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1、单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1.1 单片机的发展概述1.2 单片机的特点及分类1.3 单片机的应用领域 小结第1章 单片机基础知识单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社单片机在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器 、I/O接口电路等，从而构成了单芯片微型计算机， 即单片机。三种应用形态的比较 ：单单板机单单片机系统统机（多板机）单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1.1 单片机的发展概述单片机的发展，主要经历了四个阶段：单片机的发展，主要经历了四个阶段：第一阶段（第一阶段（1
2、974197819741978年）：初级单片机阶段。年）：初级单片机阶段。第二阶段（第二阶段（1978198219781982年）：高性能年）：高性能8 8位机阶段。位机阶段。第三阶段（第三阶段（1982199019821990）：）：1616位单片机推出阶段。位单片机推出阶段。第四阶段第四阶段（19901990到现在）：单片机全面发展阶段。到现在）：单片机全面发展阶段。1.1.1 单片机的发展过程单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1. 1. 高性能化高性能化2. 2. 存储大容量化存储大容量化3. 3. 外围电路内装化外围电路内装化4. 4. 片内片内I/OI/O口的改进口的改进5
3、. 5. 低功耗化、宽电压低功耗化、宽电压1.1.2 单片机的发展趋势1.1 单片机的发展概述单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社控制性能和可靠性高实时实时 控制功能特别别强，其CPU可以对对I/O端口直 接进进行操作，位操作能力更是其它计计算机无法比 拟拟的。另外，由于CPU、存储储器及I/O接口集成在 同一芯片内，各部件间间的连连接紧紧凑，数据在传传送 时时受干扰扰的影响较较小，且不易受环环境条件的影响 ，所以单单片机的可靠性非常高。1、单片机的特点1.2 单片机的特点及分类单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社体积小、价格低、易于产品化 单片机芯片即是一台完整的微型计算机，
4、对于批 量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种 间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计， 使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片 机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到8 个或更少。从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安 装简单方便。单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社 按按CPUCPU处理字的长度分处理字的长度分就就CPUCPU处理字的长度而言，有处理字的长度而言，有4 4位、位、8 8位、位、3232位单片机位单片机 按使用范围分按使用范围分可分为通用单片机和专用单片机两大类可分为通用单片机和专用单片机两大类2、单片机的分类1.2 单片机的特点及分类单片机
5、原理与应用技术（第2版）清华大学出版社3. 3. 主要产品系列主要产品系列单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社智能仪仪器仪仪表 单单片机用于各种仪仪器仪仪表，一方面提高了仪仪器仪仪表的使用功能和精度，使仪仪器仪仪表智能化，同时还时还简简化了仪仪器仪仪表的硬件结结构，从而可以方便地完成仪仪器仪仪表产产品的升级换级换 代。如各种智能电电气测测量仪仪表、智能传传感器等。1.3 单片机的应用领域单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社实时工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单
6、片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等 。单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调
7、器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、 航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾 驶系统、航天测控系统、黑匣子等 。单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1.3 计算机运算基础 1.3.1 数制 1.3.2 有符号二进制数的编码 1.3.3 二进制编码 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1.3.1 数制 数制是指数的制式，是人们利用符号进行计数的科学方 法。数制有很多种，在计算机中常用的数制有十进制、二进制和十六进制。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1. 十进制 十进制中共使用09十个数字符号(称为数码)，数
8、码的个数称为 基数。十进制的基数为10，任何一个十进制数都可用这十个数码的组 合来表示。 十进制数一般有以下特点：l有09十个数字符号，基数为10，各位的权为10n(n为整数)。l运算规则是加法逢十进一、减法借一为十。l用后缀D(Decimal)表示十进制数，通常对十进制数可不加后缀。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1. 十进制 任一个数中每一位的值可用该位的数字乘以基数的幂次来表示， 基数的幂次称为权。十进制数各位的权是以10为底的幂，任何一个十进制数都可用权 展开式来表示。例如：十进制数1986.129可如下式展开：1986.129=1103+9102+8101+6100+1
9、10-1+210-2+910-3上式中100、101、102、103分别称为0权位、1权位、2权位、3 权位。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社2. 二进制 二进制中共使用0、1两个数字符号。二进制数一般有以下特点：l有0、1两个数字符号，基数为2，各位的权为2n(n为整数)。 l运算规则是加法逢二进一、减法借一为二。 l用后缀B(Binary)表示二进制数。单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社2. 二进制 二进制数各位的权是以2为底的幂，任何一个二进制数都可用权展 开式来表示。例如：二进制数1011.11可如下式展开： 1011.11B=123+022+121+120+1
10、2-1+12-2=11.75由上式可知，二进制数1011.11B相当于十进制数11.75。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社3. 十六进制 十六进制中共使用09及AF十六个数字符号，其中AF相当于 十进制数的1015。 十六进制数一般有以下特点：l有09及AF十六个数字符号，基数为16，各位的权为16n(n为整 数)。 l运算规则是加法逢十六进一、减法借一为十六。 l用后缀H(Hexadecimal)表示十六进制数。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社3. 十六进制 十六进制数各位的权是以16为底的幂，任何一个十六进制数都可 用权展开式来表示。例如：十六进制数5D6E.4
11、可如下式展开： 5D6E.4H=5163+13162+6161+14160+416-1=23918.25由上式可知，十六进制数5D6E.4相当于十进制数23918.25。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社十进制数、二进制数和十六进制数对照表十进进制数二进进制数十六进进制数十进进制数二进进制数十六进进制数000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社4. 不同数制之间的转换 二进制数转
12、换成十六进制数采用“四位合一位”法 十六进制数转换成二进制数采用“一位分四位”法 二进制数转换成十进制数按权展开后相加 十六进制数转换成十进制数按权展开后相加 十进制整数转换成二进制整数采用“除以2取余”法十进制整数转换成十六进制整数采用“除以16取余”法十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整”法 十进制小数转换成十六进制小数采用“乘16取整”法 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社4. 不同数制之间的转换 【例1】 将十进制整数100转换成二进制整数。 解：用2连续除100，直至商小于2，算式如下：运算结果：100=1100100B。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1
13、.3.3 二进制编码 在计算机中对数字、字母和字符用二进制代码进行编码的方法很 多，二进制数的位数越长，所能编码的数字、字母和字符就越多。常用的二进制编码有BCD码、ASCII码等。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1. BCD码用二进制编码表示的十进制数称为二-十进制数，简称BCD(Binary Coded Decimal)码。 BCD码保留了十进制的权，用四位二进制数给09这10个数字编码 。BCD码种类较多，如有8421码、2421码和余3码等。最常用的是 8421BCD码(以后简称BCD码)，组成它的4位二进制数 码的权分别是8、4、2、1。 单片机原理与应用技术（第2版）
14、清华大学出版社8421BCD码与十进制数的对应关系表 十进进制数8421码码十进进制数8421码码十进进制数8421码码00000 60110 120001001010001 70111 130001001120010 81000 140001010030011 91001 150001010140100 1000010000 160001011050101 1100010001 1700010111单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社1. BCD码BCD码的加减法运算与十进制运算规则相同，加法为逢十进一、减 法为借一为十。BCD码加法运算的修正原则：若和的低4位大于9或低4位向高4位
15、有进位，则低4位加6；若 高4位大于9或高4位向最高位有进位，则高4位加6。BCD码减法运算的修正原则：若差的低4位大于9或低4位向高4位有借位，则低4位减6；若 高4位大于9或高4位向最高位有借位，则高4位减6。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社2. ASCII码 ASCII码(Ameriacan Standard Coded for Information Interchange)是“美国信息交换标准代码”的简称，已成为国际通用 的标准编码。 ASCII码采用7位二进制编码，可为128个字符编码，这128个字符 分为两类。l图形字符包括10个十进制数符、52个大小写英文字母和3
16、4个 其它字符，共计96个。图形字符具有特定的形状，可以在显示器上显 示。l控制字符包括回车、换行、退格等，共32个。控制字符没有 特定的形状但有一定的控制作用，不能在显示器上显示。 单片机原理与应用技术（第2版）清华大学出版社ASCII码字符表 字 高 低 符 位位0123456700000101001110010111011100000NULDLESP0P、p10001SOHDC1!1AQaq20010STXDC2“2BRbr30011ETXDC3#3CScs40100EOTDC44DTdt50101ENQNAK%5EUeu60110ACKSYN数11H送入累加 器 A0002H 24 0F ADD A,#0FH;数0FH与累加器A 中
