电子教本单片机原理跟运用技术文档.docx
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电子教案——单片机原理与应用技术
第一章
课程名称单片机原理与应用技术
所属学校山东英才职业技术学院
所在院系计算机电子信息工程学院
课程层次(专)专科(高职高专
课程类型●理论课(含实践)●实践(验)课
所属一级学科名称计算机
所属二级学科名称自动化
课程负责人刘捷
联系电话0531-********
山东英才职业技术学院
第1章微型计算机系统基本知识
Ø教学要求
1.了解微型计算机和单片机的发展概况。
2.掌握单片机系统组成。
3.熟悉计算机中数的表示方法及运算。
4.掌握常用编码形式
Ø教学手段多媒体课件
Ø教学重点单片机系统组成
Ø教学课时2学时
Ø教学内容:
§1-1微型计算机和单片机的发展概况
微型计算机具有体积小,功耗低重量轻,价格低,可靠性高,开发使用简便等一系列优点,自问世以来得到了非常广泛的应用。
一、微型计算机的发展概况
1、PC机:
PC机系统全力实现海量高速数据处理,兼顾控制功能。
2、单片机:
单片机系统全力满足测控对象的测控功能,兼顾数据处理能力。
二、单片机的发展概况
可分为四个阶段:
第一阶段:
单片机探索阶段。
第二阶段:
单片机完善阶段。
第三阶段:
8位机和16位机争艳阶段,也是单片机向微控制器发展的阶段。
第四阶段:
微控制器全面发展阶段。
目前,应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。
80C51优点:
①性能价格比高;
②开发装置多;
③国内技术人员熟悉;
④芯片功能够用适用;
⑤有众多芯片制造厂商加盟,可广泛选择。
三、单片机的特点
⑴有优异的性能价格比。
⑵集成度高,体积小,可靠性好。
⑶控制能力强。
⑷低功耗,低电压,便于生产便携式产品。
⑸易扩展。
四、单片机的应用
五、单片机技术的发展趋势
⑴8位单片机仍然是主流机型;
⑵全盘CMOS化趋势;
⑶OTPROM/FlashROM成为ROM供应主流状态;
⑷推行串行扩展总线;
⑸RISC体系结构大发展;
⑹实现全面低功耗管理;
⑺根据不同需求发展个性化单片机;
⑻大力发展专用型单片机;
⑼在单片机中嵌入驻机软件;
§1-2单片机系统组成概述
有两大部分组成:
1硬件:
组成单片机系统的物理实体
2软件:
对硬件使用和管理的程序。
组成单片机系统的物理实体;
一、硬件
⒈微处理器
⑴寄存器阵列:
通用寄存器,专用寄存器;
⑵运算器:
累加器,暂存寄存器,标志寄存器,算术逻辑单元;
⑶控制器:
程序计数器PC,指令寄存器,指令译码器,定时和控制逻辑电路。
2.总线:
用于传送信息的公共途径。
总线分为:
⑴数据总线
⑵地址总线
⑶控制总线
⒊存储器:
作用:
存放程序和数据
⑴存储器分类
RAM
特点:
读写速度快,可随机写入或读出,读写方便;
电源断电后,存储信息丢失。
作用:
存放各种数据。
ROM
特点:
信息写入后,能长期保存,不会因断电而丢失。
作用:
存放固定程序和数据。
ROM分类:
①MaskROM(掩膜ROM)
②OTPROM(OneTimeProgrammableROM)
③EPROM(Ultra-VioletErasableProgrammableROM)
④E2PROM(ElectricallyEPROM)
⑤FlashROM
⑵存储器结构
①存储体;
②地址译码器;
③控制电路:
片选控制、读/写控制和带三态门的输入/输出缓冲电路。
⑶存储器的读写操作
⑷堆栈:
暂时存放子程序断口地址、中断断口地址和其他需要保存的数据。
⒋输入/输出设备及其接口电路
⑴输入设备;
⑵输出设备;
⑶I/O接口电路。
输入输出设备一般不能与CPU直接相连,而是通过某种电路完成寻址、数据缓冲、输入输出控制、功率驱动、A/D、D/A等功能,这种电路称为I/O接口电路。
二、软件
单片机程序设计语言可分为三类:
⑴机器语言
⑵汇编语言
⑶高级语言
MCS-51型单片机使用汇编语言。
§1-3计算机中数的表示方法及运算
一、二进制、十进制和十六进制数
⒈十进制数
主要特点:
①基数是10。
有10个数码(数符)构成:
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
②进位规则是“逢十进一”。
【例】
1234.56
=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2
=1000+200+30+4+0.5+0.06
上述,103、102、101、100、10-1、10-2
称为十进制数各数位的“权”。
⒉二进制数
主要特点:
①基数是2。
只有两个数码:
0和1。
②进位规则是“逢二进一”。
每左移一位,数值增大一倍;右移一位,数值减小一半。
二进制数用尾缀B作为标识符。
【例】
111.11B
=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2
=7.75
其中,22、21、20、2-1、2-2称为二进制数各数位的;
⒊十六进制数
主要特点:
①基数是16。
共有16个数符构成:
0、1、¡、9、A、B、C、D、E、F。
其中,
A、B、C、D、E、F代表的数值分别为
10、11、12、13、14、15。
②进位规则是“逢十六进一”。
十六进制数用尾缀H表示。
【例】A3.4H
=10×161+3×160+4×16-1
=160+3+0.25
=163.25
其中,163、162、161、160、16-1、16-2称为十六进制数各数位的“权”。
十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表
十进制数
十六进制数
二进制数
十进制数
十六进制数
二进制数
0
00H
0000B
11
0BH
1011B
1
01H
0001B
12
0CH
1100B
2
02H
0010B
13
0DH
1101B
3
03H
0011B
14
0EH
1110B
4
04H
0100B
15
0FH
1111B
5
05H
0101B
16
10H
00010000B
6
06H
0110B
17
11H
00010001B
7
07H
0111B
18
12H
00010010B
8
08H
1000B
19
13H
00010011B
9
09H
1001B
20
14H
00010100B
10
0AH
1010B
21
15H
00010101B
二、数制转换
⒈二进制数与十六进制数相互转换
⑴二进制数转换成十六进制数
①整数部分:
自右向左,四位一组,不足四位,向左填零,各部分用相应的十六进制数替代;
②小数部分:
自左向右,四位一组,不足四位,向右填零,各部分用相应的十六进制数替代;
③十进制数整数转换成十六进制数的方法:
除16取余法
2.十六进制数转换成二进制数
每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。
二进制
十六进制
二进制
十六进制
0000
0
1000
8
0001
1
1001
9
0010
2
1010
10
0011
3
1011
11
0100
4
1100
12
0101
5
1101
13
0110
6
1110
14
0111
7
1111
15
⒊十进制数转换成二进制数、十六进制数
⑴整数部分的转换
①十进制整数转换成二进制整数的方法:
除2取余法
②十进制数整数转换成十六进制数的方法:
除16取余法
⑵小数部分的转换
①十进制小数转换成二进制小数的方法:
乘2取整法
②十进制小数转换成十六进制小数的方法:
乘16取整法
三、二进制数和十六进制数运算
⒈二进制数加法运算
规则:
0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=0(向高位进1)。
⒉二进制数减法运算
规则:
0–0=0,1–0=0,1–1=0,0–1=1(向高位借1)。
⒊二进制数乘法运算
规则:
0×0=0,1×0=0×1=0,1×1=1
⒋二进制数除法运算
规则:
0÷0=0,0÷1=0,1÷1=1。
⒌二进制数“与”运算
规则:
0∧0=0,1∧0=0,1∧0=0,1∧1=1。
⒍二进制数“或”运算
规则:
0∨0=0,1∨0=0,1∨1=0,0∨1=1。
⒎二进制数“异或”运算
规则:
0⊕0=0,0⊕1=1,1⊕0=1,1⊕1=0。
8.十六进制数运算
先将十六进制数转换成二进制数,然后根据二进制运算法则进行运算,再转换成十六进制数。
四、原码、反码和补码
数的正负表示形式:
D7=1表示负数,D7=0表示正数。
D7D6D5D4D3D2D1D0
符号位数值位
在计算机中,机器数有三种表示方法:
即原码、反码和补码。
原码、反码和补码对应关系表
无符号二进制数
无符号十进制数
原码
反码
补码
00000000
0
+0
+0
0
00000001
1
+1
+1
+1
00000010
2
+2
+2
+2
…
…
…
…
…
01111101
125
+125
+125
+125
01111110
126
+126
+126
+126
01111111
127
+127
+127
+127
10000000
128
-0
-127
-128
10000001
129
-1
-126
-127
10000010
130
-2
-125
-126
…
…
…
…
…
11111101
253
-125
-2
-3
11111110
254
-126
-1
-2
11111111
255
-127
-0
-1
§1-4常用编码
8421BCD码称为二-十进制数或简称BCD码(BinaryCodedDecimalCode),用标识符[¡¡]BCD表示。
⒈编码方法
二-十进制数是十进制数,逢十进一,只是数符0~9用4位二进制码0000~1001表示而已;
每4位以内按二进制进位;
4位与4位之间按十进制进位。
⒉转换关系
⑴BCD码与十进制数相互转换关系
⑵BCD码与二进制数相互转换关系
BCD码与二进制数之间不能直接相互转换,通常要先转换成十进制数。
【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。
解:
01000011B=67=[01100111]BCD
⒊BCD码运算
BCD码用4位二进制数表示,但4位二进制数最多可表示16种状态,余下6种状态,1010~1111在BCD编码中称为非法码或冗余码。
在BCD码的运算中将会出现冗余码,需要作某些修正,才能得到正确的结果。
二、ASCII码
用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码(AmericanStandedCodeforInformationInterchange,美国信息交换标准代码)。
ASCII编码表
b7b6b5
b4b3b2b1
000
001
010
011
100
101
110
111
0000
NUL
DLE
SP
0
@
P
、
p
0001
SOH
DC1
!
1
A
Q
a
q
0010
STX
DC2
“
2
B
R
b
r
0011
ETX
DC3
#
3
C
S
c
s
0100
EOT
DC4
$
4
D
T
d
t
0101
ENQ
NAK
%
5
E
U
e
u
0110
ACK
SYN
&
6
F
V
f
v
0111
BEL
ETB
‘
7
G
W
g
w
1000
BS
CAN
(
8
H
X
h
x
1001
HT
EM
)
9
I
Y
i
y
1010
LF
SUB
*
:
J
Z
j
z
1011
VT
ESC
+
;
K
[
k
{
1100
FF
FS
<
L
\
l
|
1101
CR
GS
-
=
M
]
m
}
1110
SO
RS
.
>
N
Ω
n
~
1111
SI
US
/
?
O
―
o
DEL
ASCII码用7位二进制数表
高3位组低4位组
b7b6b5b4b3b2b1
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