单片机基础知识.ppt

1、* 1 第一章第一章 单片机基础知识单片机基础知识 学习目标： 1掌握数制及其转换方法。 2了解数据表示方法及其编码。 3了解单片机基础知识。 Date 2 一、什么是单片机？ 单片机就是单片微型计算机 , 是将计算机的中央处理 器 (CPU)、 存储器（ ROM,RAM）、 输入 /输出（ I/O） 接 口等集成在一小块硅片上的微型机 。 1.1 单片机的发展及特点 Date 3 单片机组成框图 RAM I/O接口 电路 CPU 时 钟 定时器 / 计数器 ROM Date 4 二、单片机发展 史 单片机属于微型机单片机属于微型机 ， 微型计算机的发展微型计算机的发展 形 成两大分支： 1、

2、 独立使用式微机 （ PC机 ） ： PC机系统全力实 现海量高速数据处理，兼顾控制功能。 2、 嵌入式微机 单片机：单片机系统全力满足测控 对象的测控功能，兼顾数据处理能力。 单片机作为工业控制和数据处理的计算机， 它 的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的 ,也 被称为 “ 微控制器 ” 、 “ 微处理器 ” （ Micro- controller, Micro-processor）。 主要有： 4位、 8位、 16位、 32位等 Date 5 单片机发展概况 1976-1978 初级 8位单片机 Intel MCS-48 系列 1978-1983 高档 8位单片机 Intel MCS

3、-51系列 ： -51子系列： 8031/8051/8751 -52子系列： 8032/8052/8752 低功耗型 80C31高性能型 80C252廉价型 89C2051/1051 1983- 90年代初 16位单片机 Intel MCS-96 系列 8098/8096、 80C198/80C196 90年代初 -至今 16位单片机高档 32位单片机 Date 6 三、单片机的特点及应用 突出特点突出特点 存储器结构 计算机有两种存储结构： 哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开。 普林斯顿结构：程序存储器和数据存储器合 并 。 单片机采用哈佛结构体系 Date 7 采用哈佛体系结构 采用面向

4、控制的指令系统 引脚功能服用 片内 RAM作寄存器 类型齐全 功能通用 具有三高优势 (集成度高、可靠性高、性价比高 )。 三、单片机的特点及应用 Date 8 三、单片机的特点及应用 单片机 主要应用于工业检测与控制、计算 机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电 器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。 单片机开发系统有单片单板机和仿真器。 实现单片机应用系统的硬、软件开发。 Date 9 1946-1958 第一代电子管计算机 。磁鼓存储器，机器 语言、汇编语言编程。 1958-1964 第二代晶体管计算机 。 磁芯作主存储器 , 磁盘作外 存储器，开始使用高级语言编程。 1964-197

5、1 第三代集成电路计算机 。使用 半导体存储器，出现 多终端计算机和计算机网络。 1971- 第四代大规模集成电路计算机 。 出现微型计算机、单 片微型计算机，外部设备多样化。 1981- 第五代人工智能计算机 。 模拟人的智能和交流方式。 一 、 发展概况 1.2 计算机基础知识 Date 10 二、计算机发展趋势 微型化 便携式、低功耗 巨型化 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量 、高速度 智能化 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理 能力 系列化、标准化 便于各种计算机硬、软件兼容和 升级 网络化 网络计算机和信息高速公路 多机系统 大型设备、生产流水线集中管理 (独立控 制、故障分散

6、、资源共享 ) Date 11 三、 微型计算机系统组成 微型计算机系统 硬件 微型计算机 （ 主机 ） 微处理器 (CPU) 软件 外围设备 运算器 控制器 存储器 (内存 ) RAM ROM 外部设备 辅助设备 输入设备 (键盘、扫描仪、语音识别仪 ) 输出设备 (显示器、打印机、绘图仪、 ) 辅助存储器 (磁带、磁盘、光盘 ) 输入 /输出接口 (PIO、 SIO、 CTC、 ADC、 DAC) (I/O接口 ) 总线 (AB、 DB、 CB) 系统软件 (操作系统，编辑、编译程序，故障诊断 ,监控程序 ) 应用软件 (科学计算，工业控制，数据处理 ) 程序设计语言 (机器语言、汇编语言

7、、高级语言 ) 电源电路 时钟电路 Date 12 三、 微型计算机系统组成 Date 13 四、微型计算机组成 中央处理器 CPU 运算器和控制器集成在一个芯片上 运算器：实现算术运算或逻辑运算 包括：算术逻辑单元 ALU、累加器 A、暂存寄存器 TR、 标志寄存器 F或 PSW、通用寄存器 GR 控制器：中枢部件，控制计算机中的各个部件工作 包括：指令寄存器 IR、指令译码器 ID、程序计数 器 PC、定时与控制电路 Date 14 存储器： 记忆，由存储单元组成。 包括： ROM、 RAM 总线 BUS ： 在微型计算机各个芯片之间或芯 片内部之间传输信息的一组公共通信线。 包括：数据总

8、线 DB：双向，宽度决定了微机的位数 。 地址总线 AB：单向，决定 CPU的寻址范围。 控制总线 CB：单向 I/O接口： 数据输入输出。 包括：输入接口、 输出接口 Date 15 五、计算机主要技术指标 字长： CPU能并行处理二进制的数据位数 8位机、 16位机、 32位机和 64位机。 内存容量： 存储单元能容纳的二进制数的位数 容量单位： 1K=210=1024， 1M=220=1KK 8K、 64K、 16M、 64M。 运算速度： CPU处理速度 时钟频率、主频、每秒运算次数 6MHz、 12MHz、 24MHz、 100MHz、 300MHz。 内存存取时间： 内存读写速度

9、50nS 、 70nS 、 200nS 。 Date 16 一、进位计数制一、进位计数制 使用有限个基本数码来表示数据，按进 位的方法进行计数称为 进位计数制 。 包含两大要素： 基数和位权 基数：用来表示数据基本数码的个数 J， 此数后 必须进位。 位权：数码在表示数据时所处的数位所具有的固 定值 J i。 简称 “权 ”。 1.3 数制及其转换 Date 17 1、 十进制 D 符号集： 0 9 规则：逢十进一。 例 1234.5=110 3 +210 2 +310 1 +410 0 +510 -1 加权展开式以 10为 基数 ，各位系数为 0 9。 103 102 101 100 10-

10、1 位权 一般表达式： ND= dn-110 n-1+dn-210 n-2 +d 010 0 +d-110 -1+ 2、二进制 B 符号集： 0、 1 规则：逢二进一 。 3、十六进制 H 符号集： 0 9、 A F 规则：逢十六进一。 Date 18 1、 十进制用于计算机输入输出，人机交互。 二进制为机器中的数据形式。 十六进制用于表示二进制数。 2、 不同进位制数以下标或后缀区别 ,十进制数可不 带下标。 如 :101、 101D、 101B、 101H、 101H 二、进位计数制的说明 Date 19 1、 十进制数转换成二、十六进制数 整数转换法 “除基取余 ”：十进制整数不断除以转

11、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. 39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 1 （ b0） 2 19 1 （ b1） 2 9 1 （ b2 ） 2 4 0 （ b3） 2 2 0 （ b4） 2 1 1 （ b5） 0 2. 208转换成十六进 制数 208 = D0H 16 208 余 0 16 13 余 13 =DH 0 三、不同进位计数制之间的转换 Date 20 十进制数转换成二、十六进制数 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。

12、举例 ： 2. 0.625转换成十六进制数 0.625 16 = 10.0 0.625 = 0.AH 3. 208.625 转换成十六进 制数 208.625 = D0.AH 1. 0.625转换成二进制数 0.625 2 1.250 1 (b -1) 2 0.5 0 0 (b -2) 2 1.0 1 (b -3) 0.625 = 0.101BDate 21 先展开，然后按照十进制运算法则求和。 举例 ： 1011.1010B=12 3+12 1+12 0+12 -1 +12 -3=11.625 DFC.8H=1316 2+1516 1+1216 0+816 -1 = 3580.5 2、其他进

13、制数转换成十进制数 Date 22 最高位为符号位， 0表示 “ +” ， 1表示 “ ” 。 数值位与真值数值位相同。 原码表示简单直观 ,但 0的表示不唯一，加减运算复杂 。 2、反码 正数的反码与原码相同 负数的反码符号不变，数值按位取反 有符号数通常使用三种表示方法： 1、原码 机器中，数的符号用 “ 0” 、 “ 1” 表示。 最高位作符号位 “ 0” 表示 “ +” ， “ 1” 表示 “ -” 。 1.4 带符号数的表示方法 Date 23 3、补码 正数的补码表示与原码相同。 负数补码的符号位为 1，数值位等于反码加 1。 补码表示的优点： 0的表示唯一，加减运算方便。 Y-X=Y+-X补 计算机中的数均采用补码表示！ Date 24 例：求十进制数 876的 BCD码 876BCD = 1000 0111 0110 1、 BCD码 二进制代码表示的十进制数。 8421 BCD码 1.5 编码 Date 25 2、 美国标准信息交换码 ASCII码，用于计算机 与计算机、计算机与外设之间传递信息。 Date 26 位： Bit 数据最小单位 字节： Byte 8位二进制数定义为一字节 字长：组成计算机一个字的位数 8位机其一个存储单元表示 0 255范围 的数 8位机、 16位机、 32位机和 64位机 。 1.6 数据单位及存储形式 Date 27