单片机技术教学

1、单片机技术教学课件第1页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二课程的特点： 以应用为目的，实践性强硬件与软件紧密结合学习方法：课前预习，课后复习理清概念，勤于实践广览书刊、网络，立足实际应用第2页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二第1章 绪论第2章 80C51的结构和原理第3章 80C51的指令系统第4章 80C51的程序设计第5章 80C51的中断系统及定时/计数器第6章 80C51的串行接口第7章 80C51的系统扩展第8章 80C51的测控接口第9章 80C51应用系统设计方法课程内容：第3页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二第1章

2、 绪 论 1.1 数制与编码的简单回顾1.2 电子计算机的发展概述1.3 单片机发展过程及产品近况1.4 单片机的特点及应用领域1.5 单片机应用系统开发简述本章内容： 第4页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.1 数制与编码的简单回顾1.1.1 数制1.1.2 编码1.1.3 计算机中带符号数的表示第5页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 数制：是计数的规则 （亦称计数制）1.1.1 数制 十进制：生活中最熟悉的进位计数制。 符号：0，1，9 规则：逢十进一 二进制：计算机中采用的计数制 符号：0，1 规则：逢二进一 特点：便于实现，不便记忆第6页，

3、共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二字节：8个位MSBLSB D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位号：字节： 有28个值（0255） LSB：最低有效位，D0位 MSB：最高有效位，D7位第7页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二字：2字节，16位 有216个值（065535） MSB：D15位 十六进制：用于代码和数据的缩写 符号： 0，1，9，A，B，F 规则：逢十六进一 特点：二进制4位十六进制1位第8页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 为了区分数的不同进制，可在数的结尾以一个字母标示。 十进制：D（或不带字母） 二进制

4、：B 十六进制：H第9页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二第10页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 字符的编码-ASCII码 采用美国标准信息交换码（即ASCII码）1.1.2 编码例：字符“0”30H 字符“A”41H 字符“a” 61H 控制符CR 0DH第11页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 十进制数的编码-BCD码 用二进制表示十进制数的代码。 1个字节表示2位十进制数的代码，称为压缩的BCD码。例：25的压缩BCD码为25H （注意：其十六进制值为19H) 第12页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二

5、非压缩BCD码：8位码表示1位十进制数（高4位填0）的编码 2个BCD码的运算可能出现非法码，这时要对所得结果进行调整。 采用压缩的BCD码比采用非压缩的BCD码节省存储空间。非法码：4位代码在1010B1111B范围时。第13页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.1.3 计算机中带符号数的表示 一、机器数及其真值 数在计算机内的表示形式称为机器数 这个数本身称为真值例：正数 +100 0101B（+45H） 100 0101B0 （ 45H）真值例：负数 - 101 0101B（- 55H） 101 0101B1 （ D5H）真值第14页，共51页，2022年，5月20

6、日，2点50分，星期二二、原码和反码 原码：最高位为符号位，数值为绝对值 反码： 正数的反码与其原码相同 负数的反码符号位为1，数值位为其原码数值位逐位取反 采用原码和反码表示时，符号位不能同数值一道参加运算。第15页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二三、补码 正数的补码与其原码相同 负数的补码为其反码末位加1计算机中，带符号数的运算均采用补码。例：正数 +100 0101B（+45H） 100 0101B0 反码 100 0101B0 补码例：负数 - 101 0101B （- 55H） 010 1010B1 反码（AAH） 010 1011B1 补码（ABH）第16页，

7、共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二由补码求其真值的方法 求补得到原码（符号位+数值位） 依原码求真值。如：补码为：1010 1011B求补得：1101 0101B真值为：-55H。第17页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二补码的优点：将减法运算转换为加法，且数值连同符号位可一起参加运算例：45H-55H= -10H 45H补： 0100 0101+-55H补： 1010 1011 -10H补： 1111 0000 求补得原码： 1001 0000真值： - 001 0000 （10H）第18页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二反码：范围

8、是：+127 -127； “0”有2种表示补码：范围是：+127 -128； “0”有1种表示第19页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.2 电子计算机的发展概述1.2.1 电子计算机的问世及其经典结构1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，标志着计算机时代的到来。ENIAC开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响 。第20页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二冯诺依曼提出“程序存储”和“二进制运算”的思想，构建了计算机经典结构：第21页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 电子计算机经历了五个时代：

9、电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机超大规模集成电路计算机结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架第22页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.2.2 微型计算机的组成及其应用形态一、微型计算机的组成 1971年1月，INTEL公司的特德霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器（即Intel 4004）。4004微处理器第23页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 微处理器、存储器加

10、上I/O接口电路组成微型计算机。第24页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二二、微型计算机的应用形态 可以分为3种： 多板机（系统机） 工业PC机 也属于多板机。 单板机 单片机: 集成了CPU、存储器、I/O接口电路的单芯片微型计算机。第25页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二三种应用形态的比较 ：单板机单片机系统机（多板机）第26页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 系统机（桌面应用）属于通用计算机，主要用于数据处理、办公自动化及辅助设计。 单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及

11、军事电子设备等系统。 单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。第27页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.3 单片机的发展过程及产品近况1.3.1 单片机的发展过程三个主要阶段： 单芯片微机形成阶段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机 。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。 特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。 第28页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向

12、控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种 。 性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片机：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。第29页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 微控制器化阶段 特点：片内面向测控系统电路增强，使之可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。 1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节R

13、AM、5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。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。第30页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.3.2 单片机产品近况 ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列 Philips公司的80C51、80C552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（50MIPS）系列 Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机 80C51系列产品繁多，主

14、流地位已形成，已推出的与80C51兼容的主要产品有：第31页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 非80C51结构单片机新品不断推出，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 。第32页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.4 单片机的特点及应用领域1.4.1 单片机的特点 控制性能和可靠性高 可对I/O端口直接操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。由于CPU、存储器及I/O接口集成在同

15、一芯片内，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响。体积小、价格低、易于产品化 应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。第33页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.4.2 单片机的应用领域 智能仪器仪表 机电一体化产品实时工业控制分布式系统的前端模块家用电器第34页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二1.5 单片机应用系统开发简介1.5.1 单片机应用系统的开发 单片机自身没有开发功能，必须借助开发机来完成如下任务： 排除硬件故障和软件错误 程序固化到程序存储器芯片中。 正确的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设

16、计目标。完成该目标的过程称为单片机应用系统的开发。第35页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二指令的表示形式指令是让单片机执行某种操作的命令。指令按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器中。如：04H:累加器A的内容加1，难记！INC A，记忆容易。称为符号指令。0000 0100B04H第36页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 汇编或编译 将符号指令转换成机器码的过程称为汇编。常用的汇编方法有三种： 手工汇编 利用开发机的驻留汇编程序进行汇编 交叉汇编现在常采用高级语言（如C51）进行单片机应用程序的设计。第37页，共51页，2022年，5月20日

17、，2点50分，星期二 独立型仿真器开发1.5.2 单片机应用系统传统开发方式第38页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 非独立型仿真器开发 第39页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 SST公司推出的SST89C54和SST89C58芯片有SuperFLASH存储器，利用这种存储器可以进行高速读写的特点，能够实现： 在系统编程（ISP） 在应用编程（IAP）。1.5.3 单片机开发方式的发展应用程序的编辑、汇编（或编译）、模拟运行，然后实现目标程序的串行下载。第40页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 Microchip公司推出的PI

18、C16F87X中内置有在线调试器ICD功能还配置了具有ICSP功能的简单仿真器和烧写器。通过PC机串行电缆就可以完成对目标系统的仿真调试 。第41页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 1.第一台计算机的问世有何意义？ 2.计算机由哪几部分组成？ 3.微型计算机由哪几部分构成？ 4.微处理器与微型计算机有何区别？ 5.什么叫单片机？其主要特点有哪些？ 6.微型计算机有哪些应用形式？各适于什么场合？ 7.当前单片机的主要产品有哪些？各有何特点？ 8.简述单片机的开发过程。 9.常用的单片机应用系统开发方法有哪些？思考题与习题第42页，共51页，2022年，5月20日，2点50分

19、，星期二1.第一台计算机的问世有何意义？1946年第一台计算机ENIAC的问世标志着人类计算工具历史性变革的机器研制完成。虽然这台计算机使用18000只电子管，重达30吨，占地160多平方米，功率为150kW，价值40万美元，且运算速度仅为5000次/s。但它开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生活和生活方式乃至思维方式都产生了巨大的影响。第43页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二2.计算机由哪几部分组成？由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成第44页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二 3.微型计算机由哪几部分构成？微处理器、存储器和输入/输出接口电路组成第45页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二4.微处理器与微型计算机有何区别？微处理器由运算器和各种寄存器组成，而微型计算机由微处理器、存储器和输入/输出接口电路组成。微处理器是微型计算机组成的一部分。第46页，共51页，2022年，5月20日，2点50分，星期二5.什么叫单片机？其主要特点有哪些？集成了CPU、存储器、I/O接口电路的单芯片微型计算机。特点：控