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1、单片机第一章第1页，共39页，编辑于2022年，星期五本书主要内容本书主要内容l单片机基础知识l单片机的组成与结构分析lMCS-51 单片机的指令系统l单片机的程序设计lMCS-51单片机的中断系统l定时/计数器l单片机的串行通信及接口lMCS-51单片机的系统扩展l接口技术第2页，共39页，编辑于2022年，星期五第第1章章 微型计算机基础微型计算机基础微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成 单片机概述单片机概述 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换数的表示方法数的表示方法第3页，共39页，编辑于2022年，星期五1.1 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成 第4页，共39页，编辑
2、于2022年，星期五1.1 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成 1.1.1 1.1.1 主机主机 主机一般由运算器、控制器和主存储器组成。1.运算器运算器是进行算术和逻辑运算的部件，它由完成加法运算的加法器、存放操作数和运算结果的寄存器和累加器等组成。2.控制器它是整个计算机硬件系统的指挥中心，根据不同的指令产生不同的动作，指挥整个机器有条不紊地自动地进行工作。3.主存储器主存储器又称为内存储器，它由大量的存储单元组成，用以存储大量的数据及程序。第5页，共39页，编辑于2022年，星期五 1.1.2 1.1.2 外部设备外部设备1.输入设备目前常用的有键盘、软驱、磁带机、光驱等 2.输出
3、设备常用的有显示器、打印机、绘图仪等 3.外存储器 常用的外存有磁带、磁盘、光盘，其中磁盘又可分为硬盘及软盘。1.1 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成 第6页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述单片微型计算机单片微型计算机（Single Chip MicroComputer），简称单片机，是指在一块芯片上集成了中央处理器CPU、随机存储器RAM、程序存储器ROM或EEPROM、定时/计数器、中断控制器以及串行口，并行I/O接口等部件，构成的一个完整的微型计算机系统。单片机的另外一个名字，叫微控制器微控制器（Micro-Controller简记为MCU）。由于
4、它通常以嵌入某个电路或设备中的面目出现的，故也被称为嵌入式控制器嵌入式控制器（Embedded Controller）。单片机与微处理器（cpu）、微机概念不同。第7页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述1.2.1 单片机的主要特点单片机的主要特点单片机全名叫做“单片微型计算机”，国外更多称之为“微控制器”主要特点有：1、体积小、结构简单2、可靠性高3、控制功能强4、开发使用方便5、性价比高第8页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述1.2.2 单片机的内部结构单片机的内部结构第9页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片
5、机概述1.2.3 单片机的发展和应用单片机的发展和应用1、单片机的发展（1）1976年Intel公司首先推出MCS48系列单片。（2）在MCS48单片微机成功的刺激下，许多半导体公司和计算机公司争相研制和发展自己的单片微机系列，有Motorola公司，Rockwell公司，NEC公司等（3）尽管目前单片微机的品种很多，但其中最具典型性的当属Intel公司的MCS51系列单片机第10页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述1.2.3 单片机的发展和应用单片机的发展和应用1、单片机的发展 第1阶段（19711976）：单片机萌芽阶段。第2阶段（19761980）：初级单片
6、机阶段。第3阶段（19801983）：高性能单片机阶段。第4阶段（19831990）：8位单片机巩固发展及16 位单片机推出阶段。第5阶段（1990）：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等方面全方位地向更高水平发展。第11页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述1.2.3 单片机的发展和应用单片机的发展和应用2、单片机的应用（1）测控系统。（2）智能仪表。（3）机电一体化产品。（4）智能接口。（5）智能民用产品。（衣、食、住、行）单片机应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。以前必须由硬件（模拟电路或数字电路）实现的控制功能，现在可以用单片机的软
7、件方法实现，这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术，称之为微控制技术。随着单片机应用技术的推广普及，微控制技术将发挥将越来越重要的作用。第12页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述 MCS-51和8051概念 MCS是Intel公司单片机的系列符号。Intel推出有MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。MCS-51系列单既包括三个基本型8031、8051、8751，以及对应的低功耗型号80C31、8051、87C51，因而MCS-51特指Intel的这几种型号。在计算机领域，系列机是指同一厂家生产的具有相同系统结构的机器。20世纪80年代中期以后
8、，Intel以专利转让的形式把8051内核给了许多半导体厂家，如AMTEL、PHILIPS、ANANOG DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机。这些单片机与8051的系统结构（只要是指令系统）相同，采用CMOS工艺，因而常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的单片机。他们对8051一般都作了一些扩充，更有特点、功能更强、市场竞争力更强，不应该把他们称为MCS-51系列单片机。MCS只是Intel公司专用的。第13页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述实物图片展示第14页
9、，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述实物图片展示第15页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述实物图片展示第16页，共39页，编辑于2022年，星期五1.2 单片机概述单片机概述实物图片展示温度传感器温度传感器18B2018B20ADAD变换器变换器08320832通信芯片通信芯片MAX232CPEMAX232CPE第17页，共39页，编辑于2022年，星期五1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.1 十进制数十进制数一个十进制数，它的数值是由数码0，1，2，8，9来表示的。数码所处的位置不同，代表数的大小也不同。例如：53
10、478=5104+3103+4102+7101+8100，对应于：第18页，共39页，编辑于2022年，星期五二进制是按“逢二进一”的原则进行计数的。二进制数的基为“2”，即其使用的数码为0、1，共两个。二进制数的权是以2为底的幂。例如：10110100=127+026+125+124+023+122+021+020，对应于：其各位的权为1，2，4，8，即以2为底的0次幂、1次幂、2次幂等。(10110100)2127+026+125+124+023+122+021+020=1801.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.2 二进制数二进制数第19页，共39页，编辑于2022年，
11、星期五1.3.3 十六进制数十六进制数十六进制数的基为16，即基数码共有l6个：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。其中A，B，C，D，E，F分别代表值为十进制数中的10，11，12，13，14，15。十六进制的权为以16为底的幂。例如：4F8E=4163+F162+8161+E160=20366，对应于：1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换第20页，共39页，编辑于2022年，星期五常用计数制表示数的方法比较常用计数制表示数的方法比较 十进制二进制十六进制0 00 1 11 2 102 3 113 4 1004 5 1015 6 1106 7 1117
12、 8 10008 9 10019 10 1010A 11 1011B 12 1100C 13 1101D 14 1110E 15 1111F 16 1000010 第21页，共39页，编辑于2022年，星期五1.3.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换1、十进制数转换成二进制数的方法就是用2去除该十进制数，得商和余数，此余数为二进制代码的最小有效位(LSB)或最低位的值；再用2除该商数，又可得商数和余数，则此余数为LSB左邻的二进制代码(次低位)。依此类推，从低位到高位逐次进行，直到商是0为止，就可得到该十进制数的二进制代码。除二取余法除二取余法 1.3 不同计数制之间的转换不同计数制
13、之间的转换第22页，共39页，编辑于2022年，星期五例如：将(67)10转换成二进制数，过程如下：即：(67)10=(1000011)2。1.3.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换除二取余法除二取余法 第23页，共39页，编辑于2022年，星期五将已知十进制的小数乘以2之后，可能有进位，使整数位为1(当该小数大于0.5时)，也可能没有进位，其整数位仍为零。该整数位的值为二进制小数的最高位。再将乘积的小数部分乘以2，所得整数位的值为二进制小数的次高位。依此类推，直到满足精度要求或乘2后的小数部分为0为止。乘二取整法乘二取整法 1.3.4
14、 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换1、十进制数转换成二进制数的方法1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换第24页，共39页，编辑于2022年，星期五例如：将(0.625)10转换成二进制数，其过程如下：即：(0.625)10=(0.101)2 乘二取整法乘二取整法 1.3.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换第25页，共39页，编辑于2022年，星期五2、二进制数转换为十进制数的方法将二进制数转换成十进制数时，只要将二进制数各位的权乘以各位的数码(0或1)再相加即可。例如：将(1101.1001)2制转换成十进制数：(1
15、101.1001)2123+122+021+120+12-1+02-2+02-3+12-48+4+0+1+0.5+0+0+0.0625=(13.5625)101.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换第26页，共39页，编辑于2022年，星期五3、二进制与十六进制数之间的转换方法1)二进制数转换成十六进制数例如：把(101101101.1100101)2转换成十六进制数。即：(101101101.1100101)2=(16D.CA)16。1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换
16、第27页，共39页，编辑于2022年，星期五2)十六进制数转换成二进制数将十六进制数转换成二进制数时，只要将每1位十六进制数用4位相应的二进制数表示即可完成转换。例如：将(ECA16)16转换成二进制数。即：(ECA16)16=(11101100101000010110)2。3、二进制与十六进制数之间的转换方法1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.4 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换第28页，共39页，编辑于2022年，星期五1、二进制加法基本规则0+0=00+1=1+0=11+1=0向邻近高位有进位1+1+1=1向邻近高位有进位2、二进制减法基本规则0-0=01-1
17、=01-0=10-1=1向邻近高位有借位1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.5 二进制数的算术运算规则二进制数的算术运算规则第29页，共39页，编辑于2022年，星期五3.二进制乘法基本规则00=001=10=011=14.二进制除法基本规则1/1=10/1=01.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换1.3.5 二进制数的算术运算规则二进制数的算术运算规则第30页，共39页，编辑于2022年，星期五1.逻辑与运算基本规则00=010=01=011=12.逻辑或运算基本规则00=010=01=111=11.3.6 逻辑运算逻辑运算1.3 不同计数制之间的转换不同计数制
18、之间的转换第31页，共39页，编辑于2022年，星期五3.逻辑非运算基本规则/0=1/1=04.逻辑异或运算基本规则00=11=010=01=11.3.6 逻辑运算逻辑运算1.3 不同计数制之间的转换不同计数制之间的转换第32页，共39页，编辑于2022年，星期五1.4.1 真值与机器数真值与机器数单片机用来表示数的形式称为机器数，也称为机器码。而把对应于该机器数的算术值称为真值。设：N1=+1010101 N2=-1010101这两个数在机器中表示为：N1：01010101N2：110101011.4 数的表示方法数的表示方法第33页，共39页，编辑于2022年，星期五在计算机中还有一种数的
19、表示方法，即机器中的全部有效位均用来表示数的大小，此时无符号位，这种表示方法称为无符号数的表示方法。1.4 数的表示方法数的表示方法第34页，共39页，编辑于2022年，星期五1.4.2 原码、反码、补码原码、反码、补码1.原码表示法原码表示法是最简单的一种机器数表示法，只要把真值的符号部分用0或1表示即可。例如：真值为+34与-34的原码形式为：+34原=00100010-34原=101000100的原码有两种形式：+0原=00000000-0原=100000008位二进制数原码的表示范围为：1111111101111111，对应于-127+127。1.4 数的表示方法数的表示方法第35页，
20、共39页，编辑于2022年，星期五2.反码表示法反码是二进制数的另一种表示形式，正数的反码与原码相同；负数的反码是将其原码除符号位外按位求反。即原来为1变为0，原来为0变为1。例如：+34反=+34原=00100010-34原=10100010，-34反=110111010的反码也有两种形式：+0反=00000000-0反=111111118位二进制数反码的表示范围为：1000000001111111，对应于-127+127。1.4 数的表示方法数的表示方法第36页，共39页，编辑于2022年，星期五3.补码表示法正数的补码表示方法与原码相同，负数的补码表示方法为它的反码加1。(详细分析 课本
21、P12)例如：-21原=10010101-21反=11101010-21补=111010110的补码只有一种表示方法，即+0补=-0补=00000000。8位二进制数的补码所能表示的范围为1000000101111111，对应于-128+127。1.4 数的表示方法数的表示方法第37页，共39页，编辑于2022年，星期五1.4.3 BCD1.4.3 BCD码码十进制8421BCD码二进制0 000000001 000100012 001000103 001100114 010001005 010101016 011001107 011101118 100010009 1001100110 0001 0000101011 0001 0001101112 0001 0010110013 0001 0011110114 0001 0100111015 0001 010111111.4 数的表示方法数的表示方法第38页，共39页，编辑于2022年，星期五1.4.4 ASCII码码“美国信息交换标准代码”ASCII码是一种8位代码，最高位一般用于奇偶校验，用其余的7位代码来对128个字符编码，其中32个是控制字符，96个是图形字符。学会查看ASCII表，见课本附录1.4 数的表示方法数的表示方法第39页，共39页，编辑于2022年，星期五