微机原理与应用2016

《微机原理与应用2016》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与应用2016（145页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、微微机原理与应用机原理与应用 浙江大学 能源工程学院 钟 崴 Email zhongw Tel 13989882228 648222 2 课程说明 教材 单片机原理与应用 胡辉主编 中国水利水 电出版社 2007 9 课外扩展学习推荐书 实例解读51单片机 完全学 习与应用 杨欣编著 电子工业出版社 2011 4 教学形式 课堂教学 3学时 8周 上机实验 2 学时 8周 特点 内容非常抽象 自学非常困难 难点是语法 逻辑 高级语言学得好 本课程不一定学得好 要求 按时到堂听课 认真独立完成作业 认真完 成上机实验 考核 考试成绩 平时成绩 作业 实验报告 3 课程资料下载 百度网盘 手机登录

2、 13989882228 密码 w648222 4 课程目标及内容结构 第1章 单片机系统基础知识 基本概念 数制 码制 第2章 单片机的结构及原理 系统结构 存储机制 I O口 第3章 80C51的指令系统 让单片机执行任务的各种命令 第4章 汇编语言程序设计 通过指令的组合 完成一项任务 第5章 单片机的定时器 计数器 知识综合应用 课程学习目标 以80C51单片微型计算机系统为例 理解微型计 算机 MicroComputer 的工作原理并掌握基本应用 5 第1章 单片机系统基础知识 1 1 单片机的基本概念及发展 1 2 单片机的特点及应用 1 3 单片机中的数制 1 4 单片机中的码制

3、 1 5 单片机中的编码 1 6 单片机系统中的存储器 学习重点 理解解单片机的基本概念 掌握单片机中的数制 码 制 编码 了解存储器的类型 6 单片机在哪里 输入设备 温度加档 减档按钮 输出设备 4个指示灯 电磁线圈的驱动电路 单片机负责完成从输入设备信号到输出设备动作驱动信号的转换和 控制 7 单片机在哪里 单片机隐藏在我们日常生活的许 多电子产品中 如鼠标 遥控器 洗衣机 机器人等 也广泛应 用于各种工业仪表及控制系统当 中 技术特点 都有输入或输出设备 比如鼠标的按键 遥控器的按 键等是输入设备 洗衣机的电机 机器人的执行机构是输出设备 输入到输出的过程是在单片机 的控制下协调工作

4、8 加速度传感器 DA14580 微控制器 LED数字 显示 步行动作 单片机在小米智能手环中的应用 小米手环原理 在单片机DA14580的控制下通过ADI传感器芯片完 成数据采集实现蓝牙通信 监测运动量 睡眠质量 智能闹钟震动 唤醒等感应功能 DA14580单片机采用32位 ARM Cortex M0 的处理芯片 具有蓝牙功能 42KB系统SRAM 84KB ROM 支持 模拟接口设备完全集成 2 4 GHz CMOS 收发器 9 认识单片机 Intel公司的P8051AH型单片机和Atmel公司AT89S51单片机 10 微型计算机的基本概念 微型计算机 Microcomputer 微处理

5、器 运算器 控制器 程序存储器 数据存储器 I O输出输出电路 微型计算机 MP CPU 微处理器 控制器ALU算术逻辑单元 存储器 程序 数据 输入接口输出接口 外部设备外部设备 表示数据流表示控制流 11 1 1 单片机的基本概念 单片机 Single Chip Microcomputer 将微型计算机的各功 能部件微型化并集成到一块集成电路芯片上 也称单片微型计 算机 微控制器 嵌入式微控制器 目前国际上逐渐采用Micro Controller Unit MCU 来替代 12 单片机的使用方法 1 在计算机上编写和调试程序 2 通过下载器把程序写入单片机ROM 3 单片机 输入设备 输出

6、设备组成单片机系统 4 单片机按照程序功能运行 13 单片机的发展历史 第一阶段 1976 1978 探索 以Intel公司的MCS 48 系列单片 机为代表 第二阶段 1978 1982 完善 Intel公司推出MCS 51 系列单片 机 第三阶段 1982 1990 巩固发展 Intel公司推出MCS 96系列 单片机 80年代中期 Intel公司将8051 内核使用权以专利互 换或出售的形式转给世界许多著名IC制造厂商 Philips 三星 Atmel等 这样8051就变成有众多制造厂商支持的 发展出 上百个品种的大家族 此外还有多家厂商的其他系列产品 第四阶段 1990 繁荣 全面发展

7、 高速 大寻址范围 强运算 能力8位 16位 32位通用单片机及小型廉价专用单片机 14 单片机的发展趋势 CMOS化 CMOS 互补金属氧化物半导体 的特点是低功耗 高密度 低速 低价格 CMOS工艺是今后一段时期单片机发 展的主要途径 TTL 晶体管 的特点是功耗较大 密度较低 高速 而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点 这些特征 更适合于在要求低功耗 如 电池供电 低功耗化 单片机的工作电流已从mA级降到uA级 工作电压在 2 6V之间 许多单片机具有空闲模式和掉电模式 低噪声和高可靠性 单片机内部电路采取新的技术措施 满足更 高的电磁兼容性标准 使产品能适应恶劣的工作环境 大容量化

8、以往单片机内ROM为1 4KB RAM为64 128B 现 ROM可达128KB RAM可达16KB 15 单片机的发展趋势 高性能化 采用精简指令集 RISC 结构和流水线技术 可大幅提 高运行速度 最高已超过100MIPS MIPS 每秒处理的百万条 机器语言指令 片内功能更加丰富 外围电路内装化除了CPU ROM RAM 定时 计数器以外 还集成了A D D A DMA 直接存储器 访问 PMW 脉冲宽度调制 WDT 看门狗 LCD USB I2C 双向两线串行通讯 SPI Ethernet HDLC 高 级数据链路控制 GPS等接口电路 引脚减少 串行扩展技术串行总线的引入可使单片机引

9、脚大大 减少 16 1 2 单片机的应用 在智能仪表中的应用 广泛地应用于电力系统 交通运输工具 计量等各种仪器仪表之中 使仪器仪表智能化 在机电一体化中的应用 机电一体化产品是指集机械技术 微电 子技术 自动化技术和计算机技术于 体 具有智能化特征的 机电产品 在实时控制中的应用如对电站锅炉及工业窑炉的温度 酸度 化学成分的测量和控制 汽车电子中 微型控制器的使用越 来越多 在智能家电等消费类领域中的应用 目前家用电器几乎都是单片 机控制的产品 例如 空调 冰箱 洗衣机 微波炉 彩电 音响 家庭报警器 电子宠物 手机 MP3等 在物联网中的应用 17 1 3 单片机中的数制 单片机中的常用数

10、制 二进制 十六进制 十进制 基 和 权 是数制中的关键概念 基 数制中使用数码的个数 权 每一位所代表的值 十进制 Decimal 采用0 9共10个数码 基 10 每位的权从低到高位分别为100 101 102 例 526D 5 102 2 101 6 100 18 单片机中的数制 续 基 数制中使用数码的个数 权 每一位所代表的值 二进制 Binary 采用0 1共2个数码 基 2 每位的权从低到高位分别为20 21 例 1011B 1 23 0 22 1 21 1 20 11 十六进制 Hexadecimal 采用0 9 A B C D E F共16个数码 基 16 每位的权从低到高位

11、分别为160 161 首位为字母时添加0 例 0A38H 10 162 3 161 8 160 2616 19 数制间的转换 二进制或十六进制 十进制 方法 按 权 展开后相加 例 10110B 1 24 0 23 1 22 1 21 0 20 22 0F31H 15 162 3 161 1 160 3889 二进制 十六进制 方法 从低位算起 每4位二进制数对应于1位十六进制数 0000B 0H1000B 8H1101B DH 0001B 1H1001B 9H1110B EH 0010B 2H1010B AH1111B FH 0011B 3H1011B BH 0100B 4H1100B CH

12、 20 数制间的转换 十进制 二进制或十六进制 方法 十进制数连续 基 直至商 0 记下各次的余数 将各次的余数逆序排列 例1 26D 11010B 2 26 余数 2 13 0 2 61 2 30 2 1 1 2 01 例1 179D 0B3H 16 179 余数 16 11 3 16 011 21 1 4 单片机中的码制 有符号数 最高位为 0 表示正数 最高位为 1 表示负数 8位 计算机中 用D7位表示符号位 D6 D0位表示数值 把数码化的有符号数称为 机器数 原来的数称为 真值 机器数有3种表示方法 原码 反码 补码 8位无符号数范围 0 255 8位有符号数补码范围 128 12

13、7 D7D6D5D4D3D2D1D0 符 号数值 00010110 10010110 x1 22 x2 22 以8位二进制数为例 设x1为正数22 x2为负数22 22 单片机中的码制 续 原码 x1 原码 0001 0110 x2 原码 1001 0110 反码 x1 反码 0001 0110 x2 反码 1110 1001 补码 x1 补码 0001 0110 x2 补码 1110 1010 正数 反码 原码 负数 符号位不变 数 值位按位取反 正数 补码 原码 负数 补码 反码 加1 无论正数或负数的补码 把补码连同符号位一起取反再加1 就 是其相反数的补码 负数的补码变为其绝对值正数

14、23 理解 补码 模 是指一个计量系统的计数范围 例如 时钟的计量范围是0 11 模 12 n位的计 算机计量范围是0 2n 1 模 2n 模 实 质上是计量器产生 溢出 的量 任何有 模 的计量器 均可化减法为加法运 算 例如 把时针从10点调整到6点可有以下 两种拨法 一种是倒拨4小时 即 10 4 6 另一种是顺拨8小时 10 8 12 6 6 对 模 而言 8和4互为补数 以12模的系 统中 11和1 10和2 9和3 7和5 6和6都 有这个特性 24 例1 22 7 15 即 16H 07H 0FH 采用原码计算 采用补码计算 7 补 1111 1001 有符号数的运算 计算机中普

15、遍用补码表示有符号数 因无论是加法还是减法 都 可采用加法运算 简化了运算器电路 0001 0110 0000 0111 0000 1111 0001 0110 1111 1001 1 0000 1111 丢弃进位 25 例2 7 11 18 即 7 补 11 补 F9H F5H EEH 18 采用补码计算 7 补 1111 1001 有符号数的运算 续 1111 1001 1111 0101 1 1110 1110 丢弃进位 26 1 5 单片机中的常用编码 BCD 8421 码 Binary Coded Decimal 是采用二进制编码的十进制代 码 采用4位二进制数来储存一个十进制的 数

16、码 使二进制和十进制之间的转换得以 快捷的进行 压缩BCD码 一个BCD码占4位 而一个字 节有8位 把2个BCD码放在一个字节中 就叫压缩的BCD码 而一个字节只放一个 BCD码 高位置0 则叫非压缩的BCD码 十进制BCD码 00000 10001 20010 30011 40100 50101 60110 70111 81000 91001 例如 0101 0111 BCD 57 0001 0010 1000 BCD 128 27 单片机中的常用编码 续 ASCII码 美国信 息交换标准代码 是字母 数字 常 用的符号 例如 等 在计 算机中存储时对应 的二进制数表示 是人为制定的一套 编码 例如 A 0100 0001 5 0011 0101 0010 0101 28 1 6 单片机中的存储器 一个存储单元由几位二进制数组成 字长 例如 8位 Byte 16位 Word 存储器上共有多少个存储单元 例如 1KB 1024 Bytes 1MB 1024KB 每个单元都有其唯一的地址 容量 速度读写一个单元数据所需的时间 一般为几十 几百ns 存储器的主要技术指标 29 单片机存储