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1、电子教案单片机原理与应用技术第一章 课 程 名 称 单片机原理与应用技术所 属 学 校 山东英才职业技术学院 所在院系 计算机电子信息工程学院 课程层次（专） 专 科 （高 职 高 专 课程类型 理论课（含实践）实践(验)课所属一级学科名称 计算机所属二级学科名称 自动化课 程 负 责 人 刘捷联系电话 0531-86865158山东英才职业技术学院山东英才职业技术学院第1章 微型计算机系统基本知识 教学要求 1了解微型计算机和单片机的发展概况。2掌握单片机系统组成。3熟悉计算机中数的表示方法及运算。4掌握常用编码形式 教学手段 多媒体课件 教学重点 单片机系统组成 教学课时 2学时 教学内容
2、：1-1 微型计算机和单片机的发展概况微型计算机具有体积小，功耗低重量轻，价格低，可靠性高，开发使用简便等一系列优点，自问世以来得到了非常广泛的应用。一、微型计算机的发展概况1、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、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。二、单片机的发展概况可分为四个阶段:第一阶段：单片机探索阶段。 第二阶段：单片机完善阶段。 第三阶段：8位机和16位机争艳阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。 第四阶段：微控制器全面发展阶段。 目前，应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。80C51优点：性能价格比高；开发装置多；国内
3、技术人员熟悉；芯片功能够用适用；有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。三、单片机的特点 有优异的性能价格比。 集成度高，体积小，可靠性好。 控制能力强。 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。 易扩展。 四、单片机的应用五、单片机技术的发展趋势 8位单片机仍然是主流机型； 全盘CMOS化趋势； OTP ROM/Flash ROM成为ROM供应主流状态； 推行串行扩展总线 ; RISC体系结构大发展； 实现全面低功耗管理 ； 根据不同需求发展个性化单片机 ； 大力发展专用型单片机； 在单片机中嵌入驻机软件；1-2 单片机系统组成概述有两大部分组成:1 硬件：组成单片机系统的物理实体2 软件:对硬件使
4、用和管理的程序。组成单片机系统的物理实体；一、 硬件 CPU外部设备时钟ROMRAM定时计数器中断系统I/O接口复位(DB)(CB)(AB) 微处理器 寄存器阵列：通用寄存器，专用寄存器； 运算器：累加器，暂存寄存器，标志寄存器，算术逻辑单元； 控制器：程序计数器PC，指令寄存器，指令译码器，定时和控制逻辑电路。 2. 总线：用于传送信息的公共途径。 总线分为： 数据总线 地址总线 控制总线 存储器： 作用：存放程序和数据 存储器分类 RAM 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失
5、。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： MaskROM（掩膜ROM） OTPROM（One Time Programmable ROM） EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM） E2PROM（Electrically EPROM） Flash ROM 存储器结构 存储体； 地址译码器 ； 控制电路：片选控制、读/写控制和带三态门的输入/输出缓冲电路。 存储器的读写操作 堆栈：暂时存放子程序断口地址、中断断口地址和其他需要保存的数据。 输入/输出设备及其接口电路 输入设备； 输出设备； I/O接口电路。 输入输出设备一般不能与CPU直接相
6、连，而是通过某种电路完成寻址、数据缓冲、输入输出控制、功率驱动、A/D、D/A等功能，这种电路称为I/O接口电路。二、软件 单片机程序设计语言可分为三类： 机器语言 汇编语言 高级语言MCS-51型单片机使用汇编语言。1-3 计算机中数的表示方法及运算一、二进制、十进制和十六进制数 十进制数 主要特点： 基数是10。有10个数码（数符）构成： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 进位规则是“逢十进一”。【例】 1234.56= 1103+2102+3101+4100+510-1+610-2= 1000+200+30+4+0.5+0.06 上述，103、102、101、100、10-1、1
7、0-2 称为十进制数各数位的 “ 权 ” 。 二进制数 主要特点： 基数是2。只有两个数码：0 和 1。 进位规则是“逢二进一”。 每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。二进制数用尾缀B作为标识符。【例】 111.11B= 122 +121 +120 +12-1+12-2= 7.75 其中，22、21、20、2-1、2-2 称为二进制数各数位的； 十六进制数 主要特点： 基数是16。共有16个数符构成： 0、1、9、A、B、C、D、E、F。其中， A、B、C、D、E、F 代表的数值分别为 10、11、12、13、14、15。 进位规则是“逢十六进一”。 十六进制数用尾缀H表示。【例
8、】A3.4H = 10161+3160+416-1 = 160+3+0.25 = 163.25 其中，163、162、161、160、16-1、16-2称为十六进制数各数位的“权”。十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表十进制数十六进制数二进制数十进制数十六进制数二进制数000H0000B110BH 1011B101H0001B120CH 1100B202H0010B130DH 1101B303H0011B140EH 1110B404H0100B150FH 1111B505H0101B1610H 0001 0000B606H0110B1711H 0001 0001B707H0111B1812
9、H 0001 0010B808H1000B1913H 0001 0011B909H1001B2014H 0001 0100B100AH1010B2115H 0001 0101B二、数制转换 二进制数与十六进制数相互转换 二进制数转换成十六进制数 整数部分： 自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代； 小数部分： 自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；十进制数整数转换成十六进制数的方法：除16取余法 2. 十六进制数转换成二进制数每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。二进制十六进制二进制十六进制0000010008000111001
10、9001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115 十进制数转换成二进制数、十六进制数 整数部分的转换 十进制整数转换成二进制整数的方法：除2取余法 十进制数整数转换成十六进制数的方法：除16取余法 小数部分的转换 十进制小数转换成二进制小数的方法：乘2取整法 十进制小数转换成十六进制小数的方法：乘16取整法三、二进制数和十六进制数运算 二进制数加法运算规则：0 + 0 = 0，0 + 1 = 1 + 0 = 1， 1 + 1 = 0（向高位进1）。 二进制数减法运算 规则：0 0 = 0，1 0 = 0，1
11、1 = 0， 0 1 = 1（向高位借1）。 二进制数乘法运算规则：00=0，10=01=0，11=1 二进制数除法运算规则：00=0，01=0，11=1。 二进制数“与”运算规则：0 0 = 0，1 0 = 0， 1 0 = 0，1 1 = 1。 二进制数“或”运算规则： 0 0 = 0，1 0 = 0， 1 1 = 0，0 1 = 1。 二进制数“异或”运算规则：00 = 0，01 = 1， 10 = 1，11 = 0。8. 十六进制数运算先将十六进制数转换成二进制数，然后根据二进制运算法则进行运算，再转换成十六进制数。四、原码、反码和补码数的正负表示形式： D7=1 表示负数，D7=0
12、表示正数。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号位 数值位在计算机中，机器数有三种表示方法：即原码、反码和补码。原码、反码和补码对应关系表无符号二进制数 无符号十进制数 原码 反码 补码 000000000+0+00000000011+1+1+1000000102+2+2+201111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-12710000010130-2-125-12611111101253-125-2 -3111
13、11110254-126-1-211111111255-127-0-11-4 常用编码 8421 BCD码称为二-十进制数或简称BCD码 (Binary Coded Decimal Code)，用标识符BCD表示。 编码方法 二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符09用4位二进制码 0000 1001 表示而已； 每4位以内按二进制进位； 4位与4位之间按十进制进位。 转换关系 BCD码与十进制数相互转换关系 BCD码与二进制数相互转换关系 BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。解：01000011B= 67= 0
14、110 0111BCD BCD码运算BCD码用4位二进制数表示，但4位二进制数最多可表示16种状态，余下6种状态，10101111在BCD编码中称为非法码或冗余码。在BCD码的运算中将会出现冗余码，需要作某些修正，才能得到正确的结果。二、ASCII码用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码（American Standed Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）。 ASCII编码表b7b6b5 b4b3b2b1 0000010100111001011101110000NULDLESP0P、p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDELASCII码用7位二进制数表 高3位组 低4位组 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 第 9 页 共 7 页