單片機原理與應(yīng)用ppt

1、第1頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1.1 數(shù)和編碼1.2 單片機簡介1.3 微型計算機的基本概念1.4 嵌入式系統(tǒng)與單片機第1章 單片機基礎(chǔ)知識第2頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二 迄今為止，所有計算機都是以二進制形式進行算術(shù)運算和邏輯運算的，微型計算機也不例外。因此，對于用戶在鍵盤上輸人的十進制數(shù)字和符號命令，微型計算機必須先把它們轉(zhuǎn)換成二進制形式，然后才能進行識別、運算和處理，最后再把運算結(jié)果還原成十進制數(shù)字和符號通過輸出終端顯示出來。 1.1 數(shù)和編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第3頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二 所謂

2、數(shù)制是指數(shù)的制式，是人們利用符號表示數(shù)的一種科學(xué)方法。數(shù)制有很多種，微型計算機中常用的數(shù)制有 十進制 二進制 八進制 十六進制1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第4頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1十進制(Decimal) (1)它有09十個不同的數(shù)碼，這是構(gòu)成所有十進制數(shù)的基本符號。 (2)它是逢十進位的。在十進制數(shù)計數(shù)過程中，當(dāng)某位計滿10時就要向它鄰近高位進一。 任何一個十進制數(shù)都可以展開成冪級數(shù)形式。 例：123.45=l102+2101+3100+410-1+510-2 1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第5頁，共37頁，202

3、2年，5月20日，2點35分，星期二 十進制數(shù)的一般表達(dá)示為：ND= dn-110n-1+dn-210n-2 +d0100 +d-110-1+ D是十進制（Decimal）的英文縮寫，表示采取的數(shù)制是十進制；n表示十進制記數(shù)的總位數(shù)；dn-1表示該十進制數(shù)第n-1位的值 。1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第6頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二(1)它共有O和l兩個數(shù)碼，任何二進制數(shù)都是由這兩個數(shù)碼組成的。(2)它的基數(shù)為2，進位規(guī)則是“逢二進一”，借位規(guī)則是“借一當(dāng)二”。2二進制(Binary)1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第7頁，共

4、37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二 二進制的一般表達(dá)式為： NB=bn-12n-1+bn-22n-2+b020+b-12-1+ B為二進制(Binary)的英文縮寫，表示采用的是二進制的記數(shù)方式；n表示二進制記數(shù)的總的位數(shù)；bn-1表示該二進制數(shù)第n-1位的值 。1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第8頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二(1) O、1、2、9、A、B、C、D、E、F等16個數(shù)碼，任何一個十六進制數(shù)都是由其中的一些或全部數(shù)碼構(gòu)成。(2) 基數(shù)為16，進位規(guī)則是“逢十六進一”，借位規(guī)則是“借一當(dāng)十六”。3十六進制(Hexadeci

5、mal)1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第9頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二十六進制的一般表達(dá)式為：NH=hn-116n-1+ hn-216n-2+ h0160+ h-116-1+ H是十六進制(Hexadecimal)的英文縮寫，表示采用的是十六進制的記數(shù)方式；N表示用十六進制記數(shù)的總的位數(shù)；hn-1表示該十六進制數(shù)第n-1位的值。1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第10頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二整 數(shù)小 數(shù)十進制二進制十六進制十進制二進制十六進制01234567891011121314151600000

6、00100100011010001010110011110001001101010111100110111101111100000123456789ABCDEF1000.50.250.1250.06250.03120.01552500.10.010.0010.00010.000010.00000100.80.40.20.10.080.04部分十進制、二進制和十六進制數(shù)對照表1.1.1 微型計算機的數(shù)制第1章 單片機基礎(chǔ)知識第11頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1、計算機中正、負(fù)數(shù)的表示法 在計算機中符號“+”、“-”要用一位二進制數(shù)表示。8位微型計算機中約定，最高位D7

7、表示符號，其它7位表示數(shù)值。8位微機中的帶符號數(shù) 1.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第12頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二 一個帶符號數(shù)在計算機中可以分別用原碼、反碼、或補碼三種方法表示，習(xí)慣上把計算機中存放的數(shù)稱作機器數(shù)。 原碼、反碼、補碼都是機器數(shù)。 其中，負(fù)數(shù)采用反碼或補碼表示的目的是將負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)化為正數(shù)，使減法操作轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭兊募臃ú僮鳌?在計算機系統(tǒng)中均采用補碼表示負(fù)數(shù)。1.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第13頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二(1)原碼 凡是正數(shù)符號位用0表示，負(fù)數(shù)符號位用1表示,而數(shù)值位保持原樣的機器碼稱為原碼。 正

8、數(shù) x = +4=+0000100B x原= 00000100B 負(fù)數(shù) x = - 4= -0000100B x原= 10000100B 1.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第14頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二反碼對于正數(shù)，符號位為“0”，數(shù)值部分保持不變對于負(fù)數(shù)，除在符號位上表示“1”外，其數(shù)值部分的各位都取相反的數(shù)碼，即“0”變“1”、“1”變“0”正數(shù)的反碼表示與它的原碼相同負(fù)數(shù)的反碼由其對應(yīng)的絕對值按位求反后得到(2)反碼正數(shù) x =+4=+0000100B x反= 00000100B負(fù)數(shù) x =-4=0000100B x反=11111011B1.1.2 編

9、碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第15頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二(3)補碼補碼對于正數(shù)，符號位為“0”，數(shù)值部分保持不變；對于負(fù)數(shù)，除了在符號位上表示“1”外，其數(shù)值部分的各位都取它相反的數(shù)碼，然后在最低位加“1”。正數(shù)X = +4 = +0000100B X補= 00000100B負(fù)數(shù) X = -4 = -0000100B X補= x反+1 = 11111011+1=11111100B 1.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第16頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二（1）ASC碼2、字符的編碼用7位二進制數(shù)表示數(shù)字、字母和符號,共128個。26個大寫

10、和26個小寫的英文字母、09十個數(shù)字專用字符(如“：”、“！”、“%”)控制字符(如換行、換頁、回車)。1.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第17頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二（2）BCD碼二進制表示的十進制數(shù)，簡稱二-十進制數(shù),又稱BCD碼（Binary Coded Decimal）。用標(biāo)識符BCD表示。4位二進制數(shù)可表示16種狀態(tài),十進制數(shù)只有09十個字符，所以舍去了10101111這6種狀態(tài)，用余下的的10種狀態(tài)來表示091.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第18頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二十進制數(shù)二-十進制十進制數(shù)二-十進制00

11、000810001000191001200101010（非法）300111011（非法）401001100（非法）501011101（非法）601101110（非法）701111111（非法）二-十進制對應(yīng)表 1.1.2 編碼第1章 單片機基礎(chǔ)知識第19頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二單片機的發(fā)展歷史1.2 單片機簡介14位單片機階段28位單片機階段316位單片機階段432位單片機第1章 單片機基礎(chǔ)知識第20頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1.2.2單片機的特點和應(yīng)用 （1）優(yōu)異的性價比（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性（3）運行速度塊、控制

12、功能強（4）開發(fā)使用方便、易于產(chǎn)品化 1.單片機的特點第1章 單片機基礎(chǔ)知識第21頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二2. 單片機的應(yīng)用(1) 工業(yè)控制。如數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線控制(2) 儀器儀表。如醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。(3) 計算機外部設(shè)備與智能接口。如圖形終端機(4) 商用產(chǎn)品。如自動售貨機、電子收款機(5) 家用電器。如微波爐、電視機、空調(diào)1.2.2單片機的特點和應(yīng)用 第1章 單片機基礎(chǔ)知識第22頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1.3 微型計算機的基本概念微型計算機的組成1.計算機的基本結(jié)構(gòu) 計算機一般由運算器、控制器、存儲器、 輸入輸出裝

13、置4部分組成;運算器、內(nèi)存儲器和控制器稱為主機部分;輸入、輸出裝置、外存儲器等稱為外部設(shè)備，它們統(tǒng)稱為硬件。第1章 單片機基礎(chǔ)知識第23頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二（1）運算器a、是計算機的主要部件之一，包括算術(shù)運算和邏 輯運算;b、計算機至關(guān)重要，主要指標(biāo)有字長、運算、速度;c、由核心部件的加法器和寄存器等組成;d、字長是指運算器中寄存器的位數(shù)，運算速度是計算器運算速度，取決于存儲器的存取速度.微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第24頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二（2）存儲器a、實際上是一種記憶裝置，存放原始數(shù)、程序、指令及中間結(jié)果的

14、裝置;b、存儲容量是存儲器的一個重要指標(biāo);c、存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器,按功能又可分為只讀存儲器和隨機存儲器.微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第25頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二（3）控制器a、使各部分聯(lián)系和使計算過程自動化的裝置；b、是計算機的神經(jīng)中樞，按事先安排好的指令進行工作，控制計算機整個系統(tǒng)的各個過程；c、控制器的基本任務(wù)是取指令、分析指令、執(zhí)行指令；d、組成部件有指令計算器、指令寄存器、操作碼譯碼器、節(jié)拍脈沖發(fā)生器、操作控制器等.微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第26頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二（4）輸入與輸出裝

15、置a、輸入裝置是輸入原始數(shù)據(jù)和程序的裝置，把數(shù)據(jù)和指令變成電脈沖送入計算機里；b、輸出裝置恰好相反，把電脈沖變成人們能識別的形式輸送出來，常用的有打印機、蔭投射線管顯示器。微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第27頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二2. 微型計算機的組成微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第28頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二3.計算機總線（1） 地址總線（Address Bus，簡稱AB）（2）數(shù)據(jù)總線（Data Bus，簡稱DB）（3） 控制總線（Control Bus，簡稱CB）微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第29

16、頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二微型計算機軟件系統(tǒng) 1.指令 控制計算機進行各種操作的命令稱為指令； 指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成； 指令格式：標(biāo)號：操作碼 操作數(shù)；注釋 例如：MOV A ，80H ； 該指令表示把立即數(shù)80H送累加器A。第1章 單片機基礎(chǔ)知識第30頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二 2.程序計算 55+56+59+12？程序如下： MOV A , #55 ;將立即數(shù)55送入累加器A ADD A , #56 ;A的內(nèi)容55與數(shù)56相加， ADD A , #59 ; A的內(nèi)容111與數(shù)59相加 ADD A , #12 ; A的

17、內(nèi)容170與數(shù)12相加微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第31頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二3.機器語言、匯編語言和高級語言 （1）計算機機器語言（2）計算機匯編語言 （3）計算機高級語言微型計算機的組成第1章 單片機基礎(chǔ)知識第32頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1.4 嵌入式系統(tǒng)與單片機 嵌入式系統(tǒng)定義 以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)軟硬件可裁剪的專用計算機系統(tǒng)； 一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。第1章 單片機基礎(chǔ)知識第33頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二1.嵌入式微處理器的特點 （1）對實時多任務(wù)有很強的支持能力； （2）具有功能很強的存儲區(qū)保護功能； （3）可擴展的處理器結(jié)構(gòu)； （4）嵌入式微處理器功耗低。嵌入式系統(tǒng)定義第1章 單片機基礎(chǔ)知識第34頁，共37頁，2022年，5月20日，2點35分，星期二2.嵌入式計算機系統(tǒng)的特點（1）設(shè)計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合也越來越緊密； （2）技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)； （3）硬件和軟件都力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，在具體應(yīng)用中對處理器的選擇更具競爭力；嵌入式系統(tǒng)定義第35頁，共37頁，2022年，5