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1、接口技术 (单片机原理与应用),第一章 基础知识,1.1 数字电子计算机 1.2进位计数制1.3 数制与码制1.4数字电路1.5程序和软件,1.1 数字电子计算机原理,计算机组成的4个基本要素-存储器 Memory-运算器 Arithmetic-控制器 Controller-输入输出设备 Input/Output,计算机基本结构,运算器 ALU,存储器 M,控制器 CU,输入输出 I/O,BUS,图1.,1.2进位计数制,Xb=bN-1 bN-2 b1 b0 ; bi=01 ; 权 P=2, N位二进制数 10101100,Xb=bN-12N-1 + bN-22N-2 + + b121 + b
2、020 ;,Xb= bi 2i ,i=0,N-1,N位十进制数,Xd=dN-1 dN-2 d1 d0 ; di=09,Xd =1234567890; P=10,Xd=dN-110N-1 + dN-210N-2 + + d1101 + d0100 ;,Xd= di10i ,i=0,n-1,N位十六进位制数,Xh=hN-1 hN-2 h1 h0 ; hi=09ABCDEFP=16,Xh=hN-116N-1 + dN-216N-2 + + d1161 + d0160 ;,Xd= hi16i ,i=0,n-1,Xr= ri Pi ; ri =0P-1 ,i=0,N-1,任意进制,不同进位制数的转换,二
3、进制十进制 公式计算 十进制二进制 除2取余 十六进制二进制 4位分割 八进制二进制 3位分割 纯小数转换 乘2取整,1.3数制与码制(编码),自然二进制码 8421码 2421码 5421码 无权码(余3码、 格雷码） BCD码 （2-10进制编码） ASCII码,1.3数制与码制,原码 反码 补码 机器数 浮点数、定点数,1.4数字电路,*布尔代数 (逻辑代数) 与、或、非基本运算，摩根定律 *门电路-组合逻辑电路 *门电路+触发器-时序逻辑电路 *数字部件存储器、寄存器、锁存器、译码器、计数器缓冲器 Memory Register latch encoder counter buffer
4、,基本R-S触发器,R,S,Q,Q,1.5程序语言和软件,计算机语言1.高级语言程序面向问题 (人) 算法，数据库 , 设计 VHDLFortran， Visual C，C, C+，Java (面向目标)2.汇编语言程序面向机器 （机）Assemble language 汇编语言,1.5程序语言和软件,系统程序、软件 应用程序、软件,计算机基本工作原理,1. 周期性 2. 取指令和执行指令,取指令,执行指令,第二章单片机原理 2.1概述,单片机与嵌入式系统嵌入式系统(微控制器)Embedded Micro-controller面向检测与控制对象,嵌入到应用系统中的计算机系统单片机 Single
5、 Chip Micro-computer是典型的嵌入式系统,嵌入式系统的主要特点,嵌入式系统的主要特点：1.实时性强、可靠性高、体积小、性价比好2.高密度、 高速度、 低电压 、低功耗,嵌入式系统的常用器件,单片机 (MCU) FPGA Field Programmable Gate Array 可现场编程门阵列 XILINX PLD Programmable Logic Device 可编程逻辑器件 CPLD，HCPLD DSP Digital Signal Processing/Processor 数字信号处理,MCU的两种设计方式,1.哈佛结构(Harvard),程序存储器(ROM),数
6、据存储器(RAM),CPU,2.普林斯顿结构(Princeton),存储器ROM 存储器RAM,CPU,2.2 MCS-51单片机原理,2.2.1 51单片机结构(哈佛结构)1. 封装与引脚(Package & Pin)DIP Dual In-Line Pin 双列直插式 TQFP Thin Quad Flat Pack 薄型四方扁平封装PLCC Plastic Leaded Chip Carrier,51单片机DIP封装和引脚分配,P1.0 |P1.7 RST P3.0 |P3.7 XTAL2 XTAL1Vss,Vcc P0.0| P0.7 /EA ALE /PSEN P2.7| P2.0,
7、4039 8 323130 17 29 18 2821,MCS-51系列基本型号,8031 无内部 ROM 8051 内部4KB （PROM）掩膜技术 8751 内部4KB （EPROM）可光擦除,51内部结构,ALU,控制器,ROM 程序存储器,RAM 数据存储器,P0 P1 P2 P3,CPU/MCU,外部,内部总线,引脚功能,1.端口线 4个8位I/O端口, 驱动能力P0、P1、P2、P3 2.控制线 ALE、 /EA、/PSEN、RSTXTAL1、XTAL2 3.电源线 Vcc 、Vss,P0端口内部结构,D QCP /Q,Vcc,P0.X,地址/数据,控制,读锁存器,读引脚,MUX,
8、内部总线,写入,T1,T2,时钟频率的产生,1.内部振荡电路,XTAL1XTAL2,晶体,C1,C2,2.外部振荡电路,XTAL1XTAL2,外部时钟源,复位电路,1.自动上电复位 2.人工按钮复位,Vcc RST Vss,+5V,C,R,2.1.2 8051单片机CPU结构,1.控制器 MCU（IR、 OSC、IER等） 2.运算器 ALU （加法器、布尔处理器） 3.专用寄存器组SFR8位：R0R7，Acc，B，PSW，SP，IP，IE，SCON，P0P3，TMOD 16位：PC，DPTR,程序状态字PSW寄存器,d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0,Cy AC F0 RS1 R
9、S0 OV P,Cy: 8位运算后, D7的进位,AC: 辅助进位, 8位运算后, D3的进位,F0: 用户标志位,RS1,RS0: 工作寄存器选择 00,01,10,11,OV:运算溢出标志, OV= C7C6,P: 奇偶校验标志, P = a7a6 a0,堆栈的概念,堆栈是访问地址有序的存储器,堆栈指针 SP，总是指向栈顶,SP,栈底,7FH 。 。 。 01H 00H,增加型 数据入栈 SP=SP+1,减少型 数据入栈 SP=SP-1,有两种形式：地址增加型和地址减少型,2.1.3存储器地址分配,4个物理地址空间： 1.内部程序ROM(0000H-0FFFH/16位地址) 2.内部数据R
10、AM(00H-0FFH/8位地址) 3.外部程序ROM(16位地址)， 4.外部数据RAM(16位地址),存储器地址分配,3个逻辑地址空间:,1. 程序存储器ROM(0000H-0FFFFH),2.内部数据RAM(00H-0FFH),3.外部数据RAM(0000H-0FFFFH),程序存储器地址分配,0000H,0FFFH,1000H,0FFFFH,/EA=1,外部,内部,0000H,0FFFFH,/EA=0,外部,数据存储器地址分配,00H,1FH,SFR,外部RAM,内部RAM,20H2FH,30H,7FH,位寻址区,工作寄存器区 R0R7,4组,80H,0FFH,0FFFFH,0000H
11、,51CPU工作时序,1.时钟周期 T T=1/fOSC 2.机器周期 M M=12T 3.状态周期 S Si=2T ，i=16 4.指令周期 I I= (1、2或4) M,读外部ROM指令时序图,ALE,PSEN,S1 S2 S3 S4 S5 S6,P2,P0,A7-A0,A15 - A8,12,指令,A7-A0,数据,S1,A15 - A8,A7 - A0,A7 - A0,外接锁存器,P1 P2,51单片机最小系统,P0,C1,C2,+5V,C,R,XTAL1,XTAL2,VCC,VSS,P1,P2,P3,RST,外设,51单片机扩展系统,P0,G,ALE,D7D0,PSEN,P1,P2,
12、最 小 系 统,地 址 锁 存 器,A7A0,WR,A15A8,Vcc,EA,RD,DBus,CBus,ABus,外 部 存 储 器 或 I/O,第三章 51指令系统,3.1指令的表示形式 指令的周期和长度 指令的构成 操作码 + 操作数 操作码的助记符表示 保留标识符和用户标识符,3.2 七种寻址方式,1.立即寻址 MOV R0 , #0F0H 2.直接寻址 MOV 40H , 30H 3.寄存器寻址 MOV A , R7 4.寄存器间接寻址 MOV A , R0 5.变址寻址 MOVC A , A+PC 6.相对寻址 SJMP rel 7.位寻址 MOV C , 20H,3.3 五类操作功能,数据传送类 MOV、MOVX、MOVC 算术运算类 ADD、SUB、MUL、DIV 逻辑运算类 ANL、ORL 、CPL、RL 控制转移类 SJMP、LJMP、JC、LCALL 位操作类 SETB bit、ANL C，bit,例题,11，12，13，17，20，22，25 JMP A+DPTR ； 散转指令 子程序调用和返回指令 位逻辑 条件转移,第四章 汇编语言程序设计,4.1 汇编语言格式标号: 指令 ; 注释行编辑, 一条指令占一行执行指令和伪指令伪指令 ORG, END, DB, DW,DS,EQU, BIT 源程序的汇编 人工汇编和机器汇编,4.2汇编语言程序的设计方法,
