單片機原理23-1

1、單片機原理與應用 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(shù)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(shù)據(jù)存儲器 單元六 單片機的特殊功能寄存器本章知識網(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)總線和16位地址總線P852、89S51/52單片機的內(nèi)部硬件包括了CPU、RAM、ROM和定時器/計數(shù)器以及并行I/O口、串行口、 、時鐘電路，這些

2、部件通過 相連接。復習中斷源總線P85本章知識網(wǎng)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(shù)制和碼制數(shù)制轉換符號二進制常用碼制第一節(jié) 數(shù)制轉換二進制Binary十六進制Hexadecimal十進制Decimal重點掌握整數(shù)之間的運算，了解小數(shù)之間的運算預備知識 數(shù)制轉換表 一、二進制與十六進制的互換 二進制整數(shù)轉換為十六進制數(shù)整數(shù)可從小數(shù)點開始向左，每四位為一組轉換為一位的十六進制數(shù)。 二進制小數(shù)轉換為十六進制數(shù)小數(shù)則從小數(shù)點開始向右，同樣以四位為一組，每四位小數(shù)轉換為一位的十六進制小數(shù)。 十六進制整數(shù)轉換為二進制數(shù)，則一位十六進制數(shù)可轉換為四位二進制數(shù)。 同樣十六進制小數(shù)

3、轉換為二進制小數(shù)，也是一位十六進制小數(shù)轉換為四位二進制小數(shù)。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(shù) 1010 0110 .10116A.BH2）把111001111.111B轉換成16進制數(shù)0001 1100 1111 .1110CF1.EH例題 2、十六二進制轉換 1）把3D7.9H轉換成二進制數(shù) 3 D 7 . 911010011.01112）把148.AH轉換成二進制數(shù)1 4 8 . A 0100 10000001.1010H1001B 二、二進制與十進制數(shù)的轉換二進制整數(shù)十進制整數(shù) 二進制整數(shù)轉換為十進制整數(shù)，可按各位數(shù)的權，即底數(shù)為

4、2的n-1次冪來確定， n表示該數(shù)的位數(shù)，例如二進制數(shù)為101010l0B，則十進制數(shù)為：170202120212021202101234567 十進制整數(shù)轉換為二進制整數(shù)，可采用逐次除以 2，余數(shù)反序排列，即第1次除以2的余數(shù)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(shù)寫成8位，可得 18=00010010B。 二進制小數(shù)轉換為十進制小數(shù)，可按底數(shù)為2的負n次冪來確定，n同樣表示位數(shù)，例如求0.00110011B的十進制值。19921875. 0212120 202121202087654321 十進制小數(shù)轉換為二進制小數(shù)，采用小數(shù)部分逐次乘2，每次乘積若產(chǎn)生整數(shù)則將整數(shù)個位

5、(即所為溢出位)按正序排列，小數(shù)部分繼續(xù)乘2。以0.6875為例。 其小數(shù)點右邊數(shù)逐次乘2 0.6875*2=1.375小數(shù)點左邊整數(shù)為1 0.375*2=0.75小數(shù)點左邊整數(shù)為0 0,75*2=1.5小數(shù)點左邊整數(shù)為1 0.5*2=1小數(shù)點左邊整數(shù)為1 可得出 0.6875=0.1Oll0000B二進制小數(shù)十進制小數(shù)例題 3、二十進制轉換 1）把10110B轉換成十進制數(shù) 2）把173轉換成二進制數(shù)10110B=1*16+1*4+1*2=2217310101101 B 三、十六進制與十進制數(shù)的互換 十六進制整數(shù)轉換為十進制整數(shù)可按各位數(shù)的權，即底數(shù)為16的 n 次冪來確定， n表示該數(shù)的位

6、數(shù)。例如：35442116116716101687180123HA 十進制整數(shù)轉為十六進制整數(shù)采用逐次除以16，余數(shù)反序排列的方法。例如：將13562轉換成十進制數(shù) 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(shù)十進制整數(shù) 十六進制小數(shù)轉換為十進制小數(shù)，則按小數(shù)點以后各位的權，用底數(shù)為16的負 n次冪來確定，n 同樣表示位數(shù)。 292129516. 0 1691612161016494 . 04321HAC 十進制小數(shù)轉為十六進制小數(shù)采用小數(shù)部分逐次乘16，每次乘積若產(chǎn)生整數(shù)，則

7、將所得整數(shù)按正序排列，例如十進制小數(shù)0.359375轉換為十六進制數(shù)： 0.35937516=5.75 小數(shù)點左邊整數(shù)為5 0.7516=12.0 小數(shù)點左邊整數(shù)為0CH 可得 0.359375=0.5CH十六進制小數(shù)十進制小數(shù)例題 4、十六十進制轉換 1）把0DCBH轉換成十進制數(shù) 2）把1023轉換成十六進制數(shù)0DCBH=13*16*16+12*16+11=353110233FFH第二節(jié) 帶符號的二進制數(shù) 一、 帶符號二進制數(shù)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(shù)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(shù)，其余各位表示數(shù)值。對于負數(shù)，其余各位應將

8、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(shù)，其余各位表示數(shù)值。對于負數(shù)，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(shù)表示方法舉例：BxBxBxBxxxxxftftctcoft11010101)( 1010101 01010101)( 1010101 : )( ,)( ,)( .原碼表示法為補碼為反碼為原碼為真值BxBxBxBxcoco10101010)( 101010101010101)( 1010101:.反碼表示法BxBxBxBxctct10101011)( 10101010101010

9、1)( 1010101:.補碼表示法可見正數(shù)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(shù)，舍棄二進制表示法中的其余6種狀態(tài)。例如十進制數(shù)84.7的BCD碼為： 8 4 . 7 0 1000 0100.0111 0000 BCD 碼1001010001110010轉換為十進制數(shù)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(shù)碼0000000O-0111

10、1111 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(shù)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(wǎng)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(shù)制和碼制程序存儲器數(shù)據(jù)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(shù)，二進制數(shù)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

11、組二進制數(shù)，每位計算機字的二進制數(shù)的位數(shù)是固定的。字節(jié)：字節(jié)：把一個8位的二進制數(shù)據(jù)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(shù)位數(shù)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 BMB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(wǎng)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(shù)制和碼制程序存儲器數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)）的半導體器件。 與寄存器的區(qū)別：與寄存器的區(qū)別

12、：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(lián)系。每個字分配一個地址，因此內(nèi)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，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)(E

13、rasable PROM)UVEPROMEEPROM只讀存儲器只讀存儲器ROMFlash Memory(Ultra-Violet)(Electrically)電可擦除紫外線擦除(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ROMROM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(jù)地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的字對應的單元，把數(shù)據(jù)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，

14、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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(nèi)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， 。iiDDD1= D3 = A0D0 = W1

15、+ W0 = A1真值表：真值表與存儲單元有一一對應關系位線0011D01010D11101D21010D31010A01100A1D3 = W1+W3 = A1A0+A1A0=A0D2= 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(shù)據(jù)？二、可編程只讀存儲器二、可編程只讀存儲器PROMPROM 產(chǎn)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

16、放大器AR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(shù)據(jù)？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(xiàn)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2030分鐘。2.使用疊柵注入

17、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。GCGf漏極漏極 當隧道區(qū)的等效電容極小時，加在控制

18、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）采用新型隧道氧化層MOS管。 EEPROM的缺點：擦寫需要高電壓脈沖；擦寫時間長；存儲單元需兩只MOS管。1.隧道層在源區(qū)； 2.隧道層更薄1015nm。在控制柵和源極間加12V電壓即可使隧道導通。該管特點：存儲單元的工作原理：1.寫入利用雪崩注入法。源極接地；漏極接6V；控制柵12V脈沖，寬10 s。2.擦除用隧道效應?？刂茤沤拥?；源極接12V脈沖，寬為100ms。因為片內(nèi)所有疊柵管的源極都連在一起，所以一個脈沖就可擦除全部單元。3.讀出：源極接地，字線為5V邏輯高電平。6V0V12V10 s0V12V100ms快閃存儲器特點：集成度高，容量大，成本低，使用方便。5V