第一章 单片机基础知识(1) 2

1、单片机原理(yunl)与应用-基础知识于瑞红201308共五十页目 录 第1章 单片机基础 第2章 单片机指令系统与汇编语言程 序设计(shj) 第3章 单片机C语言程序设计 第4章 单片机中断系统 第5章 单片机定时器与计数器 第6章 单片机串行通信系统参考资料共五十页第1章 单片机基础(jch)1.1 概述1.2 MCS-51单片机硬件(yn jin)基础共五十页学单片机需要(xyo)什么基础？什么是单片机、单片机能做什么、怎么开始学习单片机。学单片机需要的一些预备知识。主要(zhyo)内容1.1 概述共五十页与以前所学的知识关联很少；只需要掌握(zhngw)很基本的数电模电知识，如二进制

2、、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等；用C语言编程，需具备简单的C语言基础；所有人都站在了同一起跑线上;学习单片机需要(xyo)什么基础共五十页1、微型计算机硬件结构(jigu) 常见的微机外形台式微机便携式微机立式微机什么(shn me)是单片机共五十页微型计算机硬件结构 微机硬件(yn jin)组成 显示器主机(zhj)键盘鼠标共五十页硬件系统构成微机(wi j)的实体和装置软件系统微机系统(xtng)所使用的各种程序的总称软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。 软件系统+微型计算机系统运 算 器控 制 器CPU存 储 器输入接口电路输入设备输

3、出设备输出接口电路硬件系统微型计算机系统共五十页CPU输入设备输出设备软件系统+微型计算机系统硬件系统输入接口设备输出接口设备运 算 器控 制 器存 储 器在一片集成电路(jchng-dinl)芯片上集成微处理器（CPU）、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机（MCU，Micro Controller Unit）。简单说，就是集成在一个芯片上的微型计算机单片机实质上就是一个芯片单片微型计算机共五十页 单板机 单板机将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配(zhungpi)在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中）

4、，就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。共五十页单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型(wixng)计算机原理的教学及简单的测控系统，现在已很少使用。共五十页 单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而(cng r)构成了单芯片微型计算机，即单片机。单板机单片机共五十页单片机内部结构示意图 C P U 存 储 器定 时 器 / 计 数 器 中 断 系 统P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口共五十页组成： CPU(进行运算、控制) RAM(数据存储器) I/O口(串口、并口等) ROM(程序存储器) PC机： 上述部件

5、(bjin)以芯片形式安装在主板上。 单片机：上述部件被集成到单芯片中。通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/光驱、音箱、打印机、扫描仪等外设。单片机则只是一片(y pin)集成电路。（100、48、40、32、28、20、16、8条引脚）。单片机与计算机之异同功能： PC机： 数据运算、采集、处理、存储、传输； 单片机：控制（或受控于）外设。通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传输；单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。 共五十页单片机的特点(tdin)体积小，重量轻电源(dinyun)单一，功耗低功能强，价格低运行速度快，抗干扰能力强，可靠

6、性高可以嵌入到电子产品中嵌入式应用系统实用范围广泛共五十页 嵌入式系统即嵌入到目标功能体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。换言之，嵌入式系统是指以应用为中心，以电子计算机技术为基础，并且软硬件可以裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本(chngbn)、体积、功耗等有特别要求的专用计算机系统。 也就是说嵌入式系统是把计算机直接嵌入到应用系统中。这种计算机（或处理器）是作为某个专用系统中的一个部件而存在的，其本身的存在并非目的而只是手段。嵌入式系统（Embedded system）是嵌入式计算机系统的简称。嵌入式系统(xtng)定义共五十页嵌入式系统(x

7、tng)与单片机的关系 嵌入式系统通常有工控机、通用CPU模块、嵌入式微处理器（Embedded Processor）和嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。前两者是基于通用计算机系统，即将通用计算机系统用于测控对象。后两者则是基于芯片(xn pin)形态的嵌入式系统。嵌入式微控制器则是以嵌入式系统的概念给传统单片机定位的称呼。故单片机是典型的嵌入式系统。 单片机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，故由单片机构成的系统是发展最快、品种最多、数量最大、应用最广的嵌入式系统。共五十页单片机发展(fzhn) 1971年intel公司(n s)研制

8、成功世界上第一台4位微处理器；1973年intel公司研制成功8080 8位微处理器;1976年intel公司推出MCS-48系列8位单片机;80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机。共五十页主要单片机厂商：Intel公司：8048、8051（8位）；8096（16位）；80960（32位）。Motorola公司：MC-6801（8位）；68H16（16位）；68HC332（32位）。另外(ln wi)Zilog公司；日本NEC公司；荷兰Philips公司等由于8位单片机基本能满足目前大多数应用系统的要求，所以(suy)目前8位单片机仍是应用主流。共五十页MCS-51系列

9、(xli)单片机51子系列：基本型，根据片内ROM的配置(pizh)，对应芯片依次为8031、8051、8751、8951。52子系列：增强型，对应芯片依次为8032、8052、8752、8952共五十页Intel公司推出的MCS-51系列(xli)单片机：集成 8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。共五十页8051与80C51的比较(bjio)指令系统一致（兼容），保证(bozhng)软件的可移植性。引脚信号、总线一致（兼容），保证在系统扩展和接口方面的一致性。80C51是在8051

10、芯片基础上发展起来的。80C51系列是在芯片的制造工艺上对8051系列进行了改进。8051系列采用HMOS工艺，高速度、高密度80C51系列采用CHMOS工艺，高速度、高密度、低功耗80C51系列芯片在功能增强方面也做了许多工作。我们通常称80C51芯片为低功耗芯片。共五十页单片机产品(chnpn)近况 ATMEL公司(n s)融入Flash存储器技术的AT89系列； Philips公司的80C51、80C52系列； 华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列； LG公司的GMS90/97低压高速系列； Maxim公司的DS89C420高速（5

11、0MIPS）系列； STC公司的STC89CXX系列； 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：共五十页 非80C51结构单片机新品不断(bdun)推出，给用户提供了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非80C51系列的主要产品有：Intel的MCS-96系列(xli)16位单片机 ； Microchip的PIC系列RISC单片机 ；TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。共五十页单片机型号(xngho)识别 STC89C 52RC40C-PDIP0721公司(n s) 名称系列CMOS 内部ROM空间 工作频率 40MHZ封装形式生产日期

12、 年 周商业 级共五十页应用领域工业自动化：过程控制、数据采集和测控、机器人、机电(jdin)一体化仪器仪表：医疗电子、智能仪表、自动化仪器家用电器：冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备共五十页应用领域信息(xnx)、通信：计算机、打印机、磁盘驱动器、传真机、复印机、电话机、考勤机军事：飞机、大炮、坦克、军舰、导弹、雷达共五十页单片机的发展趋势(1) CMOS化(2) 低电压化和低功耗化(3) 低噪声和高可靠性(4) 大容量化(5) 高性能化(6) 小容量和低价格化(7) 外围电路内装化(8) 串行扩展(kuzhn)技术共五十页实践第一。必要的理论知识。做工程项目积累经验。（可在网络

13、上搜集题目，也可自己有什么想法大胆的去试验）多交流：同学(tng xu)之间、网络之间。拒绝技术保护多思考：自我批评。千锤百炼出精品多辩论：多批评。群众的力量是强大的怎么(zn me)开始学习共五十页预备(ybi)知识电平(din pn)特性数在计算机内的表示二进制与十六进制的表示及转换二进制的逻辑运算共五十页关于电平(din pn)特性数字电路中只有两种电平：高和低（本课程中）定义(dngy)单片机为TTL电平： 高 +5V 低 0VRS232电平：计算机的串口 高 -12V 低+12V 所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片max232。共五十页数在计算机内的表示(biosh)计算

14、机中的数通常(tngchng)有两种：无符号数和有符号数。 无符号数-二进制形式表示，例如：123表示成01111011B。 有符号数-机器数，它的数值称为机器数的真值。 符号位数值位机器数在计算机中有三种表示法：原码、反码和补码。 + 0- 1共五十页原码(yun m)符号位绝对值注意: （1）原码(yun m)表示范围为-(2n-1-1)+(2n-1-1)，例如：8位的范围为-127+127。（2）原码表示时，-0的编码为10000000，+0的编码为00000000。（假设机器字长为8位）【例1-1】 求+67、-25的原码（机器字长8位）因为 所以+67=67=1000011B +67

15、原=01000011B-25=25=11001B -25原=10011001B格式:共五十页反码(fn m)【例1-2】 求+67、-25的反码（机器(j q)字长8位）。因为 所以+67原=01000011B +67反=01000011B-25原=10011001B -25反=11100110B符号位0绝对值符号位1绝对值各位取反格式:正数负数注意: （1）反码表示范围为-(2n-1-1)+(2n-1-1)，例如：8位的范围为-127+127。（2）反码表示时，-0的编码为11111111，+0的编码为00000000。（假设机器字长为8位）共五十页补码(b m) 【例1-3】 求+67、-

16、25的补码(b m)（机器字长8位）。因为 所以+67原=01000011B +67补=01000011B-25原=10011001B -25补=11100111B 符号位0绝对值符号位1绝对值各位取反格式:正数负数+1注意: （1）补码表示范围为-(2n-1)+(2n-1-1)，例如：8位的范围为-128+127。（2）补码表示时，-0的编码为00000000，+0的编码为00000000。（假设机器字长为8位）共五十页 引入补码的概念可以(ky)把减法转化为加法， 即：减去一个数等于加上这个数的补码。 例：验证(ynzhng)：溢出丢失共五十页字符(z f)在计算机内的表示 ASCII码A

17、merican Standard Code for Information Interchange 共五十页其中(qzhng)： 称为权数 制1）十进制 特点：每一位数有09十个数码，计数基数为10 进位方式(fngsh)为逢十进一，且一个十进制数可以用加 权的形式展开。另外:共五十页2)二进制特点：每一位有0，1两个数码(shm)，计数基数为2，进位方式为 逢二 进展开式：结论： 二进制加权展开式的和等于(dngy)二进制数所对应的十进制数共五十页3）十六进制(sh li jn zh)特点：每一位有09,A,B,C,D,E,F十六个数码(shm)，计数基数为16进位方式逢十六进一结论:十六进

18、制数的加权展开式之和等于它所对应的十进制数。共五十页4）十、二、十六进制(sh li jn zh)数的比较十进制：日常生活中常用(chn yn)，但在电子线路中难以实现二进制：由于它每一位只有0或1少两个数码，刚好与电路中 的高低电平对应,因此二进制数在电路中易于实现。十六进制：在计算机领域中常用，是二进制的简短表示形式。共五十页2020202120212021余数(ysh)倒排数制转换(zhunhun)1）十进制数转换为非十进制数方法：“除基取余倒排法”十进制整数例 1：将 转换为二进制数共五十页 =16101611共五十页2）二进制数和十六进制(sh li jn zh)数之间的相互转换规律(gul)：一般把四个二进制数放在一起转换成一个十六进制数共五十页 各种( zhn)进位制的对应关系 十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制000910019111101010A2102111011B3113121100C41004131101D51015141110E61106151111F71117161000010810008共五十页