《《单片机原理与应用》-胡辉-电子教案 第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单片机原理与应用》-胡辉-电子教案 第1章（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机原理与应用 胡辉 主编 李叶紫 胡力平副主编,中国水利水电出版社,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,一、课程的性质和目的,单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，近年来在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等的得到广泛应用和迅速发展。,单片机原理与应用是为电子信息工程、测控技术类专业及计算机应用专业学生开设的专业基础必修课或专业基础选修课，本课程的教学目的是通过理论教学与实验环节，使学生正确理解单片机的基本概念、基本原理，掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法，并能综合运用单片机的软、硬件技术分析实际问题，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发
2、打下良好的基础，也是进一步学习计算机原理和有关接口知识重要环节。,二、课程教学内容,本课程以理论教学为主要环节，以学生课堂实验为辅，同时使用计算机辅助教学，28学时理论课和12学时实验课，具体安排如下:,1.计算机基础（2学时）,（1）单片机的基本概念 主要介绍单片机的发展概况（现状、未来的发展）、特点、应用和当前单片机的系列产品。 （2）单片机的数制表示法 主要介绍数制的转换、原码、反码、补码 及计算机中常用的编码。 （3）单片机常用逻辑电路简介 包括基本门电路、触发器、寄存器、计数器、三态门与缓冲器、译码器。,2.单片机的内部结构及工作原理 （4学时）,主要内容：掌握MCS-51单片机的内
3、部结构及基本工作原理；单片机并行I/O口的结构特点；单片机最小系统的设计方法；单片机存储器的扩展方法。,3. 单片机的指令系统 （4学时 2学时讲授，2学时实验）,主要内容：MCS-51单片机指令的格式、分类和寻址方式；汇编语言的各种指令类型；伪指令的使用及汇编语言程序的完整格式。,.程序设计 (共4学时，2学时讲授，2学时实验),主要内容：MCS-51单片机汇编语言程序设计的步骤；循环程序、分支程序、延时程序、查表程序的结构及使用方法；数制的转换原理；定点数、浮点数运算程序。,5. 单片机的中断系统 （共4学时，2学时讲授，2学时实验）,主要内容：MCS-51单片机中断源的种类及工作方式；外
4、部中断的结构及原理中断控制寄存器IE、中断优先级寄存器IP及定时器/计数器及外部中断控制寄存器TCON的使用方法；,6.单片机的定时器/计数器 (共4学时，2学时讲授，2学时实验）,主要内容：单片机定时器/计数器的结构、原理、工作方式及使用方法。,7. 单片机的串行通信 （共4学时，2学时讲授，2学时实验）,主要内容：单片机串行通信I/O接口的结构及工作方式；串行通信控制寄存器的使用方法；MCS-51单片机串行通信波特率的设置方法；MCS-51单片机的双机通信和多机通信的基本原理。,8. 单片机C51程序设计 （自学，6学时讲授，8学时实验）,主要内容：C51的结构及特点；C51的的数据类型；
5、C51的常量与变量、C51的运算符及程序的格式；C51的基本语句及C51的程序设计方法。,9. 并行I/O口的应用与扩展 （共6学时，4学时讲授，2学时实验）,MCS-51单片机基本I/O口的应用与扩展 ；键盘与显示器的扩展原理及方法；常用外围电路接口芯片8255、8155、8279的性能特点及使用方法；存储器的扩展原理与方法。,10. A/D、D/A转换器的应用 （共6学时，2学时讲授，4学时实验）,主要内容： MCS-51单片机与8位A/D和D/A转换的原理；MCS-51单片机与12位A/D转换器的串、并行接口技术；MCS-51单片机与具有总线接口芯片PCF8591的使用方法。,11. 单
6、片机的应用实例 （共2学时）,主要内容： MCS-51单片机在步进电机控制系统中的应用；数据采集系统的设计；单片机在温度控制系统中的应用；IC卡读写器的设计。,单片机原理及应用,课程特点 知识点既分散又连贯，结构和指令系统是基础； 与电子线路尤其是数字电子线路关系密切； 学习方法 预习、复习； 多动手（硬件、软件实验）； 多看参考书(包括利用网上资料)； 其它（上课、作业、答疑）。,第1章 单片机系统基础知识,1.1 单片机的数制表示法 在人们的日常生活和数学计算中，我们经常采用的是十进制，但计算机只能“识别”二进制数。所以，二进制数及其编码是所有计算机的基本语言。其基本信息只有“0”和“1”
7、，这是因为数字电路中的开关只有“通”和“断”两个状态。如果计算机要进行十进制或其它进制的计算，那么都要转换成二进制进行计算。,1.1.1 二进制、十进制与十六进制 1二进制 以2为基数的数制叫二进制，它只包括“0”和“1”两个符号 二进制数以B作为标识符。 一个含有n位整数， m位小数的二进制数可表示为： N=Xn12n-1Xn22n2 X020X12-1X22-2 Xm2-m 或：,举例,例如：二进制数101.101B等于十进制的5.625 其各位数码代表的数值为： 122021120121022123 =5.625,2十进制,以10为基数的数制叫十进制，十进制用0、1、2、3、4、5、6、
8、7、8、9等10个符号来表示。进位规则是“逢十进一”。十进制数以D作为标识符 。 一个含有n位整数，m位小数的十进制数可表示为： N=Xn110n-1Xn210n2 X0100X110-1X210-2 Xm10-m 或：,3十六进制,以16为基数的数制叫十六进制，进位规则是“逢十六进一”。十六进制数以H作为标识符。 一个含有n位整数，m位小数的十六进制数可表示为： N=Xn116n-1Xn216n2 X0160X116-1X216-2 Xm16-m 或：,1.1.2 数制的转换,1二进制十进制的转换 例如： 1101.11B=123122021120121122=13.75 2十六进制十进制的
9、转换 例如： 3BH=316111160=59 1A6CH=116310162616112160=6764,3十进制二进制的转换,把一个十进制整数依次除以2，并记下每次所得的余数（1或0），最后所得的余数的组合即为转换的十进制数。第一位余数为最低位（LSB），最后一个余数为最高位（MSB）。 例如： 126= 1111110B,例如：213=11010101B,十进制数转换成二进制,例如：0.318=010100010B,4十六进制二进制的转换,将每位十六进制数转换成相应的四位二进制数即可。 5二进制十六进制的转换 只需从二进制数的最低位算起，每四位一个数，到最高位不够四位填0，即可按位转换成
10、十六进制数。,6十进制十六进制的转换,十进制转换成十六进制与十进制转换成二进制方法一样，只是除数为16而不是2。而余数是0F中的任一个数。 例如： 9168=23D0H,1.1.3 原码、反码与补码,在计算机中，为了运算的方便，数的最高位用来表示正、负数。最高位为“0”表示正数，最高位为“1”表示负数。 为了区别原来的数与它在计算机中的表示形式，我们将已经数码化了的带符号数称为机器数。而把原来的数称为机器数的真值。,机器数有三种表示方法：原码、反码、补码。 1原码 在符号位用0表示正数，在符号位用l表示负数，而数值位保持原样的数，这样的机器数称为原码。 8位二进制原码表示的数的范围为：1271
11、27。 （1）正数 正数的原码与原来的数相同。 （2）负数 负数的原码为符号位置1，而数值位不变。 （3）0的原码表示 0的原码表示法有两种，即正0和负0。 +0原00000000 -0原10000000,2反码 8位二进制反码表示的数的范围为：127127 （1）正数 正数的反码与正数的原码相同。 （2）负数 负数的反码为数值位的值按位求反，符号位取“1”。 (3）0的反码表示 0在反码中也有两种表示法，正0和负0。 +0反00000000 -0反11111111,3补码 8位二进制补码表示的数的范围为：128127。 补码概念举例：,（1）正数 正数的补码与正数的原码相同。 （2）负数 负
12、数的补码由它的绝对值求反加1后得到。 （3）0的补码表示 0的补码表示只有一种，其表达式为： +0补=-0补00000000B 补码的加法规则是： XY补=X补Y补 补码的减法规则是： XY补=X补-Y补,补码运算举例1：,求十进制数7628的运算 76的2进制是 01001100 28的2进制是 00011100 - 28的补码是 11100100,补码运算举例2： 求十进制数3652的运算,总结： 对于正数：x原x反x补 对于负数：x反x原数值位取反，符号位不变。 x补=x反1 采取求补运算，可以将计算机中的减法运算转换成加法运算，从而节约了计算机的硬件成本。,1.1.4 计算机中常用的编
13、码,1BCD（8421）码 采用二进制数对每一位十进制数字编码，这种编码方式称为BCD码（Binary coded Decimal Code）。 表1-2十进制与二进制的对照,（2）BCD码的换算 （3）BCD码加法 ：“逢十进一” ，若各位的和均在09之间，则其加法运算规则完全同二进制数加法的规则一样；若相加后的低4位（或高4位）二进制数大于9，或大于15（即低4位或高4位的最高位有进位），则应对低4位（或高4位）加6修正。 例如：BCD码X=59，Y=78，求X+Y X=0101 1001，Y=0111 1000,（4）BCD码减法 BCD码进行减法时，也会出现需要修正的现象，BCD码减法
14、修正的条件和方法是：低4位向高4位借位，或低4位出现非法码，低4位减6修正；高4位出现非法码，或高4位向更高的借位，高4位减6修正。 例如：BCD码X=55，Y=38，求X-Y X=0101 0101，Y=0011 1000,2ASC码 ASC编码表（American standard Code for information interchange美国信息交换标准代码） ASC码用7位二进制数表示，可表达128个字符，其中包括数码09，英文大小写字母，标点符号和控制字符。7位ASC码分成二组：高3位一组，低4位一组，分别表示这些符号的列序和行序， ASC码的分组如图1-3所示。,1.1.5
15、二进制的运算,1二进制加法 2二进制减法,常用的与门电路有2输入与门、3输入与门、4输入与门。常用的TTL电路的与门芯片有74LS08（四2输入正与门）、74LS09（四2输入正与门）、74LS11（三3输入正与门）、74LS21（二4输入正与门）等。,1.2 单片机常用逻辑电路简介,1.2.1 基本门电路 1与门电路 电路符号：,或门电路的形式也有许多种，常用的或门电路有2输入或门。TTL电路的或门芯片有74LS32（四2输入正或门）。,1.2 单片机常用逻辑电路简介,1.2.1 基本门电路 2或门电路 电路符号：,TTL电路的非门芯片有74LS04（六反相器）、74LS05（集电极开路型六反相器）。,1.2 单片机常用逻辑电路简介,1.3.1 基本门电路 3非门电路 电路符号：,常用的TTL电路的与非门芯片有74LS00（四2输入正与非门）、74LS10（三3输入正与非门）、74LS20（二4输入正与非门）、74LS30（8输入正与非门）、74LS01/03（集电极开路型四2输入正与非门）。 或非门芯片有74LS02（四2输入正或非门）、74LS27（三3输入正或非门）、74
