《單片機基礎知識》課件

1、單片機基礎知識PPT課件單片機基礎知識PPT課件2022/9/212第一章單片機基礎知識學習目標：1掌握數(shù)制及其轉換方法。2了解數(shù)據(jù)表示方法及其編碼。3了解單片機基礎知識。2022/9/214第一章單片機基礎知識學習目標：1.1單片機的發(fā)展及特點2022/9/213一、什么是單片機？單片機就是單片微型計算機, 是將計算機的中央處理器(CPU)、存儲器（ROM,RAM）、輸入/輸出（I/O）接口等集成在一小塊硅片上的微型機。1.1單片機的發(fā)展及特點2022/9/215一、什么是單片單片機組成框圖2022/9/214RAMI/O接口電路CPU時 鐘定時器/計數(shù)器ROM單片機組成框圖2022/9/2

2、16RAMI/O接口CPU時 二、單片機發(fā)展史單片機屬于微型機，微型計算機的發(fā)展形成兩大分支：1、獨立使用式微機（ PC機）：PC機系統(tǒng)全力實現(xiàn)海量高速數(shù)據(jù)處理，兼顧控制功能。2、嵌入式微機單片機：單片機系統(tǒng)全力滿足測控對象的測控功能，兼顧數(shù)據(jù)處理能力。 單片機作為工業(yè)控制和數(shù)據(jù)處理的計算機，它的結構與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設計的,也被稱為“微控制器”、 “微處理器”（Micro-controller, Micro-processor）。 主要有：4位、8位、16位、32位等2022/9/215二、單片機發(fā)展史單片機屬于微型機，微型計算機的發(fā)展形成兩大分單片機發(fā)展概況1976-1978

3、初級8位單片機 Intel MCS-48 系列1978-1983 高檔8位單片機 Intel MCS-51系列：-51子系列：8031/8051/8751-52子系列：8032/8052/8752低功耗型80C31高性能型80C252廉價型89C2051/10512022/9/2161983- 90年代初 16位單片機 Intel MCS-96 系列8098/8096、80C198/80C19690年代初-至今 16位單片機高檔32位單片機單片機發(fā)展概況1976-1978 初級8位單片機 Intel三、單片機的特點及應用突出特點存儲器結構 計算機有兩種存儲結構： 哈佛結構：程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲

4、器分開。 普林斯頓結構：程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并。 單片機采用哈佛結構體系2022/9/217三、單片機的特點及應用突出特點存儲器結構 2022/三、單片機的特點及應用采用哈佛體系結構采用面向控制的指令系統(tǒng)引腳功能服用片內RAM作寄存器類型齊全功能通用具有三高優(yōu)勢(集成度高、可靠性高、性價比高)。2022/9/218三、單片機的特點及應用采用哈佛體系結構2022/9/2110三、單片機的特點及應用單片機主要應用于工業(yè)檢測與控制、計算機外設、智能儀器儀表、通訊設備、家用電器等。 特別適合于嵌入式微型機應用系統(tǒng)。單片機開發(fā)系統(tǒng)有單片單板機和仿真器。實現(xiàn)單片機應用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)。2022/9/

5、219三、單片機的特點及應用單片機主要應用于工業(yè)檢測與控制、計算機一、 發(fā)展概況1946-1958 第一代電子管計算機。磁鼓存儲器，機器語言、匯編語言編程。1958-1964 第二代晶體管計算機。磁芯作主存儲器, 磁盤作外存儲器，開始使用高級語言編程。1964-1971 第三代集成電路計算機。使用半導體存儲器，出現(xiàn)多終端計算機和計算機網(wǎng)絡。1971- 第四代大規(guī)模集成電路計算機。出現(xiàn)微型計算機、單片微型計算機，外部設備多樣化。1981- 第五代人工智能計算機。模擬人的智能和交流方式。2022/9/21101.2計算機基礎知識一、 發(fā)展概況1946-1958 第一代電子管計算機。磁鼓存二、計算機

6、發(fā)展趨勢微型化 便攜式、低功耗巨型化 尖端科技領域的信息處理，需要超大容量、高速度智能化 模擬人類大腦思維和交流方式，多種處理能力系列化、標準化 便于各種計算機硬、軟件兼容和升級網(wǎng)絡化 網(wǎng)絡計算機和信息高速公路多機系統(tǒng) 大型設備、生產(chǎn)流水線集中管理(獨立控制、故障分散、資源共享)2022/9/2111二、計算機發(fā)展趨勢微型化 便攜式、低功耗2022/9/21三、微型計算機系統(tǒng)組成2022/9/2112微型計算機系統(tǒng)硬件微型計算機（主機）微處理器 (CPU)軟件外圍設備運算器控制器存儲器 (內存)RAMROM外部設備輔助設備 輸入設備(鍵盤、掃描儀、語音識別儀) 輸出設備(顯示器、打印機、繪圖儀

7、、) 輔助存儲器(磁帶、磁盤、光盤)輸入/輸出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC) (I/O接口) 總線 (AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷,監(jiān)控程序)應用軟件(科學計算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理)程序設計語言(機器語言、匯編語言、高級語言)電源電路時鐘電路三、微型計算機系統(tǒng)組成2022/9/2114微型計算機系統(tǒng)硬三、微型計算機系統(tǒng)組成2022/9/2113三、微型計算機系統(tǒng)組成2022/9/2115四、微型計算機組成2022/9/2114中央處理器 CPU運算器和控制器集成在一個芯片上運算器：實現(xiàn)算術運算或邏輯運算包括：算術邏輯單元ALU、累加器A、暫存寄

8、存器TR、標志寄存器F或 PSW、通用寄存器GR控制器：中樞部件，控制計算機中的各個部件工作包括：指令寄存器 IR、指令譯碼器ID、程序計數(shù)器PC、定時與控制電路四、微型計算機組成2022/9/2116中央處理器 CPU存儲器：記憶，由存儲單元組成。 包括：ROM、 RAM2022/9/2115總線BUS ：在微型計算機各個芯片之間或芯片內部之間傳輸信息的一組公共通信線。包括：數(shù)據(jù)總線DB：雙向，寬度決定了微機的位數(shù)。 地址總線AB：單向，決定CPU的尋址范圍。 控制總線CB：單向I/O接口：數(shù)據(jù)輸入輸出。 包括：輸入接口、 輸出接口存儲器：記憶，由存儲單元組成。2022/9/2117總線BU

9、五、計算機主要技術指標字長：CPU能并行處理二進制的數(shù)據(jù)位數(shù) 8位機、16位機、32位機和64位機。2022/9/2116內存容量：存儲單元能容納的二進制數(shù)的位數(shù) 容量單位：1K=210=1024，1M=220=1KK 8K、64K、16M、64M。運算速度：CPU處理速度時鐘頻率、主頻、每秒運算次數(shù) 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。內存存取時間：內存讀寫速度 50nS 、70nS 、200nS 。五、計算機主要技術指標字長：CPU能并行處理二進制的數(shù)據(jù)位一、進位計數(shù)制 使用有限個基本數(shù)碼來表示數(shù)據(jù)，按進位的方法進行計數(shù)稱為進位計數(shù)制。 包含兩大要素：基數(shù)和位權基

10、數(shù)：用來表示數(shù)據(jù)基本數(shù)碼的個數(shù)J，此數(shù)后必須進位。位權：數(shù)碼在表示數(shù)據(jù)時所處的數(shù)位所具有的固定值J i。 簡稱“權”。2022/9/21171.3數(shù)制及其轉換一、進位計數(shù)制2022/9/21191.3數(shù)制及其轉換1、 十進制D符號集：09 規(guī)則：逢十進一。例 1234.5=1103 +2102 +3101 +4100 +510-1加權展開式以10為基數(shù)，各位系數(shù)為09。 103 102 101 100 10-1 位權一般表達式：ND= dn-110n-1+dn-210n-2 +d0100 +d-110-1+2022/9/21182、二進制B符號集：0、1 規(guī)則：逢二進一。3、十六進制H符號集：

11、09、AF 規(guī)則：逢十六進一。1、 十進制D2022/9/21202、二進制B3、十六進制1、十進制用于計算機輸入輸出，人機交互。 二進制為機器中的數(shù)據(jù)形式。 十六進制用于表示二進制數(shù)。2、不同進位制數(shù)以下標或后綴區(qū)別,十進制數(shù)可不帶下標。 如:101、101D、101B、101H、101H2022/9/2119二、進位計數(shù)制的說明1、十進制用于計算機輸入輸出，人機交互。2022/9/2121、十進制數(shù)轉換成二、十六進制數(shù)整數(shù)轉換法“除基取余”：十進制整數(shù)不斷除以轉換進制基數(shù)，直至商為0。每除一次取一個余數(shù)，從低位排向高位。2022/9/21201. 39轉換成二進制數(shù)39 =100111B2

12、 39 1 （ b0） 2 19 1 （ b1） 2 9 1 （ b2） 2 4 0 （ b3） 2 2 0 （ b4） 2 1 1 （ b5） 0 2. 208轉換成十六進制數(shù) 208 = D0H16 208 余 016 13 余 13 =DH 0三、不同進位計數(shù)制之間的轉換1、十進制數(shù)轉換成二、十六進制數(shù)整數(shù)轉換法2022/9/21十進制數(shù)轉換成二、十六進制數(shù)小數(shù)轉換法“乘基取整”：用轉換進制的基數(shù)乘以小數(shù)部分，直至小數(shù)為0或達到轉換精度要求的位數(shù)。每乘一次取一次整數(shù)，從最高位排到最低位。舉例：2022/9/21212. 0.625轉換成十六進制數(shù) 0.625 16 = 10.0 0.62

13、5 = 0.AH3. 208.625 轉換成十六進制數(shù)208.625 = D0.AH1. 0.625轉換成二進制數(shù)0.625 2 1.250 1 (b-1) 2 0.5 0 0 (b-2) 2 1.0 1 (b-3)0.625 = 0.101B十進制數(shù)轉換成二、十六進制數(shù)小數(shù)轉換法2022/9/21232022/9/2122先展開，然后按照十進制運算法則求和。舉例：1011.1010B=123+121+120+12-1 +12-3=11.625DFC.8H=13162+15161+12160+816-1 = 3580.52、其他進制數(shù)轉換成十進制數(shù)2022/9/2124先展開，然后按照十進制運

14、算法則求和。最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“”。數(shù)值位與真值數(shù)值位相同。原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復雜。 2、反碼正數(shù)的反碼與原碼相同負數(shù)的反碼符號不變，數(shù)值按位取反2022/9/2123有符號數(shù)通常使用三種表示方法：1、原碼 機器中，數(shù)的符號用“0”、“1” 表示。 最高位作符號位“0”表示“+”，“1”表示“-”。1.4帶符號數(shù)的表示方法最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“”。2022/9/3、補碼正數(shù)的補碼表示與原碼相同。 負數(shù)補碼的符號位為1，數(shù)值位等于反碼加1。2022/9/2124補碼表示的優(yōu)點：0的表示唯一，加減運算方便。 Y-X=Y+-X補 計算機中的數(shù)均采用補碼表示！3、補碼正數(shù)的補碼表示與原碼相同。 2022/9/2例：求十進制數(shù)876的BCD碼 876BCD = 1000 0111 01102022/9/21251、 BCD碼二進制代碼表示的十進制數(shù)。8421 BCD碼1.5編碼例：求十進制數(shù)876的BCD碼2022/9/21271、