《理学单片机》ppt课件

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1、教材配套电子讲义,第1章单片机基础知识概述,1.1 单片机概述 1.2 单片机学习的预备知识 1.3 Proteus应用简介,第1章 单片机基础知识概述,一、单片机概述,1.单片机及其发展,什么是单片机？,单片机（Single-Chip-Microcomputer）又称为单片微计算机，其基本结构是将微型计算机的基本功能部件：中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器、终端系统等全部集成在一个半导体芯片上。,第1章 单片机基础知识概述,单片机的发展：,1976年，Intel公司推出MCS-48系列单片机，以体积小、功能全、价格低等自身的魅力，得到了广泛的应用，成为单片机发展过

2、程中的一个重要标志。 目前，世界各地厂商已经相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。 在8位单片机的基础上，又推出超8位单片机，其功能进一步加强，同时16位单片机也相继产生，代表产品有Intel公司的MCS-96系列。,第1章 单片机基础知识概述,2.单片机的特点和应用,特点： 良好的性能价格比 ； 集成度高、体积小、抗干扰能力强，可靠性高 ； 开发性能好，开发周期短，控制功能强 ； 低功耗、低电压，具有掉电保护功能； 通用性和灵活性好。,第1章 单片机基础知识概述,应用领域： 工业自动化控制：工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等 ； 智能仪器仪表：单片机广泛应

3、用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化； 通信设备：多机系统中的各计算机之间的通信联系，计算机与其外围设备之间的协作都有单片机的参与； 汽车电子与航空航天电子系统； 家用电器。,以单片机为控制核心用软件取代硬件并能提高系统性能的微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。,第1章 单片机基础知识概述,3.单片机的发展趋势,自单片机问世以来，经过三十多年的发展，已从最初的4位机发展到32位机，体积更小、集成度更高、功能更强大。 高集成度； 高性能； 低功耗； 高性价比。,第1章 单片机基础知识概述,4.单片机学习,在单片机的学习中应特别强调的是理论与实践相结合的学习方法。 在学习过程中，结合教材将Pro

4、teus仿真设计方法与51单片机传统内容有机结合起来，以使读者能真正掌握单片机的实用开发技术，并收到事半功倍的效果。,第1章 单片机基础知识概述,二、单片机学习的预备知识,1.数制,十进制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；规则：逢十进一。一般表达式为：,其中，展开式中的10称为基数，各位加权数为09。例如：,单片机常用的数制有十进制、二进制、十六进制。,第1章 单片机基础知识概述,二进制：0、1 ；规则：逢二进一。二进制的后缀为B；十进制数后缀为D，但十进制数可不带后缀。一般表达式为：,其中，展开式中的2称为基数，各位加权数为0，1。例如：,第1章 单片机基础知识概述,十六进制 ：符号

5、集：09、A、B、C、D、E、F；规则：逢十六进一。一般表达式为：,其中，展开式中的16称为基数，各位加权数为09、AF 。例如：,第1章 单片机基础知识概述,2.数制转换,(1)十六进制数转换成十进制数 方法是按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。例如：,(2)二进制与十六进制数之间的转换 从低位起，从右到左，每四位（最后一组不足时左边添0凑齐4位）二进制数对应一位十六进制数。例如：,第1章 单片机基础知识概述,(3)十进制整数转换成二、十六进制整数 转换规则：“除基取余”。十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。例如：,第1章 单片机基础知识概

6、述,3.有符号数的表示方法,计算机所能表示的数或其它信息，都是用二进制表达的，对正号和负号只能用“0”和“1”来表达。一般最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。,真值 +123机器数 0111 1011B 真值 -123机器数 1111 1011B,所谓机器数，是指在计算机中使用的、带有符号位的二进制数，其位数通常为8的整数倍。,有符号数：即机器数，最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。 无符号数：机器数中最高位不作为符号位，而当成数值位。,第1章 单片机基础知识概述,有符号位有原码，反码和补码三种表示法。,原码：原码就是机器码。 8位原码数表示的范围为FFH7FH（-12

7、7+127）。原码数00H和80H的数值部分相同、符号位相反，它们分别为+0和0。16位原码数表示的范围为FFFFH7FFFH（-32767+32767）。原码数0000H和8000H的数值部分相同、符号位相反，它们分别为+0和0。 反码：正数的反码与原码相同；负数的反码为：符号位不变，数值部分按位取反。例如，求8位反码机器数： 原码 0000 0100B反码 0111 1011B 补码：正数的补码表示与原码相同。负数的补码为其反码加1，但原符号位不变。,第1章 单片机基础知识概述,例如，求8位二进制数补码： X=+4 X补=0000 0100B X=-4 原码为 1000 0100B 其反码

8、为 1111 1011B X补=1111 1100B,在原码中，零可以表示成+0(0000 0000B)，也可以表示成-0(1000 0000B)。 在反码中，零可以表示成+0(0000 0000B)，也可以表示成-0(1111 1111B)。 在补码中，由于补码的特殊规律，零只有一种表示方法： 在计算机中，有符号位一律用补码表示，这样可以简化计算机的硬件结构。,第1章 单片机基础知识概述,4. 位、字节和字,位(bit):二进制数中的一位，其值不是“1”，就是“0”。 字节(Byte):一个8位的二进制数为一个字节。字节是计算机 数据的基本单位。 字(Word):两个字节就是一个字。 另外，

9、有时还会用到“半字节”，即4位二进制。,第1章 单片机基础知识概述,5. BCD码,BCD码（Binary Coded Decimal）：即用二进制代码表示的十进制数。顾名思义，它既是逢十进一，又是一组二进制代码。用4位二进制代码表示十进制的一位数，一个字节可以表示两个十进制数，称为压缩的BCD码。 如 1000 0111表示87 也可以用一个字节表示一位十进制的数，这种BCD码称为非压缩的BCD码。 如 0000 0111表示十进制的7 十进制与BCD码的对应关系如课本表1.1所示。,第1章 单片机基础知识概述,6. ASC码,由于计算机中使用的是二进制数，因此计算机中使用的字母、字符也要用

10、特定的二进制表示。目前普遍采用的是ASC码(American Standard Code for Information Interchange)。它采用7位二进制编码表示128个字符，其中包括数码09以及英文字母等可打印的字符，如课本表1.2所示。可见，在计算机中一个字节可以表示一个英文字母。由于单个的汉字太多，因此要用两个字节才能表示一个汉字，目前也有国标的汉字计算机编码表汉码表。,第1章 单片机基础知识概述,7.基本逻辑门电路,计算机是由若干逻辑门电路组成的，所以，计算机对于人们给出的二进制数识别、运算要靠基本逻辑门电路来实现。在逻辑门电路中，输入和输出只有两种状态：高电平和低电平。我们

11、用1和0分别来表示逻辑门电路中的高低电平。,第1章 单片机基础知识概述,与门 或门 非门 异或 与非 或非,与门：,或门：,非门：,异或：,与非：,或非：,第1章 单片机基础知识概述,三、Proteus应用简介,Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件。 Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能。 Proteus是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原形时就可对系统进行调试、测试和验证。 Proteus软件大大提高了企业的产品开

12、发效率，降低了开发风险。,第1章 单片机基础知识概述,Proteus主要由两个设计平台组成： ISIS（Intelligent Schematic Input System）原理图设计与仿真平台，它用于电路原理图的设计以及交互式仿真。 ARES（Advanced Routing and Editing Software）高级布线和编辑软件平台，它用于印制电路板的设计，并产生光绘输出文件。,第1章 单片机基础知识概述,1. ISIS模块应用举例,设计基于80C51单片机的显示计数器电路原理图，其功能是可对按键BUT的按压次数进行计数，并将结果显示在两位数码显示管上。,第1章 单片机基础知识概述,

13、（1）启动ISIS,第1章 单片机基础知识概述,（2）绘制电路原理图,第1章 单片机基础知识概述,（3）输入单片机汇编程序,第1章 单片机基础知识概述,（4）进行源代码调试,第1章 单片机基础知识概述,（5）仿真运行,第1章 单片机基础知识概述,1. ARES 模块应用举例,ARES的主要功能是完成PCB相关设计工作，包括网络表导入、元件布局、布线、铺铜、输出光绘文件等。,第1章 单片机基础知识概述,（1）启动ARES,第1章 单片机基础知识概述,（2）元器件布局,第1章 单片机基础知识概述,（3）元器件布线,第1章 单片机基础知识概述,（4）铺铜,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基

14、础知识概述,（5）三维效果图,第1章 单片机基础知识概述,（6）CADCAM输出,第1章 单片机基础知识概述,本章小结,1.本章就单片机的特点、应用领域及发展情况做了一个简单的介绍，通过本章的学习使读者对单片机技术有了一个大概的了解，为今后章节的学习打下坚实的基础。 2.不同数制转换和基本逻辑门电路是单片机学习所必需的基础知识，其中掌握二进制数的规律是关键。逻辑门电路对应的逻辑关系将在随后章节中反复用到，需要扎实掌握。 3.Proteus是Labcenter公司开发的EDA工具软件，其主要特点是，可仿真单片机及其外部电路的编程、调试和运行，直至PCB设计，整个设计过程简便直观，开发效率很高。,