微電基礎(chǔ)第一章課件

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)

學(xué)單片機(jī)需要什么基礎(chǔ)？什么是單片機(jī)、單片機(jī)能做什么、怎么開始學(xué)習(xí)單片機(jī)。學(xué)單片機(jī)需要的一些預(yù)備知識(shí)學(xué)單片機(jī)需要什么基礎(chǔ)？與以前所學(xué)的知識(shí)關(guān)聯(lián)很少；只需要掌握很基本的數(shù)電模電知識(shí)，如二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換，與、或、非邏輯關(guān)系等；對(duì)各種器件的概念基本上是從0開始；如果要用C語言編程，需具備簡(jiǎn)單的C語言基礎(chǔ)；所有人都站在了同一起跑線上;微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)——運(yùn)算器控制器CPU存儲(chǔ)器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

硬件系統(tǒng)——構(gòu)成微機(jī)的實(shí)體和裝置軟件系統(tǒng)——微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成實(shí)用的微機(jī)系統(tǒng)，兩者是相輔相成、缺一不可的。

軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算器控制器CPU存儲(chǔ)器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入接口設(shè)備輸出接口設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器單片微型計(jì)算機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)——單片機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)芯片2、單片微型計(jì)算機(jī)

單片機(jī)(SingleChipMicrocomputer)它是由大名鼎鼎的INTEL公司發(fā)明的。最早的系列是MCS-48，后來有了MCS-51，常說的51系列單片機(jī)就是MCS-51，它是一種8位的單片機(jī)?；蚍Q微控制器MCU（MicroControllerUnit），就是將微處理器（CPU）、隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM或EPROM、EEPROM）、特殊功能寄存器（SFR）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出電路（I/O）、以及相互連接的總線（BUS）等集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的定義

單片機(jī)的發(fā)展4位單片機(jī)（1971～1974）2.低檔8位單片機(jī)（1974～1978）3.高檔8位單片機(jī)（1978～1982）4.16位單片機(jī)（1982～1990）5.新一代單片機(jī)（上世紀(jì)90年代以來）

單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用(1).單片機(jī)的特點(diǎn)體積小，重量輕電源單一，功耗低功能強(qiáng)，價(jià)格低運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高可以嵌入到電子產(chǎn)品中——嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域單片IC（單片機(jī)）電子鐘單片機(jī)數(shù)字電路中由13片IC組成的數(shù)字鐘單片機(jī)能做什么

凡是與控制或簡(jiǎn)單計(jì)算有關(guān)的電子設(shè)備都可以用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，再根據(jù)具體實(shí)際情況選擇不同性能的單片機(jī)，如：MCS-51，PIC，AVR，凌陽，ARM，STC等。工業(yè)自動(dòng)化：數(shù)據(jù)采集、測(cè)控技術(shù)。智能儀器儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號(hào)源、數(shù)字萬用表、感應(yīng)電流表等。消費(fèi)類電子產(chǎn)品：洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、微波爐、手機(jī)、IC卡、汽車電子設(shè)備等。通訊方面：調(diào)制解調(diào)器、程控交換技術(shù)、手機(jī)、小靈通等。武器裝備：飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、魚雷制導(dǎo)、智能武器等。等等…..

MCS-51是指由美國(guó)INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS-51系列單片機(jī)，

MCS-51系列單片機(jī)MCS-51系列單片機(jī)類型

MCS-51系列單片機(jī)品種很多，以8xC51表示，x的不同取值表示片內(nèi)ROM的不同類型。如下所示：片內(nèi)ROM型，如80(C)3X;片內(nèi)EPROM（或OTPROM）,如87(C)5X；片內(nèi)FLASHEEPROM型，如89C5X;片內(nèi)EEPROMISP型(可在系統(tǒng)編程）如89S5X。系列型號(hào)存儲(chǔ)容量片內(nèi)RAM容量I/O端口特性(個(gè)×位)中斷源數(shù)頻率/MHZ封裝形式及引腳數(shù)ROMEPROM并行口串行口定時(shí)器51子系列（基本型）803180518751——4KB——————4KB128B128B128B4×84×84×8UARTUARTUART2×162×162×165552～122～122～12DIP40DIP40PLCC40/DIP4080c3180c5187C51——4KB——————4KB128B128B128B4×84×84×8UARTUARTUART2×162×162×165552～122～122～12PLCC44PLCC44PLCC4452子系列（增強(qiáng)型）803280528752——8KB——————8KB256B256B256B4×84×84×8UARTUARTUART3×163×163×166662～122～122～12DIP40PLCC44DIP4080C3280C5287C52——8KB——————8KB256B256B256B4×84×84×8UARTUARTUART3×163×163×166662～122～122～12DIP40DIP40DIP40MCS—51系列單片機(jī)性能指標(biāo)學(xué)8位的51單片機(jī)有前途嗎？

現(xiàn)今單片機(jī)的種類很多，功能也越來越強(qiáng)，從表層看來好象學(xué)8位的51單片機(jī)已不符合現(xiàn)在的發(fā)展需求。但做過單片機(jī)開發(fā)的朋友都知道，其實(shí)在大部份的工控或測(cè)控設(shè)備中，8位的51單片機(jī)足夠滿足大部份的控制要求，加之51單片機(jī)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。使得8位的51單片機(jī)在以后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)還有存在的空間，也就是說還是單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)主流。再者，如果把51單片機(jī)學(xué)好了，以后轉(zhuǎn)行去學(xué)習(xí)或應(yīng)用其它的單片機(jī)，也就是一個(gè)了解及熟悉的過程。因?yàn)镸CS-51單片機(jī)是一個(gè)通用的單片機(jī)，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及工作原理與其它的單片機(jī)都是相通的。怎么開始學(xué)習(xí)？實(shí)踐第一。補(bǔ)充必要的理論知識(shí)，即缺什么補(bǔ)什么。做工程項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)。（可在網(wǎng)絡(luò)上搜集題目，也可自己有什么想法大膽的去試驗(yàn)）單片機(jī)常用網(wǎng)站

周立功單片機(jī)（）、武漢力源（）中源單片機(jī)（）嵌入開發(fā)網(wǎng)（）51單片機(jī)（）單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)（）單片機(jī)愛好者（）此外，還有老古開發(fā)網(wǎng)、單片機(jī)培訓(xùn)網(wǎng)、51單片機(jī)世界、致遠(yuǎn)電子、南京愛思、FPGA論壇、北京單片機(jī)開發(fā)網(wǎng)、世紀(jì)開發(fā)、艾比德嵌入開發(fā)網(wǎng)、單片機(jī)開發(fā)、電子網(wǎng)站之家、小龍微控、萬博門單片機(jī)、21IC中國(guó)電子網(wǎng)、電子技術(shù)特攻隊(duì)、蒼穹電子、文濤數(shù)字工作室、MAXIM中文網(wǎng)址、TI中文網(wǎng)址、Philips公司、Intel公司、Infineon公司、Lattice公司、南京西爾特電子公司、中國(guó)電器論壇等。單片機(jī)網(wǎng)站有很多，讀者可以通過各種搜索引擎搜索相關(guān)的網(wǎng)站。

1.1數(shù)制引言:●

十進(jìn)制數(shù)是人們習(xí)慣使用的進(jìn)制?！?/p>

計(jì)算機(jī)只能“識(shí)別”二進(jìn)制數(shù)?！?/p>

為了書寫和識(shí)讀方便，計(jì)算機(jī)程序需要用十六進(jìn)制數(shù)表示?！?/p>

十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系、相互轉(zhuǎn)換和

運(yùn)算方法，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)必備的基礎(chǔ)知識(shí)。二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)⒈十進(jìn)制數(shù)主要特點(diǎn)：①基數(shù)是10。有10個(gè)數(shù)碼（數(shù)符）構(gòu)成：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。②進(jìn)位規(guī)則是“逢十進(jìn)一”?！纠?/p>

1234.56

=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

=1000+200+30+4+0.5+0.06

上述，103、102、101、100、10-1、10-2

稱為十進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的“權(quán)”。⒉二進(jìn)制數(shù)

主要特點(diǎn)：①基數(shù)是2。只有兩個(gè)數(shù)碼：0和1。②進(jìn)位規(guī)則是“逢二進(jìn)一”。

二進(jìn)制數(shù)用尾綴B作為標(biāo)識(shí)符?！纠?/p>

111.11B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=7.75

其中，22、21、20、2-1、2-2稱為二進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的“權(quán)”⒊十六進(jìn)制數(shù)

主要特點(diǎn)：

①基數(shù)是16。共有16個(gè)數(shù)符構(gòu)成：0、1、…、9、A、B、C、D、E、F。其中，A、B、C、D、E、F分別代表10、11、12、13、14、15。②進(jìn)位規(guī)則是“逢十六進(jìn)一”。十六進(jìn)制數(shù)用尾綴H表示?！纠緼3.4H=10×161+3×160+4×16-1

=160+3+0.25=163.25

其中，163、162、161、160、16-1、16-2稱為十六進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的“權(quán)”。

為了區(qū)分?jǐn)?shù)的不同進(jìn)制，可在數(shù)的結(jié)尾以一個(gè)字母標(biāo)示。

十進(jìn)制：D（或不帶字母）

二進(jìn)制：B或（N）2

十六進(jìn)制：H或（N）16十六進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表

十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)000H0000B110BH1011B101H0001B120CH1100B202H0010B130DH1101B303H0011B140EH1110B404H0100B150FH1111B505H0101B1610H00010000B606H0110B1711H00010001B707H0111B1812H00010010B808H1000B1913H00010011B909H1001B2014H00010100B100AH1010B2115H00010101B1.1.1.2不同進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換1.二、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制：按權(quán)展開法例1

將數(shù)(10.101)2，(2D.A4)16轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。（10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625(2D.A4)16=2×161+13×160+10×16-1+4×16-2=45.6406252．十進(jìn)制→二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換(分整數(shù)和小數(shù)兩部分）

整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：采用“除2取余”法：除2取余，商為0止，余數(shù)倒置。例如：

126=1111110B小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：采用“乘2取整”法：乘2取整，直到小數(shù)部分為0或滿足精度要求，整數(shù)正置。例如：0.318=010100010…B3．十六進(jìn)制→二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

將每位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)即可。3AH=00111010B4．二進(jìn)制→十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換將要轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界向左和向右4位一組分開，不足4位補(bǔ)0，然后將4位二進(jìn)制數(shù)表示為1位十六進(jìn)制數(shù)。如：1101010.0111111B=01101010.01111110B=6A.7EH5．十進(jìn)制→十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制方法一樣，只是除（乘）數(shù)為16而不是2。而余（整）數(shù)是0～F中的任一個(gè)數(shù)。整數(shù)部分采用“除16取余”法，小數(shù)部分采用“乘16取整”法。例如：

9168=23D0H

二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)運(yùn)算【例】 00110101B + 10011100B

⒈二進(jìn)制數(shù)加法運(yùn)算規(guī)則：0+0=0，0+1=1+0=1，

1+1=0（向高位進(jìn)1）。11010001B【例】 10110101B - 10011100B

規(guī)則：0–0=0，1–0=0，1–1=0，

0–1=1（向高位借1）。⒉二進(jìn)制數(shù)減法運(yùn)算

00011001B

1101

⒊二進(jìn)制數(shù)乘法運(yùn)算規(guī)則：0×0=0，1×0=0×1=0，1×1=1?！纠?1101B×1001B1110101B+1101

⒋二進(jìn)制數(shù)除法運(yùn)算規(guī)則：0÷0=0，0÷1=0，1÷1=1。11110【例】

1101√1001－

1101－

1101⒌二進(jìn)制數(shù)“與”運(yùn)算。“與”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“必須都有,否則就沒有”這種邏輯關(guān)系的一種運(yùn)算。運(yùn)算符為“∧”,其運(yùn)算規(guī)則如下:規(guī)則：0∧0=0，1∧0=0， 1∧0=0，1∧1=1。【例】 10110101B ∧ 10011100B10010100B規(guī)則：0∨0=0，1∨0=0， 1∨1=0，0∨1=1。⒍二進(jìn)制數(shù)“或”運(yùn)算“或”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“只要其中之一有,就有”這種邏輯關(guān)系的一種運(yùn)算,其運(yùn)算符為“+”或“∨”

?！盎颉边\(yùn)算規(guī)則如下:【例】 10110101B ∨ 10011100B10111101B7、“非”運(yùn)算“非”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“求反”這種邏輯的一種運(yùn)算，如變量A的“非”運(yùn)算記作。其運(yùn)算規(guī)則如下:

A8、二進(jìn)制數(shù)“異或”運(yùn)算“異或”運(yùn)算是實(shí)現(xiàn)“必須不同,否則就沒有”這種邏輯的一種運(yùn)算,運(yùn)算符為“⊕”。其運(yùn)算規(guī)則是:

規(guī)則：0⊕0=0，0⊕1=1，

1⊕0=1，1⊕1=0。【例】 10110101B ⊕ 10011100B00101001B1.2帶符號(hào)數(shù)的表示方法在計(jì)算機(jī)中，為了運(yùn)算的方便，可用數(shù)的最高位來表示正、負(fù)數(shù)。最高位為“0”表示正數(shù)，最高位為“1”表示負(fù)數(shù)。數(shù)在計(jì)算機(jī)中是以二進(jìn)制形式表示的。

數(shù)分為有符號(hào)數(shù)和無符號(hào)數(shù)。

原碼、反碼、補(bǔ)碼都是有符號(hào)定點(diǎn)數(shù)的表示方法。1.3編碼

計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制的方式計(jì)數(shù)，那么它為什么又能識(shí)別十進(jìn)制數(shù)和各種字符、圖形呢？其實(shí)，不論是數(shù)值數(shù)據(jù)還是文字、圖形等，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都采用了一種編碼標(biāo)準(zhǔn)。通過編碼標(biāo)準(zhǔn)可以把它轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)來進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)將這些信息處理完畢再轉(zhuǎn)換成可視的信息顯示出來。常用的二進(jìn)制編碼有BCD碼、ASCII碼等。1、BCD碼

生活中人們習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，為了將十進(jìn)制數(shù)變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)，出現(xiàn)了BCD碼，即二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)。故名思意，它即是逢十進(jìn)一，又是一組二進(jìn)制代碼。BCD碼種類較多，如有8421碼、2421碼和余3碼等。最常用的是8421BCD碼(以后簡(jiǎn)稱BCD碼)。十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼000005010110001601102001070111300118100040100910018421BCD編碼表

【例】將二進(jìn)制數(shù)01000011B轉(zhuǎn)換成BCD碼。解：01000011B=67=[01100111]BCD

需要指出的是:

決不能把[01100111]BCD誤認(rèn)為二進(jìn)制碼01100111B，二進(jìn)制碼01100111B的值為103，而[01100111]BCD的值為67，顯然兩者是不一樣的。例寫出69.25的BCD碼。根據(jù)上表,可直接寫出相應(yīng)的BCD碼:69.25=（01101001.00100101）BCD2、ASCII碼計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0、1、0、1、……；這些0、1、0、1、……有的代表數(shù)值，有的代表要處理的信息（如字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)字符號(hào)等文字符號(hào)）。所以，計(jì)算機(jī)不僅要認(rèn)識(shí)各種數(shù)字，還要能識(shí)別各種文字符號(hào)。人們事先已對(duì)各種文字符號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)編碼。如，美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼——ASCII碼，用一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)字符。

ASCII編碼表

b7b6b5b4b3b2b10000010100111001011101110000NULDLESP0@P、p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXD