单片机原理与应用PPT课件.ppt

单片机原理与应用PrinciplesandApplicationofMicrocontroller 讲授 唐露新 广东工业大学信息工程学院测控技术系 1 学习要求 上课记笔记独立完成作业认真做好实验学习方法 动手实践Practiceisabestwaytolearning 2 第1章计算机基础知识 1 1计算机发展与应用 1 2计算机的应用概况 1 3计算机的数制及转换 1 4单片机应用概况 1 5单片机结构及指令执行过程 3 1 1计算机发展与应用 一 发展概况1946 1958 第一代电子管计算机 磁鼓存储器 机器语言汇编语言编程 世界上第一台数字计算机ENIAC 1958 1964 第二代晶体管计算机 磁芯作主存储器 磁盘作外存储器 开始使用高级语言编程 1964 1971 第三代集成电路计算机 使用半导体存储器 出现多终端计算机和计算机网络 1971 第四代大规模集成电路计算机 出现微型计算机 单片微型计算机 外部设备多样化 1981 第五代人工智能计算机 模拟人的智能和交流方式 4 二 计算机发展趋势 微型化 便携式 低功耗巨型化 尖端科技领域的信息处理 需要超大容量 高速度智能化 模拟人类大脑思维和交流方式 多种处理能力系列化 标准化 便于各种计算机硬 软件兼容和升级网络化 网络计算机和信息高速公路多机系统 大型设备 生产流水线集中管理 独立控制 故障分散 资源共享 5 1 2计算机的应用概况 1 科学计算 人造卫星轨迹 天气预报等2 数据处理 企业管理 情报检索等3 自动控制 航天飞行 火星探测等现场控制等4 辅助设计和制造5 系统仿真6 智能模拟7 计算机网络与信息高速公路 6 1 3计算机的数制及转换 一 十进制ND有十个数码0 9 逢十进一 十进制用于计算机输入输出 人机交互 二 二进制NB两个数码 0 1 逢二进一 二进制为机器中的数据形式 三 十六进制NH十六个数码 0 9 A F 逢十六进一 十六进制用于表示二进制数 不同进位制数以下标或后缀区别 十进制数可不带下标 如 101 101D 101B 101H 101H 1 3 1进位计数制简介 7 8 一 十进制ND符号集 0 9规则 逢十进一 例 1234 5 1 103 2 102 3 101 4 100 5 10 1加权展开式以10称为基数 各位系数为0 9 一般表达式 ND dn 1 10n 1 dn 2 10n 2 d0 100 d 1 10 1 1 3 2进位计数制 9 二 二进制NB符号集 0 1规则 逢二进一 例 1101 101 1 23 1 22 0 21 1 20 1 2 1 1 2 3加权展开式以2为基数 各位系数为0 1 一般表达式 NB bn 1 2n 1 bn 2 2n 2 b0 20 b 1 2 1 10 三 十六进制NH符号集 0 9 A F规则 逢十六进一 例 DFC 8 13 162 15 161 12 160 8 16 1展开式以十六为基数 各位系数为0 9 A F 一般表达式 NH hn 1 16n 1 hn 2 16n 2 h0 160 h 1 16 1 11 1 3 3不同进位计数制之间的转换 进位计数制的一般表达式 Nr an 1rn 1 an 2rn 2 a1r1 a0r0 a 1r 1 a mr m一个r1进制的数转换成r2进制数的方法 先展开 然后按r2进制的运算法则求和计算 一 二 十六进制数转换成十进制数先展开 然后按照十进制运算法则求和 举例 1011 1010B 1 23 1 21 1 20 1 2 1 1 2 3 11 625DFC 8H 13 162 15 161 12 160 8 16 1 3580 5 12 二 二进制与十六进制数之间的转换24 16 四位二进制数对应一位十六进制数 举例 3AF 2H 001110101111 0010 1110101111 001B3AF21111101 11B 01111101 1100 7D CH7DC 13 三 十进制数转换成二 十六进制数 1 整数转换法 除基取余 十进制整数不断除以转换进制基数 直至商为0 每除一次取一个余数 从低位排向高位 举例 1 39转换成二进制数39 100111B2391 b0 2191 b1 291 b2 240 b3 220 b4 211 b5 0 2 208转换成十六进制数208 D0H16208余01613余13 DH0 14 2 小数转换法 乘基取整 用转换进制的基数乘以小数部分 直至小数为0或达到转换精度要求的位数 每乘一次取一次整数 从最高位排到最低位 举例 1 0 625转换成二进制数1 0 625 22 1 2501 b 23 0 500 b 21 01 b 0 625 0 101B 2 0 625转换成十六进制数0 625 16 10 00 625 0 AH 3 208 625转换成十六进制数208 625 D0 AH 16 1 3 4带符号数的表示方法 机器中 数的符号用 0 1 表示 最高位作符号位 0 表示 1 表示 一 机器数与真值机器数 机器中数的表示形式 其位数通常为8的倍数真值 机器数所代表的实际数值 举例 一个8位机器数与它的真值对应关系如下 真值 X1 84 1010100BX2 84 1010100B机器数 X1 机 01010100 X2 机 11010100 17 二 原码 TrueForm 最高位为符号位 0表示 1表示 数值位与真值数值位相同 例8位原码机器数 真值 x1 1010100Bx2 1010100B机器数 x1 原 01010100 x2 原 11010100原码表示简单直观 但0的表示不唯一 加减运算复杂 18 三 补码 Two sComplement 正数的补码表示与原码相同 负数补码的符号位为1 数值位等于求反加1 例 求8位补码机器数 x 4 x 补 00000100 x 410000100 x1111011 x 补 11111100补码表示的优点 0的表示唯一 加减运算方便 19 数的补码与 模 有关 模 即计数系统的量程 当X 0 X 补 模 X 8位二进制数的模为 28 256当X 0 X 补 28 X 256 X 255 X 1 X 反码 1规则 求反加1 符号位不变 如 10001101B其补码 11110010规定 00000000B为010000000B不是 0 而是 128 20 8位机器数表示的真值 21 四 机器数与真值之间的转换 1 真值 机器数 1 X1 127 X2 127 求 X 原 X 补 X1 原 X1 补 01111111 7FH X2 原 11111111 FFH X2 补 10000001 81H 2 X1 255 X2 255 求 X 原 X 补 X1 原 X1 补 0000000011111111 00FFH X2 原 1000000011111111 80FFH X2 补 1111111100000001 FF01H 22 1 3 5二 十进制编码BCD码 BCD码 BinaryCodedDecimal 二进制代码表示的十进制数 一 8421BCD码例 求十进制数876的BCD码 876 BCD 100001110110876 36CH 1101101100B 23 二 BCD码运算 十进制调整 计算机实际按二进制法则计算 加入十进制调整操作 可计算BCD码 十进制调整方法 当计算结果有非BCD码或产生进位或借位 进行加6或减6调整 例 计算BCD码38 29 00111000 38 BCD 11010111 29 BCD100001111产生非BCD 11111010 06调整100001001结果无借位 9 24 1 3 6字符编码美国标准信息交换码ASCII码 用于计算机与计算机及外设之间传递信息 25 1 4单片机应用概况 1976 1978初级8位单片机IntelMCS 48系列1978 高档8位单片机IntelMCS 51系列 51子系列 8031 8051 8751 52子系列 8032 8052 8752低功耗型80C31高性能型80C252廉价型89C2051 10511983 16位单片机IntelMCS 96系列8098 8096 80C198 80C196 DSP32位单片机ARM 26 二 计算机主要技术指标 字长 CPU并行处理二进制的数据位数8位机 16位机 32位机和64位机 内存容量 内存存储单元数容量单位 1K 210 1024 1M 220 1KK8K 64K 16M 64M 运算速度 CPU处理速度时钟频率 主频 每秒运算次数6MHz 12MHz 24MHz 100MHz 300MHz 内存存取周期 内存读写速度50nS 70nS 200nS 27 1 5单片机结构及指令执行过程 单片机即单片机微型计算机 是将计算机主机 C