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1、主讲：李 营QQ: 43965356 Tel: 13411390910 机电教研室 实训四号楼 208课程简介单片机原理与应用是电子信 息、机电、自动化等专业一门专业基础 课，它以模拟电路、数字电路、汇编（ 或C）语言等课程为基础。课程设计、毕 业设计很多都要应用到单片机系统的应 用，在电类的专业课程中也要反复用到 单片机知识。主要特点有用 有趣 较难历史上抓补考较多课程基本要求和想法交流（问题，建议；课上，课下）加分奖励（回答问题、实训优秀）纪律（严肃活泼 ）什么是单片机我 曾 以 为 多板机其实它很简单我们从51系列学起单片微型计算机概述 从应用形态上，微机可以分成三种：多板机（系统机）将
2、CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口 等组装在一块主机板（即微机主板）。各种 适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、 软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再 配上系统软件，就构成了一台完整的微型计 算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：多板机主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPU将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯 片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器） 等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程 序（固化在ROM中），就构成了一台单板 微型计算机（简称单板机）。单板 机单板机单板机的I/O设备简单，软件资源少， 使用
3、不方便。早期主要用于微型计算机原 理的教学及简单的测控系统，现在已很少 使用。CPUCPU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，从而构成了单芯片微型 计算机，即单片机。单硅晶片 CPU存储器控制电路定时器时钟电路I / O口单片机单片机的发展过程单片机技术发展过程可分为三个主要阶段 ： 单芯片微机形成阶段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单 片机 。8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM 、27根I/O线和1个8位定时/计数器。特点是
4、：存储器容量较小，寻址范围小 （不大于4K），无串行接口，指令系统功能不 强。 性能完善提高阶段 1980年，Intel公司推出了MCS-51系列 单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节 RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2 个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控 制功能较强的布尔处理器。特点是：结构体系完善，性能已大大提高 ，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS -51已成为公认的单片机经典机种 。微控制器化阶段特点是：片内面向测控系统外围电路增强， 使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控 系统及设备。 “微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。1982年，Intel推
5、出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232 字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2 个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8 路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。单片机产品近况ATMEL公司融入Flash存储储器技术术的AT89系列；Philips公司的80C51、80C552系列；华华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列；LG公司的GMS90/97低压压高速系列；Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单单片机。 80
6、C51系列单片机产品繁多，主流地位已 经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 品有：单片机的特点及应用领域一 单片机的特点近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、 ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行 扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编 程ISP）等方面都有了增强。1、控制性能和可靠性高 实时控制 位操作能力 连接紧凑，受干扰的影响较小 不易受环境条件的影响2、体积积小、价格低、易于产产品化 匹配选择 专门设计 封装简化（有的引脚已减少到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。二 单片机的应用领域智能仪器仪表 如各种智能电气测
7、量仪表、智能传 感器等。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。机电一体化产品典型应用如电机转速控制、温度 控制、自动生产线等 。如空调器、电冰箱、洗衣机、电 饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。实时工业控制家用电器知识准备1-1 数制及数码1-2 微机中数的表示方法1-1 数制及数码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。一、数制1、常用数制 （1.）十进制数：1985 = 1000+900+80+5= 1
8、103+9102+8101+5100特点：有0 9 十个不同的符号。逢十进一。一般用下脚标 D （decimal）表示，如 1985D ,或无下脚标。特点：有0，1两个不同的符号。逢二进一。二进制数的下脚标为B（binary）例如：对于整数，1001B=123+022+021+120 = 9D对于小数，0.101B = 12-1 + 02-2 + 12-3 = 0.625D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, （ 2.）二进制数：（ 3.）十六进制数： 有0 9 ，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号
9、。 逢十六进位。用下脚标 “H” （hex）表示 十六进制数。 例：327 H = 3162+2161+7160 = 807D 3AB . 11H = 3162+A161+B160+116- 1+116-2 =939 . 0664 D 2、数制的转换（1.）二进制转换为十进制数方法: 按权展开。111.101B =122+12 1+12 0 +1 2 -1 +0 2 -2 +1 2 3=4+2+1+0.5+0.125=7.625D（2.）十进制数转换为二进制数方法： 整数部分除二取余，小数部分乘二取整4522 111051211001222 22 2即 45 = （101101）2余数例1、将
10、十进制数45转换成二进制数。例2：十进制小数部分的转换: 乘二取 整 0.6875 2最高位 取 1 1.37500.375 2取 0 0.750 2取 1 1. 50 0.5 2最低位 取 1 1. 0 10110.6875D = 0.B（3）十六进制数与二进制数之间的转 换: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 H1001 1010 1011 . 0111 1100 0101B二进制数转换十六进制数:0001 1011 1110 0011 . 1001 0111 1000B1 B E 3 . 9 7 8H1-2 微机中数的表示方法机器只认识二
11、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01010110B11101001B1、机器数与真值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。 设X原数；则X
12、原 = X（X0）X原 = 2n-1 X （X0），n为字长的位数。 如，+3原 = 00000011B-3原 = 27 - （-3） = 10000011B 0有两种表示方法：00000000 +010000000 -0 原码最大、最小的表示：+127、-127 （1）原码（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。 +4反 = +4原 = 00000100 B -4反=(281)+(-4)=11111111-00000101= 11111010 B 反码范围：-127 +127 两个0： +0 00000000 B -0 11111111 B （3）补 码
13、补码的概念：现在是下午3点，手表停在12 点，可正拨3点，也可倒拨9点。即是说-9的 操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为补 码。 123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：1）反码 + 1 2）公式：X补 = 2n + X （X0） 如，设X = - 0101110 B ， 则X原 = 10101110 B 则X补 = X反 + 1 = 11010001 + 00000001 = 11010010 B 如，+6补 = +6原 = 00000110 B -6补 = 28 + （-6） = 100000000 00000110 = 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 +000000001 1 +1 +1 +1. . . . .01111111 127 +127 +127
