什么是单片机精选课件.ppt

关于什么是关于什么是单片机片机第一页，本课件共有43页1.1 什么是单片机什么是单片机n单片微型计算机简称单片微型计算机简称单片机。由于它的结构及功能均按工业控制要求设计，单片机。由于它的结构及功能均按工业控制要求设计，所以又称所以又称单片微控制器（单片微控制器（single chip Microcontrollersingle chip Microcontroller）。）。n它是将组成微型计算机机所必须的部件（它是将组成微型计算机机所必须的部件（中央处理器中央处理器CPUCPU、程序存贮程序存贮器（器（ROM)ROM)、数据存贮器（数据存贮器（RAM)RAM)、输入输入/输出（输出（I/O)I/O)接口、定时接口、定时/计数器、计数器、串行口、系统总线等串行口、系统总线等）集成在一个超大规模集成电路芯片上。）集成在一个超大规模集成电路芯片上。n只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统，故又称只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统，故又称单片单片微型计算机（微型计算机（single chip Microcomputersingle chip Microcomputer）第二页，本课件共有43页单片机与个人单片机与个人PC机相比较机相比较优点：使用单片机做设计，降低硬件成本；体积小，适合设计小型优点：使用单片机做设计，降低硬件成本；体积小，适合设计小型而且较简单的控制系统。而且较简单的控制系统。缺点：由于单片机芯片设计及制造技术方面的原因，在有限的芯片上缺点：由于单片机芯片设计及制造技术方面的原因，在有限的芯片上无法设计出太多的内存空间，因此单片机上的无法设计出太多的内存空间，因此单片机上的ROM及及RAM的容量都的容量都比较小。比较小。第三页，本课件共有43页1.2 单片机的特点单片机的特点n（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。可）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。n（2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。力强，可靠性高。n（3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。n（4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。仪器、医疗仪器及家用电器等领域。第四页，本课件共有43页单片机的种类单片机的种类n按功能分类按功能分类l1.基本型基本型l2.增强型增强型l3.低功耗型低功耗型l4.高级语言型高级语言型l5.可编程计数阵列（可编程计数阵列（PCA）型）型l6.A/D型型l7.DMA型型l8.多并行口型多并行口型第五页，本课件共有43页n按按ROM的配置状态分类的配置状态分类l1.片内ROM状态l2.片内EPROM状态l3.片内无ROM状态l4.一次性可编程ROM（OTP）l5.片内FLASH存储器配置第六页，本课件共有43页n按品牌（厂家）分类按品牌（厂家）分类l1.IntelMCS-5，MCS-96系列系列l2.Motorola68HCXX系列系列l3.AtmelAT89C系列（系列（80C31内核）内核）l4.PhilipsP87、P89系列（系列（8051内核）内核）l5.Microchipl6.Zilogl7.Texasl8.Siemens第七页，本课件共有43页n主流产品主流产品Intel单片机单片机n主流字长主流字长8位机位机n基础语言基础语言汇编语言汇编语言n核心技术稳定核心技术稳定n教学机型教学机型/典型代表：典型代表：MCS-51系列（含系列（含MCS-52）第八页，本课件共有43页1.3 单片机的发展与应用单片机的发展与应用 第一代（第一代（1974-1976）：）：1974年美国仙童公司生产第一个年美国仙童公司生产第一个4位单片机位单片机F8问世问世。发展了。发展了4位机，多用于家用电器、计算器、玩具。位机，多用于家用电器、计算器、玩具。一、单片机的历史一、单片机的历史第三代（第三代（1980-19831980-1983）：为高级为高级8 8位机阶段，发展了高性能位机阶段，发展了高性能8 8位机，位机，代表产品：代表产品：MCS-51MCS-51系列。普遍带串口，有多级中断处理系统，多个系列。普遍带串口，有多级中断处理系统，多个1616位定位定时器时器/计数器，片内计数器，片内ROMROM、RAM RAM 容量加大。寻址范围可达容量加大。寻址范围可达6464KBKB。有的带有的带A/DA/D转换器。用于智能终端、局部网络接口。转换器。用于智能终端、局部网络接口。第二代（第二代（1976-19801976-1980）为初级）为初级8 8位机阶段，发展了各种中、低档位机阶段，发展了各种中、低档8 8位机。位机。代表产品：代表产品：Intel 8048Intel 8048。片内含有多个片内含有多个8 8位并行位并行I/OI/O接口、一个接口、一个8 8位定位定时器时器/计数器，寻址范围不大于计数器，寻址范围不大于4 4KBKB，无串口。可满足一般工业控制无串口。可满足一般工业控制和智能化仪表需要。和智能化仪表需要。第四代：第四代：19831983年以后，年以后，1616位单片机阶段。发展了位单片机阶段。发展了MCS-96MCS-96系列系列1616位机，位机，功能强大，价格迅速下降。片内含有功能强大，价格迅速下降。片内含有A/DA/D、可用于电机控制；网络通可用于电机控制；网络通讯能力增强。讯能力增强。第九页，本课件共有43页n单片机经历了一位、单片机经历了一位、4位、位、8位、位、16位及位及32位的发展阶段，世位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。单片机的品种日益增加，在等。单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以众多的通用型单片机里，以Intel公司的公司的MCS系列单片机最系列单片机最为著名。为著名。nMCS-51单片机是目前世界上应用最为广泛的单片机系列。单片机是目前世界上应用最为广泛的单片机系列。从从最早的最早的8031、8051、8751到后来的到后来的89C51、89C2051，兼容兼容MCS-51结构和指令结构和指令.但具有各种新特性的单片机层出不穷，但具有各种新特性的单片机层出不穷，几乎所以单片机厂家的产品中都可以找到兼容几乎所以单片机厂家的产品中都可以找到兼容MCS-51的的成员，熟悉了成员，熟悉了MCS-51系列的编程和应用就意味着拥有了一系列的编程和应用就意味着拥有了一个庞大的单片机家族个庞大的单片机家族，可以适合绝大多数单片机应用场，可以适合绝大多数单片机应用场合合第十页，本课件共有43页二、单片机的发展状况二、单片机的发展状况n1、CPU的改进的改进 采用双采用双CPU结构结构，以提高处理能力以提高处理能力。例：。例：Rockwell公司的公司的R6500/21和和 R65c29 增加数据总线宽度增加数据总线宽度 例：例：NEC公司的公司的uPD-7800将将ALU作成作成16位运算部件，内位运算部件，内部采用部采用16位数据总线。位数据总线。采用流水线结构采用流水线结构，具有很高的运算速度具有很高的运算速度 串行总线结构串行总线结构 I 2C和和 DDB 三条数据总线代替现行的三条数据总线代替现行的8位数据总线，从而大量位数据总线，从而大量减少单片机引线，降低成本减少单片机引线，降低成本。例：非力普公司的。例：非力普公司的MAB8420、SCC83C51n 2、存储器的发展、存储器的发展 主要解决容量、主要解决容量、ROM的易写、不丢以及软件保密等。的易写、不丢以及软件保密等。第十一页，本课件共有43页单片机应用领域单片机应用领域n3、片内、片内I/O的状况的状况 一般单片机都有较多并行口，以满足外围设备、芯片扩展电路的需求，中高档机还配有一般单片机都有较多并行口，以满足外围设备、芯片扩展电路的需求，中高档机还配有串口，以满足多机通讯功能要求。串口，以满足多机通讯功能要求。（1）传感器接口；）传感器接口；(2)各种工业对象的电气接口；各种工业对象的电气接口；（3）驱动的功率接口；）驱动的功率接口；（4）人机对化接口；）人机对化接口；（5）通讯网络接口。）通讯网络接口。高速高速I/O能力能力、中断处理能力、中断处理能力、A/D、D/A的速度和精度的速度和精度、位操作能力、位操作能力、功率驱动能、功率驱动能力力、程序运行监控能力、程序运行监控能力、信号实时处理能力等。、信号实时处理能力等。n4、片内集成更多的外围功能器件。、片内集成更多的外围功能器件。A/D、D/A、DMA控制器、频率合成器、声音发生器、译码驱动器、控制器、频率合成器、声音发生器、译码驱动器、CRT控制器控制器等。等。n5、半导体工艺技术的发展、半导体工艺技术的发展 集成度提高（集成度提高（0.6um工艺）低功耗化（工艺）低功耗化（CMOS）总之将向高性能、高可靠性、网络化、低电压、低功耗、低噪音、低成本总之将向高性能、高可靠性、网络化、低电压、低功耗、低噪音、低成本的方向发展。的方向发展。第十二页，本课件共有43页n单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，单片机的单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统两大分支。两大分支。n单片机的微小体积和极低的成本，使其可广泛地嵌入到如仪器仪表、工业控单片机的微小体积和极低的成本，使其可广泛地嵌入到如仪器仪表、工业控制单元、汽车电子系统、办公自动化设备、家用电器、机器人、个人信息终制单元、汽车电子系统、办公自动化设备、家用电器、机器人、个人信息终端及通信产品中，成为端及通信产品中，成为现代电子系统现代电子系统中最重要的智能化工具。中最重要的智能化工具。第十三页，本课件共有43页单片机应用领域单片机应用领域n 1.单片机在智能仪器仪表中的应用；单片机在智能仪器仪表中的应用；n 2.单片机在工业测控中的应用；单片机在工业测控中的应用；n 3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；n 4.单片机在日常生活及家电中的应用；单片机在日常生活及家电中的应用；n 5.单片机在办公自动化方面。单片机在办公自动化方面。第十四页，本课件共有43页第十五页，本课件共有43页遥控机器人在进行灭火演习遥控机器人在进行灭火演习点焊点焊第十六页，本课件共有43页n一个液晶显示的数字式电脑温度计一个液晶显示的数字式电脑温度计 第十七页，本课件共有43页出租车计价器及电子称出租车计价器及电子称第十八页，本课件共有43页第十九页，本课件共有43页微计算机系统概念微计算机系统概念图1-1微处理器、微计算机和微计算机系统的关系第二十页，本课件共有43页1.4 计算机中的数和编码计算机中的数和编码n1.4.1 计数制计数制n1.4.2 二进制数（用二进制数（用B表示）表示）n1.4.3 十六进制数（用十六进制数（用H表示）表示）n1.4.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换n1.4.5 数制书写约定数制书写约定n1.4.6 计算机中数的表示计算机中数的表示n1.4.7 计算机常用编码计算机常用编码 第二十一页，本课件共有43页1.4.1 计数制计数制n日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制、种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制、八进制和十六进制等。八进制和十六进制等。n基数小于基数小于10的计数制，可用十进制相应的数码的计数制，可用十进制相应的数码作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组成。数码在数中的位置不同，其值也不同。成。数码在数中的位置不同，其值也不同。第二十二页，本课件共有43页1.4.2 二进制数（用二进制数（用B表示）表示）n以以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括为基数的数制称为二进位计数制，它只包括0和和1两个数码，很容易用电子元件的两种不同两个数码，很容易用电子元件的两种不同的状态来表示，例如，用高电平表示的状态来表示，例如，用高电平表示1，用低电，用低电平表示平表示0。所以，计算机中通常采用二进制数。所以，计算机中通常采用二进制数。n二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。n在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是做移位加法，除法则是移位减法。做移位加法，除法则是移位减法。第二十三页，本课件共有43页1.4.3 十六进制数（用十六进制数（用H表示）表示）n为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表十六进制数的对照表如表1-1所示。所示。n在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数转换为十六进制数。制数转换为十六进制数。第二十四页，本课件共有43页表1-1十进制数、二进制数、十六进制数对照表第二十五页，本课件共有43页1.4.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换n1二进制转换为十进制二进制转换为十进制基本方法：将二进制数按权展开式，利用十进制基本方法：将二进制数按权展开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数。数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数。第二十六页，本课件共有43页n2十进制到二进制的转换十进制到二进制的转换l十进制整数转换为二进制整数l十进制小数转换为二进制小数l带小数的十进制数转换为二进制数第二十七页，本课件共有43页n3二进制、十六进制之间的相互转换二进制、十六进制之间的相互转换l将二进制数转换为十六进制数，从低位开始，每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数。如最后一组不足四位，需在左边补0。l用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。l十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制数直接转换成相应的二进制数。第二十八页，本课件共有43页二进制与十进制、十六进制的转换有专用的二进制与十进制、十六进制的转换有专用的计算器计算器。采用电脑，这时你可以点击开始然后点击采用电脑，这时你可以点击开始然后点击程序程序再点再点附件附件这时我们会看到有这时我们会看到有一个一个计算器计算器的程序，我们点击一下计算器，这时一个计算器的操作界面就的程序，我们点击一下计算器，这时一个计算器的操作界面就出来了。如果你看到的是一个跟我们普通计算器一样的界面，这时你还需出来了。如果你看到的是一个跟我们普通计算器一样的界面，这时你还需要进行一个小小的设定，点击计算器界面上的要进行一个小小的设定，点击计算器界面上的查看查看，这时会下拉一个菜，这时会下拉一个菜单，即标准型，科学型，我们单，即标准型，科学型，我们选择科学型选择科学型，这时一个可进行二、十、十，这时一个可进行二、十、十六进制运算的计算器就出来了。六进制运算的计算器就出来了。第二十九页，本课件共有43页1.4.5 数制书写约定数制书写约定n在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后缀来表示各种进制的数。缀来表示各种进制的数。例如：例如：B（Binary）表示二进制数。表示二进制数。D（Decimal）表示十进制数，一般表示十进制数，一般D可可省略，即无后缀的数字为十进制数。省略，即无后缀的数字为十进制数。H（Hexadecimal）表示十六进制数。表示十六进制数。第三十页，本课件共有43页1.4.6 计算机中数的表示计算机中数的表示n1原码、反码和补码原码、反码和补码原码原码在符号位中用在符号位中用0表示正、用表示正、用1表示负的二进制数。表示负的二进制数。例如，例如，x1=1110111B，x1原原=01110111Bx2=1110111B，x2原原=11110111B数数0可是可是0或或0。因此，。因此，0在原码中形式：在原码中形式：0原原=0000 0000B，0原原=1000 0000B第三十一页，本课件共有43页n反码反码 正数的反码正数的反码=原码；原码；负数的反码负数的反码=原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取反，即将各位的反，即将各位的1变成变成0，0变成变成1。例如，例如，x1=13，x1反反=13原原=0 0001101B。又如，又如，x2=13，x2原原=13原原=1 0001101B，x2反反=13反反=1 1110010B。第三十二页，本课件共有43页n补码补码 正数的补码正数的补码=原码；原码；负数的补码负数的补码=反码反码1。例如，例如，x1=1101101B，x1补补=x1原原=0 1101101B。又如，又如，x2=1101101B，x2反反=10010010B，x2补补=10010011B。在补码表示中，在补码表示中，“0”是唯一的。即是唯一的。即0补补=00000000B 第三十三页，本课件共有43页n2数的小数点表示方法数的小数点表示方法定点表示法：表示小数点的定点表示法：表示小数点的位置是固定不变的。分为位置是固定不变的。分为纯整数和纯小数两类。纯整数和纯小数两类。n其格式如下所示：其格式如下所示：l纯整数表示方法l纯小数表示方法数符数符尾数尾数数符数符尾数尾数第三十四页，本课件共有43页n浮点表示法浮点表示法l浮点表示法中小数点的位置是不固定的。任意二进制数N一般可表示为：N=2PSl一个浮点数分为阶码和尾数两部分，二者各有表示正负的阶符和数符，常用存储格式：阶符阶码数符尾数第三十五页，本课件共有43页n在微计算机中常用的浮点数表示有：在微计算机中常用的浮点数表示有：l（1）四字节浮点数格式（如图1-2所示），它由一个字节指数（EXP）、三个字节尾数构成，共用四个存储单元。l（2）三字节浮点数格式（如图1-3所示）。第三十六页，本课件共有43页n图图1-2 四四字节浮点数格式字节浮点数格式 D7D6D0第一字节第二字节第三字节第四字节阶符Pf阶码数符Sf尾数高字节尾数中字节尾数低字节第三十七页，本课件共有43页第一字节第二字节第三字节数符Sf阶符Pf阶码尾数高字节尾数低字节D7D6D5D0图1-3三字节浮点数格式第三十八页，本课件共有43页1.4.7 计算机常用编码计算机常用编码n常见的编码有常见的编码有BCD码、码、ASCII码等。码等。1 1二二 十进制编码十进制编码n是一种用二进制编码的十进制数，称是一种用二进制编码的十进制数，称BCD码。码。BCD码用标准的码用标准的8421的纯二进制码的十六个状态的纯二进制码的十六个状态中的十个（如表中的十个（如表1-2所示）。所示）。n BCD码码n用用BCD码表示十进制数，只要将每位十进制数用码表示十进制数，只要将每位十进制数用适当的四位二进制码代替即可。适当的四位二进制码代替即可。第三十九页，本课件共有43页表1-2BCD编码第四十页，本课件共有43页n2字母和符号的编码字母和符号的编码l微机普遍采用的是ASCII码（如表1-3所示）。ASCII码是一种八位代码，最高位一般用于奇偶校验，其余七位二进制码对128个字符进行编码。l表示汉字用扩展ASCII码，1个汉字用2个扩展ASCII码第四十一页，本课件共有43页表1-3ASCII(美国标准信息交换码)表第四十二页，本课件共有43页感谢大家观看第四十三页，本课件共有43页