汽车电子技术与单片机

1、课程概述 实践性 主要内容 单片机原理、freescale16位单片机 时间安排 1+6+1+1+6+4+4+1 上课要求 考试（考查？考试？）第一节 汽车电子技术发展 讨论学习过的主要汽车电子技术发动机电子控制系统自动变速器控制系统？控制系统？控制系统第一节 汽车电子技术发展 汽车电子技术的发展基础微电子技术的发展 单片机的发展 汽车电子系统在整车中的地位第一节 汽车电子技术发展什么是单片机？ 从计算机说开去 CPU、内存、硬盘、主板、各种IO接口 将CPU、存储器、IO设备等主要功能在一个集成电路芯片中实现。 是微型计算机的一个重要分支第一节 汽车电子技术发展单片机的特点：单片机的特点：

2、它是一种微控制器，主要面向工程控制领域 注重现场工程、体积小 I/O功能控制性强，但内部存储量小 只能借助专门的系统进行开发 功耗低 价格低第二节 单片机的应用 单片机的发展第一阶段：4位第二阶段：51系统，816位第三阶段：16位、32位、专用化第二节 单片机的应用 单片机在汽车中的应用过程第一阶段：第二阶段：第三阶段：1. 1. 进位计数制及各计数制间的转换进位计数制及各计数制间的转换一、进位计数制一、进位计数制1 1、基数、基数R(Radix)R(Radix)：它代表计数制中所用到的数码个数。如：在十进制计数中用：它代表计数制中所用到的数码个数。如：在十进制计数中用到到0 09 9十个数

3、码，基数是十个数码，基数是1010；二进制计数中用到；二进制计数中用到0 0和和1 1两个数码，基数是两个数码，基数是2 2；而十六进；而十六进制计数中用到制计数中用到0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F共十六个数码，共十六个数码，基数是基数是1616。一般地说，基数为。一般地说，基数为R R的数制（简称的数制（简称R R进制）中，包含进制）中，包含0 0、1 1、R R1 1个数个数码，进位规律为码，进位规律为“逢逢R R进进1”1”或或“借当借当R”R”。2 2、位权、位权W(Weight) W(We

4、ight) 第二节 数制与码制二、三种进制数间的相互转换二、三种进制数间的相互转换1 1、二进制数转换成十进制数：按权展成多项式、二进制数转换成十进制数：按权展成多项式2 2、十进制数转换为二进制数：任一十进制整数、十进制数转换为二进制数：任一十进制整数N N转换成二进制数的方法是连续除以转换成二进制数的方法是连续除以2 2倒取余。倒取余。3 3、二进制数与十六进制数之间的相互转换、二进制数与十六进制数之间的相互转换从个位开始向左从个位开始向左4 4位为位为1 1组进行转换；若高位不足组进行转换；若高位不足4 4位添位添0 0补足补足4 4位，便可将二进制数转位，便可将二进制数转换为十六进制数

5、。换为十六进制数。4 4、十进制数与十六进制数之间的相互转换、十进制数与十六进制数之间的相互转换由于十六进制数是二进制数的缩写，二进制数与十进制数转换又较为方便，故十六由于十六进制数是二进制数的缩写，二进制数与十进制数转换又较为方便，故十六进制数与十进制数之间的转换可通过二进制数进行。进制数与十进制数之间的转换可通过二进制数进行。三、二进制数的算术运算三、二进制数的算术运算二进制数的加、减法遵循二进制数的加、减法遵循“逢逢2进进1”、“借借1当当2”的原则。的原则。不同进位计数制及其互换 一、二进制与十六进制的互换一、二进制与十六进制的互换二进制转换为十六进制数二进制转换为十六进制数 整数整数

6、 从小数点开始向左，每四位二进制整数从小数点开始向左，每四位二进制整数为一组可转换为一位的十六进制数。为一组可转换为一位的十六进制数。 小数小数 从小数点开始向右，每四位二进制小数为从小数点开始向右，每四位二进制小数为一组可转换为一位的十六进制小数。一组可转换为一位的十六进制小数。十六进制转换为二进制数十六进制转换为二进制数 整数整数 十六进制整数转换为二进制数整数，同样十六进制整数转换为二进制数整数，同样从小数点开始向左，一位十六进制数可转换为四从小数点开始向左，一位十六进制数可转换为四位二进制数。位二进制数。 小数小数 十六进制小数转换为二进制小数，也是十六进制小数转换为二进制小数，也是从

7、小数点开始向右一位十六进制小数转换为四位从小数点开始向右一位十六进制小数转换为四位二进制小数。二进制小数。 二、二、二进制与十进制数的互换二进制与十进制数的互换 二进制转换为十进制数二进制转换为十进制数 整数整数 二进制整数转换为十进制整数，可按各位数的二进制整数转换为十进制整数，可按各位数的权，即底数为权，即底数为2的的n-1次幂来确定，次幂来确定， n表示该数的位数，例表示该数的位数，例如二进制数为如二进制数为101010l0B，则十进制数为：，则十进制数为： 小数小数 二进制小数转换为十进制小数，可按底数为二进制小数转换为十进制小数，可按底数为2 2的的负负n n次幂来确定，次幂来确定，

8、n n同样表示位数，例如求同样表示位数，例如求0.00110011B0.00110011B的十的十进制值。进制值。17020212021202120210123456719921875. 0212120 202121202087654321 十进制转换为二进制数十进制转换为二进制数 整数整数 十进制整数转换为二进制整数，采用逐次除以进制整数转换为二进制整数，采用逐次除以 2，余数反序排列，余数反序排列，即第即第1次除以次除以2的余数排在最低位。以的余数排在最低位。以25为例逐次除以为例逐次除以2的列式如下：的列式如下： 252=12 余余1 122=6 余余0 62=3 余余032=1 余余1

9、 12=0 余余1 并按习惯将二进制数写成并按习惯将二进制数写成8位，可得位，可得 25=0001100lB。 小数小数 十进制小数转换为二进制小数，采用小数部分逐次乘十进制小数转换为二进制小数，采用小数部分逐次乘2，每次乘积，每次乘积若产生整数则将整数个位若产生整数则将整数个位(即所为溢出位即所为溢出位)按正序排列，小数部分继续乘按正序排列，小数部分继续乘2。以以0.6875为例。将小数点右边数逐次乘为例。将小数点右边数逐次乘2 0.68752=1.375小数点左边整数为小数点左边整数为1 0.3752=0.75小数点左边整数为小数点左边整数为0 0.75 2=1.5小数点左边整数为小数点左

10、边整数为1 0.5 2=1小数点左边整数为小数点左边整数为1 可得出可得出 0.6875=0.10110000B 三、十六三、十六进制与十进制数的互换进制与十进制数的互换十六进制转换为十进制数十六进制转换为十进制数整数整数 十六进制十六进制整数整数转换为十进制转换为十进制整数可按各位数的权，整数可按各位数的权，即底数为即底数为1616的的 n-1 n-1 次幂来确定，次幂来确定， n n表示该数的位数。表示该数的位数。例如：例如：小数小数 十六进制十六进制小数小数转转换换为十进制为十进制小数小数，则按，则按小数点以后小数点以后各位的权，用底数为各位的权，用底数为1616的负的负 n次幂来确定，

11、次幂来确定，n 同样表同样表示位数示位数。35442116116716101687180123HA 292129516.0 1691612161016494.04321HAC 十进制转换为十六进制数十进制转换为十六进制数 整数整数 十进制整数转为十六进制整数采用逐次除十进制整数转为十六进制整数采用逐次除以以16，余数反序排列的方法。例如：，余数反序排列的方法。例如： 1356216=847 余余10(记作记作0AH) 84716=52 余余15(记作记作0FH) 5216=3 余余4 316=0 余余3 可得可得13562=34FAH 小数小数 十进制小数转为十六进制小数采用小数部分十进制小数

12、转为十六进制小数采用小数部分逐次乘逐次乘16，每次乘积若产生整数，则将所得整数按正，每次乘积若产生整数，则将所得整数按正序排列，例如十进制小数序排列，例如十进制小数0.359375转换为十六进制数：转换为十六进制数： 0.35937516=5.75 小数点左边整数为小数点左边整数为5 0.7516=12.0 小数点左边整数为小数点左边整数为0CH 可得可得 0.359375=0.5CH带符号的二进制数 一、一、 带符号二进制数的表示方法带符号二进制数的表示方法 原码表示法：原码表示法：规定最高位为符号位，其规定最高位为符号位，其余表示数值。余表示数值。 反码表示法：反码表示法：规定最高位为符号

13、位，对规定最高位为符号位，对于正数，其余各位表示数值。对于负数，于正数，其余各位表示数值。对于负数，其余各位应将其余各位应将1 1换成换成0 0，将，将0 0换成换成1 1，即所谓，即所谓逐位取反。逐位取反。 补码表示法：补码表示法：仍然规定最高位定为符号仍然规定最高位定为符号位，对于正数，其余各位表示数值。对于位，对于正数，其余各位表示数值。对于负数，除符号位外，其余按原码的各位值，负数，除符号位外，其余按原码的各位值，逐位取反，全部取反后再加逐位取反，全部取反后再加1 1，简称为取反，简称为取反加加1 1。 带符号二进制数表示方法举例：带符号二进制数表示方法举例：BxBxBxBxxxxxf

14、tftctcoft11010101)( 1010101 01010101)( 1010101 : )( ,)( ,)( .原码表示法为补码为反码为原码为真值BxBxBxBxcoco10101010)( 101010101010101)( 1010101:.反码表示法BxBxBxBxctct10101011)( 101010101010101)( 1010101:.补码表示法可见正数的反码和补码与原码完全相同。可见正数的反码和补码与原码完全相同。2. 2. 码制及其转换码制及其转换1、原码、原码无符号数所有数位均为表示二进制数大小的数值位，其表示的十进制数的范围从无符号数所有数位均为表示二进制数

15、大小的数值位，其表示的十进制数的范围从0255。对于带符号二进制数而言，在计算机中通常把其最高位作为符号位，用。对于带符号二进制数而言，在计算机中通常把其最高位作为符号位，用0表示表示“”，用，用1表示表示“”，其余位作为数值位，称为带符号数的原码，或称机器数。而用，其余位作为数值位，称为带符号数的原码，或称机器数。而用正负号表示的带符号数称为正负号表示的带符号数称为X原原的真值。的真值。2、反码、反码正数的反码与其原码相同。保持负数原码的符号位不变，数值位逐位取反正数的反码与其原码相同。保持负数原码的符号位不变，数值位逐位取反3、补码、补码 正数的补码与其原码相同。负数的补码在其反码最低位加

16、正数的补码与其原码相同。负数的补码在其反码最低位加1得出。得出。补码所表示的补码所表示的8位二进制数的范围从位二进制数的范围从128127。真值需将结果先还原为原码，或。真值需将结果先还原为原码，或利用互补的特点，继续求补，得到补码对应的原码，进而计算其真值。利用互补的特点，继续求补，得到补码对应的原码，进而计算其真值。码制及其转换码制及其转换微型机只有加法器，没有专门的减法器，当进行减法时，对减数采用补码进行加法运算。码制及其转换码制及其转换二、二、BCDBCD码（码（Binary Coded DecimalBinary Coded Decimal）BCD码是用二进制直接表示十进制数。码是用

17、二进制直接表示十进制数。1位十进制数有位十进制数有09共共10个不同数码，故个不同数码，故需要由需要由4位二进制数来编码。位二进制数来编码。4位二进制数有位二进制数有16种组合，可任取其中种组合，可任取其中10种组合分别代表种组合分别代表10个十进制数码，其余个十进制数码，其余6种组合为非法码。常用种组合为非法码。常用8421BCD码，取十六进制数的前码，取十六进制数的前10种种组合作为组合作为10个十进制数码，而个十进制数码，而A、B、C、D、E、F视为非法码，不允许出现。视为非法码，不允许出现。 一、一、BCD码码 BCD 码以码以4 4位为一组，选用位为一组，选用 0000B0000B至

18、至1001B1001B的十种状态代表的十种状态代表0-90-9共共1010个数，舍弃二进制表示个数，舍弃二进制表示法中的其余法中的其余6 6种状态。例如十进制数种状态。例如十进制数84.784.7转换为转换为的的BCD码：码： 8 4 .78 4 .7 0 0 1000 0100 .01110000 1000 0100 .01110000 BCD 码码10010100100101000111001001110010转换为十进制数：转换为十进制数： 1001 0100 . 0111 00101001 0100 . 0111 0010 9 9 4 . 7 2 4 . 7 2 二、ASCII码 AS

19、CII 码是美国信息交换标准代码的简称，码是美国信息交换标准代码的简称，共共128128个，用数码个，用数码0000000O-01111111 0000000O-01111111 表示各种表示各种文字或符号，其中包括文字或符号，其中包括 英文大小写字母：英文大小写字母：5252个；个； 0 0至至9 9数码：数码：1010个；个； 常用书写符号和常用运算符号：常用书写符号和常用运算符号：！和！和+ +、- -、 等等) )有有3232个；个； 控制符号：控制符号：3434个：个：共计共计128128个。例如英文大写字母个。例如英文大写字母 A A 的的ASCII码为码为010000010100

20、0001，或写成十六进制为，或写成十六进制为41H41H。详见附。详见附录录 。附录附录第三节 单片机系统的组成单片机单片机单片微型计算机单片微型计算机 把组成微型计算机的各部件，如把组成微型计算机的各部件，如CPUCPU、存储器、存储器、IOIO接口电路、定时计数器制作在接口电路、定时计数器制作在一块集成电路中。一块集成电路中。 运算器 控制器 存储器 输入 输出第三节 单片机系统的组成一、单片机系统的硬件一、单片机系统的硬件 硬件是指构成单片机系统的所有电子、机械和硬件是指构成单片机系统的所有电子、机械和磁性的部件及设备，包括中央处理单元、存储器、磁性的部件及设备，包括中央处理单元、存储器

21、、外围设备与输入输出接口。它的组成如图。外围设备与输入输出接口。它的组成如图。 单片机系统的硬件组成 单片机的输入单片机的输入/输出接口输出接口 输入输出设备与主机的连接电路称为接口，简称输入输出设备与主机的连接电路称为接口，简称I0接口。接口是主机与外设之间的连接部件，设置接口。接口是主机与外设之间的连接部件，设置目的一是为了实现外设与总线的隔离。二是为了对进目的一是为了实现外设与总线的隔离。二是为了对进出信号进行锁存或变换，隔离一般用三态门，锁存可出信号进行锁存或变换，隔离一般用三态门，锁存可以采用以采用D触发器。触发器。 由三态门构成的IO接口由D触发器构成的IO接口 二、单片机系统的软件二、单片机系统的软件 软件（系统软件、应用软件）是各种程序及软件（系统软件、应用软件）是各种程序及数据的总称，数据的总称，它以数字形式存储在硬件之中，它以数字形式存储在硬件之中，要单片机完成某项任务，首先要把操作步骤按要单片机完成某项任务，首先要把操作步骤按照单片机所能理解的语言编成程序，并通过编照单片机所能理解的语言编成程序，并通过编程器把程序连同原始数据存入（或称写入）单程器把程序连同原始数据存入（或称写入）单片机的片机的ROMROM，然后在程