单片微型计算机原理及应用教学课件PT.ppt

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1、单片微型计算机原理与应用,主讲：徐 海 黎,单片微型计算机 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 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、定时电 路等),单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I/O口,单片机,工业用控制器 IPC（工控机）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。成本高。PLC（可编程序控制器）

2、一般开关量的控制和简单的运算处理。适合复杂工控场合。成本较高。单片机（Microcontroller)（Embedded Controller)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。适合一般工控场合。,DSP的应用正在日益发展,PDA,巡航导弹,移动通信系统,80%的手机采用了TI的DSP 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：1.借阅参考书：凡图书馆中MCS-51系列的书籍均可借阅。2

3、.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 绪 论,1-1 微型计算机的发展和特点 1-2 微处理器、微型计算机和微型计算机系统1-3 微型计算机的应用 1-4 Intel单片机系列介绍1-5 计算机中的数和编码,内容提要:,1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统,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,

4、8251,8255A、8155,2764、6264,指令系统,应用程序,（1）体积小，重量轻；（2）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；（4）易扩展，易于开发；（5）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般 内ROM在8KB以下，内RAM在256B以内。,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都是按照工业控制要求设计的。,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（MCS-51,MCS-96）Motorola公司的单片机（M68HC05/M68HC08）Philips公司的单片机ATMEL公司的单

5、片机（AT89C51/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 电路输出：高电平、低电平 二进制数：1、0,数制及其转换计算机中数的表示方法原码、反码和补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,基数数制中所用到的数码个数。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。1、常用数制（1）十进制数特点：有0 9 十个不同的符号。逢十进一。一般在数后加后缀 D 表示，如 1985D,或无。例：1985=1000+900+80+5=1103+9102

6、+8101+5100,一、数制及其转换,（2）二进制数 特点：有0，1两个不同的符号。逢二进一。二进制数后加后缀B。例如：对于整数，1001B=123+022+021+120=9D 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，.24,23,22,2 1,2 0.2-1,2-2,2-3,（3）十六进制数：特点：有0 9，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。逢十六进位。用后缀“H”表示十六进制数。例：327 H=3162+2161+7160=807D 3AB.11H=3162+A161+B160+1161+116-2=939.06

7、64 D,2、数制的转换（1）二进制转换为十进制数 方法: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 方法：整数部分除二取余，小数部分乘二取整,45 余数,22,1,11,0,5,1,2,1,1,0,0,1,2,2,2,2,2,2,即 45=（101101）2,例1、将十进制数45转换成二进制数。,例2 十进制小数部分的转换 乘二取整,0.6875,2,最高位 取 1 1.3750,0.375,2,取 0 0.750,2,取 1 1.50,0.5,2,最低位 取 1 1.0

8、,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。,（3）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：9 A B.7 C 5 H,1001 1010 1011.0111 1100 0101B,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,十进制数,二进制数,十六进制数,按权相加,整数“除2取余”,小数“乘2取整”,四位合成一位,一位分成四位,整数“除16取余”,小数“乘16取整”,二、计算机中数的表示方法,1、机器数与真值机器只认识二进制数：0、1。在

9、机器中，0、1、0、1的表现形式称为机器数。机器数分为无符号数、带符号数。无符号数如：00000001、10010011、01010010、等 范围：00H FFH。有符号数如：+1010110B、-1101001B、等等,01010110B,11101001B,2、带符号数的表示对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。（1）原码正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示，其余数字位表示数值本身。如，+3原=00000011B-3原=10000011B0有两种表示方法：00000000+0 10000000-0原码表示的数的范围为：-127+127,（2）反码正数

10、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。+4反=+4原=00000100 B-4反=10000100=11111011 B 反码表示的数所范围：-127+127 两个0：+0 00000000 B-0 11111111 B,运用补码可使减法变成加法。正数的补码等于原码。负数的补码求法：1）反码+1 2）公式：X补=2n+X（X0）如，设X=-0101110 B，则X原=10101110 B则X补=X反+1=11010001+00000001=11010010 B如，+6补=+6原=00000110 B-6补=28+（-6）=10000000 00000110=11

11、111010 B8位补码的范围 128+127。0 的个数：只一个，即00000000而10000000 B是-128的补码。,（3）补码补码的概念：现在是上午8点，手表停在11点，可倒拨3小时，也可正拨9小时。即是说-3的操作可用+9来实现，在12点里：-3、9互为补码。,三、编 码1.二-十进制编码BCD码在编程过程中，有时需要采用十进制运算，但机器不认识十进制数。怎么办？可以将十进制的字符用二进制数进行编码：00000 5 0101 1010 1111 1 0001 6 0110 1011 2 0010 7 0111 1100 3 0011 8 1000 1101 4 0100 9 10

12、01 1110 这叫做二进制数对十进制编码BCD码。上述每4位二进制数表示一个十进制字符，这4位中各位的权依次是：8、4、2、18421 BCD码。,非法代码,BCD码的运算：例、1 8+）3 2 1,0 0 0 1 1 0 0 0+）0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 B是非BCD码（错）,需进行十进制调整：0 0 0 1 1 0 0 0+）0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1（个位大于9，应进1）+）0 1 1 0（加6使进1）0 0 1 0 0 0 0 1（结果形如21）,BCD码加法规则：两个BCD数相加，“某位”的和小于10则保持

13、不变；两个BCD数相加，“某位”的和大于9或产生进位时，则和数应加6修正。BCD码减法规则：两个BCD数相减，“某位”的差未发生借位，则差数保持不变；两个BCD数相减，“某位”发生了借位，其差应减6修正。这里“某位”指BCD数中的“个位”、“十位”、“百位”、,加法举例：0 1 1 0 0 1 0 1（6 5）+）1 0 0 1 0 1 1 1（97）1 1 1 1 1 1 0 0+）0 1 1 0 0 1 1 0（加66调整）1 0 1 1 0 0 0 1 0（162）减法举例：0 0 1 1 0 1 0 0（3 4）-）0 0 0 1 0 1 0 1（15）0 0 0 1 1 1 1 1-

14、）0 1 1 0（减6调整）0 0 0 1 1 0 0 1（19）,2.字母和符号的编码ASCII码 计算机不仅要认识各种数字，还要能识别各种文字符号。人们事先已对各种文字符号进行二进制数编码。如，美国信息交换标准码ASCII码，用一个字节表示一个 字符。低7位是字符的ASCII码值；最高位是通信时的 校验位。,ASCII码表包括：26个大写英文字母(41H5AH)26个小写英文字母(61H7AH)10个十进制的数字(30H39H)7个标点符号9个运算符号50个其它符号（如打印格式符号，控制符号等）十六进制数x ASCII码x 9 x+30Hx9 x+37H,四、几个术语,1.位（Bit）、兆

15、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 bit)：代表109位，即千兆位。2.字（Word）字是CPU与存储器和 I/O设备之间传送数据的基本单位。它是数据总线的宽度（即根数）。微机字长有：1位、4位、8位、16位、32位、64位等。3.字节（Byte）8位二进制数称为一个字节。4.K、KB、MB、GB、TB 这些都是用来表示存储器容量的。1K=210=1024 1KB=1024*8=1024B 1MB=220B=1024KB 1GB=230B=1024MB 1TB=240B=1024GB,