單片機原理2.31

1、單片機原理與應用 723202828 情景三 解剖單片機 單元一 解剖單片機的i/o口 單元二 單片機的解剖圖 補充：單片機的數制和碼制 單元三 半導體存儲器 單元四 單片機的程序存儲器 單元五 單片機的數據存儲器 單元六 單片機的特殊功能寄存器 本章知識網絡 情景三 解剖單片機 解剖單片機的i/o口 單片機的解剖圖 1、單片機外擴存儲器芯片時，4個i/o口中用作數據 總線的是？ 復習 答：p0口，在總線應用模式下，單片機需擴展外部 rom，p0和p2端用于擴展外部總線以構成8位數據總 線和16位地址總線 p85 2、89s51/52單片機的內部硬件包括了cpu、ram、 rom和定時器/計數

2、器以及并行i/o口、串行 口、 、時鐘電路，這些部件通過 相連 接。 復習 中斷源總線 p85 本章知識網絡 情景三 解剖單片機 解剖單片機的i/o口 單片機的解剖圖 單片機的數制和碼制 數制轉換 符號二進制 常用碼制 第一節(jié) 數制轉換 二進制 binary 十六進制 hexadecimal 十進制 decimal 重點掌握整數之間的運算，了解小數之間的運算 預備知識 數制轉換表 一、二進制與十六進制的互換 二進制整數轉換為十六進制數整數可從小數點 開始向左，每四位為一組轉換為一位的十六進制數。 二進制小數轉換為十六進制數小數則從小數點 開始向右，同樣以四位為一組，每四位小數轉換為一 位的十六

3、進制小數。 十六進制整數轉換為二進制數，則一位十六進 制數可轉換為四位二進制數。 同樣十六進制小數轉換為二進制小數，也是一 位十六進制小數轉換為四位二進制小數。 二進制十六進制 例題 1、二十六進制轉換 1）把10100110.1011b轉換成16進制數 1010 0110 .1011 6a.bh 2）把111001111.111b轉換成16進制數 0001 1100 1111 .1110 cf1.eh 例題 2、十六二進制轉換 1）把3d7.9h轉換成二進制數 3 d 7 . 9 11010011.0111 2）把148.ah轉換成二進制數 1 4 8 . a 0100 10000001.1

4、010h 1001b 二、二進制與十進制數的轉換 二進制整數十進制整數 二進制整數轉換為十進制整數，可按各位數的權，即底數 為2的n-1次冪來確定， n表示該數的位數，例如二進制數為 101010l0b，則十進制數為： 1702021202120212021 01234567 十進制整數轉換為二進制整數，可采用逐次除以 2，余數 反序排列，即第1次除以2的余數排在最低位。以18為例逐次 除以2列式如下： 并按習慣將二進制數寫成8位，可得 18=00010010b。 二進制小數轉換為十進制小數，可按底數為2的負n次冪 來確定，n同樣表示位數，例如求0.00110011b的十進制值。 199218

5、75. 0212120 2021212020 87654321 十進制小數轉換為二進制小數，采用小數部分逐次乘2， 每次乘積若產生整數則將整數個位(即所為溢出位)按正序排 列，小數部分繼續(xù)乘2。以0.6875為例。 其小數點右邊數逐次乘2 0.6875*2=1.375小數點左邊整數為1 0.375*2=0.75小數點左邊整數為0 0,75*2=1.5小數點左邊整數為1 0.5*2=1小數點左邊整數為1 可得出 0.6875=0.1oll0000b 二進制小數十進制小數 例題 3、二十進制轉換 1）把10110b轉換成十進制數 2）把173轉換成二進制數 10110b=1*16+1*4+1*2=

6、22b 三、十六進制與十進制數的互換 十六進制整數轉換為十進制整數可按各位數的權，即底 數為16的 n 次冪來確定， n表示該數的位數。例如： 3544211611671610168718 0123 ha 十進制整數轉為十六進制整數采用逐次除以16，余數 反序排列的方法。例如：將13562轉換成十進制數 1356216=847 余10(記作0ah) 84716=52 余15(記作0fh) 5216=3 余4 316=0 余3 可得13562=34fah 十六進制整數十進制整數 十六進制小數轉換為十進制小數，則按小數點以后各 位的權，用底數為16的負 n次冪來確定，n

7、同樣表示位 數。 292129516. 0 1691612161016494 . 0 4321 hac 十進制小數轉為十六進制小數采用小數部分逐次乘16， 每次乘積若產生整數，則將所得整數按正序排列，例如十 進制小數0.359375轉換為十六進制數： 0.35937516=5.75 小數點左邊整數為5 0.7516=12.0 小數點左邊整數為0ch 可得 0.359375=0.5ch 十六進制小數 十進制小數 例題 4、十六十進制轉換 1）把0dcbh轉換成十進制數 2）把1023轉換成十六進制數 0dcbh=13*16*16+12*16+11=3531 10233ffh 第二節(jié) 帶符號的二進

8、制數 一、 帶符號二進制數的表示方法 原碼表示法：原碼表示法：規(guī)定最高位為符號位，其余 表示數值。 反碼表示法：反碼表示法：規(guī)定最高位為符號位，對于 正數，其余各位表示數值。對于負數，其余 各位應將1換成0，將0換成1，即所謂逐位取 反。 補碼表示法：補碼表示法：仍然規(guī)定最高位定為符號位， 對于正數，其余各位表示數值。對于負數， 除符號位外，其余按原碼的各位值，逐位取 反，全部取反后再加1，簡稱為取反加1。 帶符號二進制數表示方法舉例： bxbx bxbx xxxx ft ft ctcoft 11010101)( 1010101 01010101)( 1010101 : )( ,)( ,)(

9、. . . 原碼表示法 為補碼為反碼為原碼為真值 bxbx bxbx co co 10101010)( 1010101 01010101)( 1010101 : . . 反碼表示法 bxbx bxbx ct ct 10101011)( 1010101 01010101)( 1010101 : . . 補碼表示法 可見正數的反碼和補碼與原碼完全相同。 第三節(jié) 常用碼制 一、bcd碼（binary coded decimal code） bcd 碼以4位為一組，選用 0000b至1001b的十種 狀態(tài)代表0-9共10個數，舍棄二進制表示法中的其 余6種狀態(tài)。例如十進制數84.7的bcd碼為： 8

10、4 . 7 0 1000 0100.0111 0000 bcd 碼1001010001110010轉換為十進制數為： 1001 0100.0111 0010 9 4 . 7 2 二、ascii碼 ascii 碼是美國信息交換標準代碼的簡稱， 共128個，用數碼0000000o-01111111 表示各種 文字或符號，其中用于表示英文大小寫字母的有 52個，表示0至9數字的有10個，常用書寫符號(！ 等等)和常用運算符號(如+、-、等)有32 個，另外還有控制符號34個,共計128個。例如英 文大寫字母 a 的ascii碼為01000001，或寫成十 六進制為41h。 本章知識網絡 情景三 解剖

11、單片機 解剖單片機的i/o口 單片機的解剖圖 單片機的數制和碼制 程序存儲器 數據存儲器 特殊功能寄存器 半導體存儲器 預備知識 位：位：計算機只認識由0或1組成的二進制數，二進制數中的每 個0或1就是信息的最小單位，稱為“位”（bit），也稱 為二進制的位或稱字位。 字：字：在計算機中，作為一個整體單元進行存取和處理的一組 二進制數，每位計算機字的二進制數的位數是固定的。 字節(jié)：字節(jié)：把一個8位的二進制數據單元稱為一個字節(jié)，通常用 字母b表示。 字長：字長：一個字中包含二進制數位數的多少稱為字長，字長是 標志計算機精度的一項技術指標。 kb即為即為k字節(jié)字節(jié) 1k=210 =1024 b m

12、b即為即為m字節(jié)字節(jié) 1m=220 =1024 k gb即為即為g字節(jié)字節(jié) 1g=230 =1024 m 本章知識網絡 情景三 解剖單片機 解剖單片機的i/o口 單片機的解剖圖 單片機的數制和碼制 程序存儲器 數據存儲器 特殊功能寄存器 半導體存儲器 預備知識 存儲器：存儲器：存儲大量二值信息（或稱為二值 數據）的半導體器件。 與寄存器的區(qū)別：與寄存器的區(qū)別：寄存器的存儲地址是固 定的，而存儲器以字為單位存取，每字包 含若干位。各個字的相同位通過同一引腳 與外界聯系。每個字分配一個地址，因此 內部有地址譯碼器。 第一節(jié) 半導體存儲器 學習目標： 了解存儲器的類型， 了解ram和rom的區(qū)別，

13、掌握存儲器容量的計算方法， 了解存儲器的讀和寫操作的過程。 一、存儲器的分類 掩模掩模rom 可編程可編程rom（prom） 可擦除可編程可擦除可編程rom （eprom） 隨機存儲器隨機存儲器-ram (random access memory) 靜態(tài)存儲器靜態(tài)存儲器sram 動態(tài)存儲器動態(tài)存儲器dram 按按 功功 能能 (read- only memory) (programmable rom) (erasable prom) uveprom eeprom 只讀存儲器只讀存儲器 rom flash memory (ultra-violet) (electrically) 電可擦除 紫外線

14、擦除 (static ram) 快擦寫存儲器 (dynamic ram) 只能讀出不能 寫入,斷電不失 二、 只讀存儲器rom rom的構成的構成 存儲矩陣：由若干存 儲單元排列成矩陣形 式。 儲存單元：可由二極 管、雙極性三極管或 mos管構成。 地址譯碼器：根據地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的字對應 的單元，把數據送往輸出緩沖器。 輸出緩沖器：增加帶負載能力；同時提供三態(tài)控制，以便和系 統(tǒng)的總線相連。 只讀存儲器的分類 一、掩膜rom： 利用光刻掩膜技術，將用戶提供 的程序存儲在芯片中，制成后不能抹去也不能修改 。 二、可編程只讀存儲器prom：開始使用時允許 用戶自行寫入信息，但只允許一

15、次，以后只能讀出， 不能修改。 三、可擦除可編程只讀存儲器eprom：寫入數 據后，可以長期保存，保存時間與溫度、光照有關。 如果上面存的數據不要了，可以用紫外光擦除重新寫 入。 四、電擦除只讀存儲器eeprom：所存儲的內容 可以擦除，也可以在線寫入。分為并行和串行兩種。 五、閃速型存儲器：可以擦除，也可以在線重新 寫入。 一、掩膜一、掩膜romrom 二四線 譯碼器 a1,a0的 四個最小 項 字線 存儲矩陣是四個二極管或門； 當en=0時， 。 ii dd d1= d3 = a0 d0 = w1+ w0 = a1 真值表： 真值表與存 儲單元有一 一對應關系 位線 0011d0 1010

16、d1 1101d2 1010d3 1010a0 1100a1 d3 = w1+w3 = a1a0+a1a0=a0 d2= w1= a1+a0 思考：它能存儲的信息容量是多少? 多少字？共多少位數據？ 二、可編程只讀存儲器二、可編程只讀存儲器promprom 產品出廠時存的全是 1，用戶可一次性寫入，即 把某些1改為0。但不能多 次擦除。 存儲單元多采用熔絲 低熔點金屬或多晶硅。 寫入時設法在熔絲上通入 較大的電流將熔絲燒斷。 編程 時vcc 和字 線電 壓提 高 1616字字8 8位的位的promprom 十 六 條 字 線 八 條 位 線 20v 十幾微秒 編程脈沖 讀出時，讀 出放大器ar

17、工作， 寫入放大器aw不 工作。 寫入時，在 位線輸入編程脈 沖使寫入放大器 工作，且輸出低 電平，同時相應 的字線和vcc提高 到編程電平，將 對應的熔絲燒斷。 缺點：不能重復擦除。 思考：它能存儲的信息容量是多少？ 多少個字？共多少位數據？ 三、可擦除的可編程只讀存儲器三、可擦除的可編程只讀存儲器 （epromeprom） （一）紫外線擦除的只讀存儲器（uveprom） 是最早出現的eprom。通常說的 eprom就是指這種。 1.使用浮柵雪崩注入mos管 （floating-gate avalanche- injuction mos，簡稱famos管。） 擦除：用紫外線或x射線擦除。需

18、2030分鐘。 2.使用疊柵注入mos管simos (stacked-gate injuction mos) 這是一種雙譯碼方式， 行地址譯碼器和列地 址譯碼器共同選中一 個單元。每個字只有 一位。 （二）電可擦除 eprom(eeprom或e2rom) 用紫外線擦除操作復雜， 速度很慢。必須尋找新的存 儲器件，使得可以用電信號 進行擦除。 使用浮柵隧道氧化層mos 管flotox (floating gate tunnel oxide) 寫入（寫寫入（寫0） 擦除（寫擦除（寫1） 讀出讀出 特點：浮柵與漏區(qū)間的氧化 物層極?。?0納米以下），稱 為隧道區(qū)。當隧道區(qū)電場大于 107v/cm時隧道區(qū)雙向導通。 gc gf 漏極漏極 當隧道區(qū)的等效電容極 小時，加在控制柵和漏極間 的電壓大部分降在隧道區(qū)， 有利于隧道區(qū)導通。 存儲單元： 擦除和寫入均利 用隧道效應 10ms 快閃存儲器就是針對 此缺點研制的。 （三）快閃存儲器(flash memory） 采用新型