《片机基础知识》课件.ppt

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1、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,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,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,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

2、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,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,1.1.3 单片机,返回本章首页,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

3、板机）,单板机,单片机,几种单片机封装形式,返回,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,1.1.4 嵌入式系统,返回本章首页,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

4、所不同。,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)D9102+8102+5100 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=682281+580,返回本章首页,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)H4163+101

5、62+8161+15160 4.二进制数 二进制数是以为基数的计数体制，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)Bkn-12n-1+kn-222+k121+k020+k-12-1+k-m2-m,返回本章首页,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,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=182+181+380=(75)D(5D

6、4)H=5162+13161+4160=(1492)D(1110)B 123+122+121+020=(14)D,返回本章首页,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,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：0.3752=0.75 0 0.752=1.5(减1)1 0.52

7、=1.0 1 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,1.2 单片机中数的表示方法,1.2.2 BCD码一、BCD码：用二进制编码表示的十进制数；有8421 BCD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,1.2 单片机中数的表示方法,1.2.3 ASCII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)。

8、,返回本章首页,1.2 单片机中数的表示方法,返回本章首页,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,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

9、”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,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,1.3 单片机的内部结构,结构框图,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能,内部RA

10、M：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,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

11、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,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1.11 1011*11013、除法,返回本章首页,1.3 单片机的内部结构,二、逻辑运算1、按位逻辑或运算 C=AB2、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,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

12、入/输出接口,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,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,仿真器和逻辑测试仪,返回,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

13、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,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,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,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

14、器或I/O接口。,返回本章首页,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,编程器和芯片座,返回,编程器,仿真器和逻辑测试仪,返回,各种实验板,返回,Dais单片机微机仿真实验系统,预备知识：元器件实物图,单片机芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051,通信芯片MAX232CPE 时钟芯片 DS1302,EEPROM24C02温度传感器18B20,AD变换器0832,稳压片78L05,晶 振电阻和排电阻,瓷片小电容,零压力插座,万用焊接板,仪器盒,步进电机,液晶字符显示屏液晶图形点阵显示屏,拨动开关,红外遥控用 发射接受一体管继电器,各类接插件,遥控组件,超声波发射接受头,双路遥控组件,长距离遥控器30004000M,88二极管点阵 八段数码管,超声波发射和接收一体化机,能汉字显示的显示屏和实时时钟板,电子万年历,