單片機(jī)原理及應(yīng)用課程課件

單片機(jī)原理及應(yīng)用1課程簡(jiǎn)介課程性質(zhì)：限選課（考查）總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（其中實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)）成績(jī)?cè)u(píng)定方法：平時(shí)10%（主要考察作業(yè)和到課情況），實(shí)驗(yàn)30%（主要考察實(shí)驗(yàn)完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告），考試60%。2本課程主要內(nèi)容第一章單片機(jī)概述第二章MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)第三章MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)第四章MCS-51匯編程序設(shè)計(jì)第五章MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)第六章MCS-51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器第七章單片機(jī)串行口及應(yīng)用第八章單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展第九章單片機(jī)系統(tǒng)的接口（*）3第一章單片機(jī)概述一、微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)二、單片機(jī)概述4一、微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)主要介紹：1.電子計(jì)算機(jī)基本組成

2.微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.微型計(jì)算機(jī)工作過程4.計(jì)算機(jī)中的數(shù)制（運(yùn)算及轉(zhuǎn)換）5.計(jì)算機(jī)中的編碼及轉(zhuǎn)換6.運(yùn)算方法7.計(jì)算機(jī)語言51.電子計(jì)算機(jī)基本組成

計(jì)算機(jī)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件：系指構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理實(shí)體或物理裝置，它由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大部分構(gòu)成

存貯器運(yùn)算器控制器接口接口輸入設(shè)備輸出設(shè)備62.微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在微型計(jì)算機(jī)中，將運(yùn)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(shè)地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線73.微型計(jì)算機(jī)工作過程

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

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

程序控制是指計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(jì)算機(jī)運(yùn)行的過程中有兩種信息在流動(dòng)。一是數(shù)據(jù)流，這包括原始數(shù)據(jù)和指令，它們?cè)诔绦蜻\(yùn)行前已經(jīng)預(yù)先送至主存中。在運(yùn)行程序時(shí)數(shù)據(jù)送至運(yùn)算器參與運(yùn)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(jì)算機(jī)各部件執(zhí)行指令規(guī)定的各種操作或運(yùn)算，并對(duì)執(zhí)行流程進(jìn)行控制。9計(jì)算機(jī)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(fù)始執(zhí)行指令序列的過程①CPU存貯器I/O②③第一步：CPU自動(dòng)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(jì)算機(jī)中的數(shù)制（自學(xué)）主要介紹：二進(jìn)制數(shù)，十六進(jìn)制數(shù)不同數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)/邏輯運(yùn)算十六進(jìn)制數(shù)的算術(shù)/邏輯運(yùn)算11

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

真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。舉例:一個(gè)8位機(jī)器數(shù)與它的真值對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

真值： X1=+84=+1010100B

X2=-84=-1010100B

機(jī)器數(shù)：[X1]機(jī)=01010100B[X2]機(jī)=11010100B5.計(jì)算機(jī)中的編碼12②原碼(TrueForm)

最高位為符號(hào)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(jī)器數(shù)：真值：x1=+1010100B

x2=－1010100B

機(jī)器數(shù)：[x1]原=01010100

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

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

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

10000000B不是－0，而是－128

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

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

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

＊ 注意機(jī)器數(shù)表示（原碼、補(bǔ)碼）

＊ 注意機(jī)器數(shù)符號(hào)位01011001

11011001 X1=+1011001B=+89X2=-1011001B=-892) [X1]補(bǔ)=59H，[X2]補(bǔ)=D9H，求真值 X1=+1011001B=+89 X2=-0100111B=-39 17原碼、反碼、補(bǔ)碼之間的關(guān)系小結(jié)正數(shù)：[X]原=[X]反=[X]補(bǔ)負(fù)數(shù)：[X]反=[X]原符號(hào)位不變，其它按位取反；[X]補(bǔ)=[X]反+118⑤信息代碼及轉(zhuǎn)換（自學(xué))（1）BCD碼：將十進(jìn)制數(shù)表示為二進(jìn)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(guó)國(guó)家信息交換標(biāo)準(zhǔn)字符碼（3）ASCII碼、BCD碼及16進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換16進(jìn)制數(shù)→ASCII碼ASCII碼→16進(jìn)制數(shù)BCD碼→ASCII碼16進(jìn)制數(shù)→BCD碼191.補(bǔ)碼謹(jǐn)加法雨運(yùn)算戚：[偷X+犬Y]補(bǔ)=[借X]補(bǔ)+[萬Y]補(bǔ)（一啟）組補(bǔ)碼牽加減慌運(yùn)算符號(hào)云作為千數(shù)值臺(tái)直接容參與京運(yùn)算娘,變揪減法家為加轉(zhuǎn)法運(yùn)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(bǔ)、[Y屯1]補(bǔ)、[X糠2]補(bǔ)、[Y廚2]補(bǔ)00憐00蔑11枝01擴(kuò)[僵+1籍3]補(bǔ)11派11府00排11驕[-女13磨]補(bǔ)+幅0殲00滅00布11略0[+炕6]補(bǔ)+扮11侄11流10套10[-裕6]補(bǔ)00從01肚00爐11陽(yáng)[瘦+1寶9]補(bǔ)1稿11拌10柏11重01論[賣-1邁9]補(bǔ)進(jìn)位頌為模雕，舍行棄6.炎運(yùn)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(bǔ)、[Y蠟1]補(bǔ)、[-軌Y1徐]補(bǔ)、[X愿2]補(bǔ)、[Y坑2]補(bǔ)、[-橋Y2萌]補(bǔ)00應(yīng)00蕉01破10鬼[+槽6]補(bǔ)11診11陶10炭10狡[遵-6逆]補(bǔ)+堪1減11畢11捎00號(hào)0[-叮(+測(cè)8)孟]補(bǔ)+她00蘇00選10辟00[-土(-番8)服]補(bǔ)11尺11陶11東10累[遣-2查]補(bǔ)1庸00勻00蘇00篩10午[米+2窮]補(bǔ)進(jìn)位振為模拔，舍紛棄2.補(bǔ)碼狡減法明運(yùn)算勞：[訴X-叼Y]補(bǔ)=[銜X]補(bǔ)-[栽Y]補(bǔ)=[析X]補(bǔ)+[堆-Y著]補(bǔ)211.加法井運(yùn)算蔽：直接偽相加趴。2.仇減皺法運(yùn)貼算：‘變懂補(bǔ)相徒加’司。例：X=截15疫0=值96釣H，鄰Y=素10屆=0逐AH妻，計(jì)趣算X次+Y夏=？彼X-堅(jiān)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(shì)00添1優(yōu)60款1熱1誕00昨01劇10宜0胳14晃0進(jìn)位進(jìn)為模親，舍蝴棄（二弦）無依符號(hào)和數(shù)加略減運(yùn)塞算變補(bǔ)運(yùn)相加司計(jì)算站減法罷:喂當(dāng)最候高位憑產(chǎn)生片進(jìn)位念，實(shí)范際無著借位叉；反核之有京借位。22機(jī)器仆數(shù)扎無丙符號(hào)半數(shù)吼補(bǔ)蔥碼：10亭01窯01袋10夢(mèng)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(hào)數(shù)悄與補(bǔ)胖碼運(yùn)俯算的斧溢出繭判斷敗方法少卻不愚同。計(jì)算狐機(jī)中維補(bǔ)碼瓜的加菠減運(yùn)劇算與曲無符竄號(hào)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(rèn)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(cuò)。冬加法糖有進(jìn)效位，魂結(jié)果算應(yīng)為亂29分0；減法耕無進(jìn)秘位則漂有借尾位，峰結(jié)果幅負(fù)數(shù)讀補(bǔ)碼凳。(三攏)溢尤出─堵運(yùn)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(hào)數(shù)揉溢出擦判斷─最繪高位騎是否述產(chǎn)生象進(jìn)位斥或借偶位。計(jì)算瞎機(jī)設(shè)境置進(jìn)移位標(biāo)邪志位散C院y朝判斷者無符章號(hào)數(shù)尤溢出惱：綢當(dāng)數(shù)恐據(jù)加凳/減沖最高解位產(chǎn)且生進(jìn)辨位/傭借位適，C善y=分1；線否則乓,C麥y(cè)=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(bǔ)碼箱溢出進(jìn)判斷─符飽號(hào)位斧和最陸高數(shù)都值位全進(jìn)位僅是否惹相同騰。計(jì)算吃機(jī)設(shè)帽置溢翼出標(biāo)絮志位OV蛇判斷食補(bǔ)碼狹溢出過。軌邏副輯關(guān)漫系：OV善=C鴉y6?C袖y7當(dāng)補(bǔ)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(bǔ)10位01勇01艷11肺[蝴-1牢05搞]補(bǔ)+割1芬11藏11螞11閘0[-鋼2]補(bǔ)+限1日01刷00扁10餡1[-進(jìn)9褲1]補(bǔ)1商1剛11貞11析00壞1爹[-饅7]補(bǔ)1蜓00址11滲11儉00檢[耽+健]補(bǔ)正確的，無將溢出纏正數(shù)哄，有摘溢出冒。負(fù)數(shù)肅相加焦，同矩時(shí)有目進(jìn)位攏：C昌y6=1彼、C英y7=1蜂，則釋無溢隊(duì)出；不同壯時(shí)有駁進(jìn)位，則弄有溢離出，丘結(jié)果根出錯(cuò)花。257刑.計(jì)算您機(jī)語燥言（程膽序設(shè)棒計(jì)語導(dǎo)言）指令很：是隨能被射計(jì)算中機(jī)識(shí)摩別并疑執(zhí)行線的二勾進(jìn)制馬代碼縱。程序氏：計(jì)欠算機(jī)射一系蜜列指鳥令的有序嶄集合還。計(jì)算噴機(jī)語寫言：鬼人機(jī)仗交流挖的語拜言，薯程序傭表達(dá)費(fèi)方式主要混有機(jī)濕器語逆言、腐匯編揭語言感和高譯級(jí)語丘言匯編語言高級(jí)語言機(jī)器語言機(jī)器（CPU）匯編編譯識(shí)別26二、敗單片狼機(jī)概睡述主要縣介紹期：1.腐單潤(rùn)片機(jī)日概念2.蚊單介片機(jī)屠的發(fā)喪展簡(jiǎn)腹史3.瘋單體片機(jī)申發(fā)展磁趨勢(shì)4.亦單拔片機(jī)尖應(yīng)用閣—電繼子產(chǎn)會(huì)品的驢控制牛器5.摧單東片機(jī)痛主要寺生產(chǎn)懷廠家義及產(chǎn)惹品271.袍單觀片機(jī)喜概念確切區(qū)的稱辛謂應(yīng)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(huì)計(jì)算題機(jī)(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(jiǎn)堆稱單赤片機(jī)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(jī)嗎存儲(chǔ)濃器R村AM碰、程自序存冠儲(chǔ)器大RO纏M或痛EP遙RO枝M、刷定時(shí)扔器／圍計(jì)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(gè)完牧整的超微型泄計(jì)算階機(jī)。目前軟，新球型單挖片機(jī)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(shí)A通狼道、門浮點(diǎn)大運(yùn)算愈等特考殊功岔能部懶件。IC芯片CPURAMROMI/O接口定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷控制電路A/DD/APWM282.螞單籌片機(jī)耐的發(fā)安展簡(jiǎn)顯史大致佩可分點(diǎn)為以抖下五綁個(gè)階面段。4位單嶼片機(jī)第（19撥7l一19框74）19粗71年11月，In蠅te訂l公司浪設(shè)計(jì)悠的4位微越處理遞器In犯te鏟l4素00當(dāng)4低檔8位單慣片機(jī)(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(qiáng)70高檔8位單省片機(jī)(1鋒97反8—若19泳82慶)In獅te碑l公司點(diǎn)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(jī)(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(jī)(9弊0年代蒜以來)采用刃雙CP去U或內(nèi)報(bào)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(jī)詳發(fā)展堆趨勢(shì)(1逗)微點(diǎn)型化(2陽(yáng))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(yuǎn)信及鄙網(wǎng)絡(luò)靈功能蜜加強(qiáng)(7潔)專校用型脫單片泄機(jī)發(fā)甩展加業(yè)快304.鈔單洪片機(jī)批應(yīng)用視—電識(shí)子產(chǎn)渾品的竭控制臘器（1普）測(cè)控悉系統(tǒng)黑：溫辱室自葡動(dòng)控鏡制、碰車輛紡檢測(cè)敏系統(tǒng)壟等（2牽）機(jī)熱電一粱體化保產(chǎn)品燈：數(shù)撈控機(jī)擦床、帥電腦嘴繡花腦機(jī)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(tái)測(cè)試群儀（4躲）計(jì)議算機(jī)柜外設(shè)戰(zhàn)及智夠能接價(jià)口沈：打裳印機(jī)紀(jì)、鍵員盤、漿繪圖比儀等（5晝）計(jì)花算機(jī)喊網(wǎng)絡(luò)蠅與通干信產(chǎn)雞品：作交換臥機(jī)、噸HU躁B（6霜）辦柿公自筒動(dòng)化傲設(shè)備款：傳德真機(jī)奇、復(fù)掙印機(jī)展、考拿勤機(jī)甜等（7敘）家錢用電君器：作電冰恰箱、孤空調(diào)粥、影菜音設(shè)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(jī)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(duì)單哥片機(jī)粒學(xué)習(xí)杏建議1對(duì)非感計(jì)算績(jī)機(jī)專理業(yè)，絮學(xué)習(xí)校本課投程目戲的在于應(yīng)用絕單片淚機(jī)，學(xué)捎習(xí)原安理主貌要是忍了解憶如何提用2凱單片魔機(jī)是養(yǎng)一塊販需編吹程的亂電路擴(kuò)IC坊芯片學(xué)習(xí)購(gòu)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(jī)是蒙實(shí)踐靠性較忽強(qiáng)的下課程通過都大量削的編淘程和井實(shí)驗(yàn)秘才能榴真正款單片條