《單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》?精品課件合集第X章XXXX第一章緒論1.11.21.31.4第一章緒論微 型 計 算 機 概 述單 片 機 概 述單片機應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)系統(tǒng)含

51

內(nèi)核的常用單片機數(shù) 制 與 碼 制1.51.1 微型計算機概述微型計算機的基本概念微型計算機是指由中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出接口電路和中斷系統(tǒng)等集裝在同一塊或數(shù)塊印刷電路板上所構(gòu)成的計算機。微型計算機的分類——從應(yīng)用對象角度單片機：又稱單片微控制器，形態(tài)是一塊芯片，具有微型計算機的組成結(jié)構(gòu)和功能。單板機：將計算機的各個部分都組裝在一塊印制電路板上，包括微處理器、存儲器、輸入/輸出接口等。PC

機：面向個人單獨使用的一類微型計算機，實現(xiàn)各種計算、數(shù)據(jù)處理及信息管理等。1.1 微型計算機概述微型計算機的分類——從應(yīng)用對象角度單片機不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。它主要將微處理器、部分存儲器、輸入/輸出接口電路都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片成為一臺計算機。單片機的形態(tài)只是一塊芯片，但是它已具有微型計算機的組成結(jié)構(gòu)和功能。由于單片機的結(jié)構(gòu)特點，單片機主要用于控制。單片機外形圖1.2 單片機概述單片機的一般結(jié)構(gòu)及特點一般單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：一種是在通用微型計算機中廣泛采用的將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)或稱馮·諾依曼結(jié)構(gòu)；另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛結(jié)構(gòu)。單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2 單片機概述單片機的一般結(jié)構(gòu)及特點單片機的中央處理器和通用微處理器基本相同，但單片機在結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上有其獨特之處。主要特點如下：單片機的存儲器ROM和RAM是嚴格區(qū)分的。采用面向控制的指令系統(tǒng)。單片機的I/O

引腳通常是多功能的。單片機的外部擴展能力很強。1.2 單片機概述單片機的分類單片機按其用途可分為兩大類：通用型單片機和專用型單片機。通用型單片機內(nèi)部資源比較豐富，性能全面，適應(yīng)性強，能滿足多種應(yīng)用需求，而且它將可開發(fā)資源全部提供給使用者，使用者可以根據(jù)需要，通過進一步設(shè)計，組建成一個以通用型單片機芯片為核心，再配以其他外圍電路的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。1.2 單片機概述單片機的分類單片機按其用途可分為兩大類：通用型單片機和專用型單片機。通用型單片機內(nèi)部資源比較豐富，性能全面，適應(yīng)性強，能滿足多種應(yīng)用需求，而且它將可開發(fā)資源全部提供給使用者，使用者可以根據(jù)需要，通過進一步設(shè)計，組建成一個以通用型單片機芯片為核心，再配以其他外圍電路的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。專用型單片機其硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)是按照某個特定的用途設(shè)計的，但是無論其在應(yīng)用上有多么專業(yè)，其原理和結(jié)構(gòu)卻仍然是建立在通用單片機的基礎(chǔ)之上的。1.2 單片機概述單片機的分類單片機按其基本操作處理的位數(shù)可分為：1位單片機、4

位單片機、8

位單片機、16

位單片機、32

位單片機、64位單片機。相對來說，8

位單片機目前仍為單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中的主流系列。單片機選型市場調(diào)查1.2 單片機概述單片機的分類盡管各類單片機很多，但無論是從世界范圍或是從全國范圍來看，使用最為廣泛的應(yīng)屬51系列單片機。MCS-51單片機系列共有十幾種芯片。1.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)單片機與微型計算機的區(qū)別在于單片機通常是為應(yīng)用系統(tǒng)而設(shè)計的，本身一般不具有自我開發(fā)和編程的能力，因此必須借助于開發(fā)工具來開發(fā)。單片機最突出的特點是其本身就是一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)，可以通過對單片機的選型和多個聯(lián)用來滿足不同要求。若無特殊需要，不必進行擴展。單片機開發(fā)系統(tǒng)單片機開發(fā)系統(tǒng)是單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試的工具。1.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)系統(tǒng)單片機開發(fā)系統(tǒng)單片機開發(fā)系統(tǒng)通常有兩種開發(fā)方式：一種是對于復(fù)雜的單片機系統(tǒng)，可使用微機來進行應(yīng)用開發(fā)，人們把能開發(fā)單片機的微機稱為微型計算機開發(fā)系統(tǒng)MDS；另一種是有專門的單片機開發(fā)系統(tǒng)，稱為在線仿真器ICE，通過它可以進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)和EPROM

程序?qū)懭?。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)特點是：選用合適機型，開發(fā)實用軟件。1.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)系統(tǒng)單片機開發(fā)系統(tǒng)在該過程中，系統(tǒng)硬件設(shè)計是指設(shè)計電路原理圖、設(shè)計印制電路板或用萬用板直接焊出實驗板；硬件、軟件分模塊調(diào)試是指測試、調(diào)整部分電路模塊和程序模塊；系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是指在獨立測試各部分電路模塊、程序模塊正確后，將系統(tǒng)各電路模塊全部連接起來，運行完整的系統(tǒng)程序，測試各個模塊的配合情況以及系統(tǒng)整體性能。單片機開發(fā)系統(tǒng)組成框圖1.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)系統(tǒng)單片機的應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用于以下幾個方面:測試與控制系統(tǒng)智能儀表機電一體化產(chǎn)品計算機外部設(shè)備與智能接口家用電器1.4 含51內(nèi)核的常用單片機ATMEL

單片機ATMEL公司的8位單片機有AT89C、AT90兩個系列，AT89C

系列是8位Flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式；AT90

系列單片機是增強RISC

結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機。

1.4 含51內(nèi)核的常用單片機ATMEL

單片機ATMEL公司的8位單片機有AT89C、AT90兩個系列，AT89C

系列是8位Flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式；AT90

系列單片機是增強RISC

結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機。PHILIPS

單片機PHILIPS公司的增強型8位80C51單片機產(chǎn)品類型包括通用型、Flash

型、OTP

型和低成本經(jīng)濟型。其主要產(chǎn)品系列包括P80、P87、P89、LPC76、LPC900等，有50多種產(chǎn)品。1.4 含51內(nèi)核的常用單片機SST89

系列單片機SST89

系列單片機為MCS-51標準系列單片機。SST單片機是在目前所有的51單片機產(chǎn)品中IAP

技術(shù)最強的單片機，單片機內(nèi)部FLASH扇區(qū)?。?28字節(jié)）、速度快、功耗低、穩(wěn)定性高，為客戶的在線升級和加密技術(shù)提供強有力的技術(shù)保障。SM

系列單片機SM系列單片機是SYNCMOS半導(dǎo)體公司推出的與MCS-51系列產(chǎn)品兼容的8

位單片機，SM系列產(chǎn)品克服其他產(chǎn)品的不足，

可替代PHILIPS、WINBOND、ATMEL、HYNIX（HYUNDAI/LG）、ISSI、SST

單片機，性價比極高。1.5 數(shù)制與碼制基本概念與常用術(shù)語位是計算機中構(gòu)成信息的最小單位，表示二進制數(shù)中的某個數(shù)位“０”或“１”。Bit

是Binary

Digit的縮寫。字是CPU

與輸入/輸出設(shè)備和存儲器之間傳送數(shù)據(jù)的單位，由若干位組成。它與數(shù)據(jù)總線的寬度（根數(shù)）一致。一個字節(jié)包含8位二進制數(shù)，是計算機數(shù)據(jù)的基本存儲單位。計算機中常用的進制數(shù)所謂數(shù)制是指數(shù)的制式，最常用的數(shù)制有二進制、八進制、十進制和十六進制等。1.5 數(shù)制與碼制各種進制換算表1.5 數(shù)制與碼制進制間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)：方法：按二進制數(shù)的位權(quán)進行展開并且相加求和即可。例：11101.101＝1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋0×2-2＋1×2-3＝16＋8＋4＋0＋1＋0.5＋0＋0.125＝29.675其他進制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制的方法同上。1.5 數(shù)制與碼制進制間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)（或其他進制）：將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進行相加。整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2

取余法：用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0，再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2

取整法：每次用2

與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2

直到小數(shù)部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。1.5 數(shù)制與碼制進制間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)和八進制數(shù)、十六進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)到八進制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位”的方法。從小數(shù)點開始向兩邊分別進行，每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補0；向右不足三位的，從右邊補0。二進制數(shù)到十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一位”的方法。從小數(shù)點開始向兩邊分別進行，每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補0；向右不足四位的，從右邊補0。1.5 數(shù)制與碼制帶符號二進制數(shù)的表示與運算數(shù)有正負之分，這時的數(shù)就是帶符號數(shù)。在計算機中符號用1位二進制數(shù)表示。8位微型計算機中約定，最高位D7表示符號，其他7位表示數(shù)值，D7＝1

表示負數(shù)，D7＝0表示正數(shù)。帶符號數(shù)在計算機中可以分別用原碼、反碼、補碼3

種方法表示，習慣上把計算機中存放的數(shù)稱作機器數(shù)。原碼、反碼、補碼都是機器數(shù)。8

位微機中的帶符號數(shù)1.5 數(shù)制與碼制帶符號二進制數(shù)的表示與運算原碼表示法：規(guī)定用最高位表示符號，正數(shù)的符號位用“0”表示，負數(shù)的符號位用“1”表示，其他位表示數(shù)值的絕對值。一個8位的二進制表示一個帶符號數(shù)，最高有效位D7位為符號位。其余表示數(shù)值。反碼表示法：除符號外，其余數(shù)據(jù)位各位求反。補碼表示法：仍然規(guī)定最高位定為符號位，對于正數(shù)，其余各位表示數(shù)值。對于負數(shù)，除符號位外，其余按原碼的各位值，逐位取反，取反后再加1，簡稱為反碼加1，即：負數(shù)的補碼＝反碼＋1。帶符號二進制數(shù)表示方法1.5 數(shù)制與碼制帶符號二進制數(shù)的表示與運算可見正數(shù)的反碼、補碼與原碼的數(shù)值完全相同。注釋：

正數(shù)的真值就是該數(shù)本身。8位二進制負數(shù)真值＝負數(shù)的補碼－100H。8位二進制的補碼范圍是＋127～128。在計算機中，對一個負數(shù)求其補碼，可采用對其相應(yīng)正的二進制數(shù)的每位求反再加1，即可得在機器中表示的該數(shù)的負數(shù)，稱2的補碼表示法。在這種編碼方式中，正數(shù)的補碼就是該正數(shù)。帶符號數(shù)的補碼值表（8

位）1.5 數(shù)制與碼制計算機中常用的編碼ASCII

碼ASCII碼，是美國信息交