1、單片機(jī)與接口技術(shù)杜偉略共四十三頁課程(kchng)的特點(diǎn)： 以應(yīng)用(yngyng)為目的，實(shí)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(shí)踐廣覽書刊、網(wǎng)絡(luò)，立足實(shí)際應(yīng)用共四十三頁第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(jì)第5章 80C51的中斷系統(tǒng)及定時(shí)/計(jì)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(c kn)接口第9章 80C51應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法課程內(nèi)容：共四十三頁第1章 緒 論 1.1 數(shù)制與編碼的簡單回顧1.2 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述(i sh)1.3 單片機(jī)發(fā)展過程及產(chǎn)

2、品近況1.4 單片機(jī)的特點(diǎn)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(bn zhn)內(nèi)容： 共四十三頁1.1 數(shù)制與編碼(bin m)的簡單回顧1.1.1 數(shù)制1.1.2 編碼(bin m)1.1.3 計(jì)算機(jī)中帶符號數(shù)的表示共四十三頁 數(shù)制：是計(jì)數(shù)(j sh)的規(guī)則 （亦稱計(jì)數(shù)制）1.1.1 數(shù)制 十進(jìn)制：生活中最熟悉(shx)的進(jìn)位計(jì)數(shù)制。 符號：0，1，9 規(guī)則：逢十進(jìn)一 二進(jìn)制：計(jì)算機(jī)中采用的計(jì)數(shù)制 符號：0，1 規(guī)則：逢二進(jìn)一 特點(diǎn)：便于實(shí)現(xiàn)，不便記憶共四十三頁字節(jié)(z ji)：8個(gè)位MSBLSB D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位號：字節(jié)： 有28個(gè)值（0255） L

3、SB：最低有效(yuxio)位，D0位 MSB：最高有效位，D7位共四十三頁字：2字節(jié)(z ji)，16位 有216個(gè)值（065535） MSB：D15位 十六進(jìn)制：用于代碼和數(shù)據(jù)(shj)的縮寫 符號： 0，1，9，A，B，F(xiàn) 規(guī)則：逢十六進(jìn)一 特點(diǎn)：二進(jìn)制4位十六進(jìn)制1位共四十三頁 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)(y )字母標(biāo)示。 十進(jìn)制：D（或不帶字母(zm)） 二進(jìn)制：B 十六進(jìn)制：H共四十三頁共四十三頁 字符(z f)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(bin m)例：字符“0”30H 字符“A”41H 字符“a” 61H 控制符

4、CR 0DH共四十三頁 十進(jìn)制數(shù)的編碼(bin m)-BCD碼 用二進(jìn)制表示十進(jìn)制數(shù)的代碼。 1個(gè)字節(jié)表示(biosh)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) 共四十三頁非壓縮BCD碼：8位碼表示(biosh)1位十進(jìn)制數(shù)（高4位填0）的編碼 2個(gè)BCD碼的運(yùn)算(yn sun)可能出現(xiàn)非法碼，這時(shí)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1010B1111B范圍時(shí)。共四十三頁1.1.3 計(jì)算機(jī)中帶符號數(shù)的表示(biosh) 一、機(jī)器(j q)數(shù)及其真值 數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示形式稱

5、為機(jī)器數(shù) 這個(gè)數(shù)本身稱為真值例：正數(shù) +100 0101B（+45H） 100 0101B0 （ 45H）機(jī)器數(shù)真值例：負(fù)數(shù) - 101 0101B（- 55H） 101 0101B1 （ D5H）機(jī)器數(shù)真值共四十三頁二、原碼(yun m)和反碼 原碼：最高位為符號(fho)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(shí)，符號位不能同數(shù)值一道參加運(yùn)算。共四十三頁三、補(bǔ)碼(b m) 正數(shù)的補(bǔ)碼(b m)與其原碼相同 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼末位加1計(jì)算機(jī)中，帶符號數(shù)的運(yùn)算均采用補(bǔ)碼。例：正數(shù) +100 0101B（+45H）

6、100 0101B0 反碼 100 0101B0 補(bǔ)碼例：負(fù)數(shù) - 101 0101B （- 55H） 010 1010B1 反碼（AAH） 010 1011B1 補(bǔ)碼（ABH）共四十三頁由補(bǔ)碼求其真值的方法(fngf) 求補(bǔ)得到原碼（符號位+數(shù)值位） 依原碼求真值。如：補(bǔ)碼(b m)為：1010 1011B求補(bǔ)得：1101 0101B真值為：-55H。共四十三頁補(bǔ)碼的優(yōu)點(diǎn)：將減法運(yùn)算(yn sun)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)： 0100 0101+-55H補(bǔ)： 1010 1011 -10H補(bǔ)： 1111 0000 求補(bǔ)得原碼(yun m

7、)： 1001 0000真值： - 001 0000 （10H）共四十三頁反碼：范圍是：+127 -127； “0”有2種表示(biosh)補(bǔ)碼：范圍是：+127 -128； “0”有1種表示共四十三頁1.2 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展(fzhn)概述1.2.1 電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典(jngdin)結(jié)構(gòu)1946年2月15日，第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。ENIAC開創(chuàng)了計(jì)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 。共四十三頁馮諾依曼提出“程序存儲”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，構(gòu)建了計(jì)算機(jī)經(jīng)典(jngdin)結(jié)構(gòu)：共四十三頁 電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷(jngl)了五個(gè)時(shí)代：電

8、子管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)集成電路(jchng-dinl)計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架共四十三頁1.2.2 微型計(jì)算機(jī)的組成(z chn)及其應(yīng)用形態(tài)一、微型(wixng)計(jì)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(jì)算器時(shí)，將原始方案的十幾個(gè)芯片壓縮成三個(gè)集成電路芯片。其中的兩個(gè)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Intel 4004）。4004微處理器共四十三頁 微處理器、存儲器加上I/O接口電路組成(z chn)微型計(jì)算機(jī)。共四十三

9、頁二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 可以(ky)分為3種： 多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 工業(yè)(gngy)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(jì)算機(jī)。共四十三頁三種應(yīng)用形態(tài)(xngti)的比較 ：單板機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)(xtng)機(jī)（多板機(jī)）共四十三頁 系統(tǒng)機(jī)（桌面(zhumin)應(yīng)用）屬于通用計(jì)算機(jī)，主要用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動(dòng)化及輔助設(shè)計(jì)。 單片機(jī)（嵌入式應(yīng)用）屬于專用計(jì)算機(jī)，主要用于智能儀表及傳感器、智能家電(ji din)、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(jià)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(dú)特的優(yōu)勢。共四

10、十三頁1.3 單片機(jī)的發(fā)展過程(guchng)及產(chǎn)品近況1.3.1 單片機(jī)的發(fā)展(fzhn)過程三個(gè)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(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 特點(diǎn)：存儲器容量小，尋址范圍小（不大于4K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。 共四十三頁 特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能(xngnng)已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出。現(xiàn)在，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種 。 性能(xngnng)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

11、字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。共四十三頁 微控制器化階段(jidun) 特點(diǎn)：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)電路增強(qiáng)(zngqing)，使之可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測控系統(tǒng)及設(shè)備。“微控制器”的稱謂更能反應(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(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)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。共四十三頁1.3.2 單片機(jī)產(chǎn)品(chnpn

12、)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(o s)低價(jià)系列 ADI公司的ADC8xx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：共四十三頁 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(zhyo)產(chǎn)品有： Intel的MCS-

13、96系列(xli)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) 。共四十三頁1.4 單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin)及應(yīng)用領(lǐng)域1.4.1 單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin) 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(jì)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(shí)受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響。體積小、價(jià)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。共四十三頁1.4.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 智能(zh nn)儀器儀表 機(jī)電(jdin)一體化產(chǎn)品實(shí)時(shí)工業(yè)控制分布式系統(tǒng)的前端模塊家

14、用電器共四十三頁1.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)(kif)簡介1.5.1 單片機(jī)應(yīng)用(yngyng)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(cuò)誤 程序固化到程序存儲器芯片中。 正確的硬件設(shè)計(jì)和良好的軟件功能設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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)。共四十三頁指令的表示形式指令是讓單片機(jī)執(zhí)行某種操作(cozu)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(nirng)加1，難記！INC A，記憶容易。稱為符號指令。0000 0100B04H共四十三頁 匯編或編譯 將符號指令

15、轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼的過程稱為匯編。常用(chn yn)的匯編方法有三種： 手工(shugng)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(jì)。共四十三頁 獨(dú)立型仿真器開發(fā)(kif)1.5.2 單片機(jī)應(yīng)用(yngyng)系統(tǒng)傳統(tǒng)開發(fā)方式共四十三頁 非獨(dú)立型仿真器開發(fā)(kif) 共四十三頁 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(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)(shxin)： 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(fzhn)應(yīng)用程序的編輯、匯編（或編

16、譯）、模擬運(yùn)行，然后實(shí)現(xiàn)目標(biāo)程序的串行下載。共四十三頁 Microchip公司(n s)推出的PIC16F87X中內(nèi)置有在線調(diào)試器ICD功能還配置了具有(jyu)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 。共四十三頁 1.第一臺計(jì)算機(jī)的問世有何意義？ 2.計(jì)算機(jī)由哪幾部分組成？ 3.微型計(jì)算機(jī)由哪幾部分構(gòu)成？ 4.微處理器與微型計(jì)算機(jī)有何區(qū)別？ 5.什么叫單片機(jī)？其主要特點(diǎn)有哪些？ 6.微型計(jì)算機(jī)有哪些應(yīng)用形式(xngsh)？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(diǎn)？ 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(xt)共四十三頁內(nèi)容摘要單片機(jī)與接口技術(shù)。數(shù)制：是計(jì)數(shù)的規(guī)則 （亦稱計(jì)數(shù)制）。特點(diǎn)：二進(jìn)制4位十六進(jìn)制1位。采用美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（即A