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1、单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi1西南大学西南大学. . 工程技术学院工程技术学院 单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi2本章内容提要计算机系统导论计算机常用数制与编码单片机特点及应用第 章 绪论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi3计算机必须具备相当于算盘的运算器足够的存储器（相当于纸）指挥、控制各部件协同工作的控制器输出、输入设备开机后启动系统自动投入运行的必要程序第1章 绪 论BIOS 计算机
2、内部基本输出输入系统一般烧写在主板上面 CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor（互补金属氧化物半导体） 制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片 计算机内可读写的RAM芯片，保存BIOS设置完电脑硬件参数后的数据，如实时时间， 常都集成在主板的BIOS芯片 单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi4硬件系统硬件系统构成微机构成微机 的实体和装置的实体和装置软件系统软件系统微机系统所微机系统所 使用的各种程序的总称使用的各种程序的总称软件系统软件系统与与硬件系统硬件系统共同共同
3、 构成实用的微机系统，两构成实用的微机系统，两 者是者是相辅相成、缺一不可相辅相成、缺一不可 的。的。 软件系统+微型计算机系统微型计算机系统运 算 器控 制 器CPU存 储 器输 入 接 口 电 路输 入 设 备输 出 设 备输 出 接 口 电 路硬件系统微型计算机系统微型计算机系统第1章 绪 论运算器、控制器、存储器、输入/输出设备是计算机工作的物质基础 （硬件），运算器、控制器是硬件中的核心（CPU） CPU (Central Processing Unit)单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi5第一章 绪论 计算机中的信息包括：指令
4、、数据，他们是以一定的编码形式表示 指令： 计算机中执行某种操作的命令 指令格式：指令的编码规则，包含操作码、操作数（一般格式：操作码 操作数） 多操作数指令格式：操作码 第一操作数 第二操作数减法 被减数 减数 单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi6（1）数据传输类 （2）算术类，如：加、减、乘、除 （3）逻辑指令，如：逻辑与、或、非等 （4）程序控制类 （5）输入/输出指令 （6）其他指令第1章 绪 论指令类型：单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi7 字、字长： 数据和指令都是一组二
5、进制编码，是作为一个整体进行处 理、运算的，统称为机器字，简称字。 存储器：程序存储器、数据存储器 控制器： 由程序计数器（PC)、指令寄存器(IR)、指令操作码译码 器、地址形成器、脉冲发生器、启停电路、时序电路微操 作控制部件等组成。第1章 绪 论反映计算机性 能还有哪些指 标？单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi8启停电路控制器的结构脉冲发生器时序电路启停 信号操作数操作码地址形成部件程序计数器（PC ）指令寄存器 (IR)译码器计数信号置值微操作控制部件微操作控制信号（至各部件）地址自程序存储器第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所
6、有 All Rights Reserved By Yang Shi91946-1958 第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言、汇编语 言编程。第一台数字计算机ENIAC。计算机发展概况1958-1964 第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器, 磁盘作外存储 器，开始使用高级语言编程。1964-1971 第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终 端计算机和计算机网络。1971- 第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微 型计算机，外部设备多样化。1981-第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserv
7、ed By Yang Shi10CPU输 入 设 备输 出 设 备软件系统+微型计算机系统微型计算机系统硬件系统输 入 接 口 设 备输 出 接 口 设 备运 算 器控 制 器存 储 器单片微型计算机单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机 实质实质 就是一个就是一个芯片芯片单片微型计算机单片微型计算机第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi11单片机的特点单片机的特点 性价比高 控制功能强、运行速度快 低电压、低功耗 集成度高、抗干扰能力强，可靠性高 可以嵌入到电子产
8、品中可以嵌入到电子产品中嵌入式应用系统嵌入式应用系统第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi12第1章 绪 论单片机的发展过程： 1976年intel研制出MCS-48系列8位的单片机，单片机的问世。 1976年Zilog开发Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。 当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。20世纪80年代初，Intel公司推出了MCS-51系列8位单片机。电气厂商竞相使用80C51的内核技术，增强了外围电路功能，强化了智能控制器的特征。工业控制领域要求提高， Intel
9、推出了16位MCS-8096，但性价不理想未广泛应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在单片机上，作为掌上电脑和手机核心 处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi13基于MCS51内核的单片机什么是MCS51系列单片机 MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列高性 能8位单片机的总称，也就是我们平常讲的51系列单 片机。这一系列单片机包括了许多品种，如8031， 8051，8751，8032，8052，
10、8752等，其中8051是最早 最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础 上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于 用8051来称呼MCS51系列单片机 。单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi14MCS-51系列单片机的分类功能常用型号基本型8031、8051、80C31、80C51按功能分类增大存储储器型8032、8052、80C32、80C52低功耗型80C31BH、80C51BH、87C51A/D型83C51GA、80C51GA、87C51GADMA型83C152JA、80C152JA、80C152JB 多并行口型83
11、C451、80C451存储储器配置常用型号片内ROM型 8051AH、8052AH、80C51BH、83C51FA、83C51GA按存储器配置分类片内EPROM型 8751BH、8752BH、80C51BH、87C51FA、87C51GA外接EPROM型 8031BH、8732BH、80C51FA、87C51FA、80C51GA单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi15单片机应用系统单 片 机接口 电路 及外 设等软软 件件硬件硬件单片机应用系统:由硬件系统和 软件系统组成硬件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其资源 进行合理调配和使用，
12、从而完成 应用系统所要求的任务，二者相 互依赖，缺一不可注：本课程的重点注：本课程的重点1. 1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。 2. 2.掌握软件设计与调试的基本技能。掌握软件设计与调试的基本技能。第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi161.3 计算机中常用数制与编码1.3.1 数制及数制间的转换一、进位计数制进位计数制有以下两个特点：（1）有一个固定的基数r，数的每一位只能取r个不同的 数字，即所使用的数码为0，1，2，r-1。（2）逢r进位，它的第i个数位对应于一个固定的值r
13、i，ri 称为该位的“权”。小数点左面各位的权是基数r的正次幂 ，依次为0，1，2，m次幂，小数点右面各位的权是基数 r的负次幂，依次为 -1，-2，-n次幂。第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi171十进制十进制的基数为10，它所使用的数码为09，共10个数 字。十进制各位的权是以10为底的幂，即每个数所处的位置 不同，它的值是不同的，每一位数是其右边相邻那位数的10 倍。 例，数435.32就是下列多项式的缩写435.32D4102+3101+5100+310-1+210-2后缀D（Decimal） 表示该数为十进制数，通
14、常对十进制数可不加后缀。第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi182二进制二进制的基数为2，它所使用的数码为0、1，共2个。二进制各 位的权是以2为底的幂，即，22，21，20，2-1，2-2，。 例如，二进制数1011.101相当于十进制的数是：1011.101B123+022+121+120+12-1+02-2+12-3 二进制数的运算规则类似于十进制，加法为逢二进一，减法为 借一为二。利用加法和减法就可以进行乘法、除法以及其它 数值运算。后缀B（Binary）表示该数为二进制数。 字节(Byte)： 8个二进制位(Bit)
15、，无符号表达范围0255 字Word：双字节，16个二进制位，无符号表达范围065535第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi193十六进制十六进制的基数为16，它所使用的数码共有16个：0、1 、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A F相当于十进制数的l015。十六进制的权是以16为底的 幂，即，162，161，160，16-1，16-2，。例，十六进制数A3E.8F相当于十进制的数是：A3E.8F 10162+3161+14160+8161+1516-2后缀H(Hexadecimal) 表示该数为十六进制数。十六进制数如是字母打头，则在使用 汇编指令时前面需加一个0。第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi201.3.2数制的转换 1二进制数、十六进制数转换成十进制数根据定义，只需将二、十六进制数按权展开后相 加即可。例：1011B123+022+121+12011A4H10161+4160164第1章 绪 论单片机原理及应用*版权所有 All Rights Reserved By Yang Shi21将62转换成二进制数 解：十进制整数62转换为二进制数，采用 “除二取余”法。2 62 余数= 0 低位2 31 余数=
