2022年单片机应用课件.ppt

第1章 基础知识 第第1 1章章 基础知识基础知识 1.1 微型计算机的组成及工作原理微型计算机的组成及工作原理 1.2 单片机概述单片机概述 1.3 计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.4 二进制数的运算二进制数的运算 第1章 基础知识 1.1 微型计算机的组成及工作原理微型计算机的组成及工作原理1.1.1 微型计算机基本概念微型计算机基本概念1.微处理器微处理器(CPU)2.微型计算机微型计算机3.主要部件主要部件:微处理器、内部存储器、输入微处理器、内部存储器、输入/输出输出I/O接口接口4.主主要要功功能能：数数据据处处理理、程程序序存存储储、与与外外部部设设备备进进行行信信息息交交换换 第1章 基础知识 1.1 微型计算机的组成及工作原理微型计算机的组成及工作原理1.1.2 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成微处理器CPUROMRAMI/O接口外部设备ABDBCB第1章 基础知识 1.1 微型计算机的组成及工作原理微型计算机的组成及工作原理1.1.3 微型计算机工作原理微型计算机工作原理 根据冯诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为:存储程序和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据,通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的一条条指令,加以分析并执行规定的操作。第1章 基础知识 1.2 单片机概述单片机概述 1.名称名称2.通用单片机和专用单片机通用单片机和专用单片机3.单片机与单片机系统单片机与单片机系统4.单片机应用系统与单片机开发系统单片机应用系统与单片机开发系统5.单片机的程序设计语言和软件单片机的程序设计语言和软件第1章 基础知识 第1章 基础知识 1.2 单片机概述单片机概述 1.2.2.2 MCS-51单片机系列单片机系列按其内部资源配置的不同按其内部资源配置的不同,分为两个子系列和四种类型分为两个子系列和四种类型第1章 基础知识 主要功能：数据处理、程序存储、与外部设备进行信息交换+0反=00000000B,而-0反=11111111B5=5102+5101+5100+510-1十进制数有两个主要特点:当R=8 时,称为八进制。(503)8=582+081+380例 8 将（4A5B.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2(1)整数部分:除基取余法。5,这个数可以写成555.信息和通信产品 e.例 5 将（101011.存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据,通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。2 单片机概述10100)2=(250.1.2 单片机概述单片机概述 1.2.3 单片机的应用单片机的应用1.应用的特点应用的特点 a.控制系统在线应用控制系统在线应用 b.软硬件结合软硬件结合 c.应用现场环境恶应用现场环境恶劣劣 d.应用的广泛性及重要意义应用的广泛性及重要意义2.应用的领域应用的领域3.a.工业自动化工业自动化 b.仪器仪表仪器仪表 c.家用电器家用电器 d.信信息和通信产品息和通信产品 e.军事装备军事装备 第1章 基础知识 1.3 计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.3.1 进位计数制进位计数制 按进位原则进行计数的方法,称为进位计数制。十进制数有两个主要特点:（1）有 10 个不同的数字符号:0、1、2、9;（2）低 位 向 高 位 进 位 的 规 律 是“逢 十 进 一”。因此,同一个数字符号在不同的数位所代表的数值是不同的。如555.5中 4 个 5分别代表500、50、5 和 0.5,这个数可以写成555.5=5102+5101+5100+510-1 式中的10称为十进制的基数,10、101、100、10-1称为各数位的权。第1章 基础知识 任意一个十进制数N都可以表示成按权展开的多项式:其中,di543.21=5102+4101+3100+210-1+110-2第1章 基础知识 一般而言,对于用 R 进制表示的数 N ,可以按权展开为 式中,ai 是 0、1、（R-1）中的任一个,m、n是正整数,R是基数。在 R 进制中,每个数字所表示的值是该数字与它相应的权Ri的乘积,计数原则是“逢 R进一”。第1章 基础知识 1.二进制数二进制数 当 R=2 时,称为二进位计数制,简称二进制。在二进制数中,只有两个不同数码:0和1,进位规律为“逢二进一”。任何一个数 N,可用二进制表示为 例如,二进制数 1011.01 可表示为(1011.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2 第1章 基础知识 2.八进制数八进制数 当R=8 时,称为八进制。在八进制中,有 0、1、2、7 共 8 个不同的数码,采用“逢八进一”的原则进行计数。如（503)8可表示为(503)8=582+081+380 第1章 基础知识 3.十六进制十六进制 当R=16时,称为十六进制。在十六进制中,有 0、1、2、9、A、B、C、D、E、F共 16个不同的数码,进位方法是“逢十六进一”。例如,（3A8.0D）16可表示为（3A8.0D)16=3162+10161+8160+016-1+1316-2 第1章 基础知识 各种进位制的对应关系 十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F7111771610000201081000108第1章 基础知识 1.3.2 不同进制间的相互转换不同进制间的相互转换 1.二、二、八、八、十六进制转换成十进制十六进制转换成十进制 例例 1 将数(10.101)2,(46.12)8,(2D.A4)16转换为十进制。（10.101)2=121+020+12-1+02-2+12-3=2.625 (46.12)8=481+680+18-1+28-2=38.156 25 (2D.A4)16=2161+13160+1016-1+416-2=45.640 62 第1章 基础知识 2.十进制数转换成二、八、十六进制数十进制数转换成二、八、十六进制数 任意十进制数 N 转换成 R 进制数,需将整数部分和小数部分分开,采用不同方法分别进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。(1)整数部分:除基取余法。分别用基数 R 不断地去除 N 的整数,直到商为零为止,每次所得的余数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最低有效数字,最后得到的为最高有效数字。第1章 基础知识 例例 2 将（168)10转换成二、八、十六进制数。第1章 基础知识 (2)小数部分:乘基取整法。分别用基数 R(R=2、8或16）不断地去乘N的小数,直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数字,最后得到的为最低有效数字。第1章 基础知识 故：(0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16 第1章 基础知识 例例 4 将将（168.645)10转换成二、八、十六进制数。根据例2、例 3 可得 （168.645)10=(10101000.10100)2=(250.51217)8=(A8.A51EB)16 第1章 基础知识 3.二进制与八进制之间的相互转换二进制与八进制之间的相互转换 由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始分别向左、右两边各以3位为一组进行二八换算:若不足 3 位的以 0 补足,便可将二进制数转换为八进制数。反之,采用“一分为三”的原则,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。例例 5 将（101011.01101)2转换为八进制数。101 011 .011 010 5 3 .3 2 即 （101011.01101)2=(53.32)8 第1章 基础知识 例例 6 将(123.45)8转换成二进制数。1 2 3 .4 5001 010 011 .100 101 即 （123.45)8=(1010011.100101)第1章 基础知识 例例 7 将（110101.011)2转换为十六进制数。0011 0101 .0110 3 5 .6 即 （110101.011)2=(35.6)16 第1章 基础知识 例例 8 将（4A5B.6C)16转换为二进制数。4 A 5 B .6 C0100 1010 0101 1011 .0110 1100即 （4A5B.6C)162 第1章 基础知识 1.4 二进制数的运算二进制数的运算 1.4.1 二进制数的算术运算二进制数的算术运算 二进制数只有 0和1两个数字,其算术运算较为简单,加、减法遵循“逢二进一”、“借一当二”的原则。1.加法运算加法运算规则:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(有进位)第1章 基础知识 例例 1 求1001B+1011B。第1章 基础知识 2.减法运算减法运算规则:0-0=0;1-1=0;1-0=1;0-1=1(有借位)例例 2 求1100B-111B。第1章 基础知识 3.乘法运算乘法运算规则:00=0;01=10=0;11=1例例 3 求1011B1101B。第1章 基础知识 即 10100101B/1111B=1011B 4.除法运算除法运算规则:0/1=0;1/1=1例例 4 求10100101B/1111B 第1章 基础知识 1.4.2 二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算 1.“与与”运算运算 “与”运算是实现“必须都有,否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。运算符为“”,其运算规则如下:00=0,01=10=0,11=1 例例 5 若X=1011B,Y=1001B,求XY。.即 XY=1001B 第1章 基础知识 2.“或或”运算运算 “或”运算是实现“只要其中之一有,就有”这种逻辑关系的一种运算,其运算符为“+”。“或”运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=1 例例 6 若X=10101B,Y=01101B,求X+Y。101010110111101+即 X+Y=11101B 第1章 基础知识 第1章 基础知识 4.“异或异或”运算运算 “异或”运算是实现“必须不同,否则就没有”这种逻辑的一种运算,运算符为“”。其运算规则是:例例 8 若X=1010B,Y=0110B,求XY。101001101100即 XY=1100B 第1章 基础知识 1.4.3 带符号数的表示带符号数的表示 1.机器数及真值机器数及真值 计算机在数的运算中,不可避免地会遇到正数和负数,那么正负符号如何表示呢？由于计算机只能识别0和1,因此,我们将一个二进制数的最高位用作符号位来表示这个数的正负。规定符号位用“0”表示正,用“1”表示负。例如,X=-1101010B,Y=+1101010B,则X表示为:11101010B,Y表示为01101010B。第1章 基础知识 2.数的码制数的码制 设X=Xn-2Xn-3X1X0，其中Xi是一位二进制数I=1,2.n-2 若X=+Xn-2Xn-3X1X0,则X原=0Xn-2Xn-3X1X0=X;若X=Xn-2Xn-3X1X0,则X原=1Xn-2Xn-3X1X0。+0原=00000000B,而-0原=10000000B,若X=+Xn-2Xn-3X1X0,则X反=X原若X=Xn-2Xn-3X1X0,则X反=1Xn-2Xn-3X1X0。+0反=00000000B,而-0反=11111111B 若X=+Xn-2Xn-3X1X0,则X补=X原若X=Xn-2Xn-3X1X0,则X补=X反。第1章 基础知识 补码在计算机中的应用补码在计算机中的应用补 补 补补（）补 补 补补连同符号位一起求反在补码运算中，符号位一起加入计算，溢出部分不影响计算结果，但不能超出可表示的范围。第1章 基础知识 1.4.4定点数和浮点数定点数和浮点数 1.定点法定点法 定点法中约定所有数据的小数点隐含在某个固定位置。对于纯小数,小数点固定在数符与数值之间;对于整数,则把小数点固定在数值部分的最后面,其格式为 纯小数表示:数符.尾数 数 符尾 数.小数点数 符尾 数.小数点第1章 基础知识 第1章 基础知识 1.5 BCD码和码和ASCII 码码 1 BCD码码 十进制数 8421BCD码 十进制数 8421BCD码 00000501011000160110200107011130011810004010091001表1.2 8421BCD编码表 第1章 基础知识 例例 1 写出69.25的BCD码。根据表 1.2,可直接写出相应的BCD码:69.25=（01101001.00100101）BCD 第1章 基础知识 1.5.2 ASCII码码 表 1.3 ASCII 码 表