单片机幻灯片——概述

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1、2019/4/20,单片机原理及应用,电计系电子技术应用教研室,2019年4月20日12时24分,学单片机需要什么基础？,与以前所学的知识关联很少； 只需要掌握很基本的数电模电知识，如二进制、十进制、十六进制之间的转换，与、或、非逻辑关系等； 对各种器件的概念基本上是从0开始； 如果要用C语言编程，需具备简单的C语言基础； 所有人都站在了同一起跑线上;,2019年4月20日12时24分,2019年4月20日12时24分,本次课主要内容：,1.1 微型计算机基础知识概述 1.2单片机概述,2019年4月20日12时24分,什么是单片机？,单片微型计算机,2019年4月20日12时24分,回顾计算

2、机的硬件结构,2019年4月20日12时24分,CPU（Central Process Unit）,冯诺依曼结构的计算机硬件结构,2019年4月20日12时24分,1946年2月15日，第一台电子数字计算机问世，这标志着计算机时代的到来。 （CALCULATOR） ENIAC （“埃尼阿克”）,2019年4月20日12时24分,电子计算机技术的发展，相继经历了四个时代：,电子管计算机； 晶体管计算机； 集成电路计算机； 大规模集成电路计算机及超大规模集成电路计算机。,计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计算机的经典结构框架。,2019年4月20日12时24分,名词解释,微处理器： 把运算器、

3、控制器集成在一块硅片上，成为独立的器件，该器件称为微处理器或微处理机，是计算机系统核心部件（CPUCentral Process Unit），并不是一台完整的计算机。,2019年4月20日12时24分,微型计算机：P.2 由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口构成，芯片之间通过总线(Bus)连接。,名词解释,2019年4月20日12时24分,名词解释,微型计算机系统： 以微型计算机为主体，配上输入/输出设备、外围设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。,2019年4月20日12时24分,单板机： 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片、简单的I/O设备（小键盘、LED显

4、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,2019年4月20日12时24分,将微处理器、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上，称为单片微型计算机，简称单片机(Single-Chip-Micro Controller或Micro Controller Unit),单片机：,2019年4月20日12时24分,名词解释,指使用和管理计算机的各种程序（Program）,以二进制代码来描述指令功能的语言。用机器语言组成的程序，称为目标程序。,软件：,机器语言：,2019年4月20日12时24分,采用助记符和其它一些符号所编写的

5、指令程序，称为汇编语言源程序，需经编译变成计算机可以执行的目标程序。各种计算机的汇编语言是不同的，须清楚机器的结构、原理和指令系统。 不足：不能通用于其它机器。,名词解释,汇编语言：,2019年4月20日12时24分,高级语言： 是面向过程的语言，编写程序时主要着眼于算法，而不必了解计算机的硬件结构和指令系统，一般地说，同一个程序可在任何种类的机器中使用,名词解释,2019年4月20日12时24分,通用单片机和专用单片机,通用单片机：是一个基本芯片，内部资源比较丰富，性能全面且通用性强，覆盖多种应用需求。 专用单片机：针对某一种产品，或某一种控制应用，而专门设计的。设计时已经使系统结构最简；软

6、硬件资源利用最优；可靠性以及经济成本最佳。,本课程介绍的MCS-51系列单片机是一种通用单片机，其结构和原理对所有单片机都是适用的。,2019年4月20日12时24分,单片机系统：在单片机芯片的基础上，扩展其它电路或芯片，构成具有一定应用功能的计算机系统。 单片机应用系统：为控制应用而设计，系统和控制对象结合在一起。 单片机开发系统：单片机系统开发调试工具,相关概念：,2019年4月20日12时24分,计算机应用系统=硬件系统+软件系统,硬件系统：构成计算机的实体和装置 软件系统：计算机所使用的各种程序的总称,2019年4月20日12时24分,单片机应用系统,由硬件系统和软件系统构成 硬件系统

7、是应用的基础 软件是在硬件的基础上对其资源进行合理的调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务 二者相互依赖，缺一不可,2019年4月20日12时24分,单片机的硬件系统由工程师根据需求设计 单片机的软件系统需要从0开始，从头到尾的由设计者设计,与计算机的不同点,2019年4月20日12时24分,本门课程的重点,掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法（必须熟悉单片机提供的资源） 掌握软件设计与调试的基本技能,1.如何根据实际的需求编制软件 2.如何在编制的过程中对单片机提供给我们的资源进行合理的调配，使得我们最终设计的单片机应用系统能够满足于设计的需要,2019年4月20日12时24分,单片机概述

8、,2019年4月20日12时24分,单片机发展简况,1971年Intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器； 1973年Intel公司研制成功8080 8位微处理器； 1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机； 80年代初在MCS-48单片机基础上推出MCS-51系列单片机.,2019年4月20日12时24分,主要单片机厂商,由于8位单片机基本上能满足目前大多数应用系统的要求，所以目前8位单片机仍是应用主流,Intel公司： 8048、8051（8位）、8096（16位），80960（32位）。 Motorola公司： MC-6801(8位)，68H16(16位),68HC33

9、2(32位)。 另外Zilog公司、日本NEC公司、荷兰Philips公司等。,2019年4月20日12时24分,CPU的发展,CPU字长：8位、16位、32位 时钟频率：6MHz、12MHz、20MHz 双CPU结构，处理能力大大提高,2019年4月20日12时24分,存储器的发展,K,2019年4月20日12时24分,2019年4月20日12时24分,2019年4月20日12时24分,单片机产品系列简介,1. MCS-51系列 （1）MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：,8051/8751/8031； 8052/8752/8032； 80C

10、51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32等 。,2019年4月20日12时24分,（2）该系列生产工艺有两种：,CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。,一是HMOS工艺（高密度短沟道MOS工艺）。二是CHMOS工艺（互补金属氧化物的HMOS工艺）。,2019年4月20日12时24分,（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：,增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C

11、52/80C32,基本型： 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31,2019年4月20日12时24分,（4）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如：,80C51有4K字节的掩膜ROM； 87C51有4K字节的EPROM ； 80C31在芯片内无程序存储器。,2019年4月20日12时24分,2019年4月20日12时24分,预备知识：数制与码制,一、数制及其转换 1、进位计数制的概念 使用有限个基本数码来表示数据，按进位的方法进行计数 称为进位计数制。包含两大要素：基数和位权 基数：用来表示数

12、据基本数码的个数R，此数后必须进位。 位权：数码在表示数据时所处的数位所具有的固定值W。 简称“权”。 特点：1）基数为R ，用0，1， R -1来表示数据，逢R进一 2）各位的权为W=Ri （ i为一组数的位序，小数点左端第1位为0，第2位为1，；右端第1位为-1，第2位为-2）,2019年4月20日12时24分,2、常用进制 （1）十进制（Decimal）表示法 特点：基数为10，用0，1，9来表示数据，逢十进一； 各位的权为10i。 十进制数的表示方法： 例如（273.45）D=2102+7101 +3100+410-1+510-2 （2）二进制 ( Binary ) 表示法 特点：基数

13、为2，用0，1两个数码来表示数据，逢二进一 各位的权为2i。 二进制数的表示方法： 例如（1011.101）B=123+022 +1101+120+12-1+ 02-2+12-3,2019年4月20日12时24分,（3）十六进制(Hexadecimal) 表示法 特点：基数为16，用09和字母A,B,C,D,E,F （对应十进制1015）来表示数据，逢十六进一； 各位的权为16i。 任意一个十六进制数的表示方法为 其中k i= 0F 例如: （55）H=5161+5160 （A87.E79）H=A162+8161+7160+E16-1+ 716-2+916-3 3、进制间的转换 （1）R进制转

14、换为十进制 按定义： 只需按权展开即可。,2019年4月20日12时24分,2）十进制转换为R进制 整数部分的转换 把十进制的整数不断除以所需要的基数R，直至商为零，倒取其余数，就能转换成以R为基数的数，称为除基倒取余法。 小数部分的转换 要将一个十进制小数转换成R进制小数时，可不断将十进制小数部分乘以R，并取整，直至小数部分为零为止。称为乘基取整法。 例如：（25.3125）D=(？)B （116.84375）D=（？）H,2019年4月20日12时24分,2019年4月20日12时24分,4、二进制与十六进制数的相互转换 由于二进制的基数是2，而十六进制的基数为16=24，即4位二进制数正

15、好对应一位十六进制数，因此二者之间的转换十分方便。 使用8421权 例如：（B6.8）H= 1011 0110 . 1000=（10110110.1）B （11011.011）B= 0001 1011 . 0110=（1B.6）H 注意： （1）以小数点为界，朝左右划分，整数部分不足4位高位加0，小数部分不足4位低位加0。 （2）二进制与八进制之间也有类似的情况（23=8）。,2019年4月20日12时24分,二、二进制数的运算 1、算术运算 （1）位运算规则 加法：0+0=0，0+1=1，1+1=0进位1，1+1+1=1进位1； 减法：0-0=0 ， 1-0=1， 0-1=1借位1，1-1=0； 乘法：00=0，01=0，10=0， 11=1； （2）多位无符号数的运算 加法：按照加法运算规则，从最低位开始逐位相加。两个 4位的二进制数相加，其“和”可能超过4位，从而产 生进位。 减法：按照减法运算规则，从最低位开始逐位相减，与十 进制数相减类似，不够减时，应向高位借位。 记住，二进制的2相当于十进制的10，二进制计算要逢2进1。,2019年4月20日12时24分,乘法：乘法运算可看作是被乘数自身多次移位相加，相加的次数由乘数的数值决定。 除法：除法是乘法的逆运算，它是确定一个数可以从另一个数中减去多少次的过程。 例如：,2019年4月20日12时24分,2、基