《单片机原理及应用ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用ppt培训课件（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机原理及应用,光电工程学院,2,课程简介,课程性质：限选课（考查） 总学时：32学时（其中实验12学时） 成绩评定方法：平时10%（主要考察作业和到课情况），实验30%（主要考察实验完成情况和实验报告），考试60%。,3,本课程主要内容,第一章 单片机概述 第二章 MCS-51单片机硬件结构 第三章 MCS-51单片机指令系统 第四章 MCS-51汇编程序设计 第五章 MCS-51单片机的中断系统 第六章 MCS-51单片机内部定时器/计数器 第七章 单片机串行口及应用 第八章 单片机的系统扩展 第九章 单片机系统的接口（*）,4,第一章 单片机概述,一、微型计算机基础知识二、单片机概述,
2、5,一、微型计算机基础知识,主要介绍： 1 .电子计算机基本组成 2 .微机硬件系统结构 3 .微型计算机工作过程 4 .计算机中的数制（运算及转换） 5 .计算机中的编码及转换 6.运算方法 7.计算机语言,6,1 . 电子计算机基本组成,计算机由硬件和软件两大部分组成。,硬件：系指构成计算机系统的物理实体或物理装置 ，它由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部分构成,7,2 .微机硬件系统结构,在微型计算机中，将运算器和控制器集成在一块IC上，合称这为CPU,8,3 .微型计算机工作过程,根据冯诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为：存储程序和程序控制。存储程序是指人们必
3、须事先把计算机的执行步骤序列(即程序)及运行中所需的数据，通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机自动地逐一取出程序中的一条条指令，加以分析并执行规定的操作。,9,在计算机运行的过程中有两种信息在流动。 一是数据流，这包括原始数据和指令，它们在程序运行前已经预先送至主存中。在运行程序时数据送至运算器参与运算，指令被送往控制器。 二是控制流，它是由控制器根据指令的内容发出的，指挥计算机各部件执行指令规定的各种操作或运算，并对执行流程进行控制。,10,计算机的基本工作过程,第三步：按序再取下一条指令，分析及执行依次周而复始执行指令序列的过程,第一步：CPU自动从存贮器中取指令
4、,第二步：由CPU分析指令和执行指令,11,4 .计算机中的数制（自学）,主要介绍： 二进制数，十六进制数 不同数制间的相互转换 二进制数的算术/逻辑运算 十六进制数的算术/逻辑运算,12,机器中，数的符号用“0”、“1” 表示。最高位作符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”。 机器数与真值机器数：机器中数的表示形式，其位数通常为8的倍数 真值： 机器数所代表的实际数值。举例:一个8位机器数与它的真值对应关系如下：真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 机器数：X1机= 01010100B X2机= 11010100B,5 .计算机中的编码,13,原码
5、(True Form)最高位为符号位，0表示 “+”，1表示“”。数值位与真值数值位相同。例 8位原码机器数：真值： x1 = +1010100B x2 = 1010100B 机器数： x1原 = 01010100 x2原 = 11010100原码表示简单直观,但0的表示不唯一，加减运算复杂。,反码（Ones Complement）,正数的反码与原码相同，负数的反码是符号位不变(为1)，其余按位取反。,14,x=-4 x原 = 10000100 x反 = 11111011 x补 = 11111100 补码表示的优点：0的表示唯一，加减运算方便,补码（Twos Complement）,正数的补码
6、表示与原码相同。负数补码的符号位为1， 数值位等于求反加1，即反码加例：求 8位补码机器数： x=+4 x补= 00000100,规定：0000 0000B 为0 1000 0000B 不是0，而是128,15,8位机器数表示的真值,16,机器数与真值之间的转换,1. 真值机器数(1)X1=+127，X2=-127，求X原 、X补X1原=X1补=01111111= 7FHX2原=11111111= FFH X2补=10000001= 81H(2)X1=+255，X2=-255 ，求X原 、X补X1原=X1补=0000000011111111= 00FFHX2原=1000000011111111
7、= 80FFH X2补=1111111100000001= FF01H,17,1) X1原= 59H， X2原= D9H，求真值？X1原= X2原=,2. 机器数真值 注意机器数表示（原码、补码） 注意机器数符号位,01011001,11011001,X1= +1011001B=+89 X2=-1011001B =-892) X1补= 59H，X2补= D9H，求真值X1= +1011001B =+89 X2=-0100111B =-39,18,原码、反码、补码之间的关系小结,正数： X原=X反=X补 负数：X反=X原符号位不变，其它按位取 反；X补=X反+1,19,信息代码及转换（自学),（
8、1）BCD码：将十进制数表示为二进制编码的形式BCD码存贮形式：非压缩BCD码和压缩BCD码： （2） ASCII码：美国国家信息交换标准字符码 （3） ASCII码、BCD码及16进制数之间的转换16进制数 ASCII码ASCII码 16进制数BCD码 ASCII码16进制数 BCD码,20,1.补码加法运算：X+Y补=X补+Y补,（一） 补码加减运算 符号作为数值直接参与运算,变减法为加法运算。,例：X1=+13，Y1=+6，X2=-13，Y2=-6，求X1+Y1、X2+Y2 解：求X1补、 Y1补、X2补、Y2补00001101 +13补 11110011 -13补 + 00000110
9、 +6补 + 11111010 -6补 00010011 +19补 1 11101101 -19补 进位为模，舍弃,6.运算方法,21,例：X1=+6，Y1=+8，X2=-6，Y2=-8，求X1-Y1、X2-Y2 解：求X1补、 Y1补、 -Y1补、X2补、Y2补、-Y2补00000110 +6补 11111010 -6补 + 11111000 -(+8)补 + 00001000 -(-8)补 11111110 -2补 1 00000010 +2补 进位为模，舍弃,2.补码减法运算：X-Y补=X补-Y补=X补+-Y补,22,1. 加法运算：直接相加。 2. 减法运算：变补相加。 例： X=15
10、0=96H，Y=10=0AH，计算X+Y=？X-Y=？10010110 150 10010110 150 + 00001010 + 10 + 11110110 - 10 10100000 160 1 10001100 140 进位为模，舍弃,（二）无符号数加减运算,变补相加计算减法: 当最高位产生进位，实际无借位；反之有借位。,23,机器数 无符号数 补码：10010110 150 -106 + 00001010 + 10 + +10 10100000 160 -96 无符号数与补码运算的溢出判断方法却不同。,计算机中补码的加减运算与无符号数相同。,24,例：X=74= 4AH，Y=216=
11、D8H，求X+Y=？和X-Y=？01001010 74 01001010 74 + 11011000 + 216 + 00101000 - 216 1 00100010 34 0 01110010 114 溢出使结果出错。加法有进位，结果应为290； 减法无进位则有借位，结果负数补码。,(三)溢出运算过程中数据超出允许表示范围,1无符号数溢出判断最高位是否产生进位或借位。,计算机设置进位标志位 Cy 判断无符号数溢出： 当数据加/减最高位产生进位/借位，Cy=1；否则,Cy=0。,25,例X1=+45，Y1=+46，X2=+90，Y2=+107，求X1+Y1、X2+Y2,2补码溢出判断符号位和
12、最高数值位进位是否相同。,计算机设置溢出标志位 OV 判断补码溢出。 逻辑关系： OV =Cy6Cy7 当补码加/减产生溢出 OV=1，否则OV=0。,例X1=-5,Y1=-2，X2=-105,Y2=-91,求X1+Y1、X2+Y211111011 -5补 10010111 -105补 + 11111110 -2补 + 10100101 - 91补 1 11111001 -7补 1 00111100 + 补 正确，无溢出 正数，有溢出。负数相加，同时有进位：Cy6 =1、Cy7=1，则无溢出；不同时有进位，则有溢出，结果出错。,26,7 .计算机语言（程序设计语言）,指令：是能被计算机识别并执
13、行的二进制代码。 程序：计算机一系列指令的有序集合。 计算机语言：人机交流的语言，程序表达方式主要有机器语言、汇编语言和高级语言,27,二、单片机概述,主要介绍： 1. 单片机概念 2. 单片机的发展简史 3. 单片机发展趋势 4. 单片机应用电子产品的控制器 5. 单片机主要生产厂家及产品,28,1. 单片机概念确切的称谓应是微控制器Microcontroller,单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机，是指在一块芯片体上集成了中央处理器CPU、随机存储器RAM、程序存储器ROM或EPROM、定时器计数器、中断控制器以及串行和并行IO接口等功能部件，构
14、成一个完整的微型计算机。 目前，新型单片机内还有AD及DA转换器、高速输入输出部件、DMA通道、浮点运算等特殊功能部件。,IC芯片,29,2. 单片机的发展简史,大致可分为以下五个阶段。4位单片机（197l一1974）1971年11月，Intel公司设计 的4位微处理器Intel4004,低档8位单片机(19741978)不带串行接口，如Intel公司的8048，Mostek公司的3870,高档8位单片机(19781982)Intel公司的8051、NEC公司的MPD7800等产品。,16位单片机(19821990)Mostek公司68200，Intel公司于1983年推出16位8096,新一
15、代单片机(90年代以来)采用双CPU或内部流水线，Intel公司的8044、 NEC公司的MPD7800,30,3. 单片机发展趋势,(1)微型化,(2)低功耗,(3)高速化,(4)集成资源更多,(5)性能更加优异,(6)通信及网络功能加强,(7)专用型单片机发展加快,31,4. 单片机应用电子产品的控制器,（1）测控系统：温室自动控制、车辆检测系统等 （2）机电一体化产品：数控机床、电脑绣花机等 （3）智能仪器仪表及传感器：智能电压测试仪 （4）计算机外设及智能接口 ：打印机、键盘、绘图仪等 （5）计算机网络与通信产品：交换机、HUB （6）办公自动化设备：传真机、复印机、考勤机等 （7）家用电器：电冰箱、空调、影音设备、电子玩具 （8）其它方面：汽车电子、航空航天电子等,
