1章单片机基础.

第1章单片机基础知识第1章单片机基础知识1.1微型计算机概述1.2单片机概述1.3计算机中的数制和码制第1章单片机基础知识1.1微型计算机概述1.1.1基本概念1、微处理器（CPU）2、微型计算机：由CPU、存储器、I/O接口电路和系统总线等组成。单片机3、微型计算机系统：由微型计算机再配置必要的外围设备和系统软件组成。PC机即为常见的微型计算机系统。第1章单片机基础知识1.1微型计算机概述1.1.2微型计算机的组成1、CPU包括运算器、控制器、寄存器等。运算器：主要用于对二进制数进行算术运算和逻辑操作；控制器：计算机的中枢寄存器：临时存放第1章单片机基础知识1.1微型计算机概述1.1.2微型计算机的组成2、存储器（ROM和RAM）bit：计算机存储信息的最小单位Byte：存储容量的单位。B,KB,MB,GBROM：掩膜型ROM,PROM,EPROM,EEPROM,FlashMemoryRAM:系统断电之后内容消失。内存第1章单片机基础知识1.1微型计算机概述1.1.2微型计算机的组成3、I/O接口与外围设备CPU外围设备工作速度，电压，信息4、总线（DB,AB,CB）DB：作用，双向，条数=计算机的字长，如8051(8位机)AB：单向，地址，如存储器的容量是64KB，=64KI/O接口162第1章单片机基础知识1.1微型计算机概述1.1.2微型计算机的组成CB：双向，两类控制信号：计算机发出的读、写等信号；存储器或外设产生的状态信息。例如，CPU向存储器中写信息第1章单片机基础知识优点：使用单片机做设计，降低硬件成本；体积小，适合设计小型而且较简单的控制系统。单片机与个人PC机相比较缺点：由于单片机芯片设计及制造技术方面的原因，在有限的芯片上无法设计出太多的内存空间，因此单片机上的ROM及RAM的容量都比较小。第1章单片机基础知识个人PC中的CPU一块要卖多少块钱？单片机的？计算机的主要用途是科学计算、数据处理、图象分析、数据库人工智能、数字模拟与仿真等。所以CPU发展的动力在于人类无止境的海量数位运算的需求。286、386……586、奔腾等，系统速度越来越快，功能越来越强.价格高。单片机：价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。第1章单片机基础知识单片机的功能肯定不如PC机强，干吗要学它呢？实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用PIII？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。第1章单片机基础知识1.2单片机概述单片机的特点（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。（2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。（3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。（4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。返回本章首页第1章单片机基础知识单片机的发展与应用第一代（1974-1976）：1974年美国仙童公司生产第一个4位单片机F8问世。发展了各种4位机，多用于家用电器、计算器、玩具。一、单片机的历史第三代（1980-1983）：为高级8位机阶段，发展了高性能8位机，代表产品：IntelMCS-51系列。普遍带串口，有多级中断处理系统，多个16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大。寻址范围可达64KB。有的带A/D转换器。用于智能终端、局部网络接口。第四代：1983年以后，16位单片机阶段。发展了MCS-96系列16位机，功能强大，价格迅速下降。片内含有A/D、可用于电机控制；网络通讯能力增强。第二代（1976-1980）为初级8位机阶段，发展了各种中、低档8位机。代表产品：Intel8048。片内含有多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器，寻址范围不大于4KB，无串口。可满足一般工业控制和智能化仪表需要。第1章单片机基础知识单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。MCS-51单片机是目前世界上应用最为广泛的单片机系列。从最早的8031、8051、8751到后来的89C51、89C2051，兼容MCS-51结构和指令.但具有各种新特性的单片机层出不穷，几乎所以单片机厂家的产品中都可以找到兼容MCS-51的成员，熟悉了MCS-51系列的编程和应用就意味着拥有了一个庞大的单片机家族，可以适合绝大多数单片机应用场合。第1章单片机基础知识二、单片机的发展状况1、CPU的改进采用双CPU结构，以提高处理能力。例：Rockwell公司的R6500/21和R65c29增加数据总线宽度例：NEC公司的uPD-7800将ALU作成16位运算部件，内部采用16位数据总线。采用流水线结构，具有很高的运算速度串行总线结构I2C和DDB三条数据总线代替现行的8位数据总线，从而大量减少单片机引线，降低成本。例：Philips公司的MAB8420、SCC83C512、存储器的发展主要解决容量、ROM的易写、不丢以及软件保密等。第1章单片机基础知识3、片内I/O的状况一般单片机都有较多并行口，以满足外围设备、芯片扩展电路的需求，中高档机还配有串口，以满足多机通讯功能要求。（1）传感器接口；(2)各种工业对象的电气接口；（3）驱动的功率接口；（4）人机对化接口；（5）通讯网络接口。高速I/O能力、中断处理能力、A/D、D/A的速度和精度、位操作能力、功率驱动能力、程序运行监控能力、信号实时处理能力等。4、片内集成更多的外围功能器件。A/D、D/A、DMA控制器、频率合成器、声音发生器、译码驱动器、CRT控制器等。5、半导体工艺技术的发展集成度提高（0.6um工艺）低功耗化（CMOS）总之将向高性能、高可靠性、网络化、低电压、低功耗、低噪音、低成本的方向发展。第1章单片机基础知识单片机的出现是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机的微小体积和极低的成本，使其可广泛地嵌入到如仪器仪表、工业控制单元、汽车电子系统、办公自动化设备、家用电器、机器人、个人信息终端及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。第1章单片机基础知识单片机应用领域1.单片机在智能仪器仪表中的应用；2.单片机在工业测控中的应用；3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；4.单片机在日常生活及家电中的应用；5.单片机在办公自动化方面。第1章单片机基础知识一个液晶显示的数字式温度计第1章单片机基础知识出租车计价器及电子称第1章单片机基础知识第1章单片机基础知识1.中国单片机公共实验室2.单片机世界广州站3.乐清单片机联盟4.科宇单片机工作室5.~dz200051单片机世界第1章单片机基础知识一、计数制日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制、八进制和十六进制等。基数小于10的计数制，可用十进制相应的数码作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组成。数码在数中的位置不同，其值也不同。返回本节1.3计算机中的数制和码制第1章单片机基础知识二、二进制数（用B表示）以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括0和1两个数码，很容易用电子元件的两种不同的状态来表示，例如，用高电平表示1，用低电平表示0。所以，计算机中通常采用二进制数。二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是做移位加法，除法则是移位减法。返回本节第1章单片机基础知识三、十六进制数（用H表示）为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表所示。在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数转换为十六进制数。第1章单片机基础知识四、不同进制数之间的转换1．二进制转换为十进制基本方法：将二进制数按权展开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数。2．十进制到二进制的转换——“除2取余”l十进制整数转换为二进制整数l十进制小数转换为二进制小数l带小数的十进制数转换为二进制数3.十进制到十六进制的转换——“连除取余”第1章单片机基础知识4．二进制、十六进制之间的相互转换将二进制数转换为十六进制数，从低位开始，每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数。如最后一组不足四位，需在左边补0。用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制数直接转换成相应的二进制数。5.几种数制的基本运算（加减）返回本节二进制与十进制、十六进制的转换有专用的计算器。电脑:程序-附件-计算器-查看-科学型第1章单片机基础知识五、数制书写约定在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后缀来表示各种进制的数。例如：B（Binary）——表示二进制数。D（Decimal）——表示十进制数，一般D可省略，即无后缀的数字为十进制数。H（Hexadecimal）——表示十六进制数。返回本节第1章单片机基础知识六、计算机中带符号数的表示方法1．原码、反码和补码l原码：在符号位中用0表示正、用1表示负的二进制数，称为原码。例如，x1=＋1110111B，[x1]原=01110111Bx2=－1110111B，[x2]原=11110111B数0可能是＋0或－0。因此，0在原码中形式：[＋0]原=00000000B，[－0]原=10000000B第1章单片机基础知识l反码：正数的反码=原码；负数的反码=原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取反，即将各位的1变成0，0变成1。例如，x1=＋13，[x1]反=[＋13]原=00001101B。又如，x2=－13，[x2]原=[－13]原=10001101B，[x2]反=[－13]反=11110010B。第1章单片机基础知识l补码：正数的补码=原码；负数的补码=反码＋1。例如，x1=＋1101101B，[x1]补=[＋13]原=01101101B。又如，x2=－1101101B，[x2]反=10010010B，[x2]补=10010011B。在补码表示中，“0”是唯一的。即[±0]补=00000000B2.补码的加减运算在计算机中，不论加法和减法，都化为补码的加法运算，结果也是补码的形式。计算机只给出结果的补码形式。例：用补码形式计算18-12=？-18+12=？在带符号数的补码运算中，由于符号位占用1位，数值位只有7位，所以可以表示的数值范围为-128D~+127D。若计算结果超出该范围，即出现“溢出”错误。如计算64+65=？第1章单片机基础知识七、计算机常用编码常见的编码有BCD码、ASCII码等。1．BCD码（二—十进制编码）是一种用二进制编码的十进制数，称BCD码。BCD码用标准的8421的纯二进制码的十六个状态中的十个。用BCD码表示十进制数，只要将每位十进制数用适当的四位二进制码代替即可。BCD码的运算：BCD码的“十进制调整”3+4=0011BCD+0100BCD=0111BCD=79+4=1001BCD+0100BCD=1101?第1章单片机基础知识2．ASCII码（字母和符号的编码）微机普遍采用的是ASCII码。ASCII码是一种