單片機原理及應用課程課件

單片機原理及應用1課程簡介課程性質(zhì)：限選課（考查）總學時：32學時（其中實驗12學時）成績評定方法：平時10%（主要考察作業(yè)和到課情況），實驗30%（主要考察實驗完成情況和實驗報告），考試60%。2本課程主要內(nèi)容第一章單片機概述第二章MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)第三章MCS-51單片機指令系統(tǒng)第四章MCS-51匯編程序設計第五章MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)第六章MCS-51單片機內(nèi)部定時器/計數(shù)器第七章單片機串行口及應用第八章單片機的系統(tǒng)擴展第九章單片機系統(tǒng)的接口（*）3第一章單片機概述一、微型計算機基礎知識二、單片機概述4一、微型計算機基礎知識主要介紹：1.電子計算機基本組成

2.微機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.微型計算機工作過程4.計算機中的數(shù)制（運算及轉(zhuǎn)換）5.計算機中的編碼及轉(zhuǎn)換6.運算方法7.計算機語言51.電子計算機基本組成

計算機由硬件和軟件兩大部分組成。硬件：系指構(gòu)成計算機系統(tǒng)的物理實體或物理裝置，它由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大部分構(gòu)成

存貯器運算器控制器接口接口輸入設備輸出設備62.微機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在微型計算機中，將運算器和控制器集成在一塊IC上，合稱這為CPU

CPU存貯器I/O接口I/O外設地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線73.微型計算機工作過程

根據(jù)馮·諾依曼原理構(gòu)成的現(xiàn)代計算機的工作原理可概括為：存儲程序和程序控制。

存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列(即程序)及運行中所需的數(shù)據(jù)，通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。

程序控制是指計算機自動地逐一取出程序中的一條條指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。8在計算機運行的過程中有兩種信息在流動。一是數(shù)據(jù)流，這包括原始數(shù)據(jù)和指令，它們在程序運行前已經(jīng)預先送至主存中。在運行程序時數(shù)據(jù)送至運算器參與運算，指令被送往控制器。二是控制流，它是由控制器根據(jù)指令的內(nèi)容發(fā)出的，指揮計算機各部件執(zhí)行指令規(guī)定的各種操作或運算，并對執(zhí)行流程進行控制。9計算機的基本工作過程

第三步：按序再取下一條指令，分析及執(zhí)行依次周而復始執(zhí)行指令序列的過程①CPU存貯器I/O②③第一步：CPU自動從存貯器中取指令第二步：由CPU分析指令和執(zhí)行指令104.計算機中的數(shù)制（自學）主要介紹：二進制數(shù)，十六進制數(shù)不同數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)的算術(shù)/邏輯運算十六進制數(shù)的算術(shù)/邏輯運算11

機器中，數(shù)的符號用“0”、“1”表示。最高位作符號位，“0”表示“+”，“1”表示“-”。①機器數(shù)與真值機器數(shù)：機器中數(shù)的表示形式，其位數(shù)通常為8的倍數(shù)

真值：機器數(shù)所代表的實際數(shù)值。舉例:一個8位機器數(shù)與它的真值對應關(guān)系如下：

真值： X1=+84=+1010100B

X2=-84=-1010100B

機器數(shù)：[X1]機=01010100B[X2]機=11010100B5.計算機中的編碼12②原碼(TrueForm)

最高位為符號位，0表示“+”，1表示“－”。數(shù)值位與真值數(shù)值位相同。例8位原碼機器數(shù)：真值：x1=+1010100B

x2=－1010100B

機器數(shù)：[x1]原=01010100

[x2]原=11010100原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復雜。③反碼（One’sComplement）正數(shù)的反碼與原碼相同，負數(shù)的反碼是符號位不變(為1)，其余按位取反。13 x=-4 [x]原=10000100 [x]反=11111011

[x]補=11111100補碼表示的優(yōu)點： 0的表示唯一，加減運算方便③補碼（Two’sComplement）

正數(shù)的補碼表示與原碼相同。負數(shù)補碼的符號位為1，數(shù)值位等于求反加1，即反碼加１例：求8位補碼機器數(shù)： x=+4 [x]補=00000100 規(guī)定：00000000B為0

10000000B不是－0，而是－128

148位機器數(shù)表示的真值15④機器數(shù)與真值之間的轉(zhuǎn)換

1.真值?機器數(shù)(1)X1=+127，X2=-127，求[X]原、[X]補[X1]原=[X1]補=01111111=7FH [X2]原=11111111=FFH [X2]補=10000001=81H(2)X1=+255，X2=-255，求[X]原、[X]補[X1]原=[X1]補=0000000011111111=00FFH [X2]原=1000000011111111=80FFH [X2]補=1111111100000001=FF01H

16

1) [X1]原=59H， [X2]原=D9H，求真值？ [X1]原= [X2]原=2.機器數(shù)?真值

＊ 注意機器數(shù)表示（原碼、補碼）

＊ 注意機器數(shù)符號位01011001

11011001 X1=+1011001B=+89X2=-1011001B=-892) [X1]補=59H，[X2]補=D9H，求真值 X1=+1011001B=+89 X2=-0100111B=-39 17原碼、反碼、補碼之間的關(guān)系小結(jié)正數(shù)：[X]原=[X]反=[X]補負數(shù)：[X]反=[X]原符號位不變，其它按位取反；[X]補=[X]反+118⑤信息代碼及轉(zhuǎn)換（自學)（1）BCD碼：將十進制數(shù)表示為二進制編碼的形式

BCD碼存貯形式：非壓縮BCD碼和壓縮BCD碼：（2）ASCII碼：美國國家信息交換標準字符碼（3）ASCII碼、BCD碼及16進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換16進制數(shù)→ASCII碼ASCII碼→16進制數(shù)BCD碼→ASCII碼16進制數(shù)→BCD碼191.補碼謹加法雨運算戚：[偷X+犬Y]補=[借X]補+[萬Y]補（一啟）組補碼牽加減慌運算符號云作為千數(shù)值臺直接容參與京運算娘,變揪減法家為加轉(zhuǎn)法運傲算。例：株X1唯=+浸13違，Y嗓1=衫+6溜，X鼠2=竹-1籠3，瘋Y2華=-仗6，趣求X秧1+架Y1過、X斤2+分Y2解：漠求[稿X1稿]補、[Y屯1]補、[X糠2]補、[Y廚2]補00憐00蔑11枝01擴[僵+1籍3]補11派11府00排11驕[-女13磨]補+幅0殲00滅00布11略0[+炕6]補+扮11侄11流10套10[-裕6]補00從01肚00爐11陽[瘦+1寶9]補1稿11拌10柏11重01論[賣-1邁9]補進位頌為模雕，舍行棄6.炎運算鋪方法20例：再X1感=+批6，莊Y1員=+獄8，錫X2艦=-去6，凳Y2具=-嫁8，磚求X枝1-歲Y1寶、X鳴2-仍Y2解：雅求[中X1壤]補、[Y蠟1]補、[-軌Y1徐]補、[X愿2]補、[Y坑2]補、[-橋Y2萌]補00應00蕉01破10鬼[+槽6]補11診11陶10炭10狡[遵-6逆]補+堪1減11畢11捎00號0[-叮(+測8)孟]補+她00蘇00選10辟00[-土(-番8)服]補11尺11陶11東10累[遣-2查]補1庸00勻00蘇00篩10午[米+2窮]補進位振為模拔，舍紛棄2.補碼狡減法明運算勞：[訴X-叼Y]補=[銜X]補-[栽Y]補=[析X]補+[堆-Y著]補211.加法井運算蔽：直接偽相加趴。2.仇減皺法運貼算：‘變懂補相徒加’司。例：X=截15疫0=值96釣H，鄰Y=素10屆=0逐AH妻，計趣算X次+Y夏=？彼X-堅Y=蹈？10刷01鑄01勁10供1勸50杜10挽01寄01勸10鞭1鏈50+痰0揭00酷01茫01零0+棕10+夕11塔11債01懸10-訂1010遼10遇00勢00添1優(yōu)60款1熱1誕00昨01劇10宜0胳14晃0進位進為模親，舍蝴棄（二弦）無依符號和數(shù)加略減運塞算變補運相加司計算站減法罷:喂當最候高位憑產(chǎn)生片進位念，實范際無著借位叉；反核之有京借位。22機器仆數(shù)扎無丙符號半數(shù)吼補蔥碼：10亭01窯01袋10夢1瓜50省-1魚06+覽0權(quán)00暢01跡01旱0+伐1縱0+孤+帥1010雨10祥00秘00據(jù)1煌60貪-映96無符顆號數(shù)悄與補胖碼運俯算的斧溢出繭判斷敗方法少卻不愚同。計算狐機中維補碼瓜的加菠減運劇算與曲無符竄號數(shù)果相同墳。23例：繁X=氧74巷=示4A爛H，綢Y=砍21拼6=釘D傾8H須，求壞X+隨Y=徹？和粒X-疫Y=助？01世00冷10吹10損7塔4牲0認10州01注01禮0無7字4+隆1榨10纖11幫00完0+拳21命6+廳0叼01燭01守00焦0-巴21某61微00聰10燭00倍10芹34詳001芹11薪00煌10刑1氧14溢出暖使結(jié)厘果出忘錯。冬加法糖有進效位，魂結(jié)果算應為亂29分0；減法耕無進秘位則漂有借尾位，峰結(jié)果幅負數(shù)讀補碼凳。(三攏)溢尤出─堵運算董過程屋中數(shù)泊據(jù)超論出允穩(wěn)許表胖示范蘿圍1．無符沉號數(shù)揉溢出擦判斷─最繪高位騎是否述產(chǎn)生象進位斥或借偶位。計算瞎機設境置進移位標邪志位散C院y朝判斷者無符章號數(shù)尤溢出惱：綢當數(shù)恐據(jù)加凳/減沖最高解位產(chǎn)且生進辨位/傭借位適，C善y=分1；線否則乓,C麥y=塔0。24例X椒1=筋+4臥5，撥Y1狂=+鋼46讀，X令2=硬+9陪0，非Y2飄=+耗10單7，芝求X耕1+言Y1火、X桌2+蘭Y22．補碼箱溢出進判斷─符飽號位斧和最陸高數(shù)都值位全進位僅是否惹相同騰。計算吃機設帽置溢翼出標絮志位OV蛇判斷食補碼狹溢出過。軌邏副輯關(guān)漫系：OV善=C鴉y6?C袖y7當補鉗碼加濤/減弱產(chǎn)生之溢出OV=議1，蒸否則OV=付0。例X爆1=換-5鵝,Y刑1=榆-2遮，X迷2=抹-1得05遞,Y微2=漠-9賊1,旦求X產(chǎn)1+置Y1芒、X較2+滔Y211倡11現(xiàn)10閥11援[飛-5沒]補10位01勇01艷11肺[蝴-1牢05搞]補+割1芬11藏11螞11閘0[-鋼2]補+限1日01刷00扁10餡1[-進9褲1]補1商1剛11貞11析00壞1爹[-饅7]補1蜓00址11滲11儉00檢[耽+健]補正確的，無將溢出纏正數(shù)哄，有摘溢出冒。負數(shù)肅相加焦，同矩時有目進位攏：C昌y6=1彼、C英y7=1蜂，則釋無溢隊出；不同壯時有駁進位，則弄有溢離出，丘結(jié)果根出錯花。257刑.計算您機語燥言（程膽序設棒計語導言）指令很：是隨能被射計算中機識摩別并疑執(zhí)行線的二勾進制馬代碼縱。程序氏：計欠算機射一系蜜列指鳥令的有序嶄集合還。計算噴機語寫言：鬼人機仗交流挖的語拜言，薯程序傭表達費方式主要混有機濕器語逆言、腐匯編揭語言感和高譯級語丘言匯編語言高級語言機器語言機器（CPU）匯編編譯識別26二、敗單片狼機概睡述主要縣介紹期：1.腐單潤片機日概念2.蚊單介片機屠的發(fā)喪展簡腹史3.瘋單體片機申發(fā)展磁趨勢4.亦單拔片機尖應用閣—電繼子產(chǎn)會品的驢控制牛器5.摧單東片機痛主要寺生產(chǎn)懷廠家義及產(chǎn)惹品271.袍單觀片機喜概念確切區(qū)的稱辛謂應兵是微件控制響器M針ic捎ro隨co村nt碼ro寄ll盯er單片傘微型會計算題機(S膨in鏟gl并e讀Ch禁ip煌M分ic碰ro趟co畏mp岡ut凈er余)簡堆稱單赤片機優(yōu)，是廁指在戰(zhàn)一塊飯芯片漫體上擊集成造了中轟央處怪理器伯CP讀U、拜隨機嗎存儲濃器R村AM碰、程自序存冠儲器大RO纏M或痛EP遙RO枝M、刷定時扔器／圍計數(shù)攤器、滴中斷曲控制奪器以提及串著行和屢并行趴I／耐O接蛋口等拼功能接部件晌，構(gòu)遭成一牧個完牧整的超微型泄計算階機。目前軟，新球型單挖片機案內(nèi)還己有A撿／D墾及D趕／A株轉(zhuǎn)換暗器、船高速天輸入嚷／輸午出部版件、屢DM識A通狼道、門浮點大運算愈等特考殊功岔能部懶件。IC芯片CPURAMROMI/O接口定時/計數(shù)器中斷控制電路A/DD/APWM282.螞單籌片機耐的發(fā)安展簡顯史大致佩可分點為以抖下五綁個階面段。4位單嶼片機第（19撥7l一19框74）19粗71年11月，In蠅te訂l公司浪設計悠的4位微越處理遞器In犯te鏟l4素00當4低檔8位單慣片機(1散97污4—批19河78上)不帶蘋串行潑接口恨，如In柱te賺l公司堪的80割48，Mo挨st聞ek公司話的38強70高檔8位單省片機(1鋒97反8—若19泳82慶)In獅te碑l公司點的80盼51、NE券C公司怒的MP悄D7移80岡0等產(chǎn)促品。16位單嶼片機(1辦98環(huán)2—胸19躲90熊)Mo間st私ek公司68燒20威0，In千te加l公司潛于19仆83年推攪出16位80泰96新一難代單北片機(9弊0年代蒜以來)采用刃雙CP去U或內(nèi)報部流呈水線創(chuàng)，In混te尼l公司獲的80威44、NE豈C公司爽的MP濤D7憑80貪0293.游單香片機詳發(fā)展堆趨勢(1逗)微點型化(2陽)低溪功耗(3佩)高鈔速化(4屈)集諒成資扣源更狠多(5斃)性痰能更吉加優(yōu)顛異(6愈)通遠信及鄙網(wǎng)絡靈功能蜜加強(7潔)專校用型脫單片泄機發(fā)甩展加業(yè)快304.鈔單洪片機批應用視—電識子產(chǎn)渾品的竭控制臘器（1普）測控悉系統(tǒng)黑：溫辱室自葡動控鏡制、碰車輛紡檢測敏系統(tǒng)壟等（2牽）機熱電一粱體化保產(chǎn)品燈：數(shù)撈控機擦床、帥電腦嘴繡花腦機等（3等）智奔能儀膊器儀玩表及健傳感屢器：師智能挺電壓臺測試群儀（4躲）計議算機柜外設戰(zhàn)及智夠能接價口沈：打裳印機紀、鍵員盤、漿繪圖比儀等（5晝）計花算機喊網(wǎng)絡蠅與通干信產(chǎn)雞品：作交換臥機、噸HU躁B（6霜）辦柿公自筒動化傲設備款：傳德真機奇、復掙印機展、考拿勤機甜等（7敘）家錢用電君器：作電冰恰箱、孤空調(diào)粥、影菜音設慢備、電子煙玩具（8輸）其嗽它方承面：跪汽車叮電子爬、航壁空航剩天電竿子等315.席單加片機紅主要吹生產(chǎn)眼廠家攀及產(chǎn)爽品公司典型產(chǎn)品系列主要產(chǎn)品Intel公司MCS-48MCS-51MCS-96804880518096Philips

與MCS-51兼容：P87P8980C55283C552MotoralaMC68系列MC68HC05ATMEL與MCS-51兼容AT89XX89C5189C52MicroChipPIC165X系列PIC16C55/16C56ZilogZ8系列Z86C06/C21LGGMS97CXXGMS97C6532對單哥片機粒學習杏建議1對非感計算績機專理業(yè)，絮學習校本課投程目戲的在于應用絕單片淚機，學捎習原安理主貌要是忍了解憶如何提用2凱單片魔機是養(yǎng)一塊販需編吹程的亂電路擴IC坊芯片學習購要硬袖件與輛軟件侄兼顧考，二萌者相喜結(jié)合3尚單片拘機是蒙實踐靠性較忽強的下課程通過都大量削的編淘程和井實驗秘才能榴真正款單片條