第1章-单片机基本知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章 单片机基本知识,上海电子信息职业技术学院 何永艳主编,1,1.,在智能仪表中的应用,2.,在机电一体化中的应用,3.,在实时控制系统中的应用,4.,在人们生活中的应用,5.,在其他方面的应用,1.1,单片机概述,1.1.1,为什么学习单片机,单片机的用途,2,单片机的基本概念,单片机又称,微处理器,，它是把中央处理器,CPU,、随机存取存储器,RAM,、只读存储器、,I/O,接口、定时器,/,计数器及其他通信接口等全部集成在一块半导体,芯片,上，构成一个完整的微型计算机,3,1.1.3,单片机的发展概况,单片机技术发展过程可分为四个主要阶段：,第一阶段（,1971,1974,年）：,Intel,公司推出的,4,位微处理器,Intel 4004,，并配有,RAM,、,OM,和移位寄存器，构成了第一台,MCS-4,微处理器。,第二阶段（,1974,1978,年）,1976,年，,Intel,公司推出了,8080,单片机。,8,位,CPU,、,1K,字节,ROM,、,64,字节,RAM,、,27,根,I/O,线和,1,个,8,位定时,/,计数器,。,4,第三阶段（,1978,1982,年）：高性能单片机阶段。这一阶段以,1980,年,Intel,公司推出的,MCS-51,系列为代表产品。,第四阶段（,1982,年至今）：,16,位单片机阶段。这一阶段以,1982,年,Intel,公司推出的,MCS-96,系列为代表产品。,5,根据单片机的位数发展分，单片机的发展经历了四个阶段,：,1,）,4,位单片机,2,）,8,位单片机,3,）,16,位单片机,4,）,32,位单片机,6,1.1.4,单片机的特点,单片机与通用计算机相比较，主要有以下特点：,1.,单片机的存储器,ROM,和,RAM,是严格区分的,2.,采用面向控制的指令系统。,3.,单片机的,I/O,引脚通常是多功能的,4.,单片机的外部扩展能力强。,5.,小巧灵活，成本低，易于产品化，,6.,抗干扰能力强，适用温度范围宽。,7,单片机的封装,40PIN DIP,封装的引脚图,44PIN PLCC,封装的引脚图,44PIN QFP,封装的引脚图,图,1.1 51,系列单片机外形封装,8,单片机厂商及产品介绍,目前世界著名的单片机生产厂家和主要机型如下：,Intel,（美国英特尔）公司：,MCS,51,系列及其增强型系列,Zilog,（美国齐洛格）公司：,Z8,系列及要,SUPER8,Fairchlid,（美国仙童）公司：,F8,系列和,3870,系列,Motorola,（美国摩托罗拉）公司：,6801,系列和,6805,系列,Rockwell,（美国洛克威尔）公司：,6500/1,系列,TI,（美国德克萨司仪器仪表）公司：,TMS7000,系列,NS,（美国国家半导体）公司：,NS8070,系列,RCA,（美国无线电）公司：,CDP1800,系列,National,（日本松下）公司：,MN6800,系列,NEC,（日本电气）公司：,COM87,（,PD7800,）系列,HITACH,（日本日立）公司：,HD6301,，,HD63L05,，,HD6305,PHILIPS,（荷兰菲利浦）公司：,8C552,系列,华邦公司：,W78,系列,Dallas,公司：,HSM,系列,LG,公司：,GMS,系列,9,1.1.7,单片机的选择,初学者学习时一般选择,80C51,系列单片机，主要有以下几个原因：,目前介绍,80C51,系列单片机的书籍比较多，这就为初学者学习和查找资料,提供了方便。同时，,80C51,系列单片机的开发工具比较多，在网上可以免费下载，很容易建立学习，开发环境。,80C51,系列单片机在我国普及的时间比较早，开发和应用的实例比较多，,在学习编写程序时有丰富的实例可以参考和借鉴。,80C51,的核心技术是单片机发展的基础，学会,80C51,系列单片机之后，再学其他单片机会触类旁通，因为单片机的开发方法是类似的,10,1.2,单片机与嵌入式系统,“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。,“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。,嵌入式系统的定义,11,嵌入式系统的特点,嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式处理器一般具备以下,4,个特点：,实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，,有功能很强的存储区保护功能。,可扩展的处理器结构，,功耗很低，,12,1.2.3,嵌入式系统的种类,1.嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）,2.嵌入式微控制器（Micro Controller Unit，MCU）,3.嵌入式DSP处理器（Embedded Digital Signal Processor，EDSP）,4.嵌入式片上系统（System On Chip）,13,1.2.4,嵌入式操作系统,分为两类：,一类是从运行在个人电脑上的操作系统向下移植到嵌入式系统中，形成的嵌入式操作系统，如微软公司的Windows CE及其新版本等。,另一类是实用操作系统，如WindRiver公司的VxWorks，ISI的pSOS等，,14,1.3,单片机中数的表示方法,1.3.1,位、字节、字的概念,位（,Bit,）：,位（,bit,）,是单片机中最小的数据单位。每一位的状态只能是,0,或,1,。,字节（,Byte,）：,8,个二进制位构成,1,个,“,字节（,Byte,）”，,字（,Word,）：,字,由若干个字节构成，,15,1.3.2,数制与数制转换,表1.3 常用数制,类别,十进制,（,Decimal,）,二进制,（,Binary,）,八进制,（,Octal,）,十六进制,（,Hexadecimal,）,数码,0,1,9,0,1,0,1,7,0,1,9,AF,基数,10,2,8,16,进位规则,逢,10,进,1,逢,2,进,1,逢,8,进,1,逢,16,进,1,第,i,位的权值,10i,2i,8i,16i,16,1.,不同进制转换成十进制,方法：任意进制数转换为十进制数，只需按权展开，相加即可得到。,【,例,1.1】,把下列各进制转换成十进制,（,12.56,）,10,1101,2100,510,1,610,2,（,1011.011,）,2=123+022+121+120+02-1+12-2+12-3=,（,11.375,）,10,（,376.4,）,8=382+781+680+48-1=364+78+6+0.5=,（,254.5,）,10,（,3AB.11,）,16=3162+10161+11160+116-1+116-2=,（,939.0664,）,10,17,2.,十进制数转换为任意进制数,方法：整数部分：除基数,R,倒取余法 小数部分：乘基数,R,取整法,【例1.2】将十进制数（25.638）10 转换为二进制数。,（25）10=（11001）2（0.638）10=（0.1010）2,从而得到（25.638）10=（11001.1010）2,18,3.,二进制数和八进制数、十六进制数间的转换,1,）,2,进制数转换为,8,进制、,16,进制数,方法：以小数点为界，左边整数以小数点左侧起三（四）位为一组，最后不足三（四）位则左补,0,。小数点右起，以三（四）位为一组，最后不足三（四）位，右补,0,。,【,例,1.3】,求（,1101111010.1011,）,2=,（,?,）,8=,（,?,）,16,二进制,1 101 111 010.101 1,二进制,001,101,111,010,.,101,100,八进制,1 5 7 2 5 4,所以 （,01101111010.1011,）,2=,（,1572.54,）,8,二进制,0011,0111,1010,.,1011,十六进制,3 7 A .B,所以 （,01101111010.1011,）,2=,（,37AB,）,16,19,2,）,8,进制、,16,进制数转换为,2,进制数,方法：,8,进制数转换成,2,进制数：,1,位变,3,位,16,进制数转换成,2,进制数：,1,位变,4,位,【,例,1.4】,（,375.46,）,8=,（,?,）,2,（,678.A5,）,16=,（,?,）,2,八进制,3 7 5 .4 6,二进制,011 111 101.100 110,所以 （,375.46,）,8=,（,011111101.100110,）,2,十六进制,6 7 8 .,A 5,二进制,0110 0111 1000.1010 0101,所以 （,678.A5,）,16=,（）,2,20,1.3.3,原码、反码、补码,所谓机器数就是已经数码化的带符号数,单片机中对有符号数常采用,3,种表示方法，即原码、补码和反码。,21,1.,原码,最高位为符号位，用,0,表示正数，用,1,表示负数；数值部分用二进制数的绝对值表示。,如：,+57,原,=,（,0011 1001,）,2 -57,原,=,（,1011 1001,）,2,2.,反码,正数的反码与原码相同；负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反（,0,变,1,，而,1,变,0,）。,如：,+57,反,=,（,0011 1001,）,2 -57,反,=,（,1100 0110,）,2,3.,补码,正数的补码与其原码相同；负数的补码为其绝对值按位求反后在最低位加,1,，即反码加,1,。,如：,+57,补,=,（,0011 1001,）,2 -57,补,=,（,1100 0111,）,2,结论：,正数：原码反码补码,负数：原码按位取反则为反码 ，,原码按位取反,1,为补码,22,1.3.4,常用编码,1.8421 BCD,码,BCD,码是将每一位十进制数用二进制数编码，它保留了十进制的权，数字则用二进制数表示，因而也称为二,-,十进制数。一般用标识符,BCD,表示,每位十进制数用4位二进制数来表示，8、4、2、1代表4位二进制数每一位的权。,23,2.ASCII,码,字母和符号统称为字符，这些字符就是,ASCII,码。,ASCII,码采用一个,8,位二进制数（即一个字节）来表示一个特定的字符。其中低,7,位作为字符的,ASCII,码值，最高位用作校验位。,b7b6b5,b4b3b2b1,000,001,010,011,100,101,110,111,0000,NUL,DLE,SP,0,P,、,p,0001,SOH,DC1,！,1,A,Q,a,q,0010,STX,DC2,“,2,B,R,b,r,0011,ETX,DC3,#,3,C,S,c,s,0100,EOT,DC4,$,4,D,T,d,t,0101,ENQ,NAK,%,5,E,U,e,u,0110,ACK,SYN,&,6,F,V,f,v,0111,BEL,ETB,7,G,W,g,w,1000,BS,CAN,（,8,H,X,h,x,1001,HT,EM,）,9,I,Y,i,y,1010,LF,SUB,*,：,J,Z,j,z,1011,VT,ESC,+,；,K,k,1100,FF,FS,N,n,1111,SI,US,/,?,O,o,DEL,24,