_單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、L o g o單片單片微型微型機(jī)機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)（原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)（A51）第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)主講 何旭平QQ：1264077801L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)l1.1 1.1 概述概述 1.1.1 計(jì)算機(jī)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)：產(chǎn)于1946年,名叫ENIAC,面積167m 電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路 體系結(jié)構(gòu):控制器運(yùn)算器主存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)信息加工：計(jì)算機(jī)軟件硬件計(jì)算機(jī)信息指令數(shù)據(jù)數(shù)值型數(shù)據(jù)非數(shù)值型數(shù)據(jù)定點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1.2 微型計(jì)算機(jī)70年代，大規(guī)模集成電路組成的中央

2、處理器，大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，各種IO電路，微機(jī)出現(xiàn)內(nèi)存儲(chǔ)器I/O接口外存儲(chǔ)器微處理器I/O設(shè)備L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1.3 單片機(jī)以一個(gè)大規(guī)模集成電路為主的微型計(jì)算機(jī)，面向控制領(lǐng)域，嵌入到產(chǎn)品中，也叫嵌入式微控制器。美國(guó)Intel公司1971年生產(chǎn)的4位單片微機(jī)4004和1972年生產(chǎn)的8位單片微機(jī)8008，特別是1976年MCS-48單片微機(jī)問(wèn)世以來(lái)，在短短的二十幾年間，經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每二三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。許多半導(dǎo)體公司和計(jì)算機(jī)公司爭(zhēng)相研制和發(fā)展自己的單片微機(jī)系列，有Motorola公司的6801、6802，Zilog公司的Z8

3、系列，Rockwell公司的6501、6502等，此外，日本的NEC公司、日立公司及EPSON公司等，也都相繼推出了各具特色的單片微機(jī)品種。最具典型性的屬I(mǎi)ntel公司的MCS51系列單片微機(jī)，它具有品種全、兼容性強(qiáng)、軟硬件資料豐富等特點(diǎn)。直到現(xiàn)在MCS51仍不失為單片微機(jī)中的主流機(jī)型。由于8位單片微機(jī)的高性能價(jià)格比，估計(jì)近十年內(nèi)，8位單片微機(jī)將仍是單片微機(jī)中的主流機(jī)型。L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1.4 嵌入式系統(tǒng)是一種以產(chǎn)品為對(duì)象的特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是將計(jì)算機(jī)嵌入到產(chǎn)品之中的系統(tǒng)。 目的是提高產(chǎn)品的性能。L o g o第1章 單片機(jī)概述單片機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要

4、里程碑，它使計(jì)算機(jī)從海量數(shù)值計(jì)算用途發(fā)展到智能化控制用途。從此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩個(gè)重要領(lǐng)域通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式(Embedded)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都獲得了極其重要的進(jìn)展。L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)l1.2 1.2 單片機(jī)中數(shù)的表示方法單片機(jī)中數(shù)的表示方法 1.2.1 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制 十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制、二進(jìn)制 二、進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 直接相乘法、余數(shù)法余數(shù)法、取整法、遞歸法L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.2.2 BCD碼一、BCD碼 8421BCD碼、2421碼、5211碼、余3碼 二、二、BCDBCD碼存儲(chǔ)方式碼存儲(chǔ)方式 單字節(jié)單字節(jié)BCDBCD碼，高碼，高4

5、 4位為位為0 0，低，低4 4位位84218421 壓縮壓縮BCDBCD碼，一字節(jié)存碼，一字節(jié)存2 2位位BCDBCD碼碼L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.2.3 ASCII碼數(shù)字運(yùn)算，可以用BCD碼 字符處理，采用ASCII碼表 ASCII碼用7位二進(jìn)制，表示數(shù)字0-9，A-Z，a-z，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，控制字符L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.2.4 單片機(jī)中數(shù)的表示方法計(jì)算機(jī)中的信息都是以二進(jìn)制數(shù)字形式表示 一、真值和機(jī)器數(shù) （+74，-74） （首位表示符號(hào)，0+，1-） 二、帶符號(hào)數(shù)的表示方法(首位表示符號(hào)) 三、無(wú)符號(hào)數(shù)的表示方法(首位表示數(shù)) 四、數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示方法（階

6、符、階碼、數(shù)符、尾數(shù)）L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 五、原碼、補(bǔ)碼和反碼 采用模數(shù)，進(jìn)制表示法，數(shù)的表示才有限 1、原碼（帶符號(hào)數(shù)表示法） 2、補(bǔ)碼 同余，余數(shù)相等，表示相同。 正數(shù)補(bǔ)碼等于原碼 負(fù)數(shù)補(bǔ)碼等于模減原碼，或者對(duì)各位取反加一 3、反碼 只求反L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)l1.3 1.3 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1. 中央處理器2. 存儲(chǔ)器3. 內(nèi)部總線4. I/O接口5. 中斷系統(tǒng)6. 特殊功能部件L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)l1.3 1.3 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1.3.1 中央處理器CPU 控制數(shù)據(jù)的處理和系統(tǒng)的操作，包括運(yùn)算器、控

7、制器 一、CPU的指令和指令系統(tǒng) 指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，以一組二進(jìn)制碼表示，機(jī)器指令，依次存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，程序存儲(chǔ)器 二、指令格式 操作碼 操作數(shù) 操作數(shù)是數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)的地址。L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)三、字和字長(zhǎng) 機(jī)器字，作為一個(gè)整體進(jìn)行處理和運(yùn)算。 字長(zhǎng)，字的位數(shù)1.3.2 單片機(jī)中的數(shù)據(jù)運(yùn)算 算術(shù)運(yùn)算 加減乘除，補(bǔ)碼運(yùn)算，加法運(yùn)算 邏輯運(yùn)算 位與或非，異或，同或 運(yùn)算器L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.3.3 單片機(jī)的存儲(chǔ)器 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)矩陣、地址寄存器、地址譯碼驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、讀寫(xiě)時(shí)序控制邏輯地址寄存器地址譯碼驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)矩陣數(shù)據(jù)寄存器地址總線A數(shù)據(jù)總線

8、D讀寫(xiě)時(shí)序控制邏輯讀信號(hào)寫(xiě)信號(hào)選擇信號(hào)來(lái)自CPU控制總線L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)一、存儲(chǔ)矩陣 由存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)單元存放一個(gè)機(jī)器字。 每個(gè)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)編號(hào)，地址。 CPU根據(jù)地址對(duì)單元進(jìn)行讀寫(xiě)。二、地址總線、地址寄存器、地址譯碼寄存器 地址總線A0Ai是CPU和其他設(shè)備的連接線 CPU讀寫(xiě)地址 A0Ai 地址寄存器接收 地址譯碼驅(qū)動(dòng)器 選中某一存儲(chǔ)單元三、數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器接收 數(shù)據(jù)總線 CPU讀數(shù)據(jù) CPU寫(xiě)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)寄存器L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)四、控制總線和讀寫(xiě)時(shí)序控制邏輯 CPU三種指令 控制總線 讀寫(xiě)控制邏輯讀寫(xiě)五、程序存儲(chǔ)器 1K-

9、64K，專用，只讀存儲(chǔ)器掉電后程序不丟失。 ROM，掩膜編程，廠商固化，用戶不能修改 EPROM，有窗口，價(jià)格貴，OTP，只能寫(xiě)一次 FLASH，便宜，反復(fù)擦除，最流行，ATMEL六、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM 幾十字節(jié)至幾千字節(jié) 掉電內(nèi)容丟失 L o g o第1章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.3.4 單片機(jī)的輸入/輸出接口（I/O） 內(nèi)部有接口寄存器和控制邏輯，工作方式類似存儲(chǔ)器。 并行接口 定時(shí)器 串行口 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 多功能定時(shí)器 顯示器驅(qū)動(dòng)器 監(jiān)視定時(shí)器（看門(mén)狗） DTMF 馬達(dá)控制模塊 DMAL o g o第1章 單片機(jī)概述1.5 1.5 單片機(jī)的應(yīng)用和應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單片機(jī)的應(yīng)用和應(yīng)用

10、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.5.1 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1. 單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用2. 單片機(jī)在工業(yè)測(cè)控中的應(yīng)用3. 單片機(jī)在日常生活及家電中的應(yīng)用4. 單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用5. 單片機(jī)在其他方面的應(yīng)用L o g o第1章 單片機(jī)概述1. 國(guó)防領(lǐng)域L o g o第1章 單片機(jī)概述2. 民用領(lǐng)域汽車(chē)方面汽車(chē)方面汽車(chē)方面汽車(chē)方面儀表方面儀表方面儀表方面儀表方面工業(yè)方面工業(yè)方面工業(yè)方面工業(yè)方面L o g o第1章 單片機(jī)概述2. 單片機(jī)在工業(yè)測(cè)控中的應(yīng)用3. 單片機(jī)在日常生活及家電中的應(yīng)用4. 單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用5. 單片機(jī)在其他方面的應(yīng)用L o g o第1章 單片機(jī)概述1.

11、5.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、基本系統(tǒng)二、擴(kuò)展系統(tǒng)L o g o第1章 單片機(jī)概述l本課程的內(nèi)容本課程的內(nèi)容l 本課程主要講單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，其內(nèi)容為：本課程主要講單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，其內(nèi)容為：l 第1章: 單片單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) l 第2章： 51系列單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)l 第3章： 51系列指令系統(tǒng)l 第4章： 匯編語(yǔ)言的設(shè)計(jì)與調(diào)試l 第5章： 51系列單片機(jī)的外圍模塊及其應(yīng)用l 第6章： 單片機(jī)接口技術(shù)l 第7章： 應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試L o g o第1章 單片機(jī)概述L o g o第1章 單片機(jī)概述l注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l1.1. 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法l a. 課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)l b.上課認(rèn)真聽(tīng)講上課認(rèn)真

12、聽(tīng)講,做好筆記做好筆記l c. 課后復(fù)習(xí)、總結(jié)課后復(fù)習(xí)、總結(jié),多做練習(xí)多做練習(xí)l2.2.要求：要求：l a.a.上課不得遲到；上課不得遲到；l b.b.上課期間關(guān)閉手機(jī)、不得講話；上課期間關(guān)閉手機(jī)、不得講話；l c.c.缺勤達(dá)到一定次數(shù)將取消考試資格；缺勤達(dá)到一定次數(shù)將取消考試資格；l d.d.缺交作業(yè)達(dá)到一定次數(shù)、實(shí)驗(yàn)不及格將取消考試資缺交作業(yè)達(dá)到一定次數(shù)、實(shí)驗(yàn)不及格將取消考試資格。格。l e. e.實(shí)驗(yàn)缺做一次或?qū)嶒?yàn)報(bào)告少交一份實(shí)驗(yàn)缺做一次或?qū)嶒?yàn)報(bào)告少交一份, ,實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)為不實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)為不及格。及格。L o g o第1章 單片機(jī)概述l本課推薦教材及主要參考書(shū)：本課推薦教材及主要參考書(shū)：l11張友德，趙忘英，涂時(shí)亮張友德，趙忘英，涂時(shí)亮. .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)( (第第4 4版版).).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，20032003l22萬(wàn)福君，潘松峰，劉芳萬(wàn)福君，潘松峰，劉芳. . MCS-51MCS-51單片機(jī)原理、系統(tǒng)單片機(jī)原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì)與應(yīng)用. .北京：清華大學(xué)出版社，北京：清華大學(xué)出版社，20082008 l33薛曉書(shū)薛曉書(shū). .單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用. .西安：西安交西安：西安交通大學(xué)出版社，通大