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1、单片机原理及应用课件单片机原理及应用课件(第第1 1讲讲)共分共分9 9章内容：章内容：第1章 概述 第2章 MCS-51系列单片机硬件结构第3章 指令系统 第4章 汇编语言程序设计第5章 硬件资源的应用(定时器、串行口)第6章 系统扩展技术 第7章 I/O接口技术第8章 单片机应用系统的设计第9章 单片机的C语言程序设计第第1 1章章 概述概述共分两大部分：共分两大部分：1.11.1微型计算机（微型计算机（MCMC）的）的 基础知识概述基础知识概述 1.21.2单片机概述单片机概述1-1 1-1 微型计算机基础知识概述微型计算机基础知识概述一、一、MCMC结构结构二、计算机中的数制二、计算机
2、中的数制三、计算机中常用的编码三、计算机中常用的编码一、微型计算机的基本结构一、微型计算机的基本结构由由硬件硬件和和软件软件两大部分组成。两大部分组成。硬件硬件是指那些为组成计算机而有机联系的电是指那些为组成计算机而有机联系的电子、电磁、机械、光学的元件、部件或装置子、电磁、机械、光学的元件、部件或装置的总和，它是有型的物理实体。的总和，它是有型的物理实体。软件软件是相对于硬件而言的，包括计算机运行是相对于硬件而言的，包括计算机运行所需要的各种程序，还包括手册、说明书和所需要的各种程序，还包括手册、说明书和有关资料。有关资料。1 1、硬件结构、硬件结构输入设备运算器存储器输出设备控制器输入命令
3、数据输出命令操作命令指令存取命令数据数据外围设备接口主机内存图图1-1 微型计算机的硬件结构框图微型计算机的硬件结构框图CPU1 1、硬件结构、硬件结构运算器运算器+控制器控制器+存储器存储器=主机主机；输入输入+输出设备则称为计算机的外围设输出设备则称为计算机的外围设备（简称备（简称“外设外设”）；）；运算器运算器+控制器控制器=中央处理单元中央处理单元CPUCPU（Central Process UnitCentral Process Unit）。）。微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机系统 微处理器微处理器(Microprocessor)(Micropro
4、cessor)，称为称为CPUCPU，是微型计算机，是微型计算机的核心、由算术逻辑部件的核心、由算术逻辑部件(ALU)(ALU)、累加器和通用寄存器、累加器和通用寄存器组、程序计数器、控制逻辑部件和内部总线等组成；组、程序计数器、控制逻辑部件和内部总线等组成；具有解释、执行指令及与外界交换数据的能力。具有解释、执行指令及与外界交换数据的能力。微处理器不能独立构成工作系统，不能独立执行程微处理器不能独立构成工作系统，不能独立执行程序，必须配上存储器、外部输入序，必须配上存储器、外部输入/输出接口构成微型计输出接口构成微型计算机才能工作。算机才能工作。微型计算机微型计算机(Microcompute
5、r)(Microcomputer)，由由CPUCPU、存储器存储器、输入、输入/输出输出(I/O)(I/O)接口构成，芯片之间通过接口构成，芯片之间通过总线总线(Bus)(Bus)连接。连接。微处理器存储器I/O接口外设地址总线数据总线控制总线图图1-2 微型计算机的结构微型计算机的结构微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机系统 由微型计算机，配上输入由微型计算机，配上输入/输出设备、外围设备、电源、系输出设备、外围设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统微型计算机系统。运算器控制器寄存器组RAMROMI/O端口I/O端
6、口I/O设备I/O设备系统软件微微处处理理器器微微型型计计算算机机微微型型计计算算机机系系统统图图1-3 微处理器、微型计算机、微型计算机系统三者的关系图微处理器、微型计算机、微型计算机系统三者的关系图系统总线微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机系统2 2、软件、软件软件软件是指使用和管理计算机的各种程序是指使用和管理计算机的各种程序（ProgramProgram），），而程序是由一条条指令而程序是由一条条指令（InstructionInstruction）组成的。组成的。（1 1）指令，计算机完成各种操作的命令）指令，计算机完成各种操作的命令（2 2）程序，指
7、令的有序集合）程序，指令的有序集合（3 3）机器语言、汇编语言和高级语言）机器语言、汇编语言和高级语言 汇编语言与机器语言的对照：汇编语言与机器语言的对照：MOV AMOV A，#63#63 0111 0100 0111 0100 0011 1111 0011 1111 ADD AADD A，#56#56 0010 0100 0010 0100 0011 1000 0011 1000 ADD AADD A，#36#36 0010 0100 0010 0100 0010 0100 0010 0100 ADD AADD A，#14#14 0010 0100 0010 0100 0000 1110
8、0000 1110 3 3、硬件与软件的关系、硬件与软件的关系微机系统是硬件和软件有机结合的整体微机系统是硬件和软件有机结合的整体 硬件是基础硬件是基础 软件是灵魂软件是灵魂4 4、位、字节、位、字节(8(8位位)、半字节、半字节(16(16位位)、字字(16(16位位)、双字、双字(32(32位位)二、计算机中的数制二、计算机中的数制进位计数制与转换：进位计数制与转换：二进制（二进制（B B）十六进制（十六进制（H H）十进制（十进制（D D）带符号数的表示：带符号数的表示：原码、反码、补码、溢出原码、反码、补码、溢出二、计算机中的数制二、计算机中的数制带符号数溢出带符号数溢出带符号数的补码
9、加、减运算的结果超出了补码表带符号数的补码加、减运算的结果超出了补码表示的范围。示的范围。如何判断带符号数溢出如何判断带符号数溢出(双进位法双进位法)在两个同符号数相加或两个异符号数相减时，如在两个同符号数相加或两个异符号数相减时，如果出现次高位向最高位有进位，而最高位向前无果出现次高位向最高位有进位，而最高位向前无进位，则结果发生溢出；反之，如果次高位向最进位，则结果发生溢出；反之，如果次高位向最高位无进位，而最高位向前有进位，也发生溢出。高位无进位，而最高位向前有进位，也发生溢出。-127-1 127+1-127-1 127+1三、计算机中常用的编码三、计算机中常用的编码1 1、ASCII
10、ASCII码，码，美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码 用用7位二进制数表示一个字符，包括位二进制数表示一个字符，包括32个标点个标点符号、符号、10个阿拉伯数字、个阿拉伯数字、52个英文大小写字个英文大小写字母和母和34个控制符，共个控制符，共128个。个。如如30H 代表代表0,31H代表代表1三、计算机中常用的编码三、计算机中常用的编码2.BCDBCD码码(二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数)用用4 4位二进制确定位二进制确定0909的对应关系。分压缩、非压缩的对应关系。分压缩、非压缩BCDBCD码码例如：例如：4567.894567.89的的BCDBCD码为码为0100 01
11、01 0110 0111.1000 10010100 0101 0110 0111.1000 1001强调：强调：计算机只认二进制数，并不认什么十六、十、计算机只认二进制数，并不认什么十六、十、ASCIIASCII、BCDBCD码等码等 其他数的大小和性质需要人来分析其他数的大小和性质需要人来分析1111 1111B1111 1111B多大？什么性质的数？多大？什么性质的数？无符号：无符号：255255带符号：负数带符号：负数-1-1BCDBCD码：无效码：无效ASCIIASCII码：码：“DEL”“DEL”键的键的ASCIIASCII码码1-2 1-2 单片机概述单片机概述一、单片机定义一、
12、单片机定义二、单片机特点及应用二、单片机特点及应用 三、单片机技术现状及发展趁势三、单片机技术现状及发展趁势 四、常用的单片机产品四、常用的单片机产品 五、单片机应用系统开发概述五、单片机应用系统开发概述 一、单片机定义一、单片机定义 把计算机的运算器、控制器、存储器、输入把计算机的运算器、控制器、存储器、输入/输出输出(I/O)(I/O)接口等部分集成在一个硅片上而构成接口等部分集成在一个硅片上而构成的微型计算机，称为单片微型计算机的微型计算机，称为单片微型计算机(Single chip(Single chip microcomputer)microcomputer)，简称为单片机。，简称为
13、单片机。二、特点及应用二、特点及应用 单片机的特点：单片机的特点：抗干扰性强，工作温度范围宽抗干扰性强，工作温度范围宽 ；应用灵活，可靠性高；应用灵活，可靠性高；控制功能很强，数值计算能力较差；控制功能很强，数值计算能力较差；指令系统比通用微机系统简单；指令系统比通用微机系统简单；更新换代较慢；更新换代较慢；应用：应用：智能仪表中的应用智能仪表中的应用 机电一体化中的应用机电一体化中的应用 实时控制中的应用实时控制中的应用 军工领域的应用军工领域的应用 分布式多机系统中的应用分布式多机系统中的应用 民用电子产品中的应用民用电子产品中的应用 三、三、发展趁势发展趁势 CPUCPU的改进的改进 存
14、储器的发展存储器的发展 片内片内I/OI/O的改进的改进 外围电路内装化外围电路内装化 低功耗与工作电压范围加宽低功耗与工作电压范围加宽 低噪声与高可靠性技术低噪声与高可靠性技术 ISPISP及及IAP IAP 四、常用的单片机产品四、常用的单片机产品 MCSMCS单片机单片机 AVRAVR单片机单片机 PICPIC单片机单片机 MSPMSP单片机单片机 ARMARM处理器处理器 DSPDSP处理器处理器 五、单片机应用系统开发概述五、单片机应用系统开发概述 开发环境的软硬件构成开发环境的软硬件构成 有关的软件平台：有关的软件平台：PROTELPROTEL：PROTEUSPROTEUS：WAV
15、EWAVE：KEIL C51 KEIL C51：Proteus与Keil 联调举例Proteus与Keil 联调举例#include reg51.h unsigned char code Select=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20;/led灯选通信号灯选通信号 unsigned char code LED_CODES=0 xc0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,/0-4 0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,/5-9 0 x88,0 x83,0 xC6,0 xA1,0 x86,/A,b,C,d,E 0 x8E,0 xFF,0 x0C,0 x89,0 x7F,0 xBF/F,空格空格,P,H,.,-;void main()char i=0;long int j;double t;while(1)P2=0;P1=LED_CODESi;P2=Selecti%6;for(j=3000;j0;j-);/该该LED模型靠脉冲点亮，第模型靠脉冲点亮，第i位靠脉冲点亮后，会自动熄来头。位靠脉冲点亮后，会自动熄来头。/修改循环次数，改变点亮下一位之前的延时，可得到不同的显示效果。修改循环次数，改变点亮下一位之前的延时，可得到不同的显示效果。i+;if(i10)i=0;结束结束