片微型计算机概述.ppt

1. 中国单单片机公共实验实验 室 2. 单单片机世界 广州站 3. 乐乐清单单片机联联盟 4. 科宇单单片机工作室 5. /dz2000 51单单片机世界 第1章 计算机技术基础 1.1 什么是单单片机 n单单片微型计计算机简简称单单片机。由于它的结结构及功能均按工业业控制 要求设计设计 ，所以又称单单片微控制器（single chip Microcontroller ）。 n它是将组组成微型计计算机机所必须须的部件（中央处处理器CPU、程序 存贮贮器（ROM)、数据存贮贮器（RAM)、输输入/输输出（I/O)接口、定时时/ 计计数器、串行口、系统总线统总线 等）集成在一个超大规规模集成电电路芯片 上。 n只要外加少许电许电 子零件便可以构成一套简简易的计计算机控制系统统， 故又称单单片微型计计算机（single chip Microcomputer） 优优点：使用单单片机做设计设计 ，降低硬件成本；体积积小，适合设计设计 小 型而且较简单较简单 的控制系统统。 单单片机与个人PC机相比较较 缺点：由于单单片机芯片设计设计 及制造技术术方面的原因，在有限的芯 片上无法设计设计 出太多的内存空间间，因此单单片机上的ROM及RAM 的容量都比较较小。 1.2 单单片机的特点 n（1）体积积小、重量轻轻、功耗低、功能强、性价比高。可嵌入各种 设备设备 中组组成以之为为核心的嵌入式系统统。 n（2）数据大都在单单片机内部传传送，运行速度快，抗干扰扰能力强， 可靠性高。 n（3）结结构灵活，易于组组成各种微机应应用系统统。 n（4）应应用广泛，既可用于工业业自动动控制等场场合，又可用于测测量仪仪 器、医疗仪疗仪 器及家用电电器等领领域。 返回本章首页 n主流产产品Intel单单片机 n主流字长长8位机 n基础语础语 言汇编语汇编语 言 n核心技术稳术稳 定 n教学机型/典型代表：MCS-51系列（含MCS-52） 1.3单单片机的发发展与应应用 第一代（1974-1976）：1974年美国仙童公司生产产第一个4位单单 片机F8问问世。发发展了4位机，多用于家用电电器、计计算器、玩具。 一、单单片机的历历史 第三代（1980-1983）：为为高级级8位机阶阶段，发发展了高性能8位机 ，代表产产品：MCS-51系列。普遍带带串口，有多级级中断处处理系统统 ，多个16位定时时器/计计数器，片内ROM、RAM 容量加大。寻寻址 范围围可达64KB。有的带带A/D转换转换 器。用于智能终终端、局部网络络 接口。 第二代（1976-1980）为为初级级8位机阶阶段，发发展了各种中、低档 8位机。代表产产品：Intel 8048。片内含有多个8位并行I/O接口 、一个8位定时时器/计计数器，寻寻址范围围不大于4KB，无串口。可 满满足一般工业业控制和智能化仪仪表需要。 第四代：1983年以后，16位单单片机阶阶段。发发展了MCS-96系列 16位机，功能强大，价格迅速下降。片内含有A/D、可用于电电机 控制；网络络通讯讯能力增强。 n单单片机经历经历 了一位、4位、8位、16位及32位的发发展阶阶段 ，世界上一些著名的半导导体器件厂家都开发发了单单片机如 Intel、Motorola、Zilog、Philips等。单单片机的品种日益增加 ，在众多的通用型单单片机里，以Intel公司的MCS系列单单片 机最为为著名。 MCS-51单单片机是目前世界上应应用最为为广泛的单单片机系列 。从最早的8031、8051、8751到后来的89C51、89C2051 ，兼容MCS-51结结构和指令.但具有各种新特性的单单片机层层 出不穷穷，几乎所以单单片机厂家的产产品中都可以找到兼容 MCS-51的成员员，熟悉了MCS-51系列的编编程和应应用就意 味着拥拥有了一个庞庞大的单单片机家族，可以适合绝绝大多数 单单片机应应用场场合 二、单单片机的发发展状况 n1、CPU的改进进 采用双CPU结结构，以提高处处理能力。例：Rockwell公司的R6500/21和 R65c29 增加数据总线宽总线宽 度 例：NEC公司的uPD-7800将ALU作成16位运算部 件，内部采用16位数据总线总线 。 采用流水线结线结 构，具有很高的运算速度 串行总线结总线结 构 I 2C和 DDB 三条数据总线总线 代替现现行的8位数据总线总线 ，从而大量减少单单片机引线线，降低成本。例：非力普公司的MAB8420 、SCC83C51 n2、存储储器的发发展 主要解决容量、ROM的易写、不丢丢以及软软件保密等。 单单片机应应用领领域 3、片内I/O的状况 一般单单片机都有较较多并行口，以满满足外围设备围设备 、芯片扩扩展电电路的需 求，中高档机还还配有串口，以满满足多机通讯讯功能要求。 （1）传传感器接口； (2)各种工业对业对 象的电电气接口； （3）驱动驱动 的功率 接口； （4）人机对对化接口； （5）通讯讯网络络接口。 高速I/O能力 、中断处处理能力 、A/D、D/A的速度和精度 、位操作能力 、功率驱动驱动 能力 、程序运行监监控能力 、信号实时处实时处 理能力等。 4、片内集成更多的外围围功能器件。 A/D、D/A、DMA控制器、频频率合成器、声音发发生器、译码驱译码驱 动动器、CRT控制器等。 5、半导导体工艺艺技术术的发发展 集成度提高（0.6um工艺艺）低功耗化（CMOS） 总总之将向高性能、高可靠性、网络络化、低电压电压 、低功耗、低噪音 、低成本的方向发发展。 n单单片机的出现现是计计算机技术发术发 展史上的一个重要里程碑，单单片机 的诞诞生标标志着计计算机正式形成了通用计计算机系统统和嵌入式计计算机系 统统两大分支。 n单单片机的微小体积积和极低的成本，使其可广泛地嵌入到如仪仪器仪仪 表、工业业控制单单元、汽车电车电 子系统统、办办公自动动化设备设备 、家用电电器、 机器人、个人信息终终端及通信产产品中，成为为现现代电电子系统统中最重要 的智能化工具。 单单片机应应用领领域 1.单单片机在智能仪仪器仪仪表中的应应用； 2.单单片机在工业测业测 控中的应应用； 3.单单片机在计计算机网络络和通讯讯技术术中的应应用； 4.单单片机在日常生活及家电电中的应应用； 5.单单片机在办办公自动动化方面。 遥控机器人在进行灭火演习 点 焊焊 一个液晶显显示的数字式电脑电脑 温度计计 出租车计车计 价器及电电子称 微计计算机系统统概念 图1-1 微处理器、微计算机和微计算机系统的关系 返回本章首页 1.4 计计算机中的数和编码编码 n1.4.1 计计数制 n1.4.2 二进进制数（用B表示） n1.4.3 十六进进制数（用H表示） n1.4.4 不同进进制数之间间的转换转换 n1.4.5 数制书书写约约定 n1.4.6 计计算机中数的表示 n1.4.7 计计算机常用编码编码 返回本章首页 1.4.1 计计数制 n日常生活中广泛使用的数为为十进进制数，这这是一种逢十进进一的计计数 方法。用的数制还还有二进进制、八进进制和十六进进制等。 n基数小于10的计计数制，可用十进进制相应应的数码码作为为它的数字符号 ，一个数一般由多个数码组码组 成。数码码在数中的位置不同，其值值也不 同。 返回本节 1.4.2 二进进制数（用B表示） n以2为为基数的数制称为为二进进位计计数制，它只包括0和1两个数码码，很 容易用电电子元件的两种不同的状态态来表示，例如，用高电电平表示1， 用低电电平表示0。所以，计计算机中通常采用二进进制数。 n二进进制数的计计数特征：逢二进进一，运算简单简单 。 n在加、减、乘、除四则则运算中，乘法实质实质 上是做移位加法，除法 则则是移位减法。 返回本节 1.4.3 十六进进制数（用H表示） n为为了书书写和阅读阅读 方便，经经常采用十六进进制数作为为二进进制的缩缩写形 式。十进进制数、二进进制数、十六进进制数的对对照表如表1-1所示。 n在计计数时时，逢十六进进一，这样书这样书 写长长度短，且可方便将十六进进制 数转换为转换为 二进进制数或将二进进制数转换为转换为 十六进进制数。 表1-1 十进制数、二进制数、十 六进制数对照表 返回本节 1.4.4 不同进进制数之间间的转换转换 n1二进制转换为十进制 基本方法：将二进进制数按权权展开式，利用十进进制数的运算法则则求和 ，即可得到等值值的十进进制数。 n2十进制到二进制的转换 l 十进进制整数转换为转换为 二进进制整数 l 十进进制小数转换为转换为 二进进制小数 l 带带小数的十进进制数转换为转换为 二进进制数 n3二进制、十六进制之间的相互转换 n将二进进制数转换为转换为 十六进进制数，从低位开始，每四位一组组，然后 将其转换为对应转换为对应 的十六进进制数。如最后一组组不足四位，需在左边补边补 0。 n用同样样方法可将二进进制小数转换转换 十六进进制小数。只是分组应组应 从小 数点右边边开始分成四位一组组。 n十六进进制数转换为转换为 二进进制数，将每位十六进进制数直接转换转换 成相应应 的二进进制数。 返回本节 二进进制与十进进制、十六进进制的转换转换 有专专用的计计算器。 采用电脑电脑 ，这时这时 你可以点击击开始然后点击击程序再点附件这时这时 我们们 会看到有一个计计算器的程序，我们们点击击一下计计算器，这时这时 一个计计 算器的操作界面就出来了。如果你看到的是一个跟我们们普通计计算器 一样样的界面，这时这时 你还还需要进进行一个小小的设设定，点击计击计 算器界 面上的查查看，这时这时 会下拉一个菜单单，即标标准型，科学型，我们们选选 择择科学型，这时这时 一个可进进行二、十、十六进进制运算的计计算器就出 来了。 1.4.5 数制书书写约约定 n在书书写计计算机程序时时，一般不用基数作为为下标标来区分各种进进制， 而是用相应应的英文字母作后缀缀来表示各种进进制的数。 例如：B（Binary）表示二进进制数。 D（Decimal）表示十进进制数，一般D可省略，即无后缀缀 的数字为为十进进制数。 H（Hexadecimal）表示十六进进制数。 返回本节 1.4.6 计计算机中数的表示 n1原码、反码和补码 l 原码码：在符号位中用0表示正、用1表示负负的二进进制数，称为为原码码。 例如， x1=1110111B， x1原=01110111B x2=1110111B， x2原=11110111B 数0可是0或0。因此，0在原码码中形式： 0原=0000 0000B， 0原=1000 0000B l 反码码：正数的反码码=原码码；负负数的反码码=原码码的符号位不变变而数 值值按位取反。所谓谓按位取反，即将各位的1变变成0，0变变成1。 例如，x1=13， x1反=13原=0 0001101B 。 又如，x2=13， x2原=13原=1 0001101B， x2反=13反=1 1110010B。 l 补码补码 ：正数的补码补码 =原码码；负负数的补码补码 =反码码1。 例如，x1=1101101B， x1补 补= 1101101B原=0 1101101B 。 又如， x2=1101101B， x2反=10010010B， x2补 补=10010011B。 在补码补码 表示中，“0”是唯一的。即0补 补=00000000B n2数的小数点表示方法 l 定点表示法：表示小数点的位置是固定不变变的。分为纯为纯 整数和纯纯 小数两类类。 数符尾数纯纯整数表示方法 纯纯小数表示方法数符尾数 其格式如下所示： l 浮点表示法 浮点表示法中小数点的位置是不固定的。任意二进进制数N一般可表示 为为：N=2PS 一个浮点数分为阶码为阶码 和尾数两部分，二者各有表示正负负的阶阶符和数 符，常用存储储格式： 阶符阶码数符尾数 n在微计计算机中常用的浮点数表示有： （1）四字节节浮点数格式（如图图1-2所示），它由一个字节节指数（EXP ）、三个字节节尾数构成，共用四个存储单储单 元。 （2）三字节节浮点数格式（如图图1-3所示）。 图1-2 四字节浮点数格式 D7 D6 D0 第一字节 第二字节 第三字节 第四字节 阶符Pf阶码 数符S f尾数高字节 尾数中字节 尾数低字节 图1-3 三字节浮点数格式 第一字节 第二字节 第三字节 数符Sf阶符Pf阶码 尾数高字节 尾数低字节 D7 D6 D5D0 返回本节 1.4.7 计计算机常用编码编码 n常见见的编码编码 有BCD码码