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单片机技术,多媒体演示系统,03:11,目 录,第1章 微机基础知识 第2章 89C51单片机硬件结构和原理 第3章 指令系统 第4章 汇编语言程序设计知识 第5章 中断系统 第6章 定时器及应用 第7章 89C51串行口及串行通信技术 第8章 单片机小系统及扩展 第9章 应用系统配置及接口技术 第10章 系统实用程序 参考资料,Exit,03:11,第一章 微机基础知识,1.1 微处理器、微机和单片机的概念,Back,1.2 常用数制和编码,1.3 数据在计算机中的表示,1.4 89C51单片机,1.5 思考题与习题,03:11,1、微处理器,3、单片机,2、微型计算机,1.1 微处理器、微机和单片机的概念,03:11,微处理器(Microprocessor),是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。 又称中央处理单元CPU（Central Processing Unit）。,03:11,微型计算机（Microcomputer,简称微机 MC） 是具有完整运算及控制功能的计算机。,包括,微处理器(CPU),如图1-1所示。,存储器,接口适配器（输入输出接口电路）,输入/输出（I/O）设备。,图1-1 微机的组成,微处理器由控制器、运算器和若干个寄存器组成； /设备与微处理器的连接需要通过接口适配器(即/接口)； 存储器是指微机内部的存储器(RAM、ROM和EPROM等芯片)。,03:11,单片机（Single-Chip Microcomputer） 是将微处理器、一定容量RAM和ROM以及I/O口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成单片微型计算机。,微处理器 RAM ROM I/O口 定时器,单片微型计算机,Back,03:11,Back,AT89C51 ATMEL,03:11,AT89C51 ATMEL,03:11,C8051F020 CYGNAL,03:11,Back,PIC16C55 MICROCHIP,03:11,Back,MSP430F449 TI公司,03:11,Back,MC9S12DG128,03:11,1.2 常用数制和编码,Back, 1.2.1 数制及数制间转换 1.2.2计算机中常用编码,03:11, 1.2.1 数制及数制间转换,Back,1. 数制计数的进位制 2、不同数制之间的转换,03:11,1. 数制计数的进位制,Back,1.二进制：是“0”和“1”这样的数、逢2进位。按权展开时权的基数为2。用后缀字母“B”表示。 如：1001=123+022+021+120 =9（十进制数） 2.十进制：是“0”“9”之间的数、逢10进位。按权展开时权的基数为10。用后缀字母“D”表示。 如：1135=1103+1102+3101+5100 3.十六进制：是“0”“9”，“A,B,C,D,E,F”之间的数、逢16进位。按权展开时权的基数为16。用后缀字母“H”表示。 如：1C5H=1162+12161+5160 =453D,03:11,2、不同数制之间的转换,Back,1、二进制、十六进制转化成十进制： 将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。 如：1101=123+122+021+120 =13D 如：1FH=1161+15160 =31D 2、十进制转换成二进制数： 将十进制数除2取余，商为0止余数倒置。 如：11D=1011B 3、十进制转换成十六进制数： 将十进制数除16取余，商为0止余数倒置。 如：100D=64H 4、二进制转换成十六进制数： 将二进制数以小数点为界四位一分，不足补0，用一位十六进制数代替四位二进制数。 如：1 0011 1100 B=0001 0011 1100 B= 13C H 5、十六进制转换成二进制数： 将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替一位十六进制数。 如：D4E H=1101 0100 1110 B,03:11, 1.2.2 计算机中常用编码,Back,BCD（Binary Coded Decimal）码二十进制码 ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码,03:11,1. BCD（Binary Coded Decimal）码二十进制码,Back,BCD码是一种二进制形式的十进制码，也称二十进制码。它用4位二进制数表示1位十进制数，最常用的是8421BCD码，见表1-2。 8421BCD码用0000H1001H代表十进制数09，运算法则是逢十进一。8421BCD码每位的权分别是8，4，2，1，故得此名。 例如，1 649的BCD码为0001 0110 0100 1001。,03:11,表 1-2 8421 BCD码表,Back,03:11,2. ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码,Back,ASCII码是一种字符编码，是美国信息交换标准代码的简称，见表1-3。它由7位二进制数码构成，共有128个字符。 ASCII码主要用于微机与外设通信。当微机与ASCII码制的键盘、打印机及CRT等连用时，均以ASCII码形式进行数据传输。 例如，当按微机的某一键时，键盘中的单片机便将所按的键码转换成ASCII码传入微机进行相应处理。,03:11,Back,表 1-3 ASCII码字符表,03:11, 1.3 数据在计算机中的表示,Back, 1.3.1 有符号数 1.3.2 无符号数,03:11, 1.3.1 有符号数,有符号的8位二进制数用最高位D7表示数的正或负， 0代表“+”，1代表“-”， D7称为符号位，D6D0为数值位。,Back,上述的8位带符号二进制数又有3种不同表达形式，即原码、反码和补码。 在计算机中，所有有符号数都是以补码形式存放的。,03:11,Back,1. 原码 一个二进制数，用最高位表示数的符号，其后各位表示数值本身，这种表示方法称为原码。 原码的表示范围是-127+127 例如: X=+1011010B X原=01011010B； X=-1011010B X原=11011010B 2. 反码 正数的反码与原码相同。 符号位一定为0，其余位为数值位。 负数的反码符号位为1，数值位将其原码的数值位逐位求反。 反码的表示范围是-127+127 例如: X=-1011010B X 原=11011010B X 反=10100101B,03:11,3. 补码 正数的补码与原码相同。 负数的补码符号位为1，数值位将其原码的数值位逐位求反后加1，即负数的反码加1。 补码的表示范围是-128+127 例如: X=-1011010B X 补=10100110B 通常计算机中的数用补码表示，用补码进行运算。一个很明显的优点是减法可以用补码的加法来运算。 这里还要特别提示“溢出”的概念。溢出与进位不同，溢出是指有符号数的运算结果超出了数-128+127的表示范围，破坏了符号位。,Back,03:11,4 机器数与真值 机器数： 计算机中以二进制形式表示的数。 真值： 机器数所代表的数值。 例如，机器数10001010B，它的真值为 138（无符号数） -10（原码） -117（反码） -118（补码） 【例15】怎样根据真值求补码，或根据补码求真值？ 答： 只有两种求补码的方法： 一是求负数的补码，用绝对值“取反加1”来求补码； 二是求负数（补码）的真值，可先将该补码数用“取反加1”的方法得到其绝对值，再在绝对值前添加一负号。,Back,03:11,无符号的8位二进制数没有符号位，从D7D0皆为数值位，所以8位无符号二进制数的表示范围是0+255。 8位二进制数码的不同表达含义见表1-4 。,Back, 1.3.2 无符号数,03:11,Back,表 1-4 数的表示方法,Back,03:11,Back, 1.4 89C51单片机,Back,51系列单片机有多种型号的产品，如普通型（51子系列）80C51、80C31、87C51和89C51等，增强型（52子系列）80C32、80C52、87C52和89C52等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。 80C31片内没有程序存储器， 80C51内部设有4 KB的掩膜ROM程序存储器。 87C51是将80C51片内的ROM换成EPROM， 89C51则换成4 KB的闪速E2PROM。 51增强型的程序存储器容量为普通型的2倍。 通常以8C51代表这一系列的单片机， 其中=0掩膜ROM = 7EPROM/OTPROM = 9Flash ROM,03:11,Back, 1.4 89C51单片机,Back,89系列单片机已经在片内增加4 KB或8 KB的Flash ROM，而且整个89C51/89C52芯片比87C51便宜得多。所以现在已经没有人使用80C31或87C51开发产品了。 单片机是典型的嵌入式系统，从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能最好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。因此，单片机是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。 嵌入式系统与单片机已深入到国民经济众多技术领域，从天上到地下，从军事、工业到家庭日常生活。在人类进入信息时代的今天，难以想像，没有单片机的世界将会怎样！ 本教程以ATMEL、PHILIPS和SST等公司的89系列单片机中的 AT89C51/P89C51/SST89E554（以下简称为89C51)为典型机，讲述单片机的硬件结构、原理、接口技术、编程及其应用技术。舍弃80C31扩展EPROM的传统模式，而依据目标任务选择所需不同档次（片内不同存储器容量）的89系列单片机。,03:11,Back, 1.5 思考题与习题,Back,1. 什么是微处理器、CPU、微机和单片机? 2. 单片机有哪些特点? 3. 微型计算机怎样执行一个程序? 4. 将下列各二进制数转换为十进制数及十六进制数。 11010B 110100B 10101011B 11111B 5. 将下列各数转换为十六进制数及ASCII码。 129D 253D 01000011BCD 00101001BCD 6. 将下列十六进制数转换成二进制数和十进制数。 5AH 0AE7.D2H 12BEH 0A85.6EH 7. 将下列十进制数转换成8421BCD码。 22 986.71 1234 678.95,03:11,Back, 1.5 思考题与习题,Back,8. 什么叫原码、反码及补码？ 9. 已知原码如下，写出其补码和反码（其最高位为符号位）。 X原=01011001 X原=00111110 X原=11011011 X原=11111100 10. 当微机把下列数看成无符号数时，它们相应的十进制数为多少？若把它们看成是补码，最高位为符号位，那么相应的十进制数是多少？ 10001110 10110000 00010001 01110101,03:11,1.李朝青. 单片机原理及接口技术(简明修订版). 北京：北京航空航天大学出版社，1999 2.李朝青. 单片机学习辅导测验及解答讲义. 北京：北京航空航天大学出版社，2003 3.李朝青. 单片机&DSP外围数字IC技术手册. 北京：北京航空航天大学出版社，2002 4.何立民. 单片机高级教程. 北京：北京航空航天大学出版社，1999 5.何立民. I2C总线应用系统设计. 北京：北京航空航天大学出版社，2004 6.张俊谟. 单片机中级教程. 北京：北京航空航天大学出版社，1999 7.张迎新，等. 单片机初级教程. 北京：北京航空航天大学出版社，1999 8.余永权. Flash单片机原理及应用. 北京：电子工业出版社，1997 9.潘琢金，等. C8051F高速SOC单片机原理及应用. 北京：北京航空航天大学出版社，2002 10.李刚. ADC8系列单片机原理与应用技术. 北京：北京航空航天大学出版社，2002 11.李群芳，等. 单片微型计算机与接口技术. 北京： 电子工业出版社，2001 12.朱定华，等. 单片微机原理与应用. 北京：清华大学出版社，北京：北方交通大学出版社，2003 13.李维祥. 单片机原理与应用. 天津：天津大学出版社，2001 14.肖洪兵，等. 跟我学用单片机. 北京：北京航空航天大学出版社，2002 15.钱逸秋. 单片机原理与应用. 北京：电子工业出版社，2002,参考资料,