最新单片机应用技术99精品课件.ppt
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1、单片机应用技术单片机应用技术99本课程学习特点本课程学习特点 要记的多,111条指令,40条引脚的功能和用途,内部结构和工作方式。 所以必须经常复习和练习 单片机品种虽然繁多,原理大同小异返回本节章首页 单单 硅硅 晶晶 片片 CPU存储器存储器控制电路控制电路定时器定时器时钟电路时钟电路I / O口口单片机单片机单片微型计算机 (Single chip Microcomputer) 定义:单片机就是将CPU、RAM、ROM、接口、定时器/计数器及串行通信接口等部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。一块芯片就构成了一台计算机。二、单片机的发展历史 第一阶段(19761978年):单芯片微机
2、形成阶段 (初级单片机阶段) 代表产品Intel公司的MCS-48第二阶段(19781982年):性能完善提高阶段 (高性能单片机阶段)代表产品Intel公司的MCS-51第三阶段(19821990年):微控制器化阶段, (16位单片 机推出阶段)代表产品Intel公司的MCS-96第四阶段(1990年):单片机的全面发展阶段,向高 速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。 世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。 返回本节章首页1.2单片机的特点 体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。 数据大都在单片机内部传送,运
3、行速度快,抗干扰能力强,可靠性高。 结构灵活,易扩展,易于开发,易于组成各种微机应用系统。 受集成度限制,片内存储器容量较小,一般内ROM在8KB以下,内RAM在256B以内。 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、安防产品及家用电器等领域。 返回本章首页数字式测角仪数字式测角仪交直流电压电流表交直流电压电流表位移传感器位移传感器单片机广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,多功能化等方向发展。集测量、处理、控制
4、于一体。 且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。1.3单片机的应用数控车床数控车床数控线切割机床数控线切割机床用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。 1. 智能冰箱 2智能饭煲 3智能食品配料机 可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。 现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了
5、极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制。手机电话机程控交换机楼宇自动通信呼叫系统列车无线通信日常工作中随处可见的移动电话集群移动通信,无线电对讲机等。医用呼吸机各种分析仪监护仪超声诊断设备病床呼叫系统等等消防等安防控制系统电池分析仪电池分析仪 医用呼吸机医用呼吸机麻醉信息管理系统麻醉信息管理系统工业控制中智能家用电器、智工业控制中智能家用电器、智能仪器设备、数控机床、自动能仪器设备、数控机床、自动生产线、智能玩具、相关的数生产线、智能玩具、相关的数据采集处理显示等等。据采集处理显示等等。日常生活中常见的霓虹灯日常生活中常见的霓虹灯显示、比赛抢答器、报警显示、比赛抢答器、报警
6、器、电子时钟、点阵和液器、电子时钟、点阵和液晶显示屏等等。消防等安晶显示屏等等。消防等安防控制系统防控制系统一、单片机系统的组成一、单片机系统的组成CPUABDBCB存储器存储器接口部件接口部件键盘键盘显示器显示器数码管数码管打印机打印机定时计数器定时计数器1.4补充知识单片机系统硬件部分软件部分单片机芯片外围器件CPU内存中断控制逻辑通用接口运算器寄存器组控制器并行I / O口串行UART定时/计数器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264指令系统应用程序二二 、 数制及数码数制及数码计算机只识别和处理数字信息,数字是以二进制数的形式表示的。它易于
7、物理实现,同时,资料存储、传送和处理简单可靠;运算规则简单,使逻辑电路的设计、分析、综合方便,使计算器具有逻辑性。(一)、数制(一)、数制1、常用数制、常用数制 (1.)十进制数:)十进制数: 1985 = 1000+900+80+5 = 1103+9102+8101+5100 特点:特点:有有0 9 十个不同的符号。十个不同的符号。 逢十进一。逢十进一。 一般用下脚标一般用下脚标 D 表示,如表示,如 1985D ,或无下脚标。或无下脚标。 ( 2.)二进制数:)二进制数: 特点:有特点:有0,1两个不同的符号。两个不同的符号。 逢二进一。二进制数的下脚标为逢二进一。二进制数的下脚标为B 例
8、如:对于整数例如:对于整数, 1001B=123+022+021+120 = 9D 对于小数,对于小数, 0.101B = 12-1 + 02-2 + 12-3 = 0.625D 二进制数每一位的权是:以小数点分界,二进制数每一位的权是:以小数点分界, .24 , 23 , 22 , 2 1, 2 0 . 2 -1, 2 -2, 2 - 3, ( 3.)十六进制数:)十六进制数: 有有0 9 ,A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。共十六个不同的符号。 逢十六进位。用下脚标逢十六进位。用下脚标 “H” 表示十六进制数。表示十六进制数。 例:例:327 H = 3162+2161+7160
9、 = 807D 3AB . 11H = 3162+A161+B160+1161+116-2 =939 . 0664 D 2、数制的转换、数制的转换 (1.)二进制转换为十进制数二进制转换为十进制数 方法方法: 按权展开。按权展开。 111.101B =122+12 1+12 0 +1 2 -1 +0 2 -2 +1 2 3 =4+2+1+0.5+0.125 =7.625D(2.)十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数 方法:方法: 整数部分除二取余,小数部分乘二取整整数部分除二取余,小数部分乘二取整45 余数余数 22 111051211001222222即即 45 = (101101)
10、2例例1、将十进制数、将十进制数45转换成二进制数。转换成二进制数。例例2:十进制小数部分的转换:十进制小数部分的转换: 乘二取整乘二取整0.68752最高位最高位 取取 1 1.37500.375 2取取 0 0.750 2取取 1 1. 500.5 2最低位最低位 取取 1 1. 0从上至下写成从左至右从上至下写成从左至右10110.6875D = 0.B二进制数转换成八进制数与上述类似。二进制数转换成八进制数与上述类似。( 3.)十六进制数与二进制数之间的转换)十六进制数与二进制数之间的转换:十六进制数转换为二进制:十六进制数转换为二进制: 9 A B . 7 C 5 H 1001 10
11、10 1011 . 0111 1100 0101B 二进制数转换十六进制数二进制数转换十六进制数: 0001 1011 1110 0011 . 1001 0111 1000B1 B E 3 . 9 7 8H(二)、数码(二)、数码1、机器数与真值、机器数与真值机器只认识二进制数:机器只认识二进制数:0、1。这是因为,电路状态常常有两种情况,这是因为,电路状态常常有两种情况,如:电路的通、断;如:电路的通、断; 高电平、低电平;可用高电平、低电平;可用0、1表示。表示。在机器中,这种在机器中,这种0、1、0、1的表现形式称为机器数。的表现形式称为机器数。机器数分为无符号数、带符号数。机器数分为无
12、符号数、带符号数。无符号数如:无符号数如:00000001、10010011、01010010、 等等,范围:等等,范围:00H FFH。有符号数如:有符号数如:+1010110B、-1101001B、等等、等等01010110B、 11101001B 2 2、机器数的编码及运算、机器数的编码及运算对带符号数而言,有原码、反码、补码之分,计算机内一般使用补对带符号数而言,有原码、反码、补码之分,计算机内一般使用补码。码。(1)原码)原码将数将数“数码化数码化”,原数前,原数前“+”用用0表示,原数前表示,原数前“-”用用1表示,数值表示,数值部分为该数本身,这样的机器数叫原码。部分为该数本身,
13、这样的机器数叫原码。设设X原数;则原数;则X原原 = X(X0) X原原 = 2n-1 X (X0),),n为字长的位数。为字长的位数。如,如,+3原原 = 00000011B -3原原 = 27 - (-3) = 10000011B0有两种表示方法:有两种表示方法:00000000 +0 10000000 -0原码最大、最小的表示:原码最大、最小的表示:+127、-128 (2)反码)反码规定正数的反码等于原码;负数的反码是将原码的数值位各位规定正数的反码等于原码;负数的反码是将原码的数值位各位取反。取反。X反反 = X (X0)X反反 =(2n 1)+ X (X0)如,)如,+4反反 =
14、+4原原 = 00000100 B-4反反=(281)+(-5)=11111111-00000101= 11111010 B 反码范围:反码范围:-128 +127 两个两个0: +0 00000000 B -0 11111111 B 运用补码可使减法变成加法。运用补码可使减法变成加法。规定:正数的补码等于原码。规定:正数的补码等于原码。负数的补码求法:负数的补码求法:1)反码)反码 + 1 2)公式:)公式:X补补 = 2n + X (X0)如,如,设设X = - 0101110 B , 则则X原原 = 10101110 B则则X补补 = X反反 + 1 = 11010001 + 00000
15、001 = 11010010 B如,如,+6补补 = +6原原 = 00000110 B -6补补 = 28 + (-6) = 10000000 00000110 = 11111010 B8位补码的范围位补码的范围 128 +127。 0 的个数:只一个,即的个数:只一个,即00000000而而10000000 B是是-128的补码。的补码。原码、反码、补码对照表:见下表原码、反码、补码对照表:见下表123(3)补码)补码补码的概念:现在是下午补码的概念:现在是下午3点,手表停在点,手表停在12点,可正拨点,可正拨3点,也可倒拨点,也可倒拨9点。即点。即是说是说-9的操作可用的操作可用+3来实
16、现,在来实现,在12点里:点里:3、-9互为补码。互为补码。 八位二进制数所能表示的数据范围八位二进制数所能表示的数据范围 机器数机器数 无符号数无符号数 原码原码 反码反码 补码补码00000000 0 +0 +0 +000000001 1 +1 +1 +1 . . . . .01111111 127 +127 +127 +12710000000 128 -0 -127 -12810000001 129 -1 -126 -127 . . . . . . . . . .11111110 254 -126 -1 -211111111 255 -127 -0 -1(4)补码的运算)补码的运算当当X
17、0时,时,X补补= X反反=X原原 X补补补补 = X原原X补补+ Y补补 = X+Y 补补 X-Y 补补= X+(-Y)补补例:已知例:已知 X=52 Y=38 求求X-Y 方法方法1: 减法:减法: X-Y = 52-38 =14 0 0 1 1 0 1 0 0 -) 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 方法方法2: 加法加法 X-Y = X-Y补补补补 = X补补+-Y补补补补 = 52补补+ -38补补补补 = 14 补补 =14 52补补: 0 0 1 1 0 1 0 0 -38补补:+) 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0
18、 自然丢失自然丢失计算机在做算术运算时,必需检查溢出,以防止发生错误计算机在做算术运算时,必需检查溢出,以防止发生错误 (5) 运算的溢出问题运算的溢出问题 由于计算机中表示数据的字长(位数)有一定限制,由于计算机中表示数据的字长(位数)有一定限制,所以数据的表示应有一个范围。所以数据的表示应有一个范围。 如字长如字长8位时;位时; 补码范围补码范围-128+127若运算结果超出这个范围,便溢出。若运算结果超出这个范围,便溢出。例:例: 98补补: 0 1 1 0 0 0 1 0 25补补:+)0 0 0 1 1 0 0 1 123补补 0 0 1 1 1 1 0 1 1 未溢出未溢出 0 0
19、 Cs+1 Cs(未溢出)(未溢出) 85补补: 0 1 0 1 0 1 0 1 47补补:+)0 0 1 0 1 1 1 1 132补补: 1 0 0 0 0 1 0 0 溢出溢出 0 1 Cs+1 Cs (溢出)(溢出)错:两个正数相加和为负数。错:两个正数相加和为负数。 - 85补补: 1 0 1 0 1 0 1 1 - 47补补:+)1 1 0 1 0 0 0 1 - 132补补:1 0 1 1 1 1 1 0 0 溢出溢出 1 0 Cs+1 Cs 错:两个负数相加和为正数。错:两个负数相加和为正数。 - 19补补: 0 1 0 1 0 1 0 1 - 79补补:+)1 0 1 1 0
20、 0 0 1 - 98补补: 1 1 0 0 1 1 1 1 未溢出未溢出 1 1 Cs+1 Cs 错:两个负数相加和为正数。错:两个负数相加和为正数。总之:结果正确(无溢出)时,总之:结果正确(无溢出)时,Cs+1 = Cs 结果错误(溢出)时,结果错误(溢出)时,Cs+1 Cs 溢出判断:溢出溢出判断:溢出 = Cs+1Cs(即结果是(即结果是0为无溢出;为无溢出;1为有溢出)为有溢出)1、 (6) 十进制数的编码十进制数的编码对机器:二进制数方便,对机器:二进制数方便,对人对人 :二进制数不直观,习惯于十进制数。:二进制数不直观,习惯于十进制数。在编程过程中,有时需要采用十进制运算,但机
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- 最新 单片机 应用技术 99 精品 课件
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