单片微型计算机原理及应用教学课件PT.ppt

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 singlechipmicrocontroller 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 centralprocessingunit ram randomaccessmemory rom readonlymemory 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 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 embeddedcontroller 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dspcore 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 答疑时间及地点 每周三下午3 00 4 0012 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 4intel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 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 2intel单片机系列介绍 参看教材p9 p10 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 1 103 9 102 8 101 5 100 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 1 23 0 22 0 21 1 20 9d对于小数 0 101b 1 2 1 0 2 2 1 2 3 0 625d二进制数每一位的权是 以小数点分界 24 23 22 21 20 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 327h 3 162 2 161 7 160 807d3ab 11h 3 162 a 161 b 160 1 161 1 16 2 939 0664d 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 1 22 1 21 1 20 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11 3750 0 375 2 取00 750 2 取11 50 0 5 2 最低位取11 0 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 9ab 7c5h 100110101011 011111000101b 二进制数转换十六进制数 0001101111100011 100101111000b 1be3 978h 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 010000000 0原码表示的数的范围为 127 127 2 反码正数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 00000100b 4 反 10000100 11111011b反码表示的数所范围 127 127两个0 0 00000000b 0 11111111b 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 12 公式 x 补 2n x x 0 如 设x 0101110b 则 x 原 10101110b则 x 补 x 反 1 11010001 00000001 11010010b如 6 补 6 原 00000110b 6 补 28 6 10000000 00000110 11111010b8位补码的范围 128 127 0的个数 只一个 即00000000而10000000b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 00000501011010111110001601101011200107011111003001181000110140100910011110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 1 8421bcd码 非法代码 bcd码的运算 例 18 321 00011000 0000001100011011b是非bcd码 错 需进行十进制调整 00011000 0000001100011011 个位大于9 应进1 0110 加6使进1 00100001 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 01100101 65 10010111 97 11111100 01100110 加66调整 101100010 162 减法举例 00110100 34 00010101 15 00011111 0110 减6调整 00011001 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 41h 5ah 26个小写英文字母 61h 7ah 10个十进制的数字 30h 39h 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 9x 30hx 9x 37h 四 几个术语 1 位 bit 兆位 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 megabit 代表106位 即兆位 gb gigabit 代表109