单片机原理23-1

1、单片机原理与应用 情景三 解剖单片机 单元一 解剖单片机的I/O口 单元二 单片机的解剖图 补充：单片机的数制和码制 单元三 半导体存储器 单元四 单片机的程序存储器 单元五 单片机的数据存储器 单元六 单片机的特殊功能寄存器本章知识网络情景三 解剖单片机解剖单片机的I/O口单片机的解剖图1、单片机外扩存储器芯片时，4个I/O口中用作数据总线的是？复习答：P0口，在总线应用模式下，单片机需扩展外部ROM，P0和P2端用于扩展外部总线以构成8位数据总线和16位地址总线P852、89S51/52单片机的内部硬件包括了CPU、RAM、ROM和定时器/计数器以及并行I/O口、串行口、 、时钟电路，这些

2、部件通过 相连接。复习中断源总线P85本章知识网络情景三 解剖单片机解剖单片机的I/O口单片机的解剖图单片机的数制和码制数制转换符号二进制常用码制第一节 数制转换二进制Binary十六进制Hexadecimal十进制Decimal重点掌握整数之间的运算，了解小数之间的运算预备知识 数制转换表 一、二进制与十六进制的互换 二进制整数转换为十六进制数整数可从小数点开始向左，每四位为一组转换为一位的十六进制数。 二进制小数转换为十六进制数小数则从小数点开始向右，同样以四位为一组，每四位小数转换为一位的十六进制小数。 十六进制整数转换为二进制数，则一位十六进制数可转换为四位二进制数。 同样十六进制小数

3、转换为二进制小数，也是一位十六进制小数转换为四位二进制小数。二进制十六进制例题 1、二十六进制转换 1）把10100110.1011B转换成16进制数 1010 0110 .10116A.BH2）把111001111.111B转换成16进制数0001 1100 1111 .1110CF1.EH例题 2、十六二进制转换 1）把3D7.9H转换成二进制数 3 D 7 . 911010011.01112）把148.AH转换成二进制数1 4 8 . A 0100 10000001.1010H1001B 二、二进制与十进制数的转换二进制整数十进制整数 二进制整数转换为十进制整数，可按各位数的权，即底数为

4、2的n-1次幂来确定， n表示该数的位数，例如二进制数为101010l0B，则十进制数为：170202120212021202101234567 十进制整数转换为二进制整数，可采用逐次除以 2，余数反序排列，即第1次除以2的余数排在最低位。以18为例逐次除以2列式如下：并按习惯将二进制数写成8位，可得 18=00010010B。 二进制小数转换为十进制小数，可按底数为2的负n次幂来确定，n同样表示位数，例如求0.00110011B的十进制值。19921875. 0212120 202121202087654321 十进制小数转换为二进制小数，采用小数部分逐次乘2，每次乘积若产生整数则将整数个位

5、(即所为溢出位)按正序排列，小数部分继续乘2。以0.6875为例。 其小数点右边数逐次乘2 0.6875*2=1.375小数点左边整数为1 0.375*2=0.75小数点左边整数为0 0,75*2=1.5小数点左边整数为1 0.5*2=1小数点左边整数为1 可得出 0.6875=0.1Oll0000B二进制小数十进制小数例题 3、二十进制转换 1）把10110B转换成十进制数 2）把173转换成二进制数10110B=1*16+1*4+1*2=2217310101101 B 三、十六进制与十进制数的互换 十六进制整数转换为十进制整数可按各位数的权，即底数为16的 n 次幂来确定， n表示该数的位

6、数。例如：35442116116716101687180123HA 十进制整数转为十六进制整数采用逐次除以16，余数反序排列的方法。例如：将13562转换成十进制数 1356216=847 余10(记作0AH) 84716=52 余15(记作0FH) 5216=3 余4 316=0 余3 可得13562=34FAH十六进制整数十进制整数 十六进制小数转换为十进制小数，则按小数点以后各位的权，用底数为16的负 n次幂来确定，n 同样表示位数。 292129516. 0 1691612161016494 . 04321HAC 十进制小数转为十六进制小数采用小数部分逐次乘16，每次乘积若产生整数，则

7、将所得整数按正序排列，例如十进制小数0.359375转换为十六进制数： 0.35937516=5.75 小数点左边整数为5 0.7516=12.0 小数点左边整数为0CH 可得 0.359375=0.5CH十六进制小数十进制小数例题 4、十六十进制转换 1）把0DCBH转换成十进制数 2）把1023转换成十六进制数0DCBH=13*16*16+12*16+11=353110233FFH第二节 带符号的二进制数 一、 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，其余表示数值。 反码表示法：反码表示法：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，其余各位应将

8、1换成0，将0换成1，即所谓逐位取反。 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，逐位取反，全部取反后再加1，简称为取反加1。 带符号二进制数表示方法举例：BxBxBxBxxxxxftftctcoft11010101)( 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)( 10101010101010

9、1)( 1010101:.补码表示法可见正数的反码和补码与原码完全相同。第三节 常用码制 一、BCD码（Binary Coded Decimal Code） BCD 码以4位为一组，选用 0000B至1001B的十种状态代表0-9共10个数，舍弃二进制表示法中的其余6种状态。例如十进制数84.7的BCD码为： 8 4 . 7 0 1000 0100.0111 0000 BCD 码1001010001110010转换为十进制数为： 1001 0100.0111 0010 9 4 . 7 2 二、ASCII码 ASCII 码是美国信息交换标准代码的简称，共128个，用数码0000000O-0111

10、1111 表示各种文字或符号，其中用于表示英文大小写字母的有52个，表示0至9数字的有10个，常用书写符号(！等等)和常用运算符号(如+、-、等)有32个，另外还有控制符号34个,共计128个。例如英文大写字母 A 的ASCII码为01000001，或写成十六进制为41H。 本章知识网络情景三 解剖单片机解剖单片机的I/O口单片机的解剖图单片机的数制和码制程序存储器数据存储器特殊功能寄存器半导体存储器预备知识位：位：计算机只认识由0或1组成的二进制数，二进制数中的每个0或1就是信息的最小单位，称为“位”（bit），也称为二进制的位或称字位。字：字：在计算机中，作为一个整体单元进行存取和处理的一

11、组二进制数，每位计算机字的二进制数的位数是固定的。字节：字节：把一个8位的二进制数据单元称为一个字节，通常用字母B表示。字长：字长：一个字中包含二进制数位数的多少称为字长，字长是标志计算机精度的一项技术指标。KB即为即为K字节字节 1K=210 =1024 BMB即为即为M字节字节 1M=220 =1024 K GB即为即为G字节字节 1G=230 =1024 M本章知识网络情景三 解剖单片机解剖单片机的I/O口单片机的解剖图单片机的数制和码制程序存储器数据存储器特殊功能寄存器半导体存储器预备知识 存储器：存储器：存储大量二值信息（或称为二值数据）的半导体器件。 与寄存器的区别：与寄存器的区别

12、：寄存器的存储地址是固定的，而存储器以字为单位存取，每字包含若干位。各个字的相同位通过同一引脚与外界联系。每个字分配一个地址，因此内部有地址译码器。第一节 半导体存储器学习目标：了解存储器的类型，了解RAM和ROM的区别，掌握存储器容量的计算方法，了解存储器的读和写操作的过程。一、存储器的分类掩模掩模ROM可编程可编程ROM（PROM）可擦除可编程可擦除可编程ROM（EPROM）随机存储器随机存储器-RAM(Random Access Memory)静态存储器静态存储器SRAM动态存储器动态存储器DRAM按按功功能能(Read- Only Memory)(Programmable ROM)(E

13、rasable PROM)UVEPROMEEPROM只读存储器只读存储器ROMFlash Memory(Ultra-Violet)(Electrically)电可擦除紫外线擦除(Static RAM)快擦写存储器(Dynamic RAM)只能读出不能写入,断电不失二、 只读存储器ROMROM的构成的构成存储矩阵：由若干存储单元排列成矩阵形式。储存单元：可由二极管、双极性三极管或MOS管构成。地址译码器：根据地址输入，在存储矩阵中选出指定的字对应的单元，把数据送往输出缓冲器。输出缓冲器：增加带负载能力；同时提供三态控制，以便和系统的总线相连。只读存储器的分类 一、掩膜ROM： 利用光刻掩膜技术，

14、将用户提供的程序存储在芯片中，制成后不能抹去也不能修改 。 二、可编程只读存储器PROM：开始使用时允许用户自行写入信息，但只允许一次，以后只能读出，不能修改。 三、可擦除可编程只读存储器EPROM：写入数据后，可以长期保存，保存时间与温度、光照有关。如果上面存的数据不要了，可以用紫外光擦除重新写入。 四、电擦除只读存储器EEPROM：所存储的内容可以擦除，也可以在线写入。分为并行和串行两种。 五、闪速型存储器：可以擦除，也可以在线重新写入。一、掩膜一、掩膜ROMROM二四线译码器A1,A0的四个最小项字线存储矩阵是四个二极管或门；当EN=0时， 。iiDDD1= D3 = A0D0 = W1

15、+ W0 = A1真值表：真值表与存储单元有一一对应关系位线0011D01010D11101D21010D31010A01100A1D3 = W1+W3 = A1A0+A1A0=A0D2= W1= A1+A0思考：它能存储的信息容量是多少?多少字？共多少位数据？二、可编程只读存储器二、可编程只读存储器PROMPROM 产品出厂时存的全是1，用户可一次性写入，即把某些1改为0。但不能多次擦除。 存储单元多采用熔丝低熔点金属或多晶硅。写入时设法在熔丝上通入较大的电流将熔丝烧断。编程时VCC和字线电压提高1616字字8 8位的位的PROMPROM十六条字线八条位线20V十几微秒编程脉冲 读出时，读出

16、放大器AR工作，写入放大器AW不工作。 写入时，在位线输入编程脉冲使写入放大器工作，且输出低电平，同时相应的字线和VCC提高到编程电平，将对应的熔丝烧断。缺点：不能重复擦除。思考：它能存储的信息容量是多少？多少个字？共多少位数据？三、可擦除的可编程只读存储器三、可擦除的可编程只读存储器（EPROMEPROM）（一）紫外线擦除的只读存储器（UVEPROM） 是最早出现的EPROM。通常说的EPROM就是指这种。 1.使用浮栅雪崩注入MOS管（Floating-gate Avalanche-Injuction MOS，简称FAMOS管。）擦除：用紫外线或X射线擦除。需2030分钟。2.使用叠栅注入

17、MOS管SIMOS (Stacked-gate Injuction MOS)这是一种双译码方式，行地址译码器和列地址译码器共同选中一个单元。每个字只有一位。（二）电可擦除EPROM(EEPROM或E2ROM) 用紫外线擦除操作复杂，速度很慢。必须寻找新的存储器件，使得可以用电信号进行擦除。 使用浮栅隧道氧化层MOS管Flotox (Floating gate Tunnel Oxide)写入（写写入（写0）擦除（写擦除（写1）读出读出 特点：浮栅与漏区间的氧化物层极薄（20纳米以下），称为隧道区。当隧道区电场大于107V/cm时隧道区双向导通。GCGf漏极漏极 当隧道区的等效电容极小时，加在控制

18、栅和漏极间的电压大部分降在隧道区，有利于隧道区导通。存储单元：擦除和写入均利用隧道效应10ms快闪存储器就是针对此缺点研制的。（三）快闪存储器(Flash Memory）采用新型隧道氧化层MOS管。 EEPROM的缺点：擦写需要高电压脉冲；擦写时间长；存储单元需两只MOS管。1.隧道层在源区； 2.隧道层更薄1015nm。在控制栅和源极间加12V电压即可使隧道导通。该管特点：存储单元的工作原理：1.写入利用雪崩注入法。源极接地；漏极接6V；控制栅12V脉冲，宽10 s。2.擦除用隧道效应。控制栅接地；源极接12V脉冲，宽为100ms。因为片内所有叠栅管的源极都连在一起，所以一个脉冲就可擦除全部单元。3.读出：源极接地，字线为5V逻辑高电平。6V0V12V10 s0V12V100ms快闪存储器特点：集成度高，容量大，成本低，使用方便。5V