1、教材配套電子講義第1章單片機(jī)根底知識(shí)概述 1.1 單片機(jī)概述1.2 單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí)1.3 Proteus運(yùn)用簡(jiǎn)介第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 一、單片機(jī)概述一、單片機(jī)概述1.單片機(jī)及其開展單片機(jī)及其開展什么是單片機(jī)？ 單片機(jī)單片機(jī)Single-Chip-Microcomputer又稱為單片微計(jì)算機(jī)，其根本構(gòu)造是將又稱為單片微計(jì)算機(jī)，其根本構(gòu)造是將微型計(jì)算機(jī)的根本功能部件：中央處置微型計(jì)算機(jī)的根本功能部件：中央處置器器CPU、存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出、存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出接口、定時(shí)接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、終端系統(tǒng)等全部集計(jì)數(shù)器、終端系統(tǒng)等全部集成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上。成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上。第1章

2、單片機(jī)根底知識(shí)概述 單片機(jī)的開展：?jiǎn)纹瑱C(jī)的開展： 1976年，年，Intel公司推出公司推出MCS-48系列單片機(jī)，以體系列單片機(jī)，以體積小、功能全、價(jià)錢低等本身的魅力，得到了廣泛的積小、功能全、價(jià)錢低等本身的魅力，得到了廣泛的運(yùn)用，成為單片機(jī)開展過程中的一個(gè)重要標(biāo)志。運(yùn)用，成為單片機(jī)開展過程中的一個(gè)重要標(biāo)志。 目前，世界各地廠商曾經(jīng)相繼研制出大約目前，世界各地廠商曾經(jīng)相繼研制出大約50個(gè)系列個(gè)系列300多個(gè)種類的單片機(jī)產(chǎn)品。多個(gè)種類的單片機(jī)產(chǎn)品。 在在8位單片機(jī)的根底上，又推出超位單片機(jī)的根底上，又推出超8位單片機(jī)，其功位單片機(jī)，其功能進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)能進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)16位單片機(jī)也相繼產(chǎn)生

3、，代表產(chǎn)位單片機(jī)也相繼產(chǎn)生，代表產(chǎn)品有品有Intel公司的公司的MCS-96系列。系列。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 2.單片機(jī)的特點(diǎn)和運(yùn)用單片機(jī)的特點(diǎn)和運(yùn)用 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 良好的性能價(jià)錢比良好的性能價(jià)錢比 ； 集成度高、體積小、抗干擾才干強(qiáng)，可靠性高集成度高、體積小、抗干擾才干強(qiáng)，可靠性高 ； 開發(fā)性能好，開發(fā)周期短，控制功能強(qiáng)開發(fā)性能好，開發(fā)周期短，控制功能強(qiáng) ； 低功耗、低電壓，具有掉電維護(hù)功能；低功耗、低電壓，具有掉電維護(hù)功能； 通用性和靈敏性好。通用性和靈敏性好。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 運(yùn)用領(lǐng)域：運(yùn)用領(lǐng)域： 工業(yè)自動(dòng)化控制：工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測(cè)、工業(yè)控工業(yè)自動(dòng)化控制：工業(yè)過程

4、控制、過程監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制器及機(jī)電一體化控制系統(tǒng)等制器及機(jī)電一體化控制系統(tǒng)等 ； 智能儀器儀表：?jiǎn)纹瑱C(jī)廣泛運(yùn)用于各種儀器儀表，使智能儀器儀表：?jiǎn)纹瑱C(jī)廣泛運(yùn)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化；儀器儀表智能化； 通訊設(shè)備：多機(jī)系統(tǒng)中的各計(jì)算機(jī)之間的通訊聯(lián)絡(luò)，通訊設(shè)備：多機(jī)系統(tǒng)中的各計(jì)算機(jī)之間的通訊聯(lián)絡(luò)，計(jì)算機(jī)與其外圍設(shè)備之間的協(xié)作都有單片機(jī)的參與；計(jì)算機(jī)與其外圍設(shè)備之間的協(xié)作都有單片機(jī)的參與； 汽車電子與航空航天電子系統(tǒng)；汽車電子與航空航天電子系統(tǒng)； 家用電器。家用電器。 以單片機(jī)為控制中心用軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的微控制技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 3.單片機(jī)

5、的開展趨勢(shì)單片機(jī)的開展趨勢(shì) 自單片機(jī)問世以來，經(jīng)過三十多年的開展，已從最初自單片機(jī)問世以來，經(jīng)過三十多年的開展，已從最初的的4位機(jī)開展到位機(jī)開展到32位機(jī)，體積更小、集成度更高、功能位機(jī)，體積更小、集成度更高、功能更強(qiáng)大。更強(qiáng)大。 高集成度；高集成度； 高性能；高性能； 低功耗；低功耗； 高性價(jià)比。高性價(jià)比。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 4.單片機(jī)學(xué)習(xí)單片機(jī)學(xué)習(xí) 在單片機(jī)的學(xué)習(xí)中應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的是實(shí)際與實(shí)際相結(jié)合在單片機(jī)的學(xué)習(xí)中應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的是實(shí)際與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法。的學(xué)習(xí)方法。 在學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合教材將在學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合教材將Proteus仿真設(shè)計(jì)方法與仿真設(shè)計(jì)方法與51單片機(jī)傳統(tǒng)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合

6、起來，以使讀者能真正掌握單單片機(jī)傳統(tǒng)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，以使讀者能真正掌握單片機(jī)的適用開發(fā)技術(shù)，并收到事半功倍的效果。片機(jī)的適用開發(fā)技術(shù)，并收到事半功倍的效果。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 二、單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí)二、單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí) 1.數(shù)制數(shù)制 十進(jìn)制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；規(guī)那么：逢十進(jìn)一。普通表達(dá)式為：0011221110101010 ddddNnnnnD 其中，展開式中的10稱為基數(shù)，各位加權(quán)數(shù)為09。例如：01231041031021011234 單片機(jī)常用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 二進(jìn)制：0、1 ；規(guī)那么：逢二進(jìn)一。二進(jìn)制

7、的后綴為B；十進(jìn)制數(shù)后綴為D，但十進(jìn)制數(shù)可不帶后綴。普通表達(dá)式為： 其中，展開式中的2稱為基數(shù)，各位加權(quán)數(shù)為0，1。例如：0123212021211101B001122112222 bbbbNnnnnB第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 ：符號(hào)集：符號(hào)集：09、A、B、C、D、E、F；規(guī)那么：逢十六進(jìn)一。普通表達(dá)式為：規(guī)那么：逢十六進(jìn)一。普通表達(dá)式為： 其中，展開式中的16稱為基數(shù)，各位加權(quán)數(shù)為09、AF 。例如：0011221116161616 hhhhNnnnnH01231681612161516138HDFC第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 2.數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換 (1)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換

8、成十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 方法是按進(jìn)制的表達(dá)式展開，然后按照十進(jìn)制運(yùn)算求方法是按進(jìn)制的表達(dá)式展開，然后按照十進(jìn)制運(yùn)算求和。例如：和。例如：112121211011013B(2)二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 從低位起，從右到左，每四位最后一組缺乏時(shí)左邊從低位起，從右到左，每四位最后一組缺乏時(shí)左邊添添0湊齊湊齊4位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。例如：位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。例如：5728816816121615161380123HDFC第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 (3)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制整數(shù)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制整數(shù) 轉(zhuǎn)換規(guī)那么：轉(zhuǎn)換規(guī)那么

9、：“除基取余。十進(jìn)制整數(shù)不斷除以轉(zhuǎn)除基取余。十進(jìn)制整數(shù)不斷除以轉(zhuǎn)換進(jìn)制基數(shù)，直至商為換進(jìn)制基數(shù)，直至商為0。每除一次取一個(gè)余數(shù)，從。每除一次取一個(gè)余數(shù)，從低位排向高位。例如：低位排向高位。例如：第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 3.有符號(hào)數(shù)的表示方法有符號(hào)數(shù)的表示方法 計(jì)算機(jī)所能表示的數(shù)或其它信息，都是用二進(jìn)制表達(dá)的，對(duì)正號(hào)和負(fù)號(hào)只能用“0和“1來表達(dá)。普通最高位為符號(hào)位，“0表示正數(shù)，“1表示負(fù)數(shù)。真值 +123機(jī)器數(shù) 0111 1011B真值 -123機(jī)器數(shù) 1111 1011B 所謂機(jī)器數(shù)，是指在計(jì)算機(jī)中運(yùn)用的、帶有符號(hào)位的二進(jìn)制數(shù)，其位數(shù)通常為8的整數(shù)倍。 有符號(hào)數(shù)：即機(jī)器數(shù)，最高位為符號(hào)位

10、，“0表示正數(shù)，“1表示負(fù)數(shù)。無符號(hào)數(shù)：機(jī)器數(shù)中最高位不作為符號(hào)位，而當(dāng)成數(shù)值位。第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 有符號(hào)位有原碼，反碼和補(bǔ)碼三種表示法。有符號(hào)位有原碼，反碼和補(bǔ)碼三種表示法。 原碼：原碼就是機(jī)器碼。 8位原碼數(shù)表示的范圍為FFH7FH-127+127。原碼數(shù)00H和80H的數(shù)值部分一樣、符號(hào)位相反，它們分別為+0和0。16位原碼數(shù)表示的范圍為FFFFH7FFFH-32767+32767。原碼數(shù)0000H和8000H的數(shù)值部分一樣、符號(hào)位相反，它們分別為+0和0。反碼：正數(shù)的反碼與原碼一樣；負(fù)數(shù)的反碼為：符號(hào)位不變，數(shù)值部分按位取反。例如，求8位反碼機(jī)器數(shù)： 原碼 0000 0100

11、B反碼 0111 1011B補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼一樣。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼加1，但原符號(hào)位不變。第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 例如，求8位二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼： X=+4 X補(bǔ)=0000 0100B X=-4 原碼為1000 0100B 其反碼為1111 1011B X補(bǔ)=1111 1100B在原碼中，零可以表示成+0(0000 0000B)，也可以表示成-0(1000 0000B)。在反碼中，零可以表示成+0(0000 0000B)，也可以表示成-0(1111 1111B)。在補(bǔ)碼中，由于補(bǔ)碼的特殊規(guī)律，零只需一種表示方法： 在計(jì)算機(jī)中，有符號(hào)位一概用補(bǔ)碼表示，這樣可以簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)造。 第1

12、章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 4. 位、字節(jié)和字位、字節(jié)和字 位(bit):二進(jìn)制數(shù)中的一位，其值不是“1，就是“0。字節(jié)(Byte):一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié)。字節(jié)是計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)的根本單位。字(Word):兩個(gè)字節(jié)就是一個(gè)字。另外，有時(shí)還會(huì)用到“半字節(jié)，即4位二進(jìn)制。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 5. BCD碼碼 BCD碼Binary Coded Decimal：即用二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)。顧名思義，它既是逢十進(jìn)一，又是一組二進(jìn)制代碼。用4位二進(jìn)制代碼表示十進(jìn)制的一位數(shù)，一個(gè)字節(jié)可以表示兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)，稱為緊縮的BCD碼。如 1000 0111表示87 也可以用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制的數(shù)，這種

13、BCD碼稱為非緊縮的BCD碼。如 0000 0111表示十進(jìn)制的7十進(jìn)制與BCD碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如課本表1.1所示。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 6. ASC碼碼 由于計(jì)算機(jī)中運(yùn)用的是二進(jìn)制數(shù)，因此計(jì)算機(jī)中運(yùn)用的字母、字符也要用特定的二進(jìn)制表示。目前普遍采用的是ASC碼(American Standard Code for Information Interchange)。它采用7位二進(jìn)制編碼表示128個(gè)字符，其中包括數(shù)碼09以及英文字母等可打印的字符，如課本表1.2所示?？梢姡谟?jì)算機(jī)中一個(gè)字節(jié)可以表示一個(gè)英文字母。由于單個(gè)的漢字太多，因此要用兩個(gè)字節(jié)才干表示一個(gè)漢字，目前也有國標(biāo)的漢字計(jì)算機(jī)編

14、碼表漢碼表。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 7.根本邏輯門電路根本邏輯門電路 計(jì)算機(jī)是由假設(shè)干邏輯門電路組成的，所以，計(jì)算機(jī)對(duì)于人們給出的二進(jìn)制數(shù)識(shí)別、運(yùn)算要靠根本邏輯門電路來實(shí)現(xiàn)。在邏輯門電路中，輸入和輸出只需兩種形狀：高電平和低電平。我們用1和0分別來表示邏輯門電路中的高低電平。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 ABF&ABF1ABF=1ABF&ABF1AF1(a)(b)(c)(d)(e)(f) 與門 或門 非門 異或 與非 或非與門：FA B或門：非門：異或：與非：或非：FABFAFABFA BFAB輸 入輸 出A B與門或門非門異或門與非門或非門0 00 11 01 1000

15、101111100011011101000第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 三、三、Proteus運(yùn)用簡(jiǎn)介運(yùn)用簡(jiǎn)介 Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真軟件。 Proteus可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能。 Proteus是目前獨(dú)一能對(duì)各種處置器進(jìn)展實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具，真正實(shí)現(xiàn)了在沒有目的原形時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)試、測(cè)試和驗(yàn)證。 Proteus軟件大大提高了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)效率，降低了開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 Proteus主要由兩個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)組成： ISISI

16、ntelligent Schematic Input System原理圖設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，它用于電路原理圖的設(shè)計(jì)以及交互式仿真。 ARESAdvanced Routing and Editing Software高級(jí)布線和編輯軟件平臺(tái)，它用于印制電路板的設(shè)計(jì)，并產(chǎn)生光繪輸出文件。第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 1. ISIS模塊運(yùn)用舉例模塊運(yùn)用舉例 設(shè)計(jì)基于80C51單片機(jī)的顯示計(jì)數(shù)器電路原理圖，其功能是可對(duì)按鍵BUT的按壓次數(shù)進(jìn)展計(jì)數(shù)，并將結(jié)果顯示在兩位數(shù)碼顯示管上。 abcdefgabcdefgXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD1

17、38P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U180C51+5VBUTLED1LED2ResistorResistorResis

18、torResistorResistorResistorResistorResistorResistorResistorResistorResistorResistorResistor100 x 7R1-R7第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 1啟動(dòng)ISIS第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 2繪制電路原理圖第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 3輸入單片機(jī)匯編程序第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 4進(jìn)展源代碼調(diào)試第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 5仿真運(yùn)轉(zhuǎn)第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 1. ARES 模塊運(yùn)用舉例模塊運(yùn)用舉例 ARES的主要功能是完成PCB相關(guān)設(shè)計(jì)任務(wù)，包括網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入、元件規(guī)劃、布線、鋪銅、輸出光繪文件等。 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 1啟動(dòng)ARES第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 2元器件規(guī)劃第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 3元器件布線第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 4鋪銅第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 第1章 單片機(jī)根底知識(shí)概述 5三