单片机原理与应用 教学课件 ppt 作者 魏力 单片机原理与应用ppt

单片机原理与应用,主编 魏力,单片机原理与应用,第一章 计算机系统概述 第二章 MCS-51单片机结构 第三章 MCS-51单片机指令系统 第四章 MCS51汇编语言编程技术 第五章 存储器 第六章 MCS-51的片内接口 第七章 MCS-51输入/输出接口扩展和应用 第八章 数/模、模/数转换 第九章 单片机应用系统设计,单片机原理与应用,第一章 计算机系统概述,第二章 MCS-51单片机结构,第三章 MCS-51单片机指令系统,第四章MCS51汇编语言编程技术,第五章 存储器,第六章 MCS-51的片内接口,第七章 MCS-51输入/输出接口扩展和应用,第八章 数/模、模/数转换,第九章 单片机应用系统设计,单片机原理与应用,课程介绍：“单片机原理及应用 ”是一门技术基础课，它的实践性、应用性很强，通过本课程的学习，使学生较好地掌握MCS-51系列单片微型计算机的基本结构、工作原理、接口技术和应用等方面的知识。掌握单片机应用系统的设计和应用程序的设计方法，学习单片机应用于工业测控等方面的基本技术。并通过实践环节的学习，学会单片机应用系统的设计和调试方法。为将来从事自动测控技术、智能电器、电子、检测等工业领域相关工作，进行各种智能化电子产品的设计和研发等提供技术准备，奠定坚实的技术基础。,单片机原理与应用,教学内容： 单片微型机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 单片微型计算机应用 单片微型计算机应用系统设计方法 学习方法：同学来思考！,第1章 计算机系统概述,讲授内容： 1.计算机的发展、应用以及分类 2.单片机概述 3.单片机的发展过程 4.常用单片机系列简介 5.单片机的应用领域 6.微型计算机的常用术语 7.数制、码制 8计算机中数的表示 本章重点： 1. 微处理器、微机和单片机的基本概念、单片机的结构特单片机特点与应用。常用术语。 2.数制、码制。 3.计算机中数的表示。,第一节计算机的发展、应用以及分类,一、微型计算机组成（冯·诺伊曼机 ） 硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口 软件：系统软件，应用软件,二、微型计算机的分类,多板机,二、微型计算机的分类,单板机,CPU,CPU芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口 芯片,定时计数器 芯片,A/D、D/A 芯片,输入输出接口 芯片,二、微型计算机的分类,单片机,单 硅 晶 片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I / O口,二、微型计算机的分类,微处理器 微型计算机的控制和运算器部分； 微型计算机 有完整运算及控制功能的计算机，包括微处理器、存储器输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等； 单片机 单片微型计算机，它将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型计算机简称单片机 。 单片机的形态是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器,第二节 单片机概述,一、单片机发展概述 一般根据控制应用需要： 可设计成通用单片机、专用单片机 按内部数据总线的宽度： 单片机分为4位、8位、16位及32位等。 Intel 8位单片机的发展： 第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表。 第二代：以MCS-51的8051为代表的单片机， 第三代：以51系列、AVR、PIC等为代表。,单片机发展四个阶段,第一代：单片机初级阶段。 第二代：单片机上升阶段。 第三代：微控制器构成阶段。 第四代：微控制器全面发展。,二、单片机的发展方向,未来单片机技术的发展向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、外围电路内装化以及片内存储器容量增加的方向发展。 1）强化指令功能 2）增加各种接口部件 3）提高专用程度,三、MCS-51单片机系列,四、80C51单片机系列,80C51也是Intel公司的产品，与8051是完全兼容的，兼容包括指令、引脚信号、总线等诸多个方面。 80C51芯片采用CHMOS工艺。CHMOS是CMOS和HMOS的结合，80C51除了具有HMOS高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。,五、常用单片机系列简介,1、ATMEL单片机 ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系列单片机），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的，该公司的技术优势在于Flash存储器技术。 应用较多的有：AT89C51系列 STC89C51/52系列 SST89系列 AT-tiny、AT90/、ATmega等系列 这些都是是一种可下载的Flash单片机，它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。,五、常用单片机系列简介,2、Philips单片机 Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。 3、Maxim-Dallas单片机 4、WinBond单片机 5、Motorola单片机 6、其他公司的单片机 1）NEC单片机； 2）东芝单片机； 3）Epson单片机； 8051内核的单片机 ，其他单片机 。,六、单片机的一般结构、特点及应用,1、单片机的一般结构 一般 单片机有2种基本结构形式： 一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼结构； 另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构较多。,2、单片机的特点,1）体积小，成本低，运用灵活，易于产品化 2）可靠性高,3、单片机的应用 工业方面 农业方面 仪器仪表方面 通信方面 日常生活用品方面（消费类产品） 导航控制与数据处理方面 汽车控制方面,第三节 微型计算机的常用术语,1位(Bit) 位是计算机中构成信息的最小单位，表示二进制数中的某个数位“0”或“1”。Bit是Binarg Digit的缩写。 2字节(Byte) 一字节为8位二进制数(bit)，是存储器的单位。 3字(Word) 字是CPU与输入/输出设备和存储器之间传送数据的基本单位，由若干位组成它与数据总线的宽度(根数)一致，一般一个字是由若干字节组成。 4指令 指令(Instruction)：指规定计算机完成某种操作的命令。目前计算机只能直接识别由二进制编码的指令，即机器码。,第三节 微型计算机的常用术语,5指令系统 指令系统(Instnction Set)：指一台计算机所能识别的全部指令的集合。 6程序 程序(Progrom)：为完成特定任务而设计的一组指令有序的集合。 7地址 地址(Address)地址指存贮单元的编号。 8K、M、G和KB、MB、GB 1K=210=1024；1M=220；1G=230。 KB常用作计算存储器容量的单位。1KB=1024Byte；MB；GB依此类推。 9时序 所谓时序，就是计算机在工作过程中，CPU控制器所发出的一系列控制信号在时间上的相互关系。,第四节 数制及其转换,对于一个十进制数an an1a2 a1 a0 . a1 a2am 可以表示为： N= an×10 nan1×10 n1a1×101a0×100 a1×101a2×102am×10m 由上所述，按进位计数制规则，可以得到任意一个R进制 NR的表示方法： 其中：R为基数； k为位置i处的数码，其范围为0 R1中的任意一个整数； m，n，i 为正整数。,一、常用数制 1、十进制数,其一为基数是10，用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十个数码表示数值，逢十进一。其二为位置i处的位权值是10 i。一般用后缀D 表示。 例如：1985 = 1000+900+80+5 = 1×103+9×102+8×101+5×100 如 1985D ,或无后缀。,2、二进制数 二进制数的特点：其一为基数是2，有0，1两个不同的数码表示数值，逢二进一。其二为各数位上的位权值是2 i。二进制数的后缀为B。,2、二进制数,二进制表示数值的方法为： 其中k i = 0或1 例如：1001.101B =1×23+0×22+0×21+1×201×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3 = 9. 625D,3、八进制数 八进制数的特点：其一为基数是8，有0，1，2，3，4，5，6，7八个数码表示数值，逢八进一。其二为各数位上的位权值是8 i。八进制数的后缀为Q。 用八进制表示数值的方法为： 其中k i = 0，1，2，3，4，5，6，7 例如：45.75Q = 4×815×807×8-15×8-2,4十六进制数,十六进制数的特点：其一为基数是16，有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F十六个数码表示数值，逢十六进一。其二为各数位上的位权值是16 i。十六进制数的后缀为H。 用十六进制表示数值的方法为： 其中k i = 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F 例如：56B.C3H = 5×1626×16111×16012×16-13×16-2,二、进制间的转换 1、二进制数与十进制数之间的转换,1）二进制数转换成十进制数 方法是：将二进制数按“位权”展开再相加即可。 例11 1011.11B = 1×230×221×211×201×2-11×2-2 = 80210.50.25=11.75D,2、十进制数转换成二进制数 十进制数转换成二进制数，分整数部分和小数部分分别转换。 整数部分：除2（基数）取余数法； 小数部分：乘2（基数）取整数法。,例12 将152. 0.375D转换为二进制数 结果为: 152. 0.375D = 10011000 .011B,3、二进制数和八进制数、 十六进制数间转换,二进制数到八进制转换采用”三位对应一位” 001 000 110 . 010B 1 0 6 . 2 Q 3 5 2 . 6 Q 011 101 010 . 110B,二进制数到十六进制数 转换采用”四位对应一位” 0100 0110 . 0100B 4 6 . 4 H B 6 . 8 H 1011 0110 . 1000 B,第五节 码制,非数值型数据是指声音、图象、字符等类型的数据，对这类数据进行编码 码制 一、ASCII码 在计算机系统中采用美国标准信息交换代码（American Standard Codefor Information Interchange）作为标准，简称ASCII码。其中低7位表示字符本身的编码，第八位（bit7）用作奇偶校验位或规定为0 。,基本ASCII码表,二、二进制编码的十进制数BCD码,BCD码： 是由四位 二进制编 码表示一 位十进制 数。 常用BCD码,第六节 计算机中数的表示,一、机器数和真值 机器数：数值数据在计算机中的表示形式 真值 ：机器数所代表的实际数值 机器数基本特点： 1）数的符号数值化，数的最高位，为符号位用“0”表示正号，用“1”表示负号 2）数的位数固定 ，计算机内一次能表示二进制数的位数叫计算机的字长，一台计算机的字长是固定的。字长有8位、16位、32位和64位。,机器数和真值举例,例如，设字长为8位，有数+13，-13，求机器数和真值。 解： +13的真值是+1101B，机器数为00001101B； -13的真值是-1101B， 机器数为10001101B。 0的原码表示形式：