1、第1章机械工业出版社同名教材 配套电子教案,单片机原理与控制技术 第2版,第1章 微型计算机系统基本知识,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。,1-1 微型计算机和单片机的发展概况,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。,形成两大分支：,二、单片机的发展概况,可分为四个阶段:,目前，应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。,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
2、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。,80C51优点：,性能价格比高；,开发装置多；,国内技术人员熟悉；,芯片功能够用适用；,有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。,三、单片机的特点, 有优异的性能价格比。, 集成度高，体积小，可靠性好。, 控制能力强。, 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。, 易扩展。,四、单片机的应用, 智能化家用电器。, 办公自动化设备。, 商业营销设备。, 工业自动化控制。, 智能化通信产品。, 智能化仪表。, 汽车电子产品。, 航空航天系统和国防军事、尖端武器等。,五、单片机技术的发展趋势, 8位单片机仍然是主流机型
3、；, 全盘CMOS化趋势；, OTP ROM/Flash ROM成为ROM供应主流状态；, 推行串行扩展总线 ；, RISC体系结构大发展；, 实现全面低功耗管理 ；, 根据不同需求发展个性化单片机 ；, 大力发展专用型单片机；, 在单片机中嵌入驻机软件；,1-2 单片机系统组成概述,组成单片机系统的物理实体；,有两大部分组成:,对硬件使用和管理的程序。, 硬件：, 软件：,一、硬件, 微处理器 寄存器阵列：通用寄存器，专用寄存器； 运算器：累加器，暂存寄存器，标志寄存器，算术逻辑单元； 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。
4、总线分为： 数据总线 地址总线 控制总线, 存储器： 作用：存放程序和数据 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： MaskROM（掩膜ROM） OTPROM（One Time Programmable ROM） EPROM（Ultra-Violet Erasable Programmable ROM） E2PROM（Electrically EPROM） Flash ROM, 存储器结构 存储体； 地址译码器 ； 控
5、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。 存储器的读写操作 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。 输入/输出设备及其接口电路 输入设备； 输出设备； I/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： 机器语言 汇编语言 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,引言: 十进制数是人们习惯使用的进制。 计算机只能“识别”二进制数。 为了书写和识读方便，计
6、算机程序需要用十六进制数表示。 十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相互转换和运算方法，是学习计算机必备的基础知识。,一、二进制、十进制和十六进制数, 十进制数主要特点： 基数是10。有10个数码（数符）构成：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 进位规则是“逢十进一”。,【例】 1234.56 = 1103+2102+3101+4100+510-1+610-2 = 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 ” 。, 二进制数主要特点： 基数是2。只有两个数码：0 和 1。 进位规则是“逢二进
7、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 = 122 +121 +120 +12-1+12-2 = 7.75 其中，22、21、20、2-1、2-2 称为二进制数各数位的“ 权 ”, 十六进制数主要特点： 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。 进位规则是“逢十六进一”。十六进制数用尾缀H表示。 【例】A3.4H = 10161+3160+416-1 = 160+3+0.25 = 163.25 其中，163、162、1
8、61、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,二、数制转换 二进制数与十六进制数相互转换 二进制数转换成十六进制数 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； 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；, 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。, 十进制数整数转换成十六进制数的方法：除16取余法, 十进制数转换成二进制数、十六进制数, 十进制小数转换成二进制小数的方法：乘2取整法, 整数部分的转换, 十进制整数转换成二进制整数
9、的方法：除2取余法, 小数部分的转换, 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,【例】 00110101B+ 10011100B, 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）。,11010001B,【例】 10110101B- 10011100B,规则：0 0 = 0，1 0 = 0，1 1 = 0，0 1 = 1（向高位借1）。, 二进制数减法运算,00011001B,1101, 二进制数乘法运算,规则：00=0，10=01=0，11=1。,【例】 1101B 1001B,11101
10、01B,+ 1101, 二进制数除法运算,规则：00=0，01=0，11=1。, 二进制数“与”运算,规则：0 0 = 0，1 0 = 0，1 0 = 0，1 1 = 1。,规则： 0 0 = 0，1 0 = 0，1 1 = 0，0 1 = 1。, 二进制数“或”运算, 二进制数“异或”运算,规则：00 = 0，01 = 1，10 = 1，11 = 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。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符号位
11、 数值位,X反 =X原数值位取反，符号位不变。,在计算机中，机器数有三种表示方法： 即原码、反码和补码。,采取补码运算，可以将减法转换成加法运算。, 对于正数：,X原 =X反 =X补, 对于负数：,X补 =X反 + 1,原码、反码和补码对应关系表,1-4 常用编码,8421 BCD码称为二-十进制数或简称BCD码 (Binary Coded Decimal Code)，用标识符BCD表示。,特点：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。,一、8421 BCD码, 编码方法 二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符09用4位二进制码 0000 1001 表示而已； 每4位以内按二进
12、制进位； 4位与4位之间按十进制进位。 转换关系 BCD码与十进制数相互转换关系 BCD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= 0110 0111BCD,需要指出的是:决不能把01100111BCD误认为二进制码01100111B，二进制码01100111B的值为103，而01100111BCD 的值为67，显然两者是不一样的。, BCD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，10101111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。,若相加后的低4位（或高4位）二进制数大于9，或大于15（即低4位或高4位的最高位有进位），则应对低4位（或高4位）加6修正。,修正方法：,二、ASCII码,用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码（American Standed Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）。,作用：,ASCII编码表,ASCII码用7位二进制数表示：高3位组 低4位组 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1,
