电子教本单片机原理跟运用技术文档.docx

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电子教案——单片机原理与应用技术

第一章

课程名称单片机原理与应用技术

所属学校山东英才职业技术学院

所在院系计算机电子信息工程学院

课程层次（专）专科（高职高专

课程类型●理论课（含实践）●实践（验）课

所属一级学科名称计算机

所属二级学科名称自动化

课程负责人刘捷

联系电话0531-********

山东英才职业技术学院

第1章微型计算机系统基本知识

Ø教学要求

1．了解微型计算机和单片机的发展概况。

2．掌握单片机系统组成。

3．熟悉计算机中数的表示方法及运算。

4．掌握常用编码形式

Ø教学手段多媒体课件

Ø教学重点单片机系统组成

Ø教学课时2学时

Ø教学内容：

§1-1微型计算机和单片机的发展概况

微型计算机具有体积小，功耗低重量轻，价格低，可靠性高，开发使用简便等一系列优点，自问世以来得到了非常广泛的应用。

一、微型计算机的发展概况

1、PC机：

PC机系统全力实现海量高速数据处理，兼顾控制功能。

2、单片机：

单片机系统全力满足测控对象的测控功能，兼顾数据处理能力。

二、单片机的发展概况

可分为四个阶段:

第一阶段：

单片机探索阶段。

第二阶段：

单片机完善阶段。

第三阶段：

8位机和16位机争艳阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。

第四阶段：

微控制器全面发展阶段。

目前，应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。

80C51优点：

①性能价格比高；

②开发装置多；

③国内技术人员熟悉；

④芯片功能够用适用；

⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。

三、单片机的特点

⑴有优异的性能价格比。

⑵集成度高，体积小，可靠性好。

⑶控制能力强。

⑷低功耗,低电压,便于生产便携式产品。

⑸易扩展。

四、单片机的应用

五、单片机技术的发展趋势

⑴8位单片机仍然是主流机型；

⑵全盘CMOS化趋势；

⑶OTPROM/FlashROM成为ROM供应主流状态；

⑷推行串行扩展总线;

⑸RISC体系结构大发展；

⑹实现全面低功耗管理；

⑺根据不同需求发展个性化单片机；

⑻大力发展专用型单片机；

⑼在单片机中嵌入驻机软件；

§1-2单片机系统组成概述

有两大部分组成:

1硬件：

组成单片机系统的物理实体

2软件:

对硬件使用和管理的程序。

组成单片机系统的物理实体；

一、硬件

⒈微处理器

⑴寄存器阵列：

通用寄存器，专用寄存器；

⑵运算器：

累加器，暂存寄存器，标志寄存器，算术逻辑单元；

⑶控制器：

程序计数器PC，指令寄存器，指令译码器，定时和控制逻辑电路。

2.总线：

用于传送信息的公共途径。

总线分为：

⑴数据总线

⑵地址总线

⑶控制总线

⒊存储器：

作用：

存放程序和数据

⑴存储器分类

RAM

特点：

读写速度快，可随机写入或读出，读写方便；

电源断电后，存储信息丢失。

作用：

存放各种数据。

ROM

特点：

信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。

作用：

存放固定程序和数据。

ROM分类：

①MaskROM（掩膜ROM）

②OTPROM（OneTimeProgrammableROM）

③EPROM（Ultra-VioletErasableProgrammableROM）

④E2PROM（ElectricallyEPROM）

⑤FlashROM

⑵存储器结构

①存储体；

②地址译码器；

③控制电路：

片选控制、读/写控制和带三态门的输入/输出缓冲电路。

⑶存储器的读写操作

⑷堆栈：

暂时存放子程序断口地址、中断断口地址和其他需要保存的数据。

⒋输入/输出设备及其接口电路

⑴输入设备；

⑵输出设备；

⑶I/O接口电路。

输入输出设备一般不能与CPU直接相连，而是通过某种电路完成寻址、数据缓冲、输入输出控制、功率驱动、A/D、D/A等功能，这种电路称为I/O接口电路。

二、软件

单片机程序设计语言可分为三类：

⑴机器语言

⑵汇编语言

⑶高级语言

MCS-51型单片机使用汇编语言。

§1-3计算机中数的表示方法及运算

一、二进制、十进制和十六进制数

⒈十进制数

主要特点：

①基数是10。

有10个数码（数符）构成：

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

②进位规则是“逢十进一”。

【例】

1234.56

=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

=1000+200+30+4+0.5+0.06

上述，103、102、101、100、10-1、10-2

称为十进制数各数位的“权”。

⒉二进制数

主要特点：

①基数是2。

只有两个数码：

0和1。

②进位规则是“逢二进一”。

每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。

二进制数用尾缀B作为标识符。

【例】

111.11B

=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2

=7.75

其中，22、21、20、2-1、2-2称为二进制数各数位的；

⒊十六进制数

主要特点：

①基数是16。

共有16个数符构成：

0、1、¡、9、A、B、C、D、E、F。

其中，

A、B、C、D、E、F代表的数值分别为

10、11、12、13、14、15。

②进位规则是“逢十六进一”。

十六进制数用尾缀H表示。

【例】A3.4H

=10×161+3×160+4×16-1

=160+3+0.25

=163.25

其中，163、162、161、160、16-1、16-2称为十六进制数各数位的“权”。

十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表

十进制数

十六进制数

二进制数

十进制数

十六进制数

二进制数

0

00H

0000B

11

0BH

1011B

1

01H

0001B

12

0CH

1100B

2

02H

0010B

13

0DH

1101B

3

03H

0011B

14

0EH

1110B

4

04H

0100B

15

0FH

1111B

5

05H

0101B

16

10H

00010000B

6

06H

0110B

17

11H

00010001B

7

07H

0111B

18

12H

00010010B

8

08H

1000B

19

13H

00010011B

9

09H

1001B

20

14H

00010100B

10

0AH

1010B

21

15H

00010101B

二、数制转换

⒈二进制数与十六进制数相互转换

⑴二进制数转换成十六进制数

①整数部分：

自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代；

②小数部分：

自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；

③十进制数整数转换成十六进制数的方法：

除16取余法

2.十六进制数转换成二进制数

每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。

二进制

十六进制

二进制

十六进制

0000

0

1000

8

0001

1

1001

9

0010

2

1010

10

0011

3

1011

11

0100

4

1100

12

0101

5

1101

13

0110

6

1110

14

0111

7

1111

15

⒊十进制数转换成二进制数、十六进制数

⑴整数部分的转换

①十进制整数转换成二进制整数的方法：

除2取余法

②十进制数整数转换成十六进制数的方法：

除16取余法

⑵小数部分的转换

①十进制小数转换成二进制小数的方法：

乘2取整法

②十进制小数转换成十六进制小数的方法：

乘16取整法

三、二进制数和十六进制数运算

⒈二进制数加法运算

规则：

0+0=0，0+1=1+0=1，1+1=0（向高位进1）。

⒉二进制数减法运算

规则：

0–0=0，1–0=0，1–1=0，0–1=1（向高位借1）。

⒊二进制数乘法运算

规则：

0×0=0，1×0=0×1=0，1×1=1

⒋二进制数除法运算

规则：

0÷0=0，0÷1=0，1÷1=1。

⒌二进制数“与”运算

规则：

0∧0=0，1∧0=0，1∧0=0，1∧1=1。

⒍二进制数“或”运算

规则：

0∨0=0，1∨0=0，1∨1=0，0∨1=1。

⒎二进制数“异或”运算

规则：

0⊕0=0，0⊕1=1，1⊕0=1，1⊕1=0。

8.十六进制数运算

先将十六进制数转换成二进制数，然后根据二进制运算法则进行运算，再转换成十六进制数。

四、原码、反码和补码

数的正负表示形式：

D7=1表示负数，D7=0表示正数。

D7D6D5D4D3D2D1D0

符号位数值位

在计算机中，机器数有三种表示方法：

即原码、反码和补码。

原码、反码和补码对应关系表

无符号二进制数

无符号十进制数

原码

反码

补码

00000000

0

+0

+0

0

00000001

1

+1

+1

+1

00000010

2

+2

+2

+2

…

…

…

…

…

01111101

125

+125

+125

+125

01111110

126

+126

+126

+126

01111111

127

+127

+127

+127

10000000

128

-0

-127

-128

10000001

129

-1

-126

-127

10000010

130

-2

-125

-126

…

…

…

…

…

11111101

253

-125

-2

-3

11111110

254

-126

-1

-2

11111111

255

-127

-0

-1

§1-4常用编码

8421BCD码称为二-十进制数或简称BCD码（BinaryCodedDecimalCode），用标识符[¡¡]BCD表示。

⒈编码方法

二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符0～9用4位二进制码0000～1001表示而已；

每4位以内按二进制进位；

　4位与4位之间按十进制进位。

⒉转换关系

⑴BCD码与十进制数相互转换关系

⑵BCD码与二进制数相互转换关系

BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。

【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。

解：

01000011B=67=[01100111]BCD

⒊BCD码运算

BCD码用4位二进制数表示，但4位二进制数最多可表示16种状态，余下6种状态，1010～1111在BCD编码中称为非法码或冗余码。

在BCD码的运算中将会出现冗余码，需要作某些修正，才能得到正确的结果。

二、ASCII码

用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码（AmericanStandedCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准代码）。

ASCII编码表

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

<

L

\

l

|

1101

CR

GS

-

=

M

]

m

}

1110

SO

RS

.

>

N

Ω

n

～

1111

SI

US

/

?

O

―

o

DEL

ASCII码用7位二进制数表

高3位组低4位组

b7b6b5b4b3b2b1