单片机的基础知识演示文稿精.ppt
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1、单片机的基础知识演示文稿第1页,本讲稿共51页参考科目:参考科目:单片机初级教程单片机基础单片机初级教程单片机基础主编:何立民主编:何立民 出版社:北京航空航天大学出版社出版社:北京航空航天大学出版社单片机微型计算机原理及应用单片机微型计算机原理及应用张毅坤张毅坤 陈善久陈善久 编著编著 西安电西安电子科技大学出版社子科技大学出版社 教材:教材:MCS-51系列单片机系统及其应用系列单片机系统及其应用主编:蔡美琴主编:蔡美琴课程情况(1-10周,周,15-17周周)教学:教学:40学时;学时;实验:实验:8学时学时考试:考试:实验实验10%,出勤,出勤10%,期末考试,期末考试80%第2页,本
2、讲稿共51页第一章第一章 绪论绪论课程涉及内容课程涉及内容第二章第二章 MCS-51单片机结构单片机结构第三章第三章 MCS-51指令系统指令系统第四章第四章 MCS-51汇编语言程序设计汇编语言程序设计第五章第五章 MCS-51系统扩展技术系统扩展技术第3页,本讲稿共51页多看课外书扩充知识面;多看课外书扩充知识面;多看程序,多理解程序;多看程序,多理解程序;多看一些应用实例,结合程序分析电路,来帮多看一些应用实例,结合程序分析电路,来帮助自己更好的理解单片机在实际当中的应用。助自己更好的理解单片机在实际当中的应用。通过实验课更好的理解课本的基础知识。通过实验课更好的理解课本的基础知识。第4
3、页,本讲稿共51页第第1 1章章 绪论绪论1.1 单片机的基本概念单片机的基本概念1.2 单片机的发展概况单片机的发展概况1.3 单片机的特点及应用单片机的特点及应用1.4 常用单片机系列介绍常用单片机系列介绍第5页,本讲稿共51页1.1 单片机的基本概念单片机的基本概念一、单片机?一、单片机?单片机单片机全称单片微型计算机(全称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。又称)。又称MCU。它是将。它是将CPU、RAM、ROM、定时、定时/计数器和多种接口都集成到一块集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。成电路芯片上的微型计算机。图图1.1 单片
4、机组成框图单片机组成框图CPU时钟ROMRAM定时器/计数器I/O外设接口用于产生单片机工用于产生单片机工作所需要的时钟信作所需要的时钟信号号。单片机的核心,单片机的核心,完成运算和控制完成运算和控制功能功能。第6页,本讲稿共51页 外围设备外围设备系统软件系统软件 存储器(存储器(ROM、RAM)输入输入/输出接口输出接口系统总线系统总线算术逻辑部件算术逻辑部件累加器、寄存器组累加器、寄存器组控制部件控制部件 内部总线内部总线 微微 型型 计计 算算 机机 系系 统统 微微 型型 计计 算算 机机微微处处理理器器微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者的关系微处理器、微型计算机和微型计算机系
5、统三者的关系第7页,本讲稿共51页目前流行的微处理器目前流行的微处理器第8页,本讲稿共51页AT89S51单片机单片机(1)4KB FLASH ROM;(2)128B内部内部RAM;(3)32根根I/O口线;口线;(4)看门狗功能;看门狗功能;(5)一个全双工串行通信口;一个全双工串行通信口;(6)5个中断源、个中断源、2个优先级中断等;个优先级中断等;(7)片内振荡器及时钟电路。片内振荡器及时钟电路。第9页,本讲稿共51页二、存储器分类二、存储器分类(3)可改写的只读存储器可改写的只读存储器EPROM(Erasable Programable Read Only Memory):前两种前两种
6、ROM只能进行一次性写入,因而用户较少使用。用只能进行一次性写入,因而用户较少使用。用紫外线擦除器紫外线擦除器进行擦除,可改写进行擦除,可改写几十次几十次。1、只读存储器、只读存储器ROM(Read Only Memory):):只能读只能读出而出而不能写不能写入,入,断断电电后信息后信息不丢失不丢失,常用于,常用于存放固定的程序和数据存放固定的程序和数据。(1)掩膜掩膜ROM:由:由厂家厂家编好程序写入编好程序写入ROM(称固化称固化)供用户使用,用户供用户使用,用户不能更改不能更改它。它。(2)可编程只读存储器可编程只读存储器PROM(Programable Read Only Memor
7、y):它的:它的内容可由内容可由用户用户根据自己所编程序根据自己所编程序一次性一次性写入,一旦写入,只能读出,写入,一旦写入,只能读出,不能更改。不能更改。也称为也称为OTP(Only Time Programmable)第10页,本讲稿共51页(4)可电改写只读存储器可电改写只读存储器E2PROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory):通过:通过加电加电写入或清除内容,每块芯片可擦写写入或清除内容,每块芯片可擦写1000次以上次以上。(2)动态动态DRAM(Dynamic RAM):写入的信息只能保持若干毫秒,:写入的信息只
8、能保持若干毫秒,因此每因此每隔一段时间隔一段时间必须必须重新写入重新写入,以保持原来的信息不变。,以保持原来的信息不变。常见的常见的有有2164。(1)静态静态SRAM(Static RAM):只要只要有电源有电源加于存储器,数据就能加于存储器,数据就能长长期保留期保留。常见的有。常见的有6116(2K)和和6264(8K)。2、随机存储器、随机存储器RAM(Random Access Memory):它:它不仅能读取不仅能读取存放在存储存放在存储单元中的数据,单元中的数据,还能还能随时随时写写入新的数据,写入后原来的数据会丢失。入新的数据,写入后原来的数据会丢失。断电断电后信息后信息全部丢失
9、全部丢失。常用于。常用于存放中间运算结果。存放中间运算结果。第11页,本讲稿共51页3、可现场改写的、可现场改写的非易失存储器非易失存储器:从原理上看属于:从原理上看属于ROM型。但从功型。但从功能上它又可以随时改写信息,相当于能上它又可以随时改写信息,相当于RAM。(1)快擦写存储器快擦写存储器FLASH:读写速度较快,可重新编程:读写速度较快,可重新编程上万次上万次。(2)铁电存储器铁电存储器FRAM:利用铁电材料极化方向来存储数据,:利用铁电材料极化方向来存储数据,读写速度读写速度更快,可重新编程更快,可重新编程100亿次亿次。第12页,本讲稿共51页三、数制三、数制常用数制:常用数制:
10、十进制十进制符合人们的习惯符合人们的习惯二进制二进制便于物理实现便于物理实现十六进制十六进制便于识别、书写便于识别、书写八进制八进制重点掌握二进制、十进制与十六进制转换重点掌握二进制、十进制与十六进制转换第13页,本讲稿共51页2、二进制数、二进制数(binary system)只有只有0和和1两个符号;两个符号;计算规则是计算规则是“逢二进一,借一当二逢二进一,借一当二”。1011.1(B)=1*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1 =11.5(D)例:二进制数例:二进制数 1011.1 意义如下:意义如下:1 1、十进制数、十进制数(decimal system)decimal
11、system)以十为底,逢十进一;共以十为底,逢十进一;共有有0-9十个十个。第14页,本讲稿共51页二进制运算规则:二进制运算规则:加法运算:加法运算:0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10 (逢二进一)(逢二进一)减法运算:减法运算:0-0=0 0-1=1(借位)(借位)1-0=1 1-1=0乘法运算:乘法运算:0*0=0 0*1=0 1*0 =0 1*1=1除法运算除法运算0/1=0 1/1=1第15页,本讲稿共51页例例1 1:D(H)1101(B)例例2:56D.3(H)=5*162+6*161+13*160+3*16-13、十六进制数、十六进制数(hexadecimal
12、system)十六进制数是基数为十六的计数制。十六进制数主要采用十六进制数是基数为十六的计数制。十六进制数主要采用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F这十六个字符。各位的权值为这十六个字符。各位的权值为 16i。十六进制数的运算规则为十六进制数的运算规则为“逢十六进一,借一当十六逢十六进一,借一当十六”。1位十六进制数用位十六进制数用4位二进制来表示,转换方便。位二进制来表示,转换方便。十六进制数如是字母打头,则在使用汇编指令时前面须加一个十六进制数如是字母打头,则在使用汇编指令时前面须加一个0。MOV P1,#0FFH第16页,本讲稿共51页4、数制转换进制的表示符
13、号进制的表示符号二进制二进制 B(binary),十六进制十六进制 H(hexadecimal),八进制八进制 O(octave),十进制十进制 D(decimal)。例例:100D100B表示表示 四四;100H 表示表示 二百五十六二百五十六表示表示 一百一百;第17页,本讲稿共51页例如,将例如,将13转换成二进制数:转换成二进制数:(1)二、十六进制数转换成十进制数)二、十六进制数转换成十进制数根据定义,只需将二、十六进制数根据定义,只需将二、十六进制数按权展开后相加按权展开后相加即可。即可。123+022+121+1208+0+2+111例:例:1011B10161+4160=164
14、A4H=(2)十进制数转换成二、十六进制数)十进制数转换成二、十六进制数 一个十进制数转换成二进制数时,通常采用一个十进制数转换成二进制数时,通常采用“除二取余除二取余”法法,即用二连续除十进制数,直至商为零,即用二连续除十进制数,直至商为零,逆序排列余数逆序排列余数即可得到。即可得到。第18页,本讲稿共51页2 13 2 6 1 低位低位 2 3 0 2 1 1 0 1 高位高位结果:131101B同理,将十进制数同理,将十进制数“除十六取余除十六取余”即可得到十六进制数。即可得到十六进制数。例如,将例如,将236转转换成十六进制数:换成十六进制数:16 236 16 14 C(12)0 E
15、(14)结果:236ECH第19页,本讲稿共51页3 0011A10102 0010F 1111 即即 3A2FH=0011101000101111B(3)将十六进制数)将十六进制数3A2FH转为二进制形式。转为二进制形式。(4)将二进制)将二进制110011011B转化成十六进制形式。转化成十六进制形式。1011B1001900011 即即 110011011B=19BH第20页,本讲稿共51页四、计算机中的编码四、计算机中的编码1、有符号数有符号数的编码的编码 数学上有符号数的数学上有符号数的正负号正负号分别用分别用“”和和“”来表示。在计算机中来表示。在计算机中由于采用二进制,只有由于采
16、用二进制,只有“1”和和“0”两个数字。一般规定最高位是符号两个数字。一般规定最高位是符号位,位,最高位为最高位为“0”表示正数表示正数,为为“1”表示负数表示负数。因在单片机中多数。因在单片机中多数情况以情况以8位二进制数位二进制数(-128 +127)为单位表示数字,因而下面所举例为单位表示数字,因而下面所举例子均是子均是8位二进制数。计算机中的带符号数有三种表示方法:即位二进制数。计算机中的带符号数有三种表示方法:即原码原码、反反码码和和补码补码。第21页,本讲稿共51页(1)原码原码 正数的符号位用正数的符号位用“0”表示,负数的符号位用表示,负数的符号位用“1”表示表示,这种表示法,
17、这种表示法称为原码。称为原码。例如:例如:X11010101 X1原原=01010101 X21010101 X2原原=11010101 左边数称为真值左边数称为真值,即为某数的实际有效值。右边为用原码表示的数,即为某数的实际有效值。右边为用原码表示的数,两者的最高位分别用两者的最高位分别用“0”和和“1”代替了代替了“”和和“”。第22页,本讲稿共51页(2)反码反码 一个数的反码很容易由原码取得。一个数的反码很容易由原码取得。如果是如果是正数正数,则其反码与原码相,则其反码与原码相同;同;如果是如果是负数负数,则其则其反码除符号位为反码除符号位为1外外,其他各数位均将其他各数位均将1转换转
18、换为为0,0转换为转换为1。例如:X11010101X1反反=01010101X21010101X2反反=10101010第23页,本讲稿共51页(3)补码补码 一个数的补码很容易由反码求得。一个数的补码很容易由反码求得。如果是如果是正数正数,则其,则其补码与原补码与原码、反码相同码、反码相同;如果是如果是负数负数,则其则其补码为反码加补码为反码加1。例如:X11010101X1补补=01010101X21010101X2补补=10101011总结:总结:补码表示法规定:补码表示法规定:正数正数的的补码补码和和原码原码相同,相同,负数负数的的补码补码是在其是在其反码的反码的最后一位加最后一位加
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