《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)(第2版)電子課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)(第2版)電子課件（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單片機原理與應(yīng)用技術(shù)（第,2,版）清華大學(xué)出版社,單片機原理與應(yīng)用技術(shù)（第2版）,1.1,單片機的發(fā)展概述,1.2,單片機的特點及分類,1.3,單片機的應(yīng)用領(lǐng)域,小結(jié),第,1,章 單片機基礎(chǔ)知識,單片機,在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、,I/O,接口電路等，從而構(gòu)成了,單芯片微型計算機，即單片機,。,三種應(yīng)用形態(tài)的比較,：,單板機,單片機,系統(tǒng)機（多板機）,1.1,單片機的發(fā)展概述,單片機的發(fā)展，主要經(jīng)歷了四個階段：,第一階段（,19741978,年）：初級單片機階段。,第二階段（,19781982,年）：高性能,8,位機階段。,第三階段（,19821990

2、,）：,16,位單片機推出階段。,第四階段,（,1990,到現(xiàn)在）：單片機全面發(fā)展階段。,1.1.1,單片機的發(fā)展過程,1.,高性能化,2.,存儲大容量化,3.,外圍電路內(nèi)裝化,4.,片內(nèi),I/O,口的改進,5.,低功耗化、寬電壓,1.1.2,單片機的發(fā)展趨勢,1.1,單片機的發(fā)展概述,控制性能和可靠性高,實時控制功能特別強，其,CPU,可以對,I/O,端口直接進行操作，,位操作能力,更是其它計算機無法比擬的。另外，由于,CPU,、,存儲器及,I/O,接口,集成在同一芯片內(nèi),，各部件間的連接緊湊，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，所以單片機的,可靠性非常高,。,1,、單

3、片機的特點,1.2,單片機的特點及分類,體積小、價格低、易于產(chǎn)品化,單片機芯片即是一臺完整的微型計算機,，對于批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機品種間進行匹配選擇；同時還可以專門進行芯片設(shè)計，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系；在單片機產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機引腳已減少到,8,個或更少。,從而使應(yīng)用系統(tǒng)的,印制板減小、接插件減少、安裝簡單方便。,按,CPU,處理字的長度分,就,CPU,處理字的長度而言，有,4,位、,8,位、,32,位單片機,按使用范圍分,可分為通用單片機和專用單片機兩大類,2,、,單片機的分類,1.2,單片機的特點及分類,3.,主要產(chǎn)品系列,智能儀器儀表,單片

4、機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如,各種智能電氣測量儀表、智能傳感器,等。,1.3,單片機的應(yīng)用領(lǐng)域,實時工業(yè)控制,單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如,電機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線,等。,機電一體化產(chǎn)品,機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動

5、化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。單片機在機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。,典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設(shè)備、打印機、傳真機、復(fù)印機,等。,家用電器,家用電器是單片機的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。,另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應(yīng)用。如汽車自動駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等。,1.3,計算機運算基礎(chǔ),1.3.1,數(shù)制,1.3.2,有符號二進制數(shù)的編碼,1.3.3,二進制編碼,1.3.1,數(shù)制,數(shù)制,是指數(shù)的制式，是人們利用符號進行計數(shù)的科學(xué)方

6、法。,數(shù)制有很多種，在計算機中常用的數(shù)制有,十進制,、,二進制,和,十六進制,。,1.,十進制,十進制中共使用,0,9,十個數(shù)字符號,(,稱為,數(shù)碼,),，數(shù)碼的個數(shù)稱為,基數(shù),。十進制的基數(shù)為,10,，任何一個十進制數(shù)都可用這十個數(shù)碼的組合來表示。,十進制數(shù)一般有以下特點：,有,0,9,十個數(shù)字符號，基數(shù)為,10,，各位的權(quán)為,10,n,(,n,為整數(shù),),。,運算規(guī)則是加法,逢十進一,、減法,借一為十,。,用后綴,D,(Decimal,),表示十進制數(shù)，通常對十進制數(shù)可不加后綴。,1.,十進制,任一個數(shù)中每一位的值可用該位的數(shù)字乘以基數(shù)的冪次來表示，基數(shù)的冪次稱為,權(quán),。,十進制數(shù)各位的權(quán)

7、是以,10,為底的冪，任何一個十進制數(shù)都可用權(quán)展開式來表示。,例如：,十進制數(shù),1986.129,可如下式展開：,1986.129=110,3,+910,2,+810,1,+610,0,+110,-1,+210,-2,+910,-3,上式中,10,0,、,10,1,、,10,2,、,10,3,分別稱為,0,權(quán)位,、,1,權(quán)位,、,2,權(quán)位,、,3,權(quán)位,。,2.,二進制,二進制中共使用,0,、,1,兩個數(shù)字符號。,二進制數(shù)一般有以下特點：,有,0,、,1,兩個數(shù)字符號，基數(shù)為,2,，各位的權(quán)為,2,n,(,n,為整數(shù),),。,運算規(guī)則是加法,逢二進一,、減法,借一為二,。,用后綴,B,(Bin

8、ary,),表示二進制數(shù)。,2.,二進制,二進制數(shù)各位的權(quán)是以,2,為底的冪，任何一個二進制數(shù)都可用權(quán)展開式來表示。,例如：,二進制數(shù),1011.11,可如下式展開：,1011.11B=12,3,+02,2,+12,1,+12,0,+12,-1,+12,-2,=11.75,由上式可知，二進制數(shù),1011.11B,相當(dāng)于十進制數(shù),11.75,。,3.,十六進制,十六進制中共使用,0,9,及,A,F,十六個數(shù)字符號，其中,A,F,相當(dāng)于十進制數(shù)的,10,15,。,十六進制數(shù)一般有以下特點：,有,0,9,及,A,F,十六個數(shù)字符號，基數(shù)為,16,，各位的權(quán)為,16,n,(,n,為整數(shù),),。,運算規(guī)

9、則是加法,逢十六進一,、減法,借一為十六,。,用后綴,H,(Hexadecimal,),表示十六進制數(shù)。,3.,十六進制,十六進制數(shù)各位的權(quán)是以,16,為底的冪，任何一個十六進制數(shù)都可用權(quán)展開式來表示。,例如：,十六進制數(shù),5D6E.4,可如下式展開：,5D6E.4H=516,3,+1316,2,+616,1,+1416,0,+416,-1,=23918.25,由上式可知，十六進制數(shù),5D6E.4,相當(dāng)于十進制數(shù),23918.25,。,十進制數(shù)、二進制數(shù)和十六進制數(shù)對照表,十進制數(shù),二進制數(shù),十六進制數(shù),十進制數(shù),二進制數(shù),十六進制數(shù),0,0000,0,8,1000,8,1,0001,1,9,

10、1001,9,2,0010,2,10,1010,A,3,0011,3,11,1011,B,4,0100,4,12,1100,C,5,0101,5,13,1101,D,6,0110,6,14,1110,E,7,0111,7,15,1111,F,4.,不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù),采用“,四位合一位,”法,十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù),采用“,一位分四位,”法,二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù),按,權(quán)展開后相加,十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù),按,權(quán)展開后相加,十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制整數(shù),采用“,除以,2,取余,”法,十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制整數(shù),采用“,除以,16,取余,”法,十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制

11、小數(shù),采用“,乘,2,取整,”法,十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制小數(shù),采用“,乘,16,取整,”法,4.,不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,【,例,1】,將十進制整數(shù),100,轉(zhuǎn)換成二進制整數(shù)。,解：用,2,連續(xù)除,100,，直至商小于,2,，算式如下：,運算結(jié)果：,100=1100100B,。,1.3.3,二進制編碼,在計算機中對,數(shù)字,、,字母,和,字符,用二進制代碼進行編碼的方法很多，二進制數(shù)的位數(shù)越長，所能編碼的數(shù)字、字母和字符就越多。,常用的二進制編碼有,BCD,碼,、,ASCII,碼,等。,1.BCD,碼,用二進制編碼表示的十進制數(shù)稱為,二,-,十進制數(shù),，簡稱,BCD(Binary,Coded De

12、cimal),碼。,BCD,碼保留了十進制的權(quán)，用四位二進制數(shù)給,0,9,這,10,個數(shù)字編碼。,BCD,碼種類較多，如有,8421,碼,、,2421,碼,和,余,3,碼,等。,最常用的是,8421BCD,碼,(,以后簡稱,BCD,碼,),，組成它的,4,位二進制數(shù)碼的權(quán)分別是,8,、,4,、,2,、,1,。,8421BCD,碼與十進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表,十進制數(shù),8421,碼,十進制數(shù),8421,碼,十進制數(shù),8421,碼,0,0000,6,0110,12,00010010,1,0001,7,0111,13,00010011,2,0010,8,1000,14,00010100,3,0011,9,

13、1001,15,00010101,4,0100,10,00010000,16,00010110,5,0101,11,00010001,17,00010111,1.BCD,碼,BCD,碼的加減法運算與十進制運算規(guī)則相同，加法為,逢十進一,、減法為,借一為十,。,BCD,碼加法運算的修正原則：,若和的低,4,位大于,9,或低,4,位向高,4,位有進位，則低,4,位加,6,；若高,4,位大于,9,或高,4,位向最高位有進位，則高,4,位加,6,。,BCD,碼減法運算的修正原則：,若差的低,4,位大于,9,或低,4,位向高,4,位有借位，則低,4,位減,6,；若高,4,位大于,9,或高,4,位向最高位

14、有借位，則高,4,位減,6,。,2.ASCII,碼,ASCII,碼,(,Ameriacan,Standard Coded for Information Interchange),是“,美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼,”的簡稱，已成為國際通用的標(biāo)準(zhǔn)編碼。,ASCII,碼采用,7,位二進制編碼，可為,128,個字符編碼，這,128,個字符分為兩類。,圖形字符,包括,10,個十進制數(shù)符、,52,個大小寫英文字母和,34,個其它字符，共計,96,個。圖形字符具有特定的形狀，可以在顯示器上顯示。,控制字符,包括回車、換行、退格等，共,32,個?？刂谱址麤]有特定的形狀但有一定的控制作用，不能在顯示器上顯示。,AS

15、CII,碼字符表,字 高,低 符 位,位,0,1,2,3,4,5,6,7,000,001,010,011,100,101,110,111,0,0000,NUL,DLE,SP,0,P,、,p,1,0001,SOH,DC1,!,1,A,Q,a,q,2,0010,STX,DC2,“,2,B,R,b,r,3,0011,ETX,DC3,#,3,C,S,c,s,4,0100,EOT,DC4,4,D,T,d,t,5,0101,ENQ,NAK,%,5,E,U,e,u,6,0110,ACK,SYN,&,6,F,V,f,v,7,0111,BEL,ETB,7,G,W,g,w,8,1000,BS,CAN,(,8,H,

16、X,h,x,9,1001,HT,EM,),9,I,Y,j,y,A,1010,LF,SUB,*,：,J,Z,j,z,B,1011,VT,ESC,+,；,K,k,C,1100,FF,FS,，,L,l,|,D,1101,CR,GS,-,=,M,m,E,1110,SO,RS,.,N,n,F,1111,SI,US,/,?,O,o,DEL,1.,4,微型計算機的結(jié)構(gòu)與原理,1.4.1,微型計算機的基本結(jié)構(gòu),1.4.2,微型計算機的工作原理,1.4.1,微型計算機的基本結(jié)構(gòu),微型計算機由,硬件系統(tǒng),和,軟件系統(tǒng),兩大部分組成，一般把二者構(gòu)成的系統(tǒng)稱為微型計算機系統(tǒng)。,微型計算機的硬件主要是由,CPU,(,運算器和控制器,),、,存儲器,、,I/O,接口,和,I/O,設(shè)備,組成，各組成部分之間通過地址總線,AB,(Address Bus),、數(shù)據(jù)總線,DB,(Data Bus),、控制總線,CB,(Control Bus),聯(lián)系在一起。,微型計算機的軟件包括,系統(tǒng)軟件,和,應(yīng)用軟件,兩大類。軟件與硬件相輔相成，共同構(gòu)成微型計算機系統(tǒng)，缺一不可。,微型計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,微型計算機系統(tǒng)采用,總線結(jié)構(gòu),