单片微机原理与应用 教学课件 ppt 作者 罗印升 2011-part_01

1、2019/5/25,1,“单片机原理与应用”课程,主讲人：罗印升,单片机原理与应用 性 质：专业基础课 考核方式：考试 学 时： 学 分：,2019/5/25,3,学习参考,教材：单片微机原理与应用 主编：罗印升等 第1版 机械工业出版社,参考书： 1、单片机原理与应用及C51程序设计 谢维成，清华大学出版社 2、单片微型计算机与接口技术 李群芳等，电子工业出版社 3、单片机的C语言应用程序设计 马忠梅等，北京航空航天大学出版社,参 考 网 址 周立功单片机 4. 单片机学习网站,2019/5/25,4,课程目标,1. 建立起微型机、单片机的一般组成概念； 2. 理解单片机硬件系统各部分的构成及工作原理； 3. 熟练掌握单片机指令系统、汇编语言程序设计方法； 4. 熟练掌握单片机硬件扩展及调试方法； 5. 熟练掌握单片机应用系统的设计、程序编写与调试； 6. 掌握单片机的C语言开发与调试方法。,考核方式,平时（作业、考勤和课外）、实验： 30% 期末考试： 70%,2019/5/25,5,本课程学习的几点建议：,本课程是一门实践性、应用性很强的技术性课程 听懂远远不够,重在实践

2、动手动脑、提高应用能力。,硬件/软件同样重要、不可偏废 硬件是基础，软件是灵魂，相互配合，组成系统。,先行基础课程：电路、模拟电路、数字电路 这方面知识掌握得不够好的同学请自己复习。,预习、听课、复习思考、作业、实践环环都重要 用科学的方法学习，善于总结、归纳，提高效率。,2019/5/25,6,第1章 微型计算机基础知识,1.1 微型计算机系统概述,1.2 计算机中的数制与编码,1.3 计算机中数的表示与编码,2019/5/25,7,本章主要内容为微型计算机的基础知识，是学习和掌握单片机原理与应用技术的基础。从一般微型计算机概念入手，首先介绍其组成、各部分的作用与工作原理；其次介绍单片机的产生、特点、应用与发展趋势；然后介绍了进位计数制及其转换和码制；最后介绍了机器数的表示与运算。,【基本知识点与要求】 (1) 理解微型计算机的组成、各部分的作用及工作原理与过程。(2) 了解单片机的产生、应用与发展趋势，理解单片机的特点。(3) 掌握进位计数制表示及其相互转换方法。(4) 掌握机器数及表示方法和运算。,【重点与难点】 重点是微型计算机的组成及各部分的作用，单片机的特点，进位计数制的表

3、示及其相互转换方法，机器数及其表示方法和运算。难点是补码的概念、运算及微型计算机的工作原理与过程。,【内容提要】,第1章 微型计算机基础知识,2019/5/25,8,以控制器和运算器为核心、以存储程序原理为基础,运算器,输出设备,控制器,输入设备,存储器,指令驱动,指令流,控制命令,数据流,1.1 微型计算机系统概述,计算机硬件结构,2019/5/25,9,1.微型计算机的组成与作用,微处理器、内存储器，总线，I/o口主机、主机板,2019/5/25,10,1.微型计算机的组成与作用,微 型 机 主 机 板 ， 接 口,2019/5/25,11,存 储 器,I/O 接 口,输 入 设 备,I/O 接 口,地址总线 AB,输 出 设 备,C P U,数据总线 DB,控制总线 CB,I/O 接 口,AB: Address Bus，DB: Data Bus，CB: Control Bus,运算器、控制器合在一起称中央处理单元(CPU)，整个cpu 集成在一块电路芯片上时称微处理器Microprocessor）。,1.微型计算机的组成与作用,2019/5/25,12,1.微型计算机的组成与作用

4、,2019/5/25,13,2.微型机的工作原理,(1) 指令的执行过程,2019/5/25,14,2.微型机的工作原理,取指令,指令译码,取操作数,执行指令,存结果,问题： 1. CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统 2. CPU如何按程序控制流执行指令？程序计数器 3. CPU如何知道从哪里取操作数？ 地址、寻址方式,(1) 指令的执行过程,2019/5/25,15,2.微型机的工作原理,地址寄存器AR,累加器A,加法器,数据寄存器DR,指令寄存器IR,指令译码器ID,时序逻辑电路,时序控制信号（控制命令）,1011 0000,0000 0101,0000 0100,0000 1000,1111 0100,内部总线,存储器,0 1 2 3 4,程序计数器PC,地址,MOV A, 5 ADD A, 8 HLT,地址总线,地 址 译 码 器,读写控制电路,1011 0000,锁存,输出,(1) 指令的执行过程,2019/5/25,16,2.微型机的工作原理,bit（位，比特） 1个二进制位，信息的基本单位。b Byte（字节）由相邻的8个二进制位组成，通常存储器以字节为单

5、位存储信息。KB，MB，GB，TB Word（字）计算机内部进行数据传送、处理的基本单位。一个字包含的二进制位数称字长。计算机性能的一个重要指标。一般由2个字节构成。,(2) 常用术语,2019/5/25,17,3.单片微型计算机的发展与应用,单片微型计算机是Single Chip Microcomputer的直译，它忠实地反映了早期单片微机的形态和本质。 单片微型计算机简称单片机(Single Chip Microcomputer)， 在一块半导体芯片上集成了中央处理器（CPU）、一定容量的存储器（ROM和RAM）、输入输出（I/O）接口、定时器计数器和中断系统等微型计算机的基本部件，构成的一个完整的微型计算机 。通常又称微控制器（Micro Controller Unit）,或者嵌入式微控制器(Embedded Micro Controller )。,(1) 单片机概念,2019/5/25,18,(2) 单片机发展过程,以8位机为起点 ，大体可划分为三个阶段： 19471978）初级阶段，1976 Intel MCS-48 19781983）提高阶段，1980 Intel MCS-

6、51 1983年以后、微控制器， 1983 Intel MCS-96,3.单片微型计算机的发展与应用,2019/5/25,19,3.单片微型计算机的发展与应用,低档型：8021、8022 MCS48 基本型：8048、8748、8038 (从1976年起 ) 改进型：8049、8749、8039 8050、 8750、8040 基本型：8051、8751、8031 MCS51 改进型：8052、8752、8032 (从1980年起) 低功耗型：80C51、87C51、80C31 强性能型：83C252、87C252、80C252 早期产品：8X9X（8096） MCS96 改进型： 8X9XBH、8X9XJF (从1983年起) 新产品： 8098（准） 强功能型：80C196、80C198（准）,2019/5/25,20,3.单片微型计算机的发展与应用,(3) 51系列单片机,MCS-51的典型型号80c51 、CHMOS，工业控制 。 随后，Atmel、Philips等申请了版权，生产了与 80c51 兼容的单片机系列，AT89c51/s51/c52/s52等等，这 些产品也称为8

7、0c51系列，这样把与80c51内核相同的 单片机及MCS-51系列单片机统称为51系列单片机。,功能上：51系列单片机分基本型、增强型，分别在 单片机型号的末尾数字用1和2表示。 片内ROM 4KB8KB；片内RAM 128B256B 定时器/计数器2个3个；中断源 5个6个。,2019/5/25,21,3.单片微型计算机的发展与应用,工艺上：51系列单片机有HMOS型和CHMOS 型， 前者芯片型号中无字母“C”，芯片各I/O口引脚电平与 TTL电平兼容；后者在芯片型号中加字母“C”标记，其芯 片各I/O引脚既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。,片内程序存储器配置上: 有四种，即无ROM() 、掩 膜ROM、EPROM、Flash ROM。根据它们的特点和不 同的应用场合进行选择。,2019/5/25,22,在系统可编程: AT89C51由Atmel 1989年推出， 有4KB Flash ROM。AT89S51是AT89C51的改进 版，AT89S52是AT89S51的增强型。带“S”的系列产品 具有“在系统可编程ISP(In System Programming )” 功

8、能，即用户可以在不拔下单片机芯片时，通过下载电 路直接对芯片内的Flash在系统中编程的功能。可进行并 行编程，也可进行串行编程 。,3.单片微型计算机的发展与应用,2019/5/25,23,3.单片微型计算机的发展与应用,(4) 单片机的发展趋势,资源更丰富; 性能更高; 存储容量更大; 功耗更低。,(5) 单片机的应用, 工业控制领域。 机电一体化产品。 智能化仪器仪表。 信息通信技术领域。 智能交通系统。 家用电器领域。,2019/5/25,24,3.单片微型计算机的发展与应用,2019/5/25,25,1.2.1 进位计数制及其转换 1.2.2 计算机中的编码,1.2 计算机中的数制与编码,了解各种计数制的特点及表示方法； 掌握各种计数制之间的相互转换。 掌握码制的概念、BCD码和ASCII码,2019/5/25,26,十进制符合人们的习惯。D，Decimal 二进制便于物理实现。B，Binary 十六进制便于识别、书写。H，Hexadecimal,常用进位计数制：,1.2.1 进位计数制及其转换,我们每天都在和数字打交道，大家最熟悉的数制是十进制数，它有09十个基本的数码、逢

9、10进1。计算机识别、记忆0、1组成的数。二者之间如何沟通？,2019/5/25,27,一般地，对任意一个K进制数S都可表示为:,其中： Si - S的第i位数码，可以是K个符号中任何一个； n,m 整数和小数的位数； K - 基数； Ki - K进制数的权,1. 任意K进制数的表示,1.2.1 进位计数制及其转换,2019/5/25,28,1.2.1 进位计数制及其转换,表1-1 数015的四种不同进位制的表示对照,2019/5/25,29,非十进制数 十进制数： 规则： 按相应的权表达式展开，再按十进制求和。 例1-1： 24.AH=216+4160+A16-1 =36.625 注：AF分别用1015代入,2. 进制数之间的转换,1.2.1 进位计数制及其转换,例1-2：1011.101B 转换为十进制数。,2019/5/25,30,十进制 二进制： 规则：整数：除以2、取余数，余数逆序排列； 小数：乘以2、取整数，整数顺序排列。 十进制 十六进制： 规则：整数：除以16、取余数，余数逆序排列； 小数：乘以16、取整数，整数顺序排列。 以小数点为起点求得整数和小数的每一位。,1.2.1 进位计数制及其转换,注：十进制转换成任意K进制数与上类似，整：除以 K取余，小数：乘K取整。,2. 进制数之间的转换,2019/5/25,31,2. 进制数之间的转换,1.2.1 进位计数制及其转换,【例题1-3】 将十进制数123.375转换为二进制数。 解：依照上述基本方法有 整数部分 小数部分

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