大学单片微型计算机原理及接口技术-PPT文稿资料课件PPT
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大学单片微型计算机原理及接口技术-PPT文稿资料课件PPT,大学,单片,微型计算机,原理,接口,技术,ppt,文稿,资料,课件
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第1章 绪论13图10-14 系统主机硬件原理图图10-15 系统从机硬件原理图第1章 绪论 PAGE 13图10-14 系统主机硬件原理图图10-15 系统从机硬件原理图图5-45-4单片微型计算机原理及接口技术,主 编 ：杨光友 朱宏辉 副主编：邵雄凯 杨光祥 张 铮,高等学校计算机基础课程系列教材,中国水利水电出版社,第1章 单片微型计算机概述,1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码,第2章 MCS-51单片机的硬件结构,2.1 MCS-51单片机的基本结构 2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构 2.3 MCS-51单片机的存储器配置 2.4 CPU的时序及辅助电路,第3章 MCS-51单片机指令系统,3.1 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明 3.2 寻址方式 3.3 分类指令,第4章 汇编语言程序设计,4.1 汇编语言基本概念 4.2 汇编语言程序设计,第5章 定时/计数器与中断系统,5.1 定时/计数器结构特点及控制 5.2 中断系统结构及管理 5.3 定时/计数器及中断系统综合应,第6章 MCS-51单片机系统扩展技术,6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念 6.2 程序存储器扩展技术 6.3 数据存储器扩展 6.4 输入/输出口扩展技术,第7章 串行通信及其接口,7.1 概述 7.2 MCS-51的串行口 7.3 串行口的控制,第8章 MCS-51单片机的人机界面接口技术,8.1 键盘及其接口 8.2 显示器接口 8.3 打印机接口 8.4 拨码盘及语音接口,第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口,9.1 概述 9.2 D/A转换器及其接口 9.3 A/D转换器及其接口,第10章 系统应用实例,10.1 步进电机控制系统 10.2 红外线感应自动门控制系统 10.3 通用多点温度控制系统,THANK YOU VERY MUCH ！,欢迎您使用 单片微型计算机原理及接口技术,结束放映,单片微型计算机原理及接口技术主 编 ：杨光友 朱宏辉 副主编：邵雄凯 杨光祥 张 铮 高等学校计算机基础课程系列教材 中国水利水电出版社第1章 单片微型计算机概述1.1 单片微型计算机发展概况1.2 微计算机系统概念1.3 单片机的特点1.4 计算机中的数和编码第2章 MCS-51单片机的硬件结构2.1 MCS-51单片机的基本结构2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构2.3 MCS-51单片机的存储器配置2.4 CPU的时序及辅助电路第3章 MCS-51单片机指令系统3.1 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明3.2 寻址方式3.3 分类指令第4章 汇编语言程序设计4.1 汇编语言基本概念4.2 汇编语言程序设计第5章 定时/计数器与中断系统5.1 定时/计数器结构特点及控制5.2 中断系统结构及管理5.3 定时/计数器及中断系统综合应第6章 MCS-51单片机系统扩展技术6.1 MCS-51单片机系统扩展的基本概念6.2 程序存储器扩展技术6.3 数据存储器扩展6.4 输入/输出口扩展技术第7章 串行通信及其接口7.1 概述7.2 MCS-51的串行口7.3 串行口的控制第8章 MCS-51单片机的人机界面接口技术8.1 键盘及其接口8.2 显示器接口8.3 打印机接口8.4 拨码盘及语音接口第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口9.1 概述9.2 D/A转换器及其接口9.3 A/D转换器及其接口第10章 系统应用实例10.1 步进电机控制系统10.2 红外线感应自动门控制系统10.3 通用多点温度控制系统THANK YOU VERY MUCH ！欢迎您使用单片微型计算机原理及接口技术 结束放映第10章 系统应用实例,10.1 步进电机控制系统 10.2 红外线感应自动门控制系统 10.3 通用多点温度控制系统,10.1 步进电机控制系统,10.1.1 步进电机控制原理 10.1.2 步进电机控制程序设计 10.1.3 步进电机变速控制,返回本章首页,图10-1 单片机控制三相步进电机原理图,10.1.1 步进电机控制原理,三相步进电机的通电方式有： （1）三相三拍通电方式： ABCA。 （2）三相双三拍通电方式：ABBCCAAB。 （3）三相六拍通电方式： AABBBCCCA。 按以上顺序通电，步进电机正转。 要使电机反转，将上述步进电机各相绕组的通电相序反过来即可。 如三相三拍反转的通电方式为：ACB A。,表10-1 三相六拍步进电机控制模型,返回本节,10.1.2 步进电机控制程序设计,步进电机控制的任务就是： 判断旋转方向 按顺序送出控制脉冲 判断脉冲是否送完 正反转控制模型数据的存放单元见表10-2和表10-3，其中26H和2DH中存放模型结束标志，程序流程如图10-2所示。,表10-2 正转控制模型数据,表10-3 反转控制模型数据,图10-2 程序延时控制程序流程图,返回本节,10.1.3 步进电机变速控制,图10-3 变速控制过程,图10-4 变频控制程序流程图,编写变频控制程序作如下说明： （1）利用定时器T0延时，其初值存放在EPROM的同一页中。降频是升频的逆过程。 （2）步进电机控制模型数据及存放地址（如表10-210-5所示）。 （3）在升、降频过程中，考虑步进电机惯性，要求每改变一次频率，需持续运行一定步数，称频率阶梯步长。,表10-4 标志位定义表,表10-5 初值分配表,返回本节,10.2 红外线感应自动门控制系统,10.2.1 系统硬件电路 10.2.2 红外线传感器集成芯片介绍 10.2.3 系统软件结构,返回本章首页,10.2.1 系统硬件电路,系统控制电路如图10-5所示。用MCS-51系列单片机与完全兼容的AT89C51作主控芯片，经扩展和接口电路构成控制系统。 红外线传感器能以非接触形式检测人体中辐射出的红外线能量变化，并将此变化转变为电压信号输出。 系统有自动和手动两种功能。电机选用单相交流电机，由三个控制信号P3.0、P3.1、P3.4来控制其正、反转和速度变换。,图10-5 红外线自动门控制系统原理图,返回本节,10.2.2 红外线传感器集成芯片介绍,红外线传感器集成芯片BISS0001特点（如图10-6、10-7所示）： （1）用CMOS工艺，功耗低。 （2）具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。 （3）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。 （4）内设延时和封锁定时器，性能稳定，调节范围宽。 （5）内置参考电源。 （6）工作电压范围宽（3V5V）。,图10-6 BISS0001芯片引脚图,图10-7 BISS0001芯片内部电路原理图,返回本节,10.2.3 系统软件结构,整个系统软件主要由主程序、中断服务程序、门开启和关闭子程序、各种故障处理及报警子程序组成。 主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置、手动与自动切换等功能。 中断服务程序包括两个外部中断和两个定时器中断（如图10-810-12所示）。,图10-8 系统主程序流程图,图10-9 T1中断服务程序流程图,图10-10 外部中断服务程序流程图,图10-11 开门子程序流程图,返回本节,10.3 通用多点温度控制系统,10.3.1 系统网络结构 10.3.2 通信协议 10.3.3 硬件电路 10.3.4 软件设计,返回本章首页,10.3.1 系统网络结构,图10-13 系统结构图,返回本节,10.3.2 通信协议,1通信过程 （1）写指令 单片机发指令从机接收指令等待反馈接收信息 （2）读指令 主机发指令从机接收指令等待从机取出参数给主机等待主机反馈接收信息,2通信设定 （1）从机站号 （2）通信速率 （3）通信再试次数 （4）校验方式,3数据格式 l 主机到从机的通信数据格式 数据写入的格式有两种，数据写入指的是主单片机对从单片机的发送指令。,格式A （读指令）,格式B （写指令）,l 从机到主机的数据格式 不论主机发送的指令是何种格式，从机收到主机指令后都要向主机发回确认信息。,格式A,格式B,返回本节,10.3.3 硬件电路,AT89C52单片机具有MCS-51内核，指令系统与MCS-51单片机100%兼容，片内有 8K Flash EPROM，256字节RAM，6个中断源，一个串行口，最高工作频率可达24M，完全可满足本系统的需要。 主机管理各从机，负责系统的各温度测控点数据的收集与处理。从机负责现场数据的采集以及现场温度的控制。 系统的主从机硬件结构原理图分别见图10-14和图10-15所示。,返回本节,10.3.4 软件设计,1主机软件设计 根据系统从机数量以及对温度控制响应实时性的要求，采取不同的时间间隔扫描各从机，读取各温度测控点的温度信息或发送控制指令。 主机系统软件设计主要包括键处理模块、显示管理模块、通信读数据模块、通信写指令模块、故障处理模块等。,2从机软件设计 从机主要接收主机指令，完成主机规定的温度控制及相关操作。 从机也配有键盘，允许用户现场控制温度。 从机软件设计也包括键处理模块、温度数据采集（A/D）模块、显示模块、通信模块、输出管理模块、故障处理模块。,图10-16 主机主程序流程图,返回本节,以下是利用TLC0832型A/D转换器进行数据采集的子程序。TLC0832引脚图及用法见从机系统图10-15。该型号A/D转换器是TI公司近年推出的新型两通道8位逐次逼近型转换器，允许差分输入方式工作。利用单片机的I/O口线进行数据的传输。 TLC0832型 A/D转换器数据采集参考程序清单如下：,CollectAD： PUSH PSW PUSH ACC CLR CS MOV R6，#08H ；计数初值，接收8位数据 LOAD1： CLR CLK ；产生时钟信号低电平，第1个脉冲 NOP SETB DI ；发启动信号 NOP SETB CLK ；产生时钟信号高电平 NOP NOP CLR CLK ；第2个脉冲,NOP SETB DI ；SGL=1，单通道输入方式 NOP SETB CLK NOP NOP CLR CLK ；第3个脉冲 NOP CLR DI ；ODD=0，选择通道0 NOP SETB CLK NOP NOP CLR CLK ；第4个脉冲,NOP NOP LOAD2： SETB CLK NOP NOP NOP CLR CLK NOP MOV C，DO ；读取TLC0832数据输出线上数据 RLC A DJNZ R6，LOAD2 CLR C MOV Temperature，A ；保存A/D转换结果 SETB CS ADBACK： POP ACC POP PSW RET,THANK YOU VERY MUCH ！,本章到此结束， 谢谢您的光临！,结束放映,返回本章首页,第10章 系统应用实例10.1 步进电机控制系统10.2 红外线感应自动门控制系统10.3 通用多点温度控制系统10.1 步进电机控制系统10.1.1 步进电机控制原理10.1.2 步进电机控制程序设计10.1.3 步进电机变速控制返回本章首页图10-1 单片机控制三相步进电机原理图10.1.1 步进电机控制原理三相步进电机的通电方式有：（1）三相三拍通电方式： ABCA。（2）三相双三拍通电方式：ABBCCAAB。（3）三相六拍通电方式： AABBBCCCA。按以上顺序通电，步进电机正转。要使电机反转，将上述步进电机各相绕组的通电相序反过来即可。如三相三拍反转的通电方式为：ACB A。表10-1 三相六拍步进电机控制模型返回本节10.1.2 步进电机控制程序设计步进电机控制的任务就是：判断旋转方向按顺序送出控制脉冲判断脉冲是否送完正反转控制模型数据的存放单元见表10-2和表10-3，其中26H和2DH中存放模型结束标志，程序流程如图10-2所示。表10-2 正转控制模型数据表10-3 反转控制模型数据图10-2 程序延时控制程序流程图 返回本节10.1.3 步进电机变速控制图10-3 变速控制过程图10-4 变频控制程序流程图编写变频控制程序作如下说明：（1）利用定时器T0延时，其初值存放在EPROM的同一页中。降频是升频的逆过程。（2）步进电机控制模型数据及存放地址（如表10-210-5所示）。（3）在升、降频过程中，考虑步进电机惯性，要求每改变一次频率，需持续运行一定步数，称频率阶梯步长。 表10-4 标志位定义表 表10-5 初值分配表返回本节10.2 红外线感应自动门控制系统10.2.1 系统硬件电路10.2.2 红外线传感器集成芯片介绍10.2.3 系统软件结构返回本章首页10.2.1 系统硬件电路系统控制电路如图10-5所示。用MCS-51系列单片机与完全兼容的AT89C51作主控芯片，经扩展和接口电路构成控制系统。红外线传感器能以非接触形式检测人体中辐射出的红外线能量变化，并将此变化转变为电压信号输出。系统有自动和手动两种功能。电机选用单相交流电机，由三个控制信号P3.0、P3.1、P3.4来控制其正、反转和速度变换。 图10-5 红外线自动门控制系统原理图返回本节10.2.2 红外线传感器集成芯片介绍红外线传感器集成芯片BISS0001特点（如图10-6、10-7所示）：（1）用CMOS工艺，功耗低。（2）具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。（3）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。（4）内设延时和封锁定时器，性能稳定，调节范围宽。（5）内置参考电源。（6）工作电压范围宽（3V5V）。图10-6 BISS0001芯片引脚图图10-7 BISS0001芯片内部电路原理图返回本节10.2.3 系统软件结构整个系统软件主要由主程序、中断服务程序、门开启和关闭子程序、各种故障处理及报警子程序组成。主程序主要是完成系统进行初始化、中断设置、手动与自动切换等功能。中断服务程序包括两个外部中断和两个定时器中断（如图10-810-12所示）。 图10-8 系统主程序流程图 图10-9 T1中断服务程序流程图 图10-10 外部中断服务程序流程图图10-11 开门子程序流程图返回本节10.3 通用多点温度控制系统10.3.1 系统网络结构10.3.2 通信协议10.3.3 硬件电路10.3.4 软件设计返回本章首页10.3.1 系统网络结构图10-13 系统结构图返回本节10.3.2 通信协议1通信过程（1）写指令单片机发指令从机接收指令等待反馈接收信息 （2）读指令主机发指令从机接收指令等待从机取出参数给主机等待主机反馈接收信息2通信设定（1）从机站号 （2）通信速率（3）通信再试次数（4）校验方式3数据格式l主机到从机的通信数据格式 数据写入的格式有两种，数据写入指的是主单片机对从单片机的发送指令。格式A （读指令）格式B （写指令）l从机到主机的数据格式 不论主机发送的指令是何种格式，从机收到主机指令后都要向主机发回确认信息。格式A 格式B 返回本节10.3.3 硬件电路AT89C52单片机具有MCS-51内核，指令系统与MCS-51单片机100%兼容，片内有 8K Flash EPROM，256字节RAM，6个中断源，一个串行口，最高工作频率可达24M，完全可满足本系统的需要。主机管理各从机，负责系统的各温度测控点数据的收集与处理。从机负责现场数据的采集以及现场温度的控制。系统的主从机硬件结构原理图分别见图10-14和图10-15所示。返回本节10.3.4 软件设计1主机软件设计根据系统从机数量以及对温度控制响应实时性的要求，采取不同的时间间隔扫描各从机，读取各温度测控点的温度信息或发送控制指令。主机系统软件设计主要包括键处理模块、显示管理模块、通信读数据模块、通信写指令模块、故障处理模块等。2从机软件设计从机主要接收主机指令，完成主机规定的温度控制及相关操作。从机也配有键盘，允许用户现场控制温度。从机软件设计也包括键处理模块、温度数据采集（A/D）模块、显示模块、通信模块、输出管理模块、故障处理模块。图10-16 主机主程序流程图返回本节以下是利用TLC0832型A/D转换器进行数据采集的子程序。TLC0832引脚图及用法见从机系统图10-15。该型号A/D转换器是TI公司近年推出的新型两通道8位逐次逼近型转换器，允许差分输入方式工作。利用单片机的I/O口线进行数据的传输。TLC0832型 A/D转换器数据采集参考程序清单如下： CollectAD：PUSHPSW PUSHACC CLRCS MOVR6，#08H；计数初值，接收8位数据LOAD1：CLRCLK；产生时钟信号低电平，第1个脉冲 NOP SETBDI；发启动信号 NOP SETBCLK；产生时钟信号高电平 NOP NOP CLRCLK；第2个脉冲NOP SETBDI；SGL=1，单通道输入方式 NOP SETBCLK NOP NOP CLRCLK；第3个脉冲 NOP CLRDI；ODD=0，选择通道0 NOP SETBCLK NOP NOP CLRCLK；第4个脉冲NOP NOPLOAD2：SETBCLK NOP NOP NOP CLRCLK NOP MOVC，DO；读取TLC0832数据输出线上数据 RLCADJNZR6，LOAD2 CLRC MOVTemperature，A；保存A/D转换结果 SETBCSADBACK：POPACC POPPSW RETTHANK YOU VERY MUCH ！本章到此结束，谢谢您的光临！结束放映返回本章首页第1章 单片微型计算机概述,1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码,1.1 单片微型计算机发展概况,单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性价比高的特点，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用。 单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。 单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。,返回本章首页,1.2 微计算机系统概念,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,1.3 单片机的特点,（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。 （2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。 （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。 （4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。,返回本章首页,1.4 计算机中的数和编码,1.4.1 计数制 1.4.2 二进制数（用B表示） 1.4.3 十六进制数（用H表示） 1.4.4 不同进制数之间的转换 1.4.5 数制书写约定 1.4.6 计算机中数的表示 1.4.7 计算机常用编码,返回本章首页,1.4.1 计数制,日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制、八进制和十六进制等。 基数小于10的计数制，可用十进制相应的数码作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组成。数码在数中的位置不同，其值也不同。,返回本节,1.4.2 二进制数（用B表示）,以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括0和1两个数码，很容易用电子元件的两种不同的状态来表示，例如，用高电平表示1，用低电平表示0。所以，计算机中通常采用二进制数。 二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。 在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是做移位加法，除法则是移位减法。,返回本节,1.4.3 十六进制数（用H表示）,为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表1-1所示。 在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数转换为十六进制数。,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 不同进制数之间的转换,1二进制转换为十进制 基本方法：将二进制数按权展开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数。,2十进制到二进制的转换 l 十进制整数转换为二进制整数 l 十进制小数转换为二进制小数 l 带小数的十进制数转换为二进制数,3二进制、十六进制之间的相互转换 将二进制数转换为十六进制数，从低位开始，每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数。如最后一组不足四位，需在左边补0。 用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。 十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制数直接转换成相应的二进制数。,返回本节,1.4.5 数制书写约定,在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后缀来表示各种进制的数。 例如：B（Binary）表示二进制数。 D（Decimal）表示十进制数，一般D可省略，即无后缀的数字为十进制数。 H（Hexadecimal）表示十六进制数。,返回本节,1.4.6 计算机中数的表示,1原码、反码和补码 l 原码：在符号位中用0表示正、用1表示负的二进制数，称为原码。例如， x1=1110111B， x1原=01110111B x2=1110111B， x2原=11110111B 数0可是0或0。因此，0在原码中形式： 0原=0000 0000B， 0原=1000 0000B,l 反码：正数的反码=原码；负数的反码=原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取反，即将各位的1变成0，0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：正数的补码=原码；负数的补码=反码1。 例如，x1=1101101B， x1补=13原=0 1101101B 。 又如， x2=1101101B， x2反=10010010B， x2补=10010011B。 在补码表示中，“0”是唯一的。即0补=00000000B,2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的。分为纯整数和纯小数两类。,纯整数表示方法,纯小数表示方法,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。任意二进制数N一般可表示为：N=2PS 一个浮点数分为阶码和尾数两部分，二者各有表示正负的阶符和数符，常用存储格式：,在微计算机中常用的浮点数表示有： （1）四字节浮点数格式（如图1-2所示），它由一个字节指数（EXP）、三个字节尾数构成，共用四个存储单元。 （2）三字节浮点数格式（如图1-3所示）。,图1-2 四字节浮点数格式,图1-3 三字节浮点数格式,D7 D6 D5D0,返回本节,1.4.7 计算机常用编码,常见的编码有BCD码、ASCII码等。 1二 十进制编码 是一种用二进制编码的十进制数，称BCD码。BCD码用标准的8421的纯二进制码的十六个状态中的十个（如表1-2所示）。 用BCD码表示十进制数，只要将每位十进制数用适当的四位二进制码代替即可。,表1-2 BCD编码,2字母和符号的编码 微机普遍采用的是ASCII码（如表1-3所示）。ASCII码是一种八位代码，最高位一般用于奇偶校验，其余七位二进制码对128个字符进行编码。,表1-3 ASCII(美国标准信息交换码)表,返回本节,THANK YOU VERY MUCH ！,本章到此结束， 谢谢您的光临！,结束放映,返回本章首页,第1章 单片微型计算机概述1.1 单片微型计算机发展概况1.2 微计算机系统概念1.3 单片机的特点1.4 计算机中的数和编码1.1 单片微型计算机发展概况单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性价比高的特点，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用。单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。 返回本章首页1.2 微计算机系统概念图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1.3 单片机的特点（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。（2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。（3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。（4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。 返回本章首页1.4 计算机中的数和编码1.4.1 计数制1.4.2 二进制数（用B表示）1.4.3 十六进制数（用H表示）1.4.4 不同进制数之间的转换1.4.5 数制书写约定1.4.6 计算机中数的表示1.4.7 计算机常用编码 返回本章首页1.4.1 计数制日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制、八进制和十六进制等。基数小于10的计数制，可用十进制相应的数码作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组成。数码在数中的位置不同，其值也不同。返回本节1.4.2 二进制数（用B表示）以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括0和1两个数码，很容易用电子元件的两种不同的状态来表示，例如，用高电平表示1，用低电平表示0。所以，计算机中通常采用二进制数。二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。 在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是做移位加法，除法则是移位减法。 返回本节1.4.3 十六进制数（用H表示）为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表1-1所示。在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数转换为十六进制数。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 不同进制数之间的转换1二进制转换为十进制基本方法：将二进制数按权展开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数。2十进制到二进制的转换l 十进制整数转换为二进制整数l 十进制小数转换为二进制小数l 带小数的十进制数转换为二进制数3二进制、十六进制之间的相互转换将二进制数转换为十六进制数，从低位开始，每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数。如最后一组不足四位，需在左边补0。用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制数直接转换成相应的二进制数。返回本节1.4.5 数制书写约定在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后缀来表示各种进制的数。 例如：B（Binary）表示二进制数。 D（Decimal）表示十进制数，一般D可省略，即无后缀的数字为十进制数。 H（Hexadecimal）表示十六进制数。返回本节1.4.6 计算机中数的表示1原码、反码和补码l原码：在符号位中用0表示正、用1表示负的二进制数，称为原码。例如， x1=1110111B， x1原=01110111B x2=1110111B， x2原=11110111B数0可是0或0。因此，0在原码中形式： 0原=0000 0000B， 0原=1000 0000Bl 反码：正数的反码=原码；负数的反码=原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取反，即将各位的1变成0，0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：正数的补码=原码；负数的补码=反码1。例如，x1=1101101B， x1补=13原=0 1101101B 。又如， x2=1101101B， x2反=10010010B， x2补=10010011B。在补码表示中，“0”是唯一的。即0补=00000000B 2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的。分为纯整数和纯小数两类。纯整数表示方法 纯小数表示方法其格式如下所示：l 浮点表示法浮点表示法中小数点的位置是不固定的。任意二进制数N一般可表示为：N=2PS一个浮点数分为阶码和尾数两部分，二者各有表示正负的阶符和数符，常用存储格式：在微计算机中常用的浮点数表示有：（1）四字节浮点数格式（如图1-2所示），它由一个字节指数（EXP）、三个字节尾数构成，共用四个存储单元。 （2）三字节浮点数格式（如图1-3所示）。图1-2 四字节浮点数格式 图1-3 三字节浮点数格式 D7 D6 D5D0 返回本节1.4.7 计算机常用编码 常见的编码有BCD码、ASCII码等。1二 十进制编码是一种用二进制编码的十进制数，称BCD码。BCD码用标准的8421的纯二进制码的十六个状态中的十个（如表1-2所示）。用BCD码表示十进制数，只要将每位十进制数用适当的四位二进制码代替即可。表1-2 BCD编码 2字母和符号的编码微机普遍采用的是ASCII码（如表1-3所示）。ASCII码是一种八位代码，最高位一般用于奇偶校验，其余七位二进制码对128个字符进行编码。表1-3 ASCII(美国标准信息交换码)表 返回本节THANK YOU VERY MUCH ！本章到此结束，谢谢您的光临！结束放映返回本章首页第2章 MCS-51单片机的硬件结构,2.1 MCS-51单片机的基本结构 2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构 2.3 MCS-51单片机的存储器配置 2.4 CPU的时序及辅助电路,2.1 MCS-51单片机的基本结构,2.1.1 MCS-51单片机的基本组成 2.1.2 MCS-51单片机硬件结构特点 2.1.3 MCS-51单片机内部结 2.1.4 输入/输出（I/O）端口结构,返回本章首页,2.1.1 MCS-51单片机的基本组成,图2-1 MCS-51单片机基本结构示意图,（1）一个8位微处理器CPU。 （2）数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。 （3）内部程序存储器ROM。 （4）两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。 （5）四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。 （6）一个串行端口，用于数据的串行通信。 （7）中断控制系统。 （8）内部时钟电路。,返回本节,2.1.2 MCS-51单片机硬件结构特点,1内部程序存储器（ROM）和内部数据存储器（RAM）容量（如表2-1所示）。 2输入/输出（I/O）端口 3外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间 4中断与堆栈 5定时/计数器与寄存器区 6指令系统,表2-1 MCS-51单片机存储器容量,返回本节,2.1.3 MCS-51单片机内部结构,1运算器 运算器由8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等组成。 2控制器 主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指针SP、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制逻辑等组成。,P0.0P0.7,P2.0P2.7,返回本节,2.1.4 输入/输出（I/O）端口结构,正如图2-2所示，MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0P3，P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。,1P0口的结构,图2-3 P0口的一位结构图,2P1口的结构,图2-4 P1口的一位结构图,3P2口的结构,图2-5 P2口的一位结构图,4P3口的结构,图2-6 P3口的一位结构图,P3.6,P3.7,表2-2 P3口的第二功能表,P3.2,P3.3,P3.6,P3.7,P3.7,P3.6,返回本节,2.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构,2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述 2.2.2 MCS-51单片机的片外总线结构,返回本章首页,2.2.1 MCS-51单片机芯片引脚描述,图2-7为MCS-51单片机的引脚配置图。 1主电源引脚VCC和VSS 2外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 3控制或其他电源复用引脚RST/ VPD、ALE/、和/VPP 4输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）,图2-7 MCS-51单片机的引脚配置图,返回本节,2.2.2 MCS-51单片机的片外总线结构,图2-8 MCS-51片外总线结构示意图,微型计算机中的总线通常分为： （1）地址总线（AB）：地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器提供低8位地址（A0-A7）；P2口直接提供高8位地址（A8A15）。地址信号是由CPU发出的，故地址总线是单方向的。 （2）数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，用于传送数据和指令，由P0口提供。 （3）控制总线（CB）：控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令。,返回本节,2.3 MCS-51单片机的存储器配置,2.3.1 片内数据存储器 2.3.2 片外数据存储器 2.3.3 程序存储器,返回本章首页,2.3.1 片内数据存储器,片内数据存储器结构如图2-9（a）所示；其具体位地址单元如
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