《片机讲解》PPT课件.ppt

1、单片机原理与接口技术 耿文静,单片机原理与接口技术,第1章单片机概论 第2章MCS-51单片机的结构 第3章MCS-51单片机指令系统 第4章MCS-51单片机程序设计 第5章 中断系统 第6章 单片机的定时计数器 第7章 串行接口 第8章 并行接口 第9章 MCS-51单片机存储器扩展、接口技术 第10章 单片机系统设计与开发,第1章 单片机概论,单片机系统与单片机开发系统 1.1计算机发展简史 1.2单片机的发展及应用 1.3计算机运算基础 什么是单片机,本 章 要 求,了解单片机的概念； 了解单片机的分类和应用； 掌握各种数制的特点和相互转换； 掌握数码的使用。,什么是单片机 单片机就是

2、单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)，也称为微控制器。 把计算机的主要部件:CPU、存储器（RAM、ROM）、I/O接口、中断系统、定时/计数器等集成到一片集成电路芯片上，就成了单片机，主要用于控制领域。,普通计算机系统通常由多块印刷电路板制成：,CPU,CPU芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口 芯片,定时计数器 芯片,A/D、D/A 芯片,单板机,印 刷 电 路 板,单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I / O口,单片机,单片机系统与单片机开发系统 单片机系统是为实现某一控制应用需要由用户设计的，围绕单片

3、机芯片而组建的计算机应用系统，由硬件、软件两部分组成。 单片机开发系统是单片机系统开发调试的工具。比如仿真器。,单片机系统的组成,单片机系统,1.1 计算机发展简史 1.1.1 第一台电子计算机的出现 1946.2 美国宾西法尼亚大学、ENIAC、30吨、18000只电子管、150平方米、150KW、5000次/S、40万美元 1.1.2现代计算机的分类 1.大型、巨型计算机：是一个国家科技实力的象征 2.小型、微型计算机：1971年美国研制成功,1.2单片机的发展及应用 1.2.1单片机的发展 1971年 1位单片机 1976年 Intel公司 8位MCS-48系列 1980年 Intel公

4、司 8位MCS-51系列 1983年 Intel公司16位MCS-96系列,1.2.2单片机的应用 以单片机为核心的应用系统广泛应用于： 家用电器； 工业过程控制； 仪器仪表； 智能武器； 航空、汽车等领域。,1.3 计算机运算基础 计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数的形式表示的。它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器具有逻辑性。,1.3.1数制 在进位计数制中，所使用的数码的个数称为“基”（如十进制的基是10），基在相应位上的相应位次幂称为该位的“位权”（如100、101、102、103）。 （1）十进制数： 1

5、985 = 1000+900+80+5 = 1103+9102+8101+5100 特点：有0 9 十个不同的符号。 逢十进一，基为10。 一般用下脚标 D 表示，如 1985D ,或无下脚标。,（2）二进制数： 特点：有0，1两个不同的符号。 逢二进一，基为2。二进制数的下脚标为B 二进制数每一位的权是：以小数点分界， 24 , 23 , 22 , 2 1, 2 0 . 2 -1, 2 -2, 2 - 3, （3）十六进制数： 特点：有0 9 ，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。 逢十六进位，基为16。用下脚标 “H” 表示十六进制数。 （4）八进制数： 特点：有0 7 共八个不同

6、的符号。 逢八进位，基为8。用下脚标 “O” 表示八进制数。,1.3.2各种数制的转换 1.任意进制转换为十进制 原则：各位上的数字乘以其位权之和。 例 1、将数(10.101)2, (46.12)8, (2D.A4)16转换为十进制。 （10.101)2=121+020+12-1+02-2+12-3=2.625 (46.12)8=481+680+18-1+28-2=38.156 25 (2D.A4)16=2161+13160+1016-1+416-2 =45.640 62,2.十进制转换成二、八、十六进制 (1) 整数部分: 除基取余法，倒序写。 例 2 将（168)10转换成二、 八、 十

7、六进制数。,(2) 小数部分: 乘基取整法，顺序写。 例3、把（0.645）10转换成二、八、十六进制,故： (0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16,3. 二进制数与十六进制数之间的转换 1位十六进制数与4位二进制数一一对应；,二进制数转换成八进制数与上述类似。,十六进制数转换为二进制： 9 A B . 7 C 5 H,1001 1010 1011 . 0111 1100 0101B,二进制数转换十六进制数: 0001 1011 1110 0011 . 1001 0111 1000B,1 B E 3 . 9 7 8H,例4 将（3740.562）

8、8转换成二进制数。 解：各十进制数与二进制数组的对应关系如下： 3 ， 7 ， 4 ， 0 . 5 ， 6 ， 2 011，111，100，000.101，110，010 所以原八进制数转换为（11111100000.1011110011）2 。 例5 将二进制数1111101011011.10111转换成十六进制数。 解：0001，1111，0101，1011.1011，1000， 1 ， F ， 5 ， B . B ， 8。 例6 将（2AF.C5）16转换成二进制数。 解： 2 ， A ， F . C ， 5 0010，1010，1111.1100，0101 所以原十六进制数转换为（00

9、1010101111.11000101）2,1.3.3二进制的运算 1.二进制的算术运算 1）二进制加法 000，011，101，110（进位1）。 2）二进制减法 000，011（有借位），101，110。 3）二进制乘法 000，010，100，111。 4）二进制除法 二进制除法是二进制乘法的逆运算。,2.二进制的逻辑运算 1）“与”运算（AND） 又称逻辑乘,符号“ ”或“”,有0为0 A B AB AB AB 0 0 0 00 0 0 1 0 01 1 1 0 0 10 1 1 1 1 11 1 2)“或”运算（OR） 又称逻辑加,符号“ ”或“”,有1为1,3)“非”运算（NOT）

10、 用/A表示 4)“异或”运算（XOR） 用符号“ ”表示,相同为“0”，相异为“1” A /A ABAB 0 1 00 0 1 0 01 1 10 1 11 0,例7.已知A11110101B，B00110000B， 计算/A，AB，AB，AB。 解：A的“非”运算： /A00000101B A和B的“与”运算： 1111 0101 0011 0000 0011 0000 A和B的“或”运算： 1111 0101 0011 0000 1111 0101 A和B的“异或”运算： 1111 0101 0011 0000 1100 0101,1.3.4数的表示方法及运算 1、机器数与真值 机器只认

11、识二进制数：0、1。 这是因为，电路状态常常有两种情况， 如：电路的通、断；高电平、低电平；可用0、1表示。 在机器中，这种0、1、0、1的表现形式称为机器数。 机器数分为无符号数、带符号数。 无符号数如：00000001、10010011、01010010、 等等，范围：00H FFH。 有符号数如：+1010110B、-1101001B、等等,01010110B、,11101001B,2、机器数的编码及运算 对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。 （1）原码 将数“数码化”，原数前“+”用0表示，原数前“-”用1表示，数值部分为该数本身，这样的机器数叫原码。 如，+

12、3原 = 00000011B -3原 = 10000011B 0有两种表示方法：00000000 +0 10000000 -0 原码最大、最小的表示：+127、-128,（2）反码 规定：正数的反码等于原码； 负数的反码是将原码的数值位各位取反，符号位不变。 如：-4反= 11111010 B 反码范围：-128 +127 两个0： +0 00000000 B -0 11111111 B,（3）补码 运用补码可使减法变成加法。 规定：正数的补码等于原码。 负数的补码求法：反码 + 1 如，设X = - 0101110 B ， 则X原 = 10101110 B 则X补 = X反 + 1 = 11

13、010001 + 00000001 = 11010010 B 如，+6补 = +6原 = 00000110 B -6补 = 11111001 + 00000001 = 11111010 B 8位补码的范围 128 +127。 0 的个数：只一个，即00000000,而10000000 B是-128的补码。 原码、反码、补码对照表：见下表,八位二进制数所能表示的数据范围 机器数 无符号数 原码 反码 补码 00000000 0 +0 +0 +0 00000001 1 +1 +1 +1 . . . . . 01111111 127 +127 +127 +127 10000000 128 -0 -1

14、27 -128 10000001 129 -1 -126 -127 . . . . . . . . . . 11111110 254 -126 -1 -2 11111111 255 -127 -0 -1,（4）补码的运算 当X0时，X补= X反=X原 X补补 = X原 X补+ Y补 = X+Y 补 X-Y 补= X+（-Y）补 例：已知 X=52 Y=38 求X-Y 方法1： 减法： X-Y = 52-38 =14 0 0 1 1 0 1 0 0 -） 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0,方法2： 加法 X-Y = X-Y补补 = X补+-Y补补 = 52补+ -3

15、8补补 = 14 补 =14 52补： 0 0 1 1 0 1 0 0 -38补：+） 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0,自然丢失 计算机在做算术运算时，必需检查溢出，以防止发生错误,(5) 运算的溢出问题 由于计算机中表示数据的字长（位数）有一定限制，所以数据的表示应有一个范围。 如字长8位时； 补码范围-128+127 若运算结果超出这个范围，便溢出。 例： 98补： 0 1 1 0 0 0 1 0 25补：+）0 0 0 1 1 0 0 1 123补 0 0 1 1 1 1 0 1 1 未溢出 0 0 Cs+1 Cs（未溢出）,85补： 0 1 0 1

16、0 1 0 1 47补：+）0 0 1 0 1 1 1 1 132补： 1 0 0 0 0 1 0 0 溢出 0 1 Cs+1 Cs （溢出） 错：两个正数相加和为负数。 - 85补： 1 0 1 0 1 0 1 1 - 47补：+）1 1 0 1 0 0 0 1 - 132补：1 0 1 1 1 1 1 0 0 溢出 1 0 Cs+1 Cs 错：两个负数相加和为正数。,- 19补： 0 1 0 1 0 1 0 1 - 79补：+）1 0 1 1 0 0 0 1 - 98补： 1 1 0 0 1 1 1 1 未溢出 1 1 Cs+1 Cs 错：两个负数相加和为正数。 总之：结果正确（无溢出）时

17、，Cs+1 = Cs 结果错误（溢出）时，Cs+1 Cs 溢出判断：溢出 = Cs+1Cs（即结果是0为无溢出；1为有溢出）,（6） 十进制数的编码 对机器：二进制数方便， 对人 ：二进制数不直观，习惯于十进制数。 在编程过程中，有时需要采用十进制运算，但机器不认识十进制数。 怎么办？ 可以将十进制的字符用二进制数进行编码： 00000 5 0101 1010 1111 1 0001 6 0110 1011 2 0010 7 0111 1100 3 0011 8 1000 1101 4 0100 9 1001 1110 这叫做二进制数对十进制编码BCD码。 上述每4位二进制数表示一个十进制字符

18、，这4位中各位的权依次是： 8、4、2、18421 BCD码。,BCD码的运算： 例、 1 8 +） 3 2 1,0 0 0 1 1 0 0 0 +）0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 B是非BCD码（错）,需进行十进制调整：哪位出现非BCD码哪位加6。 0 0 0 1 1 0 0 0 +）0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 （个位大于9，应进1） +） 0 1 1 0 （加6使进1） 0 0 1 0 0 0 0 1 （结果形如21）,BCD码加法规则： 两个BCD数相加时，“某位”的和小于10则保持不变； 两个BCD数相加时，“某位”的

19、和大于9，则和数应加6修正。 BCD码减法规则： 两个BCD数相减时，“某位”的差未发生借位，则差数保持不变； 两个BCD数相减时，“某位”发生了借位，其差应减6修正。 这里“某位”指BCD数中的“个位”、“十位”、“百位”、,加法举例： 0 1 1 0 0 1 0 1 （65） +）1 0 0 1 0 1 1 1 （97） 1 1 1 1 1 1 0 0 +）0 1 1 0 0 1 1 0 （加66调整） 1 0 1 1 0 0 0 1 0 （162） 减法举例： 0 0 1 1 0 1 0 0 （3 4） -） 0 0 0 1 0 1 0 1 （15） 0 0 0 1 1 1 1 1 -）

20、 0 1 1 0 （减6调整） 0 0 0 1 1 0 0 1 （29）,（7）字符信息的表示 计算机能识别0、1、0、1、；这些0、1、0、1、有的 代表数值，有的仅代表要处理的信息（如字母、标点符号、 数字符号等文字符号），所以，计算机不仅要认识各种数字， 还要能识别各种文字符号。人们事先已对各种文字符号进行 二进制数编码。 如，美国信息交换标准码ASCII码，用一个字节表示一个 字符。低7位是字符的ASCII码值；最高位是通信时的 校验位。,综上所述, 计算机中的数可以有各种不同的表示方法, 计算机中以一个字节为一个单元保存数据, 一个字节为8位二进制数,可以有256种组合, 也就是可以

21、表示256个数据, 我们称它为机器数,每一个机器数实际表示的是什么, 要看采用的是那种表示方法。,第2章 MCS-51单片机的结构,2.1 MCS-51系列单片机简介 2.2 MCS-51单片机的信号引脚与结构 2.3 MCS-51单片机的存储器结构 2.4 MCS-51单片机的并行端口 2.5 MCS-51单片机的时序 2.6 MCS-51单片机的工作方式,本章要求: 知道MCS-51系列单片机的几个典型芯片及其特点; 掌握MCS-51系列单片机的管脚使用; 掌握MCS-51系列单片机的存储器结构; 掌握MCS-51系列单片机的特殊功能寄存器的使用.,2.1 MCS-51系列单片机简介 2.1.1 MCS-51单片机的特点 8位,外部可以扩展存储器和接口 2.2.2 MCS-51单片机的种类 MCS-51系列单片机是因特公司1980推出的高档8位机 分为二个子系列，、三个版本：,2.2 MCS-51单片机的信号引脚与结构 2.2.1 封装与引脚:双列直插式,40脚,1.端口线 P0、P1、P2、P3 奇左偶右，占4个角 2.控制线 ALE、/EA、/PSEN RST、XTAL1、XTAL2 3.电源线 VCC、V