1、单片机原理及应用,张仁彦电话： 86057526-605Email： 公共Email： (密码：20070509) 办公室： J11-328,课程特点,专业基础课理论性、实践性都很强知识点多、抽象、入门难,课程内容,掌握单片机的基本工作原理单片机的汇编语言程序设计单片机的接口技术 目标形成单片机软/硬件开发的初步能力,参考书,公茂法,黄鹤松,杨学蔚.MCS-51/52单片机原理与实践.北京:北京航空航大学出版社,2009魏立峰,王宝兴.单片机原理与应用技术.第1版,北京:北京大学出版社,2006胡汉才.单片机原理及其接口技术.第1版,北京:清华大学出版社,1996,网络资源, 周立功单片机 单
2、片机学习网站,有关本课程学习的几点建议,本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理本课程实践性、应用性很强预习、听课、复习、作业、实验都重要,章节安排,第 1 章 绪论第 2 章 MCS-51单片机的结构和原理第 3 章 MCS-51单片机的指令系统第 4 章 MCS-51内部标准功能单元第 5 章 MCS-51外部并行接口扩展技术第 6 章 串行总线接口技术第 7 章 MCS-51应用系统开发与设计第 8 章 AT89系列单片机简介,影响计算机发展的重要人物(1),世界上第一台机械式计算机(1642)帕斯卡PASCAL (法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者),计算过程自动化巴贝奇Babb
3、age（英国剑桥大学科学家）“计算机之父”提出“解析机”设想，即自动计算的思想,逻辑代数(又称布尔代数)布尔(G.Boole)英国数学家,影响计算机发展的重要人物(2),布尔代数和继电器开关电路之间架起桥梁申农(C. Shannon) 美国数学家“信息论之父”,图灵机 图灵 (Alan Turing )“人工智能之父”1936年，图灵在一篇名为可计算数学的论文中首次提出了有关计算机的理论，其中最重要的三点为后世带来了极其深远的影响：计算机的抽象定义 “通用计算机(Universal Machine)”的设想 “存在任何计算机都无法解决的问题”的想法。,Artificial Intelligen
4、ce,研究人类智能活动的规律构造具有一定智能的人工系统研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术,人的行为,运算（算数、逻辑）记忆控制行为,冯.诺依曼,有例子吗？,计算机组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分,计算机工作原理,计算机存储程序的工作原理（1946年）把程序本身当作数据来对待同样的方式储存执行程序前程序和数据内存储器在执行程序时CPU根据当前程序指针的内容取出指令执行指令后再取出下一条指令并执行如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行,冯.诺依曼,计算机的工作过程,不断地取指令、
5、执行指令最后将计算的结果存入指令指定的存储器地址中,电子计算机的发展,经历了五个时代电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机智能计算机,ENIACElectronic Numerical Integrator,1947年贝尔实验室发明了晶体管,第一个半导体集成电路1958年,计算机,巨型机,微型机,通用微机,单片机,通用单片机,专用单片机,小型机,什么是计算机？(1),多板微型计算机,个人电脑,微机主板,什么是计算机？ (2),单板微型计算机,什么是计算机？ (3),单片微型计算机嵌入式(Embedded)计算机,单片机与PC机的比较（1）,嵌入式(Embedded
6、)计算机,单片机与PC机的比较（2） P3表11,单片机芯片,开关输入,LED显示,数码管显示,串行模块,键盘输入,鼠标输入,CRT或LED显示器输出,主机内有CPU、存储器等部件,微型计算机的类型,多板微型计算机 (Multiboard Microcomputer)单板微型计算机 (Single Board Microcomputer)单片微型计算机 (Single Chip Microcomputer),微机原理及应用,单片机原理及应用,微型计算机结构框图,由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成,嵌入式控制器系统级芯片微控制器(MCU Microcontroller Un
7、it),冯.诺依曼,现代计算机技术的两大分支,通用计算机系统的技术要求：高速、海量的数值计算发展方向：总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大 嵌入式计算机系统的技术要求：对象的智能化控制能力发展方向：与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性,第1章 绪论,1. 单片机的基本结构2. 单片机的发展及发展趋势3. 单片机的特点及其应用4. 单片机的分类5. 单片机应用系统的结构及开发过程6. 相关基础知识,1. 单片机的基本结构,(1) CPU字长：4位、8位、16位、32位(2) 存储器ROM(程序存储器，容量大)和RAM(数据存储器，容量小)分开编址哈佛结构(3) I/O接口串行和
8、并行(4) 特殊功能部件定时器/计数器、A/D、D/A,冯.诺伊曼结构？,2. 单片机的发展及发展趋势,(1)单片机的发展 CPU第一阶段：4位第二阶段：低中档8位Intel公司的MCS-48系列单片机第三阶段：高档8位Intel公司的MCS-51系列单片机第四阶段：8位巩固发展，16位、32位推出Intel公司的16位MCS-96系列单片机,高档8位概述 MCS-51系列为代表,奠定了通用总线型单片机体系结构完善的外部总线CPU外围功能单元的集中管理模式体现工控特性的位置空间及位操作方式指令系统丰富、完善，增加突出控制功能指令,配置一个8位CPU并行I/O口，32根I/O口线一个串行口两个定
9、时/计数器4K Byte 的 ROM128 Byte 的 RAM有的片内带有 A/D 转换接口,(2)单片机的发展趋势低功耗CMOS化片内存储器大容量化CPU高性能化：加快指令运算速度，并加强了位处理功能、中断、定时功能外围电路内装化（微型单片化）增强I/O口功能：增大驱动能力，设置高速I/O低噪声与高可靠性主流与多品种共存,3. 单片机的特点及其应用,(1)单片机的特点性价格比高集成度高、体积小、可靠性高控制功能强系统扩展、配置较典型、规范“嵌入式控制器”低功耗器件经久耐用,(2)单片机的应用,智能仪器仪表工业控制,交直流电压电流表,数控线切割机床,数字式测角仪,数控车床,家用电器电饭煲、洗
10、衣机、电冰箱、空调机、彩电在计算机网络和通信手机、电话机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信医疗设备,医用呼吸机,4. 单片机的分类,(1)常用单片机系列介绍,(2)MCS-51单片机的分类两个子系列和4种类型,51子系列是基本型，而52子系列属于增强型(3)与MCS-51系列兼容的单片机以8051为内核的单片机,(4)Atmel公司AT89系列单片机的识别方法89系列单片机的型号编码说明：组成：前缀、型号、后缀格式：AT89CXXXXXXXX其中：AT是前缀89C X X X X是型号X X X X是后缀,：该器件是ATMETAL公司产品,：器件型号数,例 AT89C2051-24PIAT表
11、示是Atmel 公司的产品9表示内部含FLASH存储器C表示是CMOS产品2051表示器件型号数24表示速度为24MHZP表示塑料双列直插DIP封装I表示工业产品，温度范围为-40+85,5. 单片机应用系统的结构及开发过程,(1)单片机应用系统的结构,(2)单片机系统的开发过程,6. 相关基础知识,(1)数制及其转换,各种进位制的对应关系,例将十进制数25转换成二进制数,所以（25）D=11001B,例将十进制数0.625转换成二进制数,所以（0.625）D=0.101B,例将十进制数25.625转换成二进制数(25.625)D=(11001.101)B,例：十进制数转换成二进制数,除2取余
12、法,乘2取整法,例：二进制与十六进制之间的相互转换,“四位和一”的原则,例将(1111111000111.100101011)B转换为十六进制数 0001 1111 1100 0111 . 1001 0101 1000 1 F C 7 . 9 5 8 即 (111111000111.100101011)B =(1FC7.958)H,例将(79BD.6C)H转换为二进制数 7 9 B D . 6 C 0111 1001 1011 1101 . 0110 1100 即 (79BD.6C)H=(111100110111101.011011)B,(2) 二进制数在计算机内的表示,真值数由正、负号表示的
13、数。机器数数的最高位为符号位，0表示正，1表示负，称为数符；其余位表示数值。即：符号数值化。,n位二进制数能够表示的无符号整数的范围是: 0 I 2n-1n位二进制数能够表示的有符号整数的范围是: -2(n-1) I +2(n-1)-1例如，一个8位二进制数能表示的有符号数： 最大的正数为127 最小值负数为-128,原码机器数形式反码正数的反码和原码相同负数反码的符号位和原码的相同，数值为原码的数值位按位取反补码正数的补码是它本身，负数的补码是模和该数绝对值之差字长为n位的二进制数X的补码为：X补=2n|X|,(3) 补码的运算,补码加法运算X+Y补=X补+Y补,补码的减法运算 X-Y补=X
14、补+-Y补,例X=19，Y=-7+19-7补=+19补+-7补=12补,真值为：+0001100B=12,例 X=6，Y=25+6-25补=+6补+-25补=-19补,真值为：-0010011B=-19,(4) 逻辑运算,“与”运算 00=0 01=0 10=0 11=1“或”运算 00=0 01=1 10=1 11=1“异或”运算 00=0 01=1 10=1 11=0,(5) 常用的信息编码,二十进制BCD码（Binary-Coded Decimal）,字符编码（ASCII码）,小结,单片机与PC机的比较单片机的发展MCS-51单片机的分类码制转换及运算,作业：你认为.?,请浏览教材全部内容后，回答本课程的重点？本课程的难点？最感兴趣的是？最不感兴趣的是？,
