【教学课件】第1章基础知识.ppt

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1、第1章 基础知识本章内容：单片机的概念单片机的发展、基本的结构和特点单片机的应用模式和领域MCS-51单片机等。11.1 计算机的一些概念 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。计算机的结构21.1 计算机的一些概念8位计算机每个单元可存放一个8位二进制数，即一个字节，每一位的状态是0或1。存储单元保存的8位二进制数称为单元的内容。存储单元示意图如图地址为0110单元的内容为10101001，表示为（06H）=A9H。一个单元的内容单元的编号35CCCFF040B00EAAFAB5D9B23BB1D1F12800067EFFD7A89FFFFFFFEFFFDFFFCF

2、FFBFFFAFFF9FFF8FFF7FFF6000D000C000B000A00090008000700060005000400030001000064K个存储单元（65536）构成的存储器41.2 单片机单片机即单片机微型计算机，就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机也称为微控制器（Microcontroller unit，MCU），嵌入式控制器（Embedded Microcontroller unit，EMCU）单片机的概念及特点 单片机分为通用型和专用型，通用型单片机把可开发的内部资源全部提供给用户。内部资源丰富、性能全面、

3、适应性强。专用型单片机针对某些产品的特定用途而制作的单片机，是MCU发展的一个趋势。集成 51.2 单片机单片机有以下特点：（1）集成度高，功能强。单片机在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM、I/O接口等资源，在芯片上还包含了中断系统、串行通信接口、定时器/计数器等功能部件，芯片功能强、体积小、集成度高。（2）具有较高的性能价格比。单片机尽可能地把应用所需的各种资源集成在一块芯片内，性能高，但是价格却相对较低廉。（3）抗干扰能力强。单片机是面向工业检测控制环境设计的，因此，抗噪声干扰能力较强。程序固化在ROM类型的存储器中不易被破坏；许多资源集成在一个芯片，可靠性高。单片机的概念及特点 6

4、 第1阶段（19711976）：单片机萌芽阶段。第2阶段（19761980）：初级单片机阶段。第3阶段（19801983）：高性能单片机阶段。第4阶段（19831990）：8位单片机巩固发展及16 位单片机推出阶段。第5阶段（1990）：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等方面全方位地向更高水平发展。1.2 单片机1.2.2 单片机的发展 7 （）MCS-51单片机的第一代产品：Intel MCS-51 8031/8051/8751 （）第二代产品系列采用了CMOS技术制造而成，集成度高，速度快，功耗低：ATMEL MCS-51兼容系列 89C51/89C52、89C2051/89C

5、2052；宏晶STC89C5XRC/RD （）第三代80C51产品的单片机内核SoC（System On Chip,SoC）化。CYGNAL C8051Fxxxx（SilabC8051F）,宏晶STC12C5A60AD系列高速1T 8051单片机 1.2 单片机1.2.3 MCS-51系列单片机及其兼容单片机81.2 单片机（1）家用电器（2）办公自动化（3）商业领域（4）工业领域（5）汽车电子（6）航空航天与军事单片机应用从根本上改变了传统的控制系统设计单片机应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。以前必须由硬件（模拟电路或数字思想和设计方法。以前必须由硬件（模拟电路或数字电路）

6、实现的控制功能，现在可以用单片机的软件方电路）实现的控制功能，现在可以用单片机的软件方法实现，这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控法实现，这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术，称之为微控制技术。随着单片机应用技术的制技术，称之为微控制技术。随着单片机应用技术的推广普及，微控制技术将发挥将越来越重要的作用。推广普及，微控制技术将发挥将越来越重要的作用。1.2.4 单片机的应用91.3 单片机的开发(Development 8051)单片机没有自编程能力，需要借助开发装置进行编程开发，应用到其他系统或产品中。（一）仿真平台（编程软件和仿真器组成）仿仿真真头头仿真器仿真头串行口/USB仿真

7、软件仿真软件101.3 单片机的开发(Development 8051)单片机没有自编程能力，需要借助开发装置进行编程开发，应用到其他系统或产品中。（二）仿真平台（ISP下载线）(1)串行口/USBISP下载线下载线仿真软件仿真软件111.3 单片机的开发(Development 8051)（二）仿真平台（USB-ISP下载线）(2)仿真软件仿真软件keilISP下载软件下载软件ISP下载线下载线*STC系列单片机121.3 单片机的开发(Development 8051)（三）软件仿真平台（Proteus）【验证设计方案，掌握单片机原理的便捷方法即学即用】Keil+Proteus13本章课堂

8、内容结束！14本章课外自修内容：（1）数制之间的转换（2）计算机中数据的表示方法（原码、反码和补码）（3）数据在计算机中的存储格式。（数据的存储：二进制、按字节存储补码）（3）字符的编码（BCD码、ASCII码）151.3 计算机的数学基础(1)十进制十个数符：09，逢十进一。加权展开式以10称为基数，各位系数为09。一般表达式：ND=dn-110n-1+dn-210n-2+d0100+d-110-+1234.5=1103+2102+3101+4100+51011.3.1 数制及转换(自修内容)一.数制16(2)二进制两个数符：0、1,逢二进一。加权展开式以2为基数，各位系数为0、1。一般表达

9、式：NB=dn-12n-1+dn-22n-2+d020+d-12-1+1101.101=123+122+021+120+12-1+12-3 1.3.1 数制及转换(自修内容)一.数制1.3 计算机的数学基础17(3)十六进制十六个数符09、AF，逢十六进一。展开式以十六为基数，各位系数为09，AF。一般表达式：NH=hn-116n-1+hn-216n-2+h0160+h-116-1+DFC.8=13162+15161+12160+816-11.3.1 数制及转换(自修内容)1.3 计算机的数学基础一.数制18进位计数制的一般表达式：N=an-1Rn-1+an-2Rn-2+a1R1a0R0 a-

10、1R-1a-mR-m 一种进制的数转换成另一种进制数的方法：按权展开，求和计算。1.3.1 数制及转换(自修内容)1.3 计算机的数学基础二.数制之间的转换19（一）十六进制数转换成十进制数 按权展开，然后按照十进制运算法则求和。举例：1011.1010B=123+121+120+12-1+12-3 =11.625DFC.8H=13162+15161+12160+816-1 =3580.51.3.1 数制及转换(自修内容)1.3 计算机的数学基础20（二）二进制与十六进制数之间的转换24=16，四位二进制数对应一位十六进制数。3AF.2H=0011 1010 1111.0010=1110101

11、111.001B 3 A F 2 1111101.11B=0111 1101.1100 =7D.CH 7 D C1.3.1 数制及转换(自修内容)1.3 计算机的数学基础21 （三）十进制数转换成二、十六进制数 整数、小数分别转换 1.整数转换法 “除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。1.3.1 数制及转换(自修内容)1.3 计算机的数学基础22 2.小数转换法 “乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。1.3.1 数制及转换(自修内容)1.3 计算机的数学基

12、础231.3.2 计算机中数的表示方法机器数：机器中数的表示形式，其位数通常为8的倍数 真值：机器数所代表的实际数值。一个8位机器数+84和-84与它们的真值对应关系 真值：X1=+84=+1010100B X2=-84=-1010100B 机器数：X1机=01010100 X2机=11010100 机器中，数的最高位作符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”。机器数与真值一.带符号数的表示1.3 计算机的数学基础八位二进制数符号位01010100+84符号位11010100-84符号位24最高位为符号位，0表示“+”，1表示“”。数值位与真值数值位相同。x1 =+1010100B x1原

13、=01010100 x2 =1010100B x2原=11010100 在计算机中，0 可表示为+0和0，故0 在原码中有两种表示法：+0原=00000000B0原=10000000B。带符号数通常有三种表示方法：原码、反码、补码（1）原码 1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础八位二进制数符号位25 正数的反码与原码表示相同。负数反码符号位为 1，数值位为原码数值各位取反。（2）反码 1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础x=+4 x原=00000100 x反=00000100 x=-4 x原=10000100 x反=111110111xxxxxxx负数原

14、码数值位取反1xxxxxxx负数反码26（3）补码 正数的补码表示与原码相同。负数的补码等于其反码加1。x=+4，x原=x反=x补=00000100 x=-4 x原=10000100 x反=11111011 x补=11111100补码表示的优点补码表示的优点：0 0的表示唯一。的表示唯一。1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础负数的补码27（4）真值与机器数之间的转换1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础 1）正数的原码、反码、补码相同，无需转换；2）负数原码的最高位为符号位，其余位为数值位，由数值位可以获取真值；负数反码的数值位按位取反，可转换为原码，即一

15、个负数反码的反码为该负数的原码；负数补码的数值位按位取反后，最低位再加1，可转换为原码，即一个负数补码的补码为原码。3）由原码求真值。用“”、“”代替原码的符号位0和1。推论：一个数的绝对值等于原码的符号位清0。28 X1=+127，X2=-127，求X原、X补 X1原=X1补=01111111=7FH X2原=11111111=FFH X2补=10000001=81H X1=+255，X2=-255，求X原、X补 X1原=X1补=0000000011111111=00FFH X2原 X2补（4）真值与机器数之间的转换1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础29（二）（二）定点

16、数浮点数的表示定点数浮点数的表示（1）定点数）定点数小数点位置固定的机器数。运算简便，表示小数点位置固定的机器数。运算简便，表示范围小。范围小。数据用数据用2字节整数和字节整数和1字节小数表示，小数点字节小数表示，小数点位于两部分之间，表示如下：位于两部分之间，表示如下：1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础30（2）浮点数 二进制数也可以表示为类似于科学计数法的形式，一个二进制数浮点表示为：1.3.2 计算机中数的表示方法1.3 计算机的数学基础 S为尾数，J为阶码，它们均为整数。通常，有2字节浮点数、3字节浮点数、4字节浮点数。3字节浮点数31 （一）二进制代码 计算机只

17、能处理二进制数和二进制编码，任何进入计算机的信息必须转化为二进制数或二进制编码。由0和1组成的二进制数码用来表示数值的大小，或用来表示特定的信息，这种具有特定含义的二进制数码称为二进制代码。1.3.3 编码1.3 计算机的数学基础32（二）十进制数四位二进制编码 十进制数四位二进制编码就是用四位二进制数来表示09 这十个十进制符号，简称为BCD 码。1.3.3 编码1.3 计算机的数学基础十进制数符BCD编码00000100012001030011401005010160110701118100091001例：求十进制数例：求十进制数876的的BCD码码876BCD=1000 0111 0110 876=36CH=1101101100B33 （三）ASCII码【美国标准信息交换码】用于计算机与计算机、计算机与外设之间传递信息。ASCII码用一个7位二进制数来表示一个特定的字符，可表示27=128个符号。这128个符号共分为两类：一类是图形字符，共96个；一类是控制字符，共32个。1.3.3 编码1.3 计算机的数学基础34行（3位）列（4位）行（行（3位）位）列（列（4位）位）ASCII011100139H101011157H00011010DH35本章结束谢谢！36