绪论 单片机基础知识.pptx

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1、第一章第一章 绪绪 论论1-1 1-1 单片机的发展单片机的发展 1-2 1-2 单片机的组成单片机的组成1-3 1-3 单片机的产品及应用单片机的产品及应用 1-4 1-4 计算机中的数和编码计算机中的数和编码第1页/共35页教学目的要求1、了解：单片机的特点、发展及应用领域，典型单片机系列的基本情况；2、熟悉：微型计算机中数制的表示与日常生活中的区别，各种数制表示形式，BCD码和ASCII码的表示形式；3、掌握：微型计算机中各种数制之间的转换，原码、反码和补码的求法。教学重点1、二进制、十进制、十六进制的表示方法；2、数制转换；3、BCD码和ASCII码的表示形式。第2页/共35页1-1

2、1-1 单片机的发展单片机的发展电子管计算机电子管计算机晶体管计算机晶体管计算机集成电路计算机集成电路计算机单片机初级阶段单片机初级阶段大规模、大规模、超大规模超大规模集成电路集成电路计算机计算机60-70年代年代低性能单片机阶段低性能单片机阶段MCS-48MCS-48为代表，存储容量小1976-78年年高性能单片机阶段高性能单片机阶段MCS-51MCS-51为代表，存储容量加大，但仍是8 8位巩固与发展阶段巩固与发展阶段8 8位的性能更优良，1616位、3232位计算机微型化计算机微型化1975年年计算机的发展历程计算机的发展历程第3页/共35页1-1-2 2 单片机的组成单片机的组成1 1

3、.微处理器、微型计算机和微型计算机系统微处理器、微型计算机和微型计算机系统微处理器微处理器算术逻辑单元算术逻辑单元寄存器阵列寄存器阵列控制单元控制单元微微型型计计算算机机内存内存输入输入/输出接口电路输出接口电路系统总线系统总线并行并行I/O接口电路接口电路串行串行I/O接口电路接口电路第4页/共35页微型计算机微型计算机微微型型计计算算机机系系统统外围设备外围设备电源电源键盘键盘/显示器显示器打印机、绘图仪打印机、绘图仪硬件硬件软件软件系统软件系统软件用户软件用户软件外存储器：磁带，外存储器：磁带，磁盘，光盘。磁盘，光盘。第5页/共35页 单片机既然是一种微型计算机，就不应该与单片机既然是一

4、种微型计算机，就不应该与CPU是类似的概念，而应该与具有最基本功能的是类似的概念，而应该与具有最基本功能的计算机是类似的概念。从构造上看：计算机是类似的概念。从构造上看：即将一般微型机所具备的功能部件全部集成在一块芯片上 CPU RAM ROM I/O接口电路接口电路 其他功能部件其他功能部件(时钟电路、定时电路等)2.2.单片机的组成单片机的组成第6页/共35页单单硅硅晶晶片片CPU存储器控制电路定时器时钟电路I/O口单片机第7页/共35页第8页/共35页第9页/共35页1-1-3 3 单片机的产品及应用单片机的产品及应用1.1.常用单片机产品常用单片机产品1)Intel 公司MCS-51系

5、列系列-8位单片机位单片机MCS-96系列系列-16位单片机位单片机StrongARM系列系列-32位位2)Motorola 公司M68HC05,M68HC08,M68HC11-8位M68HC12,M68HC16-16位683XX-32位能力风暴机器人使用第10页/共35页3)ATMEL公司AT89C51,AT89C2051,AT89S51-8位单片机位单片机以以8051/52为核，与为核，与MCS-51完全兼容，具有完全兼容，具有FlashPEROM，不仅可以离线编程改写，而且可以在线编，不仅可以离线编程改写，而且可以在线编程改写。程改写。引脚精减为20个，故得名，而几乎不失AT89C51的

6、功能，体积小、成本低，成为经典而广泛使用的产品。第11页/共35页（1 1）体积小，重量轻；）体积小，重量轻；（2 2）可靠性高，运行速度快，抗干扰能力强；）可靠性高，运行速度快，抗干扰能力强；（3 3）控制功能强，使用灵活，性价比高；）控制功能强，使用灵活，性价比高；（4 4）受集成度限制，片内存储器容量较小；）受集成度限制，片内存储器容量较小；（5 5）易扩展，易于开发。）易扩展，易于开发。单片机是应工业测控的需要而诞生的单片机是应工业测控的需要而诞生的,它的结构与它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的。指令功能都是按照工业控制要求设计的。2.2.单片机的特点单片机的特点第12页/共

7、35页电脑型产品家用电器(全自动洗衣机)、玩 具、游戏机、声像设备等.机电一体化机器人、教育机器人、数控机床.仪器仪表信号测量，数据简单运算。过程控制温度、压力、流量等过程的监控；交通灯控制多机应用机床加工中心。3.3.单片机的应用单片机的应用第13页/共35页1-1-4 4 计算机中数和编码计算机中数和编码数制及其转换计算机中数的表示方法二进制数的运算编码/码制几个术语第14页/共35页基数/基值数制中所用到的数码个数。如一个十进制数中共有0 9 十个不同的符号,其基数为10.位权/权表示一个进位计数制的数中不同数位上数字的单位数值。如一个十进制数的百位数为权为100，十位数的权为10.1.

8、1.数制及其转换数制及其转换1 1.1.1、常用数制、常用数制（1）十进制数例：1985=1000+900+80+5=1103+9102+8101+5100第15页/共35页 （2）二进制数特点：有0，1两个不同的符号。逢二进一。二进制数后加后缀B。例如：对于整数，1001B=123+022+021+120=9D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，.24,23,22,21,20.2-1,2-2,2-3,第16页/共35页（3）十六进制数：特点：有0 9，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。逢十六进位。用后缀“H”表示十六

9、进制数。例：327H=3162+2161+7160=807D3AB.11H=3162+A161+B160+116-1+116-2=939.06640625D第17页/共35页想一想这是为什么？想一想这是为什么？想一想这是为什么？想一想这是为什么？1.2 1.2 数制的转换数制的转换（1）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+121+120+12-1+02-2+123=4+2+1+0.5+0.125=7.625D（2）十进制数转换为二进制数方法：整数部分除方法：整数部分除2取余，小数部分乘二取整取余，小数部分乘二取整第18页/共35页47余数余数231111

10、51211001222222即即47=（101111）2例例1、将十进制数、将十进制数47转换成二进制数。转换成二进制数。第19页/共35页 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11.37500.3752取取00.7502取取11.500.52最低位最低位取取11.0从上至下写成从左至右从上至下写成从左至右0.6875D=0.1011B先提取的总是靠近小数点的第20页/共35页（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：9AB.7C5H100110101011.011111000101B二

11、进制数与八进制数之间的转换与上述类似。二进制数与八进制数之间的转换与上述类似。二进制数转换十六进制数:0001101111100011.100101111000B1BE3.978H补上零再转补上零再转第21页/共35页按权相加按权相加十进制数二进制数十六进制数按权相加按权相加整数整数“除除2取余取余”小数小数“乘乘2取整取整”四位合成一位四位合成一位一位分成四位一位分成四位整数整数“除除16取余取余”小数小数“乘乘16取整取整”第22页/共35页2.1 2.1 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。在机器中，。在机器中，0、1、0、1的表现形式称为机器数。的

12、表现形式称为机器数。机器数分为无符号数、带符号数。机器数分为无符号数、带符号数。无符号数：11001001B=C9H=12 161+9=192+9=201 表达的数的范围：表达的数的范围：00H FFH，即即0 255有符号数：11001001B=-49H=-(4 161+9)=-73 表达的数的范围：表达的数的范围：-7FH +7FH,即即-127 127。2.2.计算机中数的表示方法计算机中数的表示方法第23页/共35页2 2.2.2 带符号数的表示带符号数的表示 对带符号数而言，使用原码、反码或补码表达，计算机内一般使用补码。（1）原码）原码 正正数数的的符符号号位位用用“0”表表示示，

13、负负数数的的符符号号位位用用“1”表表示示，其余数字位表示数值本身。其余数字位表示数值本身。如：如：+3原原=00000011B-3原原=10000011B0有两种表示方法：有两种表示方法：00000000+010000000-0原码表示的数的范围为：原码表示的数的范围为：-127+127缺点：绝对值相等的正负数相加不为零第24页/共35页（2）反码）反码正数的反码和正数的原码相同。负数的反码为保持原码的符号位，数值位按位取反。+4反反=+4原原=00000100B-4反反=10000100=11111011B反码表示的数的范围：反码表示的数的范围：-127+127两个两个0：+0000000

14、00B-011111111B 此刻两个绝对值相等的正负数，加起来与零虽然数值上相差很大，但操作上与零已不远，就象9与0一样。第25页/共35页正数的补码等于原码。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如，如，设设X=-0101110B，X原原=10101110BX补补=X反反+1=11010001+00000001=11010010B如，如，-6补补=-6反反+1=11111001+00000001=11111010B2）公式：）公式：X补补=2n+X（X0）-6补补=28+(-6)=10000000000000110=11111010B此刻，我们发现此刻，我们

15、发现+6与与-6相加，在补码表达下，为相加，在补码表达下，为08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（3）补码）补码计算效果一样第26页/共35页3.13.1算术运算算术运算类似十进制数。3.23.2逻辑运算逻辑运算“与”-和0、1之间乘法的结果一样。两操作数只要有一个为0，结果就为0。“或”-两操作数只要有一个为1，结果就为1。“非”-一种单目运算，只有一个操作数，0“非”的结果为1，1“非”的结果为0。“异或”-两操作数相异则结果为1，相同则结果为0。对于两个字节数相“异或”，应按对应位逐位运算。EFH 2FH=C0H3.3.二进制

16、数的运算二进制数的运算第27页/共35页非法代码3.3.编码编码/码制码制3.1 3.1 二二-十进制编码十进制编码BCD码码 在编程过程中，有时需要采用十进制运算，但机器不认识十进制数。怎么办？可以将十进制的字符用二进制数进行编码：可以将十进制的字符用二进制数进行编码：000000000501011010111110001601101011200107011111003001181000110140100910011110这叫做二进制数对十进制编码这叫做二进制数对十进制编码BCD码。码。上述每上述每4 4位二进制数表示一个十进制数字位二进制数表示一个十进制数字第28页/共35页BCD码的运算

17、：码的运算：例、例、18+）32100011000+）0000001100011011低四位低四位1011非非BCD码码（错）（错）需进行十进制调整：需进行十进制调整：00011000+）0000001100011011（个位大于（个位大于9，应进，应进1）+）0110（加（加6使进使进1）00100001（结果形如（结果形如21）第29页/共35页BCD码加法规则码加法规则：两个BCD数相加时，“某位”的和小于10则保持不变；两个BCD数相加时，“某位”的和大于9或产生进位时，则和数应加6修正。BCD码减法规则：码减法规则：两个BCD数相减时，“某位”的差未发生借位，则差数保持不变；两个BC

18、D数相减时，“某位”发生了借位，其差应减6修正。这里“某位”指BCD数中的“个位”、“十位”、“百位”、第30页/共35页加法举例：加法举例：01100101（65）+）10010111（97）11111100+）01100110（加（加66调整）调整）101100010（162）减法举例：减法举例：00110100（34）-）00010101（15）00011111-）0110（减（减6调整）调整）00011001（19）第31页/共35页3.2 3.2 字母和符号的编码字母和符号的编码ASCII码码计计算算机机不不仅仅要要认认识识各各种种数数字字，还还要要能能识识别别各各种种文文字字符符号

19、号。人人们事先已对各种文字符号进行二进制数编码。们事先已对各种文字符号进行二进制数编码。如如，美国信息交换标准码ASCII码，用一个字节表示一个字符。低7位是字符的ASCII码值；最高位是通信时的校验位。第32页/共35页lASCII码表包括：m26个大写英文字母个大写英文字母(41H5AH)m26个小写英文字母个小写英文字母(61H7AH)m10个十进制的数字个十进制的数字(30H39H)m7个标点符号个标点符号m9个运算符号个运算符号m50个其它符号（如打印格式符号，控制符号等）个其它符号（如打印格式符号，控制符号等）第33页/共35页 4.4.几个术语几个术语1.位（Bit）位(Bit)是计算机所能表示的最小数据单位，即1位二进制数。2.字节（Byte）8位二进制数称为一个字节，简写“B”。3.K、KB、MB、GB、TB 这些都是用来表示存储器容量的。1K=210=1024 （不是通俗意义的1000)1KB=1024*8=1024B，即1024个字节的容量 1MB=220B=1024KB 1GB=230B=1024MB 1TB=240B=1024GB第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页