單片機第一章

單片機第一章第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日本書主要內容單片機基礎知識單片機的組成與結構分析MCS-51單片機的指令系統(tǒng)單片機的程序設計MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)定時/計數(shù)器單片機的串行通信及接口MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展接口技術第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日第1章微型計算機基礎▲微型計算機的系統(tǒng)組成

▲單片機概述

▲不同計數(shù)制之間的轉換▲數(shù)的表示方法第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.1微型計算機的系統(tǒng)組成

第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.1微型計算機的系統(tǒng)組成

1.1.1主機

主機一般由運算器、控制器和主存儲器組成。1.運算器運算器是進行算術和邏輯運算的部件，它由完成加法運算的加法器、存放操作數(shù)和運算結果的寄存器和累加器等組成。

2.控制器它是整個計算機硬件系統(tǒng)的指揮中心，根據不同的指令產生不同的動作，指揮整個機器有條不紊地自動地進行工作。

3.主存儲器主存儲器又稱為內存儲器，它由大量的存儲單元組成，用以存儲大量的數(shù)據及程序。第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日

1.1.2外部設備1.輸入設備目前常用的有鍵盤、軟驅、磁帶機、光驅等

2.輸出設備常用的有顯示器、打印機、繪圖儀等

3.外存儲器常用的外存有磁帶、磁盤、光盤，其中磁盤又可分為硬盤及軟盤。

1.1微型計算機的系統(tǒng)組成

第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述單片微型計算機（SingleChipMicroComputer），簡稱單片機，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM或EEPROM、定時/計數(shù)器、中斷控制器以及串行口，并行I/O接口等部件，構成的一個完整的微型計算機系統(tǒng)。單片機的另外一個名字，叫微控制器（Micro-Controller簡記為MCU）。由于它通常以嵌入某個電路或設備中的面目出現(xiàn)的，故也被稱為嵌入式控制器（EmbeddedController）。單片機與微處理器（cpu）、微機概念不同。第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述1.2.1單片機的主要特點單片機全名叫做“單片微型計算機”，國外更多稱之為“微控制器”主要特點有：1、體積小、結構簡單2、可靠性高3、控制功能強4、開發(fā)使用方便5、性價比高第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述1.2.2單片機的內部結構第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述1.2.3單片機的發(fā)展和應用1、單片機的發(fā)展（1）1976年Intel公司首先推出MCS－48系列單片。（2）在MCS－48單片微機成功的刺激下，許多半導體公司和計算機公司爭相研制和發(fā)展自己的單片微機系列，有Motorola公司，Rockwell公司，NEC公司等（3）盡管目前單片微機的品種很多，但其中最具典型性的當屬Intel公司的MCS－51系列單片機第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述1.2.3單片機的發(fā)展和應用1、單片機的發(fā)展第1階段（1971~1976）：單片機萌芽階段。第2階段（1976~1980）：初級單片機階段。第3階段（1980~1983）：高性能單片機階段。第4階段（1983~1990）：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機推出階段。第5階段（1990~）：單片機在集成度、功能、速度、可靠性、應用領域等方面全方位地向更高水平發(fā)展。

第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述1.2.3單片機的發(fā)展和應用2、單片機的應用（1）測控系統(tǒng)。（2）智能儀表。（3）機電一體化產品。（4）智能接口。（5）智能民用產品。（衣、食、住、行）單片機應用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。以前必須由硬件（模擬電路或數(shù)字電路）實現(xiàn)的控制功能，現(xiàn)在可以用單片機的軟件方法實現(xiàn)，這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術，稱之為微控制技術。隨著單片機應用技術的推廣普及，微控制技術將發(fā)揮將越來越重要的作用。第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述

MCS-51和8051概念

MCS是Intel公司單片機的系列符號。Intel推出有MCS-48、MCS-51、MCS-96系列單片機。

MCS-51系列單既包括三個基本型8031、8051、8751，以及對應的低功耗型號80C31、8051、87C51，因而MCS-51特指Intel的這幾種型號。

在計算機領域，系列機是指同一廠家生產的具有相同系統(tǒng)結構的機器。20世紀80年代中期以后，Intel以專利轉讓的形式把8051內核給了許多半導體廠家，如AMTEL、PHILIPS、ANANOGDEVICES、DALLAS等。這些廠家生產的芯片是MCS-51系列的兼容產品，準確地說是與MCS-51指令系統(tǒng)兼容的單片機。這些單片機與8051的系統(tǒng)結構（只要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝，因而常用80C51系列來稱呼所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機。他們對8051一般都作了一些擴充，更有特點、功能更強、市場競爭力更強，不應該把他們稱為MCS-51系列單片機。MCS只是Intel公司專用的。

第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述實物圖片展示第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述實物圖片展示第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述實物圖片展示第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.2單片機概述實物圖片展示溫度傳感器18B20AD變換器0832通信芯片MAX232CPE第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.1十進制數(shù)一個十進制數(shù)，它的數(shù)值是由數(shù)碼0，1，2，…，8，9來表示的。數(shù)碼所處的位置不同，代表數(shù)的大小也不同。

例如：53478=5×10^4+3×10^3+4×10^2+7×10^1+8×10^0，對應于：第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日二進制是按“逢二進一”的原則進行計數(shù)的。二進制數(shù)的基為“2”，即其使用的數(shù)碼為0、1，共兩個。二進制數(shù)的權是以2為底的冪。例如：10110100=1×2^7+0×2^6+1×2^5+1×2^4+0×2^3+1×2^2+0×2^1+0×2^0，對應于：其各位的權為1，2，4，8，…，即以2為底的0次冪、1次冪、2次冪等。(10110100)2＝1×2^7+0×2^6+1×2^5+1×2^4+0×2^3+1×2^2+0×2^1+0×2^0=1801.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.2二進制數(shù)第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.3.3十六進制數(shù)十六進制數(shù)的基為16，即基數(shù)碼共有l(wèi)6個：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)。其中A，B，C，D，E，F(xiàn)分別代表值為十進制數(shù)中的10，11，12，13，14，15。十六進制的權為以16為底的冪。例如：4F8E=4×16^3+F×16^2+8×16^1+E×16^0=20366，對應于：1.3不同計數(shù)制之間的轉換第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日常用計數(shù)制表示數(shù)的方法比較

十進制二進制十六進制0001112102311341004510156110671117810008910019101010A111011B121100C131101D141110E151111F161000010第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換1、十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)的方法就是用2去除該十進制數(shù)，得商和余數(shù)，此余數(shù)為二進制代碼的最小有效位(LSB)或最低位的值；再用2除該商數(shù)，又可得商數(shù)和余數(shù)，則此余數(shù)為LSB左鄰的二進制代碼(次低位)。依此類推，從低位到高位逐次進行，直到商是0為止，就可得到該十進制數(shù)的二進制代碼。除二取余法

1.3不同計數(shù)制之間的轉換第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日例如：將(67)10轉換成二進制數(shù)，過程如下：即：(67)10=(1000011)2。1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換1.3不同計數(shù)制之間的轉換除二取余法

第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日將已知十進制的小數(shù)乘以2之后，可能有進位，使整數(shù)位為1(當該小數(shù)大于0.5時)，也可能沒有進位，其整數(shù)位仍為零。該整數(shù)位的值為二進制小數(shù)的最高位。再將乘積的小數(shù)部分乘以2，所得整數(shù)位的值為二進制小數(shù)的次高位。依此類推，直到滿足精度要求或乘2后的小數(shù)部分為0為止。乘二取整法

1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換1、十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)的方法1.3不同計數(shù)制之間的轉換第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日例如：將(0.625)10轉換成二進制數(shù)，其過程如下：即：(0.625)10=(0.101)2乘二取整法

1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換1.3不同計數(shù)制之間的轉換第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日2、二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)的方法將二進制數(shù)轉換成十進制數(shù)時，只要將二進制數(shù)各位的權乘以各位的數(shù)碼(0或1)再相加即可。例如：將(1101.1001)2制轉換成十進制數(shù)：(1101.1001)2＝1×2^3+1×2^2+0×2^1+1×2^0+1×2^-1+0×2^-2+0×2^-3+1×2^-4＝8+4+0+1+0.5+0+0+0.0625=(13.5625)101.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日3、二進制與十六進制數(shù)之間的轉換方法二進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)例如：把(101101101.1100101)2轉換成十六進制數(shù)。即：(101101101.1100101)2=(16D.CA)16。1.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日2)十六進制數(shù)轉換成二進制數(shù)將十六進制數(shù)轉換成二進制數(shù)時，只要將每1位十六進制數(shù)用4位相應的二進制數(shù)表示即可完成轉換。例如：將(ECA16)16轉換成二進制數(shù)。即：。3、二進制與十六進制數(shù)之間的轉換方法1.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.4不同進制數(shù)之間的轉換第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日1、二進制加法基本規(guī)則0+0=00+1=1+0=11+1=0 向鄰近高位有進位1+1+1=1 向鄰近高位有進位2、二進制減法基本規(guī)則0-0=01-1=01-0=10-1=1 向鄰近高位有借位1.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.5二進制數(shù)的算術運算規(guī)則第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.二進制乘法基本規(guī)則0×0=00×1=1×0=01×1=14.二進制除法基本規(guī)則1/1=10/1=01.3不同計數(shù)制之間的轉換1.3.5二進制數(shù)的算術運算規(guī)則第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.邏輯與運算基本規(guī)則0∧0=01∧0=0∧1=01∧1=12.邏輯或運算基本規(guī)則0∨0=01∨0=0∨1=11∨1=11.3.6邏輯運算1.3不同計數(shù)制之間的轉換第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.邏輯非運算基本規(guī)則/0=1/1=04.邏輯異或運算基本規(guī)則0⊕0=1⊕1=01⊕0=0⊕1=11.3.6邏輯運算1.3不同計數(shù)制之間的轉換第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.4.1真值與機器數(shù)單片機用來表示數(shù)的形式稱為機器數(shù)，也稱為機器碼。而把對應于該機器數(shù)的算術值稱為真值。設：N1=+1010101N2=-1010101這兩個數(shù)在機器中表示為：N1：01010101N2：110101011.4數(shù)的表示方法第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日在計算機中還有一種數(shù)的表示方法，即機器中的全部有效位均用來表示數(shù)的大小，此時無符號位，這種表示方法稱為無符號數(shù)的表示方法。1.4數(shù)的表示方法第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.4.2原碼、反碼、補碼1.原碼表示法原碼表示法是最簡單的一種機器數(shù)表示法，只要把真值的符號部分用0或1表示即可。例如：真值為+34與-34的原碼形式為：[+34]原=00100010[-34]原=101000100的原碼有兩種形式：[+0]原=00000000[-0]原=100000008位二進制數(shù)原碼的表示范圍為：11111111~01111111，對應于-127~+127。1.4數(shù)的表示方法第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日2.反碼表示法反碼是二進制數(shù)的另一種表示形式，正數(shù)的反碼與原碼相同；負數(shù)的反碼是將其原碼除符號位外按位求反。即原來為1變?yōu)?，原來為0變?yōu)?。例如：[+34]反=[+34]原=00100010[-34]原=10100010，[-34]反=110111010的反碼也有兩種形式：[+0]反=00000000[-0]反=111111118位二進制數(shù)反碼的表示范圍為：10000000~01111111，對應于-127~+127。1.4數(shù)的表示方法第三十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.補碼表示法正數(shù)的補碼表示方法與原碼相同，負數(shù)的補碼表示方法為它的反碼加1。(詳細分析課本P12)例如：[-21]原=10010101[-21]反=11101010[-21]補=111010110的補碼只有一種表示方法，即[+0]補=[-0]補=00000000。8位二進制數(shù)的補碼所能表示的范圍為10000001~01111111，對應于-128～+127。1.4數(shù)的表示方法第三十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日