成二进制数每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。,十进制数转换成二进制数、十六进制数 整数部分的转换 十进制整数转换成二进制整数的方法：除2取余法 十进制数整数转换成十六进制数的方法：除16取余法 小数部分的转换 十进制小数转换成二进制小数的方法：乘2取整法 十进制小数转换成十六进制小数的方法：乘16取整法,2.3 有符号数的表示方法：原码、反码和补码数的正负表示形式：D7=1 表示负数，D7=0 表示正数。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号位 数值位,在计算机中，机器数有三种表示方法：即原码、反码和补码微型计算机的原码形式就是机器数形式。他们的最高位为符号位，其余为数值位。,对于正数：,对于负数：,X反=X原数值位取反，符号位不变。,X补=X反+1,X原=X反=X补,采取补码运算，可以将减法转换成加法运算。,2.4 非数值数据一 逻辑数据 逻辑数据只能参加逻辑运算。基本的逻辑运算包括与，或，非三种运算。与运算的规则是：参加运算的两个数据同为1时结果才为1。或运算的规则是：参加运算的两个数据只要有一个为1，结果就为1。非运算是指：取反，原来是1非完之后就是0。,二、8421 BCD码 8421BCD码称为二-十进制数或简称BCD码(Binary Coded Decimal Code)，用标识符BCD表示。特点：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。编码方法 二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符09用4位二进制码 0000 1001 表示而已；每4位以内按二进制进位；4位与4位之间按十进制进位。转换关系 BCD码与十进制数相互转换关系 BCD码与二进制数相互转换关系 BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。,【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。解：01000011B=67=0110 0111BCD 需要指出的是:决不能把01100111BCD误认为二进制码01100111B，二进制码01100111B的值为103，而01100111BCD 的值为67，显然两者是不一样的。,二、ASCII码作用：用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码（American Standed Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）。,ASCII编码表,
