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1、单片机原理及其应用单片机原理及其应用11 1 电子计算机的发展概述电子计算机的发展概述1.1 电子计算机的问世及其经典结构电子计算机的问世及其经典结构3 3 单片机的发展过程及产品近况单片机的发展过程及产品近况3.1 单片机的发展过程单片机的发展过程1.2 微型计算机的应用形态微型计算机的应用形态3.2 单片机产品近况单片机产品近况2.1 存储器的概述存储器的概述2.3 I/O接口及外设接口及外设2.2 CPU的组成及作用的组成及作用2 2 计算机各组成部分的介绍计算机各组成部分的介绍25 80C515 80C51系列概述系列概述5.1 MCS-51系列系列5.3 80C51典型典型产产品品资
2、资源配置源配置5.2 80C51系列系列4 单片机的特点及应用领域单片机的特点及应用领域4.2 单单片机的片机的应应用用领领域域4.1 单单片机的特点片机的特点6.3 单单片机开片机开发发方式的方式的发发展展6 6 单单片机片机应应用系用系统统开开发简发简介介6.1 单单片机片机应应用系用系统统的开的开发发6.2 单单片机片机应应用系用系统传统统传统开开发发方式方式3一、二进制、十进制、十六进制一、二进制、十进制、十六进制二、不同进制之间相互转换二、不同进制之间相互转换三、原码、反码及补码三、原码、反码及补码四、数据在计算机中的表示四、数据在计算机中的表示补充补充 常用数制和编码常用数制和编码
3、补充补充 数制与编码的简单回顾数制与编码的简单回顾1 数制数制2 编码编码41 电电子子计计算机的算机的发发展概述展概述1946年年2月月15日日，第一台电子数字第一台电子数字计算机问世，这计算机问世，这标志着计算机时标志着计算机时代的到来。代的到来。ENIAC（“埃尼阿克埃尼阿克”）1.1 电子计算机的问世及其经典结构电子计算机的问世及其经典结构ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有是电子管计算机，时钟频率仅有100 KHz，但能在，但能在1秒钟的时间内完成秒钟的时间内完成5000次加法运算。次加法运算。与现代的计算机相比，有许多不足，但与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算机
4、科学技术的新纪元，它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响响。5 匈匈牙牙利利籍籍数数学学家家冯冯诺诺依依曼曼在在方方案案的的设设计计上上做做出出了了重重要要的的贡贡献献。1946年年6月月，他他又又提提出出了了“程程序序存存储储”和和“二二进进制制运运算算”的的思思想想，进进一一步步构构建建了了计计算算机机由由运运算算器器、控控制制器器、存存储器、输入设备和输出设备组成储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。这一计算机的经典结构。（EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOM
5、ATIC COMPUTER）6电电子子计计算机技算机技术术的的发发展，相展，相继经历继经历了五个了五个时时代：代：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；大规模集成电路计算机；大规模集成电路计算机；超大规模集成电路计算机。超大规模集成电路计算机。计计算算机机的的结结构构仍仍然然没没有有突突破破冯冯诺诺依依曼曼提提出出的的计计算机的经典结构框架。算机的经典结构框架。71.2 微型计算机的应用形态微型计算机的应用形态 多板机（系统机）多板机（系统机）将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路和接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适
6、配总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。整的微型计算机系统（简称系统机）。工业工业PC机机 也属于多板机。也属于多板机。v从应用形态上，微机可以分成三种：从应用形态上，微机可以分成三种：8 单板机单板机 将将CPU芯片、芯片、存储器存储器芯片、芯片、I/O接口接口芯片和简单的芯片和简单的I/O设设备备（小键盘、（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷
7、电路板上，显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上再配上监控程序监控程序（固化在（固化在ROM中），就构成了一台单板微中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。型计算机（简称单板机）。单单板机板机单单板板机机的的I/O设设备备简简单单，软软件件资资源源少少，使使用用不不方方便便。早早期期主主要要用用于于微微型型计计算算机机原原理理的的教教学学及及简简单单的的测测控控系系统统，现在已很少使用。现在已很少使用。9 单片机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接接口电路，从而构成了口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。单芯片微
8、型计算机，即单片机。单单板机板机单单片机片机系系统统机（多板机）机（多板机）三种应用形态的比较三种应用形态的比较：10 系系统统机机（桌桌面面应应用用）属属于于通通用用计计算算机机，主主要要应应用用于于数数据处理、办公自动化及辅助设计。据处理、办公自动化及辅助设计。单单片片机机（嵌嵌入入式式应应用用）属属于于专专用用计计算算机机，主主要要应应用用于于智智能能仪仪表表、智智能能传传感感器器、智智能能家家电电、智智能能办办公公设设备备、汽汽车及军事电子设备等应用系统。车及军事电子设备等应用系统。单单片片机机体体积积小小、价价格格低低、可可靠靠性性高高，其其非非凡凡的的嵌嵌入入式式应用形态对于满足嵌
9、入式应用需求具有独特的优势。应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。112 2 计算机各组成部分的介绍计算机各组成部分的介绍2.1 2.1 存储器的概述存储器的概述存存储储体体地地址址译译码码输入输出控制输入输出控制控制线控制线地址线地址线数据线数据线存储器框图存储器框图.2.1.12.1.1存储器框图存储器框图12v2.1.2 存储器的作用存储器的作用v2.1.3 存储器的表达存储器的表达v2.1.4 存储器的种类、内部数据存储器的种类、内部数据v2.1.5 存储器的访问存储器的访问v2.1.6存储器的容量及地址线的计算存储器的容量及地址线的计算地址线的根数：地址线的根数：n地址线空间
10、：地址线空间：2n地址：地址：从从 n个个0 n个个1132.2 CPU2.2 CPU的组成及作用的组成及作用算术逻辑单元算术逻辑单元(简称简称ALUALU）运算器运算器累加器累加器 寄存器寄存器CPUCPU运算器运算器 控制器控制器2.2.1 CPU、运算器及控制器的组成、运算器及控制器的组成1415 ALU ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。操作，最后将结果存入累加器。ALU ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确定的。定的。ALU ALU的两个主
11、要的输入来源：的两个主要的输入来源：累加器、数据寄存器累加器、数据寄存器2.2.2 运算器的作用运算器的作用对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。以便启动规定的动作。指挥并控制指挥并控制CPUCPU、内存和输入、内存和输入/输出设备之间数据流动的输出设备之间数据流动的方向。方向。2.2.3 控制器的主要功能控制器的主要功能162.3 I/O2.3 I/O接口及外接口及外设设每每个个外外设设与与微微处处理理器器的的连连接接必必须须经经过过接接口口适适配配器器（I/OI/O接口）。接口）。每每个个I/OI/O接接口口及及
12、其其对对应应的的外外设设都都有有一一个个固固定定的的地地址址，在在CPUCPU的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。比较比较I/OI/O接口与存储器的访问接口与存储器的访问常见的外设举例常见的外设举例173 3 单单片机的片机的发发展展过过程及程及产产品近况品近况3.1 3.1 单单片机的片机的发发展展过过程程 单单片机技片机技术发术发展展过过程可分程可分为为三个主要三个主要阶阶段：段：单单芯片微机形成芯片微机形成阶阶段段 1976年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列系列单单片机片机。8位位CPU、1K字字节节ROM、
13、64字字节节RAM、27根根I/O线线和和1个个8位定位定时时/计计数器数器。特点是：特点是：存存储储器容量器容量较较小，小，寻寻址范址范围围小（不大于小（不大于4K），无），无串行接口，指令系串行接口，指令系统统功能不功能不强强。18 性能完善提高性能完善提高阶阶段段 1980年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列单片机：系列单片机：8位位CPU、4K字节字节ROM、128字节字节RAM、4个个8位并口、位并口、1个全双工串个全双工串行口、行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K，并有控制功能，并有控制功能较强的布尔处理器。较强的布尔处理器。特点是
14、特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典已成为公认的单片机经典机种机种。19 微控制器化微控制器化阶阶段段 特点是特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器微控制器”的称谓更能反应单片机的本质的称谓更能反应单片机的本质。1982年，年，Intel推出推出MCS-96系列单片机。系列单片机。芯片内集成：芯片内集成：16位位CPU、
15、8K字节字节ROM、232字节字节RAM、5个个8位并口、位并口、1个全双工串行口、个全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻计数器。寻址范围址范围64K。片上还有。片上还有8路路10位位ADC、1路路PWM输出及高速输出及高速I/O部件等。部件等。20 ATMEL ATMEL公司融入公司融入FlashFlash存存储储器技器技术术的的AT89AT89系列；系列；Philips Philips公司的公司的80C5180C51、80C55280C552系列；系列；华华邦公司的邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低价高速低价系列；系列；ADI ADI公司的公司的A
16、DC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列；LG LG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低低压压高速高速系列；系列；Maxim Maxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（50MIPS50MIPS）系列；系列；Cygnal Cygnal公司的公司的C8051FC8051F系列高速系列高速SOCSOC单单片机。片机。80C5180C51系列系列单单片机片机产产品繁多，品繁多，主流地位已主流地位已经经形成，形成，近近年来推出的年来推出的与与80C5180C51兼容兼容的主要的主要产产品有：品有：3.2 3.2 单单片机片机产产品近况品近况21 非非80
17、C5180C51结构单片机新品结构单片机新品不断推出，给用户提供了不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非，近年来推出的非80C5180C51系列的主系列的主要产品有：要产品有：Intel的的MCS-96系列系列16位单片机位单片机；Microchip的的PIC系列系列RISC单片机单片机；TI的的MSP430F系列系列16位位低功耗低功耗单片机单片机。224 4 单单片机的特点及片机的特点及应应用用领领域域4.1 4.1 单单片机的特点片机的特点 控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 实时实时控制功能特控制功能特别别强强，其，其CPUCPU可以可以对对I/
18、OI/O端口直接端口直接进进行操作，行操作，位操作能力位操作能力更是其它更是其它计计算机无法比算机无法比拟拟的。另外，由于的。另外，由于CPUCPU、存、存储储器及器及I/OI/O接口接口集成在同一芯片内集成在同一芯片内，各部件，各部件间间的的连连接接紧紧凑，数凑，数据在据在传传送送时时受干受干扰扰的影响的影响较较小小，且不易受，且不易受环环境条件的影响，境条件的影响，所以所以单单片机的片机的可靠性非常高可靠性非常高。23体积小、价格低、易于产品化体积小、价格低、易于产品化 单片机芯片即是一台完整的微型计算机单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的专，对于批量大的专用场合，一方面可以在
19、众多的单片机品种间进行匹配选择；用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到引脚已减少到8个或更少。从而使应用系统的个或更少。从而使应用系统的印制板减小、接印制板减小、接插件减少、安装简单方便。插件减少、安装简单方便。近期推出的近期推出的单单片机片机产产品，内部集成有高速品，内部集成有高速I/OI/O口、口、ADCADC、PWMPWM、WDTWDT等部件，并在低等部件，
20、并在低电压电压、低功耗、串行、低功耗、串行扩扩展展总线总线、控、控制网制网络总线络总线和开和开发发方式（如在系方式（如在系统编统编程程ISPISP）等方面都有了）等方面都有了进进一步的增一步的增强强。244.2 4.2 单单片机的片机的应应用用领领域域智能智能仪仪器器仪仪表表 单单片机用于各种片机用于各种仪仪器器仪仪表，一方面提高了表，一方面提高了仪仪器器仪仪表的表的使用功能和精度，使使用功能和精度，使仪仪器器仪仪表智能化，同表智能化，同时还简时还简化了化了仪仪器器仪仪表的硬件表的硬件结结构，从而可以方便地完成构，从而可以方便地完成仪仪器器仪仪表表产产品的升品的升级换级换代。如代。如各种智能各
21、种智能电电气气测测量量仪仪表、智能表、智能传传感器感器等。等。机电一体化产品机电一体化产品 机机电电一体化一体化产产品是集机械技品是集机械技术术、微、微电电子技子技术术、自、自动动化化技技术术和和计计算机技算机技术术于一体，具有智能化特征的各种机于一体，具有智能化特征的各种机电产电产品。品。单单片机在机片机在机电电一体化一体化产产品的开品的开发发中可以中可以发挥发挥巨大的作巨大的作用。典型用。典型产产品如机器人、数控机床、自品如机器人、数控机床、自动动包装机、点包装机、点钞钞机、机、医医疗设备疗设备、打印机、打印机、传传真机、复印机等。真机、复印机等。25 实时实时工工业业控制控制单片机还可以
22、用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线电机转速控制、温度控制、自动生产线等等 。分布式系统的
23、前端模块分布式系统的前端模块 在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具有作为分布式系统的前端采集模块，系统具有运行可靠，数运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉据采集方便灵活，成本低廉等一系列优点。等一系列优点。26家用电器家用电器家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档
24、洗浴设备、高档玩具等。备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等测控系统、黑匣子等。使用温度：使用温度：民品：民品：0+70C 工业品：工业品：-40 +85C汽车：汽车：-40+105C 军品：军品：-55 +125C275 80C515 80C51系列概述系列概述 （1 1）MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生公司生产产的一个的一个单单片机系列名称。片机系列名称。属于属于这这一系列的一系列的单单片机
25、有多种，如：片机有多种，如：8051/8751/8031 8051/8751/8031；8052/8752/8032 8052/8752/8032；80C51/87C51/80C31 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32 80C52/87C52/80C32等等。5.1 MCS-515.1 MCS-51系列系列28（2）该系列生产工艺有两种：）该系列生产工艺有两种：CHMOS是是CMOS和和HMOS的的结结合合，既既保保持持了了HMOS高高速速度度和和高高密密度度的的特特点点，还还具具有有CMOS的的低低功功耗耗的的特特点点。在在产产品品型型号号中中凡凡带带有有
26、字字母母“C”的的即即为为CHMOS芯芯片片，CHMOS芯芯片的电平既与片的电平既与TTL电平兼容，又与电平兼容，又与CMOS电平兼容。电平兼容。一一是是HMOS工工艺艺（高高密密度度短短沟沟道道MOS工工艺艺）。二二是是CHMOS工艺工艺（互补金属氧化物的（互补金属氧化物的HMOS工艺）。工艺）。29（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：增强型增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31（4 4）在在片片内内程程序序存存储储器器的
27、的配配置置上上，该该系系列列单单片片机机有有三三种种形形式，即掩膜式，即掩膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLess(ROMLess(无片内程序存储器无片内程序存储器)。如：。如：80C5180C51有有4K4K字字节节的掩膜的掩膜ROMROM；887 7C51C51有有4K4K字字节节的的EPROM EPROM；80C80C3 31 1在芯片内无程序存在芯片内无程序存储储器。器。30（4 4）在在片片内内程程序序存存储储器器的的配配置置上上，该该系系列列单单片片机机有有三三种种形形式式，即即掩掩膜膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLess(ROMLess(无无片片内内
28、程程序序存存储器储器)。如：。如：80C5180C51有有4K4K字字节节的掩膜的掩膜ROMROM；887 7C51C51有有4K4K字字节节的的EPROM EPROM；80C80C3 31 1在芯片内无程序存在芯片内无程序存储储器。器。315.2 80C515.2 80C51系列系列 IntelIntel的的：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51，80C3280C32、80C5280C52、87C5287C52等；等；ATMEL ATMEL的：的：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2051等；等；PhilipsPhilips、华华邦、
29、邦、DallasDallas、Siemens(Infineon)Siemens(Infineon)等等公司的公司的许许多多产产品品 。80C5180C51是是MCS-51MCS-51系系列列中中CHMOSCHMOS工工艺艺的的一一个个典典型型品品种种 ；其其它它厂厂商商以以80518051为为基基核核开开发发出出的的CMOSCMOS工工艺艺单单片片机机产产品品统统称称为为80C5180C51系列系列。当前常用的。当前常用的80C5180C51系列系列单单片机主要片机主要产产品有：品有：325.3 80C515.3 80C51典型典型产产品品资资源配置源配置336 6 单单片机片机应应用系用系统
30、统开开发简发简介介正确无正确无误误的的硬件硬件设计设计和良好的和良好的软软件功能件功能设计设计是一个是一个实实用的用的单单片机片机应应用系用系统统的的设计设计目目标标。完成完成这这一目一目标标的的过过程程称称为单为单片机片机应应用系用系统统的开的开发发。单单片机作片机作为为一片集成了微型一片集成了微型计计算机基本部件的集成算机基本部件的集成电电路芯片，与通用微机相比，它自身没有开路芯片，与通用微机相比，它自身没有开发发功能，必功能，必须须借助开借助开发发机（一种特殊的机（一种特殊的计计算机系算机系统统）来完成如下任）来完成如下任务务：排除排除应应用系用系统统的的硬件故障硬件故障和和软软件件错误
31、错误；程序固化程序固化到内部或外部程序存到内部或外部程序存储储器芯片中。器芯片中。6.1 6.1 单片机应用系统的开发单片机应用系统的开发34指令的表示形式指令的表示形式指令指令是是让单让单片机片机执执行某种操作的命令。在行某种操作的命令。在单单片机中，指令按片机中，指令按一定的一定的顺顺序以二序以二进进制制码码的形式存放于程序存的形式存放于程序存储储器中。器中。为为了了书书写、写、输输入和入和显显示方便，人示方便，人们们通常将二通常将二进进制的制的机器机器码码写成十六写成十六进进制形式。制形式。如，二如，二进进制制码码0000 0100B可以表示可以表示为为04H。04H所所对应对应的指令意
32、的指令意义义是累加器是累加器A的内容加的内容加1。若写成。若写成INC A则则要清楚得多，要清楚得多，这这就是就是该该指令的符号表示，称指令的符号表示，称为为符号指令。符号指令。35 汇编或编译汇编或编译 符号指令要转换成计算机所能执行的机器码符号指令要转换成计算机所能执行的机器码并存入计并存入计算机的程序存储器中，算机的程序存储器中，这种转换称为汇编。这种转换称为汇编。常用的汇编方常用的汇编方法有三种：法有三种：手工汇编；手工汇编；利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；交叉汇编。交叉汇编。现在人们还可以常常采用高级语言（如现在人们还可以常常采用高级语言（如C51
33、）进行单片）进行单片机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移植和修改方机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移植和修改方便的优点，适合于较为复杂系统的开发。便的优点，适合于较为复杂系统的开发。366.2 6.2 单单片机片机应应用系用系统传统统传统开开发发方式方式 利用独立型仿真器开发利用独立型仿真器开发37 利用非独立型仿真器开发利用非独立型仿真器开发 38 SST SST公司推出的公司推出的SST89C54SST89C54和和SST89C58SST89C58芯片分芯片分别别有有20KB20KB和和30KB30KB的的SuperFLASHSuperFLASH存存储储器，利用器，利用这这种存种
34、存储储器可以器可以进进行高速行高速读读写的特点，能写的特点，能够实现够实现在系在系统编统编程（程（ISPISP）和在）和在应应用用编编程程（IAPIAP）功能。首先在）功能。首先在PCPC机上完成机上完成应应用程序的用程序的编辑编辑、汇编汇编（或（或编译编译）、模）、模拟拟运行，然后运行，然后实现实现目目标标程序的串行下程序的串行下载载。6.3 6.3 单单片机开片机开发发方式的方式的发发展展在系统编程在系统编程ISP ISP（In-System Programming）在系统可编程，指电路板）在系统可编程，指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而
35、不需要从电路而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用板上取下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再方式擦除或再编程。编程。ISP技术是未来发展方向。技术是未来发展方向。39ISP的工作原理的工作原理 ISP的实现相对要简单一些，一般通用做法是内部的存储的实现相对要简单一些，一般通用做法是内部的存储器可以由上位机的软件通过串口来进行改写。对于单片机器可以由上位机的软件通过串口来进行改写。对于单片机来讲可以通过来讲可以通过SPI或其它的串行接口接收上位机传来的数或其它的串行接口接收上位机传来的数据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上，据并写入存储器中。所以即使我们将芯
36、片焊接在电路板上，只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部存储器的改写，而无须再取下芯片。存储器的改写，而无须再取下芯片。ISP的优点的优点 ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便。电路板带来的不便。40 Microchip Microchip公司推出的公司推
37、出的RISCRISC结结构构单单片机片机PIC16F87XPIC16F87X中内置中内置有在有在线调试线调试器器ICDICD（In-Circuit ProgrammingIn-Circuit Programming）功能；）功能；该该公司公司还还配置了具有配置了具有ICSPICSP（In-Circuit Serial In-Circuit Serial ProgrammingProgramming）功能的）功能的简单简单仿真器和仿真器和烧烧写器。通写器。通过过PCPC机串行机串行电缆电缆就可以完成就可以完成对对目目标标系系统统的仿真的仿真调试调试 。41作业（作业（2010-03-092010
38、-03-09）P9:1P9:142补充补充 数制与数制与编码编码的的简单简单回回顾顾数制数制（即（即计计数制，亦称数制，亦称记记数制）是数制）是计计数的数的规则规则。十十进进制制是人是人们们日常生活中最熟悉的日常生活中最熟悉的进进位位计计数制。数制。二二进进制制是在是在计计算机系算机系统统中采用的中采用的进进位位计计数制。数制。位号76543 210字节单单字字节节表示范表示范围围：0255 1 1 数制数制43双字双字节节表示范表示范围围：065535 十六十六进进制制是人是人们们在在计计算机指令代算机指令代码码和数据的和数据的书书写中写中经经常使用的数制。常使用的数制。用用0，1，9和和A
39、，B，F（或（或a，b，f）这这16个符号来描述个符号来描述。位号 15 14 13 12 11 109876543210字442 2 编码编码 计算机中数以及数以外的其它信息（如字符或字符串）计算机中数以及数以外的其它信息（如字符或字符串）要用二进制代码来表示。这些二进制代码称为二进制编码。要用二进制代码来表示。这些二进制代码称为二进制编码。2.1 2.1 字符的二进制编码字符的二进制编码-ASCII-ASCII码码 常用字符的常用字符的ASCII码码 字符字符ASCII码码字符字符ASCII码码字符字符ASCII码码字符字符ASCII码码0 030H30HA A41H41Ha a61H61
40、HSP(SP(空格空格)20H20H1 131H31HB B42H42Hb b62H62HCR(CR(回回车车)0DH0DH2 232H32HC C43H43Hc c63H63HLF(LF(换换行行)0AH0AHBEL(BEL(响响铃铃)07H07H9 939H39HZ Z5AH5AHz z7AH7AHBS(BS(退格退格)08H08H452.2 2.2 二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数-BCD码码 用二进制码表示十进制数的代码称为用二进制码表示十进制数的代码称为BCD码码。十十进进制数制数BCD码码十十进进制数制数BCD码码0 00000B0000B5 50101B0101B1 10
41、001B0001B6 60110B0110B2 20010B0010B7 70111B0111B3 30011B0011B8 81000B1000B4 40100B0100B9 91001B1001B8421BCD码表码表 用用1个字节表示个字节表示2位十进制数的代码，称为位十进制数的代码，称为压缩的压缩的BCD码码。二进制码在二进制码在1010B1111B范围时，属于范围时，属于非法码非法码。46部分自然数的部分自然数的3种进制表示种进制表示 自然数自然数十十进进制制二二进进制制十六十六进进制制 自然数自然数十十进进制制二二进进制制十六十六进进制制 0 00000B 0000B 0H0H九九
42、9 91001B 1001B 9H9H一一1 10001B 0001B 1H1H十十10101010B 1010B AHAH二二2 20010B 0010B 2H2H十一十一11111011B 1011B BHBH三三3 30011B 0011B 3H3H十二十二12121100B 1100B CHCH四四4 40100B 0100B 4H4H十三十三13131101B 1101B DHDH五五5 50101B 0101B 5H5H十四十四14141110B 1110B EHEH六六6 60110B 0110B 6H6H十五十五15151111B 1111B FHFH七七7 70111B 01
43、11B 7H7H十六十六16161 0000B 1 0000B 10H 10H八八8 81000B 1000B 8H8H十七十七17171 0001B 1 0001B 11H11H47补充补充 常用数制和编码常用数制和编码一、一、二进制、十进制、十六进制二进制、十进制、十六进制*1.1.二二进进制制：是是“0”“0”和和“1”“1”这这样样的的数数、逢逢2 2进进位位。按按权权展展开开时时权权的的基基数为数为2 2。用后缀字母。用后缀字母“B”“B”表示。表示。如：如：1001=11001=12 23 3+0+02 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =9=9（十进制数）（十进制
44、数）*2.2.十十进进制制：是是“0”“9”“0”“9”之之间间的的数数、逢逢1010进进位位。按按权权展展开开时时权权的的基数为基数为1010。用后缀字母。用后缀字母“D”“D”表示。表示。如：如：1135=11135=110103 3+1+110102 2+3+310101 1+5+510100 0*3.3.十十六六进进制制：是是“0”“9”“0”“9”，“A,B,C,D,E,F”“A,B,C,D,E,F”之之间间的的数数、逢逢1616进进位。按权展开时权的基数为位。按权展开时权的基数为1616。用后缀字母。用后缀字母“H”“H”表示。表示。如：如：1C5H=11C5H=116162 2+
45、12+1216161 1+5+516160 0=453D=453D48二、不同进制之间相互转换二、不同进制之间相互转换1 1、二进制、十六进制转化成十进制：、二进制、十六进制转化成十进制：将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。如：如：1101 B=11101 B=12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =13 D=13 D如：如：1F H=11F H=116161 1+15+1516160 0 =31 D=31 D2 2、十进制转换成二进制数：、十进制转换成二进制数：将十进制数除将十进制数除2 2取余
46、，商为取余，商为0 0止余数倒置。止余数倒置。如：如：11D=1011B11D=1011B3 3、十进制转换成十六进制数：、十进制转换成十六进制数：将十进制数除将十进制数除1616取余，商为取余，商为0 0止余数倒置。止余数倒置。如：如：100D=64H100D=64H4 4、二进制转换成十六进制数：、二进制转换成十六进制数：将将二二进进制制数数以以小小数数点点为为界界四四位位一一分分，不不足足补补0 0，用用一位十六进制数代替四位二进制数。一位十六进制数代替四位二进制数。如：如：1 1 0011 0011 11001100 B=B=0001 0001 00110011 11001100 B=
47、B=1 13 3C C H H5 5、十六进制转换成二进制数：、十六进制转换成二进制数：将将十十六六进进制制数数以以小小数数点点为为界界，用用四四位位二二进进制制数数代代替替一位十六进制数。一位十六进制数。如：如：D D4 4E E H=H=11011101 01000100 11101110 B B2 11 余数余数 2 5 1 2 2 1 2 1 0 0 116 100 余数余数 16 6 4 0 6 49三、原码、反码及补码三、原码、反码及补码1 1、原码：、原码：一一个个二二进进制制数数同同时时包包含含符符号号和和数数值值两两部部分分。它它的的最最高高位位为为符符号号位位，其其余余位位
48、表表示示数数值值。符符号号位位为为0 0时时，表表示示正正数数，为为1 1时，表示负数。时，表示负数。如：如：X1=+4DX1=+4D则：则：X1X1原原 =0000 0100 B=0000 0100 B如：如：X2=-4DX2=-4D则：则：X2X2原原 =1000 0100 B=1000 0100 B2 2、反码：、反码：正数：它的反码与原码相同。正数：它的反码与原码相同。负负数数：它它的的反反码码为为它它的的原原码码除除符符号号位位外外，其其余余各各位位按按位位取取反。反。1010，0 10 1。如：如：X1=+4DX1=+4D则：则：X1X1反反 =X1=X1原原=0000 0100
49、B0000 0100 B如：如：X2=-4DX2=-4D则：则：X2X2原原 =1000 0100 B=1000 0100 B X2 X2反反 =1111 1011 B=1111 1011 B503 3、补码：、补码：正数：它的补码与原码相同。正数：它的补码与原码相同。负数：它的补码为它的反码负数：它的补码为它的反码+1+1求补运算。求补运算。如：如：X1=+4DX1=+4D则：则：X1X1补补 =X1=X1原原 =X1=X1反反=0000 0100 B0000 0100 B如：如：X2=-4DX2=-4D则：则：X2X2原原 =1000 0100 B=1000 0100 B X2 X2反反
50、=1111 1011 B=1111 1011 B +1+1 X2 X2补补 =1111 1100 B=1111 1100 B练习：练习：有：十进制数：有：十进制数：-15D，20D写出它们的原码、反码、补码。写出它们的原码、反码、补码。XX补补 -X-X补补 求补运算求补运算514 4、求真值：、求真值：在计算机中都是用补码表示一个带符号的数据。在计算机中都是用补码表示一个带符号的数据。最高位是最高位是0 0：正数。最高位是：正数。最高位是1 1：负数。：负数。当当给给出出一一个个补补码码表表示示的的有有符符号号二二进进制制数数（十十六六进进制制数数）时时，怎样得到其对应的十进制数，就是求真值