單片機(jī)技術(shù)教學(xué)課件

單片機(jī)技術(shù)教學(xué)課件第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日課程的特點：

以應(yīng)用為目的，實踐性強(qiáng)硬件與軟件緊密結(jié)合學(xué)習(xí)方法：課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)理清概念，勤于實踐廣覽書刊、網(wǎng)絡(luò)，立足實際應(yīng)用第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日第1章緒論第2章80C51的結(jié)構(gòu)和原理第3章80C51的指令系統(tǒng)第4章80C51的程序設(shè)計第5章80C51的中斷系統(tǒng)及定時/計數(shù)器第6章80C51的串行接口第7章80C51的系統(tǒng)擴(kuò)展第8章80C51的測控接口第9章80C51應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法課程內(nèi)容：第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日第1章緒論

1.1數(shù)制與編碼的簡單回顧1.2電子計算機(jī)的發(fā)展概述1.3單片機(jī)發(fā)展過程及產(chǎn)品近況1.4單片機(jī)的特點及應(yīng)用領(lǐng)域1.5單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡述本章內(nèi)容：

第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.1數(shù)制與編碼的簡單回顧1.1.1數(shù)制1.1.2編碼1.1.3計算機(jī)中帶符號數(shù)的表示第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日

數(shù)制：是計數(shù)的規(guī)則

（亦稱計數(shù)制）1.1.1數(shù)制

十進(jìn)制：生活中最熟悉的進(jìn)位計數(shù)制。符號：0，1，…，9

規(guī)則：逢十進(jìn)一

二進(jìn)制：計算機(jī)中采用的計數(shù)制符號：0，1規(guī)則：逢二進(jìn)一特點：便于實現(xiàn)，不便記憶第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日字節(jié)：8個位MSBLSBD7D6D5D4D3D2D1D0位號：字節(jié)：

有28個值（0～255）LSB：最低有效位，D0位

MSB：最高有效位，D7位第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日字：2字節(jié)，16位

有216個值（0～65535）

MSB：D15位

十六進(jìn)制：用于代碼和數(shù)據(jù)的縮寫符號：

0，1，…，9，A，B，…，F(xiàn)規(guī)則：逢十六進(jìn)一

特點：二進(jìn)制4位→十六進(jìn)制1位第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日為了區(qū)分?jǐn)?shù)的不同進(jìn)制，可在數(shù)的結(jié)尾以一個字母標(biāo)示。

十進(jìn)制：D（或不帶字母）

二進(jìn)制：B

十六進(jìn)制：H第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日字符的編碼----ASCII碼

采用美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（即ASCII碼）1.1.2編碼例：字符“0”－－30H字符“A”－－41H字符“a”－－61H控制符CR－0DH第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日

十進(jìn)制數(shù)的編碼----BCD碼

用二進(jìn)制表示十進(jìn)制數(shù)的代碼。

1個字節(jié)表示2位十進(jìn)制數(shù)的代碼，稱為壓縮的BCD碼。例：25的壓縮BCD碼為25H（注意：其十六進(jìn)制值為19H)

第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日非壓縮BCD碼：8位碼表示1位十進(jìn)制數(shù)（高4位填0）的編碼2個BCD碼的運(yùn)算可能出現(xiàn)非法碼，這時要對所得結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

采用壓縮的BCD碼比采用非壓縮的BCD碼節(jié)省存儲空間。非法碼：4位代碼在1010B~1111B范圍時。第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.1.3計算機(jī)中帶符號數(shù)的表示

一、機(jī)器數(shù)及其真值數(shù)在計算機(jī)內(nèi)的表示形式稱為機(jī)器數(shù)

這個數(shù)本身稱為真值例：正數(shù)

+1000101B（+45H）

1000101B0

（

45H）真值例：負(fù)數(shù)

-1010101B（-55H）

1010101B1

（

D5H）真值第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、原碼和反碼

原碼：最高位為符號位，數(shù)值為絕對值

反碼：

正數(shù)的反碼與其原碼相同負(fù)數(shù)的反碼符號位為1，數(shù)值位為其原碼數(shù)值位逐位取反采用原碼和反碼表示時，符號位不能同數(shù)值一道參加運(yùn)算。第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日三、補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼末位加1計算機(jī)中，帶符號數(shù)的運(yùn)算均采用補(bǔ)碼。例：正數(shù)

+1000101B（+45H）

1000101B0反碼

1000101B0

補(bǔ)碼例：負(fù)數(shù)

-1010101B（-55H）

0101010B1

反碼（AAH）

010

1011B1

補(bǔ)碼（ABH）第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日由補(bǔ)碼求其真值的方法求補(bǔ)得到原碼（符號位+數(shù)值位）依原碼求真值。如：補(bǔ)碼為：10101011B求補(bǔ)得：1101

0101B真值為：-55H。第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日補(bǔ)碼的優(yōu)點：將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法，且數(shù)值連同符號位可一起參加運(yùn)算例：45H-55H=-10H

[45H]補(bǔ)：01000101+[-55H]補(bǔ)：10101011[-10H]補(bǔ)：

1111

0000

求補(bǔ)得原碼：

1001

0000真值：-0010000

（－10H）第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日反碼：范圍是：+127~-127；

“0”有2種表示補(bǔ)碼：范圍是：+127~

-128；

“0”有1種表示第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.2電子計算機(jī)的發(fā)展概述1.2.1電子計算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu)1946年2月15日，第一臺電子數(shù)字計算機(jī)問世，標(biāo)志著計算機(jī)時代的到來。ENIAC開創(chuàng)了計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響。第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日馮·諾依曼提出“程序存儲”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，構(gòu)建了計算機(jī)經(jīng)典結(jié)構(gòu)：第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日電子計算機(jī)經(jīng)歷了五個時代：電子管計算機(jī)晶體管計算機(jī)集成電路計算機(jī)大規(guī)模集成電路計算機(jī)超大規(guī)模集成電路計算機(jī)結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮·諾依曼提出的計算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.2.2微型計算機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài)一、微型計算機(jī)的組成

1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在與日本商業(yè)通訊公司合作研制臺式計算器時，將原始方案的十幾個芯片壓縮成三個集成電路芯片。其中的兩個芯片分別用于存儲程序和數(shù)據(jù)，另一芯片集成了運(yùn)算器和控制器及一些寄存器，稱為微處理器（即Intel4004）。4004微處理器第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日

微處理器、存儲器加上I/O接口電路組成微型計算機(jī)。第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、微型計算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)可以分為3種：

多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）

工業(yè)PC機(jī)也屬于多板機(jī)。

單板機(jī)

單片機(jī):集成了CPU、存儲器、I/O接口電路的單芯片微型計算機(jī)。第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日三種應(yīng)用形態(tài)的比較：單板機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日

系統(tǒng)機(jī)（桌面應(yīng)用）屬于通用計算機(jī)，主要用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動化及輔助設(shè)計。

單片機(jī)（嵌入式應(yīng)用）屬于專用計算機(jī)，主要用于智能儀表及傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)備、汽車及軍事電子設(shè)備等系統(tǒng)。

單片機(jī)體積小、價格低、可靠性高，其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨特的優(yōu)勢。第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.3單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況1.3.1單片機(jī)的發(fā)展過程三個主要階段：

單芯片微機(jī)形成階段1976年，Intel公司推出了MCS-48系列單片機(jī)。8位CPU、1K字節(jié)ROM、64字節(jié)RAM、27根I/O線和1個8位定時/計數(shù)器。

特點：存儲器容量小，尋址范圍?。ú淮笥?K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。

第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日

特點是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。

性能完善提高階段

1980年，Intel公司推出了MCS-51系列單片機(jī)：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個8位并口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日

微控制器化階段

特點：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)電路增強(qiáng)，使之可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動測控系統(tǒng)及設(shè)備?！拔⒖刂破鳌钡姆Q謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。1982年，Intel推出MCS-96系列單片機(jī)。芯片內(nèi)集成：16位CPU、8K字節(jié)ROM、232字節(jié)RAM、5個8位并口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計數(shù)器。尋址范圍64K。片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等。第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.3.2單片機(jī)產(chǎn)品近況

ATMEL公司融入Flash存儲器技術(shù)的AT89系列Philips公司的80C51、80C552系列

華邦公司的W78C51、W77C51高速低價系列ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列LG公司的GMS90/97低壓高速系列Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列

Cygnal公司的C8051F系列高速SOC單片機(jī)

80C51系列產(chǎn)品繁多，主流地位已形成，已推出的與80C51兼容的主要產(chǎn)品有：第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日

非80C51結(jié)構(gòu)單片機(jī)新品不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間，近年來推出的非80C51系列的主要產(chǎn)品有：Intel的MCS-96系列16位單片機(jī)Microchip的PIC系列RISC單片機(jī)TI的MSP430F系列16位低功耗單片機(jī)。第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.4單片機(jī)的特點及應(yīng)用領(lǐng)域1.4.1單片機(jī)的特點

控制性能和可靠性高

可對I/O端口直接操作，位操作能力更是其它計算機(jī)無法比擬的。由于CPU、存儲器及I/O接口集成在同一芯片內(nèi)，數(shù)據(jù)在傳送時受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響。體積小、價格低、易于產(chǎn)品化

應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、安裝簡單方便。第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.4.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域智能儀器儀表機(jī)電一體化產(chǎn)品實時工業(yè)控制分布式系統(tǒng)的前端模塊家用電器第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.5單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介1.5.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)

單片機(jī)自身沒有開發(fā)功能，必須借助開發(fā)機(jī)來完成如下任務(wù)：排除硬件故障和軟件錯誤程序固化到程序存儲器芯片中。

正確的硬件設(shè)計和良好的軟件功能設(shè)計是一個實用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。完成該目標(biāo)的過程稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日指令的表示形式指令是讓單片機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。指令按一定的順序以二進(jìn)制碼的形式存放于程序存儲器中。如：04H:累加器A的內(nèi)容加1，難記！INCA，記憶容易。稱為符號指令。00000100B04H第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日

匯編或編譯將符號指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼的過程稱為匯編。常用的匯編方法有三種：

手工匯編利用開發(fā)機(jī)的駐留匯編程序進(jìn)行匯編

交叉匯編現(xiàn)在常采用高級語言（如C51）進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計。第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日獨立型仿真器開發(fā)1.5.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)傳統(tǒng)開發(fā)方式第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日

非獨立型仿真器開發(fā)

第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日

SST公司推出的SST89C54和SST89C58芯片有SuperFLASH存儲器，利用這種存儲器可以進(jìn)行高速讀寫的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)：在系統(tǒng)編程（ISP）在應(yīng)用編程（IAP）。1.5.3單片機(jī)開發(fā)方式的發(fā)展應(yīng)用程序的編輯、匯編（或編譯）、模擬運(yùn)行，然后實現(xiàn)目標(biāo)程序的串行下載。第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日

Microchip公司推出的PIC16F87X中內(nèi)置有在線調(diào)試器ICD功能還配置了具有ICSP功能的簡單仿真器和燒寫器。通過PC機(jī)串行電纜就可以完成對目標(biāo)系統(tǒng)的仿真調(diào)試。第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日

1.第一臺計算機(jī)的問世有何意義？

2.計算機(jī)由哪幾部分組成？

3.微型計算機(jī)由哪幾部分構(gòu)成？

4.微處理器與微型計算機(jī)有何區(qū)別？

5.什么叫單片機(jī)？其主要特點有哪些？

6.微型計算機(jī)有哪些應(yīng)用形式？各適于什么場合？

7.當(dāng)前單片機(jī)的主要產(chǎn)品有哪些？各有何特點？

8.簡述單片機(jī)的開發(fā)過程。

9.常用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法有哪些？思考題與習(xí)題第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.第一臺計算機(jī)的問世有何意義？1946年第一臺計算機(jī)ENIAC的問世標(biāo)志著人類計算工具歷史性變革的機(jī)器研制完成。雖然這臺計算機(jī)使用18000只電子管，重達(dá)30噸，占地160多平方米，功率為150kW，價值40萬美元，且運(yùn)算速度僅為5000次/s。但它開創(chuàng)了計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對人類的生活和生活方式乃至思維方式都產(chǎn)生了巨大的影響。第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.計算機(jī)由哪幾部分組成？由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日

3.微型計算機(jī)由哪幾部分構(gòu)成？微處理器、存儲器和輸入/輸出接口電路組成第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日4.微處理器與微型計算機(jī)有何區(qū)別？微處理器由運(yùn)算器和各種寄存器組成，而微型計算機(jī)由微處理器、存儲器和輸入/輸出接口電路組成。微處理器是微型計算機(jī)組成的一部分。第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日5.什么叫單片機(jī)？其主要特點有哪些？集成了CPU、存