2022年单片机开发技术

第1章机械工业出版社同名教材配套电子教案第1章微型计算机系统基本知识

微型计算机具有体积小，功耗低重量轻，价格低，可靠性高，开发使用简便等一系列优点，自问世以来得到了非常广泛的应用。§1-1微型计算机和单片机的发展概况一、微型计算机的发展概况1、PC机：PC机系统全力实现海量高速数据处理，兼顾控制功能。2、单片机：单片机系统全力满足测控对象的测控功能，兼顾数据处理能力。形成两大分支：二、单片机的发展概况可分为四个阶段:目前，应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。

第一阶段：单片机探索阶段。

第二阶段：单片机完善阶段。

第三阶段：8位机和16位机争艳阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。

第四阶段：微控制器全面发展阶段。80C51优点：①性能价格比高；②开发装置多；③国内技术人员熟悉；④芯片功能够用适用；⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。三、单片机的特点

⑴有优异的性能价格比。

⑵集成度高，体积小，可靠性好。

⑶控制能力强。

⑷低功耗,低电压,便于生产便携式产品。⑸易扩展。

四、单片机的应用

⑴智能化家用电器。

⑵办公自动化设备。

⑶商业营销设备。

⑷工业自动化控制。

⑹智能化通信产品。

⑸智能化仪表。

⑺汽车电子产品。

⑻航空航天系统和国防军事、尖端武器等。

五、单片机技术的发展趋势⑴8位单片机仍然是主流机型；⑵全盘CMOS化趋势；⑶OTPROM/FlashROM成为ROM供应主流状态；⑷推行串行扩展总线；⑸RISC体系结构大发展；⑹实现全面低功耗管理；⑺根据不同需求发展个性化单片机；⑻大力发展专用型单片机；⑼在单片机中嵌入驻机软件；§1-2单片机系统组成概述组成单片机系统的物理实体；有两大部分组成:对硬件使用和管理的程序。⑴

硬件：⑵软件：CPU外部设备时钟图1-2单片机系统的硬件结构框图ROMRAM定时计数器中断系统I/O接口复位(DB)(CB)(AB)一、硬件

⒈微处理器⑴寄存器阵列：通用寄存器，专用寄存器；⑵运算器：累加器，暂存寄存器，标志寄存器，算术逻辑单元；⑶控制器：程序计数器PC，指令寄存器，指令译码器，定时和控制逻辑电路。

2.总线：用于传送信息的公共途径。总线分为：⑴数据总线⑵地址总线⑶控制总线⒊存储器：

作用：存放程序和数据

⑴存储器分类

RAM

特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便；

电源断电后，存储信息丢失。

作用：存放各种数据。

ROM

特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。

作用：存放固定程序和数据。

ROM分类：

①MaskROM（掩膜ROM）

②OTPROM（OneTimeProgrammableROM）

③EPROM（Ultra-VioletErasableProgrammableROM）

④E2PROM（ElectricallyEPROM）

⑤FlashROM

⑵存储器结构①存储体；②地址译码器；③控制电路：片选控制、读/写控制和带三态门的输入/输出缓冲电路。

⑶存储器的读写操作

⑷堆栈：暂时存放子程序断口地址、中断断口地址和其他需要保存的数据。⒋输入/输出设备及其接口电路

⑴输入设备；

⑵输出设备；

⑶I/O接口电路。输入输出设备一般不能与CPU直接相连，而是通过某种电路完成寻址、数据缓冲、输入输出控制、功率驱动、A/D、D/A等功能，这种电路称为I/O接口电路。

二、软件

单片机程序设计语言可分为三类：⑴机器语言⑵汇编语言⑶高级语言MCS-51型单片机使用汇编语言。§1-3计算机中数的表示方法及运算

引言:●

十进制数是人们习惯使用的进制。●

计算机只能“识别”二进制数。●

为了书写和识读方便，计算机程序需要用十六进制数表示。●

十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相互转换和

运算方法，是学习计算机必备的基础知识。一、二进制、十进制和十六进制数⒈十进制数主要特点：①基数是10。有10个数码（数符）构成：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。②进位规则是“逢十进一”。【例】

1234.56

=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

上述，103、102、101、100、10-1、10-2

称为十进制数各数位的“权”。⒉二进制数

主要特点：①基数是2。只有两个数码：0和1。②进位规则是“逢二进一”。每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。

二进制数用尾缀B作为标识符。【例】=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2

其中，22、21、20、2-1、2-2称为二进制数各数位的“权”

⒊十六进制数

主要特点：①基数是16。共有16个数符构成：0、1、…、9、A、B、C、D、E、F。其中，A、B、C、D、E、F代表的数值分别为10、11、12、13、14、15。②进位规则是“逢十六进一”。十六进制数用尾缀H表示。【例】A3.4H

=10×161+3×160+4×16-1

其中，163、162、161、160、16-1、16-2称为十六进制数各数位的“权”。十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表

十进制数十六进制数二进制数十进制数十六进制数二进制数000H0000B110BH1011B101H0001B120CH1100B202H0010B130DH1101B303H0011B140EH1110B404H0100B150FH1111B505H0101B1610H00010000B606H0110B1711H00010001B707H0111B1812H00010010B808H1000B1913H00010011B909H1001B2014H00010100B100AH1010B2115H00010101B二、数制转换

⒈二进制数与十六进制数相互转换

⑴二进制数转换成十六进制数

①整数部分：

自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代；

②小数部分：

自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；

二进制十六进制二进制十六进制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115⑵十六进制数转换成二进制数每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。②十进制数整数转换成十六进制数的方法：

除16取余法

⒊十进制数转换成二进制数、十六进制数①十进制小数转换成二进制小数的方法：

乘2取整法⑴整数部分的转换①十进制整数转换成二进制整数的方法：

除2取余法⑵小数部分的转换②十进制小数转换成十六进制小数的方法：

乘16取整法三、二进制数和十六进制数运算【例】 00110101B + 10011100B

⒈二进制数加法运算规则：0+0=0，0+1=1+0=1，1+1=0（向高位进1）。11010001B【例】 10110101B - 10011100B

规则：0–0=0，1–0=0，1–1=0，

0–1=1（向高位借1）。⒉二进制数减法运算

00011001B

1101

⒊二进制数乘法运算规则：0×0=0，1×0=0×1=0，1×1=1。【例】 1101B×1001B1110101B+1101

⒋二进制数除法运算规则：0÷0=0，0÷1=0，1÷1=1。11110【例】

1101√11101101001－

1101－

1101⒌二进制数“与”运算规则：0∧0=0，1∧0=0， 1∧0=0，1∧1=1。【例】 10110101B ∧ 10011100B10010100B规则：0∨0=0，1∨0=0，

1∨1=0，0∨1=1。⒍二进制数“或”运算【例】 10110101B ∨ 10011100B10111101B⒎二进制数“异或”运算规则：0⊕0=0，0⊕1=1，1⊕0=1，1⊕1=0。【例】 10110101B ⊕ 10011100B00101001B二进制数用尾缀B作为标识符。称为十六进制数各数位的“权”。电源断电后，存储信息丢失。先将十六进制数转换成二进制数，【例】 10110101B高3位组低4位组②小数部分：

自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；⑻航空航天系统和国防军事、尖端武器等。第1章微型计算机系统基本知识【例】 10110101B4位与4位之间按十进制进位。⑸RISC体系结构大发展；②十进制数整数转换成十六进制数的方法：⑶控制器：程序计数器PC，指令寄存器，11018.十六进制数运算先将十六进制数转换成二进制数，然后根据二进制运算法则进行运算，再转换成十六进制数。四、原码、反码和补码数的正负表示形式：

D7=1表示负数，D7=0表示正数。D7D6D5D4D3D2D1D0符号位数值位

§1-4常用编码

8421BCD码称为二-十进制数或简称BCD码(BinaryCodedDecimalCode)，用标识符[……]BCD表示。

特点：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。一、8421BCD码⒈编码方法

二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符0～9用4位二进制码0000～1001表示而已；

每4位以内按二进制进位；

4位与4位之间按十进制进位。

⒉转换关系

⑴BCD码与十进制数相互转换关系

⑵BCD码与二进制数相互转换关系

BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。

【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。解：01000011B=67=[01100111]BCD

需要指出的是:

决不能把[01100111]BCD误认为二进制码01100111B，二进制码01100111B的值为103，而[01100111]BCD的值为67，显然两者是不一样的。⒊BCD码运算

BCD码用4位二进制数表示，但4位二进制数最多可表示16种状态，余下6种状态，1010～1111在BCD编码中称为非法码或冗余码。在BCD码的运算中将会