《單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)》課件

1、單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)PPT課件單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)PPT課件2022/9/212第一章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1掌握數(shù)制及其轉(zhuǎn)換方法。2了解數(shù)據(jù)表示方法及其編碼。3了解單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。2022/9/214第一章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.1單片機(jī)的發(fā)展及特點(diǎn)2022/9/213一、什么是單片機(jī)？單片機(jī)就是單片微型計(jì)算機(jī), 是將計(jì)算機(jī)的中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)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(jī)。1.1單片機(jī)的發(fā)展及特點(diǎn)2022/9/215一、什么是單片單片機(jī)組成框圖2022/9/214RAMI/O接口電路CPU時(shí) 鐘定時(shí)器/計(jì)數(shù)器ROM單片機(jī)組成框圖2022/9/2

2、16RAMI/O接口CPU時(shí) 二、單片機(jī)發(fā)展史單片機(jī)屬于微型機(jī)，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展形成兩大分支：1、獨(dú)立使用式微機(jī)（ PC機(jī)）：PC機(jī)系統(tǒng)全力實(shí)現(xiàn)海量高速數(shù)據(jù)處理，兼顧控制功能。2、嵌入式微機(jī)單片機(jī)：單片機(jī)系統(tǒng)全力滿足測控對(duì)象的測控功能，兼顧數(shù)據(jù)處理能力。 單片機(jī)作為工業(yè)控制和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)，它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)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(jī)發(fā)展史單片機(jī)屬于微型機(jī)，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展形成兩大分單片機(jī)發(fā)展概況1976-1978

3、初級(jí)8位單片機(jī) Intel MCS-48 系列1978-1983 高檔8位單片機(jī) 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(jià)型89C2051/10512022/9/2161983- 90年代初 16位單片機(jī) Intel MCS-96 系列8098/8096、80C198/80C19690年代初-至今 16位單片機(jī)高檔32位單片機(jī)單片機(jī)發(fā)展概況1976-1978 初級(jí)8位單片機(jī) Intel三、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用突出特點(diǎn)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)有兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)： 哈佛結(jié)構(gòu)：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、器分開。 普林斯頓結(jié)構(gòu)：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并。 單片機(jī)采用哈佛結(jié)構(gòu)體系2022/9/217三、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用突出特點(diǎn)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 2022/三、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用采用哈佛體系結(jié)構(gòu)采用面向控制的指令系統(tǒng)引腳功能服用片內(nèi)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(jià)比高)。2022/9/218三、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用采用哈佛體系結(jié)構(gòu)2022/9/2110三、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)檢測與控制、計(jì)算機(jī)外設(shè)、智能儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等。 特別適合于嵌入式微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)有單片單板機(jī)和仿真器。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)。2022/9/

5、219三、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)檢測與控制、計(jì)算機(jī)一、 發(fā)展概況1946-1958 第一代電子管計(jì)算機(jī)。磁鼓存儲(chǔ)器，機(jī)器語言、匯編語言編程。1958-1964 第二代晶體管計(jì)算機(jī)。磁芯作主存儲(chǔ)器, 磁盤作外存儲(chǔ)器，開始使用高級(jí)語言編程。1964-1971 第三代集成電路計(jì)算機(jī)。使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，出現(xiàn)多終端計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1971- 第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。出現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)、單片微型計(jì)算機(jī)，外部設(shè)備多樣化。1981- 第五代人工智能計(jì)算機(jī)。模擬人的智能和交流方式。2022/9/21101.2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)一、 發(fā)展概況1946-1958 第一代電子管計(jì)算機(jī)。磁鼓存二、計(jì)算機(jī)

6、發(fā)展趨勢微型化 便攜式、低功耗巨型化 尖端科技領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)化 便于各種計(jì)算機(jī)硬、軟件兼容和升級(jí)網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和信息高速公路多機(jī)系統(tǒng) 大型設(shè)備、生產(chǎn)流水線集中管理(獨(dú)立控制、故障分散、資源共享)2022/9/2111二、計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢微型化 便攜式、低功耗2022/9/21三、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2022/9/2112微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)）微處理器 (CPU)軟件外圍設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器 (內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備輔助設(shè)備 輸入設(shè)備(鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀) 輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀

7、、) 輔助存儲(chǔ)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(yīng)用軟件(科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理)程序設(shè)計(jì)語言(機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言)電源電路時(shí)鐘電路三、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2022/9/2114微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬三、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2022/9/2113三、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2022/9/2115四、微型計(jì)算機(jī)組成2022/9/2114中央處理器 CPU運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)芯片上運(yùn)算器：實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算包括：算術(shù)邏輯單元ALU、累加器A、暫存寄

8、存器TR、標(biāo)志寄存器F或 PSW、通用寄存器GR控制器：中樞部件，控制計(jì)算機(jī)中的各個(gè)部件工作包括：指令寄存器 IR、指令譯碼器ID、程序計(jì)數(shù)器PC、定時(shí)與控制電路四、微型計(jì)算機(jī)組成2022/9/2116中央處理器 CPU存儲(chǔ)器：記憶，由存儲(chǔ)單元組成。 包括：ROM、 RAM2022/9/2115總線BUS ：在微型計(jì)算機(jī)各個(gè)芯片之間或芯片內(nèi)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(jī)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(chǔ)器：記憶，由存儲(chǔ)單元組成。2022/9/2117總線BU

9、五、計(jì)算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)字長：CPU能并行處理二進(jìn)制的數(shù)據(jù)位數(shù) 8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)和64位機(jī)。2022/9/2116內(nèi)存容量：存儲(chǔ)單元能容納的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) 容量單位：1K=210=1024，1M=220=1KK 8K、64K、16M、64M。運(yùn)算速度：CPU處理速度時(shí)鐘頻率、主頻、每秒運(yùn)算次數(shù) 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。內(nèi)存存取時(shí)間：內(nèi)存讀寫速度 50nS 、70nS 、200nS 。五、計(jì)算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)字長：CPU能并行處理二進(jìn)制的數(shù)據(jù)位一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制 使用有限個(gè)基本數(shù)碼來表示數(shù)據(jù)，按進(jìn)位的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。 包含兩大要素：基數(shù)和位權(quán)基

10、數(shù)：用來表示數(shù)據(jù)基本數(shù)碼的個(gè)數(shù)J，此數(shù)后必須進(jìn)位。位權(quán)：數(shù)碼在表示數(shù)據(jù)時(shí)所處的數(shù)位所具有的固定值J i。 簡稱“權(quán)”。2022/9/21171.3數(shù)制及其轉(zhuǎn)換一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制2022/9/21191.3數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1、 十進(jìn)制D符號(hào)集：09 規(guī)則：逢十進(jìn)一。例 1234.5=1103 +2102 +3101 +4100 +510-1加權(quán)展開式以10為基數(shù)，各位系數(shù)為09。 103 102 101 100 10-1 位權(quán)一般表達(dá)式：ND= dn-110n-1+dn-210n-2 +d0100 +d-110-1+2022/9/21182、二進(jìn)制B符號(hào)集：0、1 規(guī)則：逢二進(jìn)一。3、十六進(jìn)制H符號(hào)集：

11、09、AF 規(guī)則：逢十六進(jìn)一。1、 十進(jìn)制D2022/9/21202、二進(jìn)制B3、十六進(jìn)制1、十進(jìn)制用于計(jì)算機(jī)輸入輸出，人機(jī)交互。 二進(jìn)制為機(jī)器中的數(shù)據(jù)形式。 十六進(jìn)制用于表示二進(jìn)制數(shù)。2、不同進(jìn)位制數(shù)以下標(biāo)或后綴區(qū)別,十進(jìn)制數(shù)可不帶下標(biāo)。 如:101、101D、101B、101H、101H2022/9/2119二、進(jìn)位計(jì)數(shù)制的說明1、十進(jìn)制用于計(jì)算機(jī)輸入輸出，人機(jī)交互。2022/9/2121、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換法“除基取余”：十進(jìn)制整數(shù)不斷除以轉(zhuǎn)換進(jìn)制基數(shù)，直至商為0。每除一次取一個(gè)余數(shù)，從低位排向高位。2022/9/21201. 39轉(zhuǎn)換成二進(jìn)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(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 208 = D0H16 208 余 016 13 余 13 =DH 0三、不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換法2022/9/21十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)小數(shù)轉(zhuǎn)換法“乘基取整”：用轉(zhuǎn)換進(jìn)制的基數(shù)乘以小數(shù)部分，直至小數(shù)為0或達(dá)到轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 0.625 16 = 10.0 0.62

13、5 = 0.AH3. 208.625 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)208.625 = D0.AH1. 0.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)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(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)小數(shù)轉(zhuǎn)換法2022/9/21232022/9/2122先展開，然后按照十進(jìn)制運(yùn)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(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)2022/9/2124先展開，然后按照十進(jìn)制運(yùn)

14、算法則求和。最高位為符號(hào)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(yùn)算復(fù)雜。 2、反碼正數(shù)的反碼與原碼相同負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)不變，數(shù)值按位取反2022/9/2123有符號(hào)數(shù)通常使用三種表示方法：1、原碼 機(jī)器中，數(shù)的符號(hào)用“0”、“1” 表示。 最高位作符號(hào)位“0”表示“+”，“1”表示“-”。1.4帶符號(hào)數(shù)的表示方法最高位為符號(hào)位，0表示 “+”，1表示“”。2022/9/3、補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同。 負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的符號(hào)位為1，數(shù)值位等于反碼加1。2022/9/2124補(bǔ)碼表示的優(yōu)點(diǎn)：0的表示唯一，加減運(yùn)算方便。 Y-X=Y+-X補(bǔ) 計(jì)算機(jī)中的數(shù)均采用補(bǔ)碼表示！3、補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同。 2022/9/2例：求十進(jìn)制數(shù)876的BCD碼 876BCD = 1000 0111 01102022/9/21251、 BCD碼二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)。8421 BCD碼1.5編碼例：求十進(jìn)制數(shù)876的BCD碼2022/9/21271、