《單片機原理與應用系統設計》?精品課件合集第X章XXXX第一章緒論1.11.21.31.4第一章緒論微 型 計 算 機 概 述單 片 機 概 述單片機應用系統與開發系統含

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內核的常用單片機數 制 與 碼 制1.51.1 微型計算機概述微型計算機的基本概念微型計算機是指由中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出接口電路和中斷系統等集裝在同一塊或數塊印刷電路板上所構成的計算機。微型計算機的分類——從應用對象角度單片機：又稱單片微控制器，形態是一塊芯片，具有微型計算機的組成結構和功能。單板機：將計算機的各個部分都組裝在一塊印制電路板上，包括微處理器、存儲器、輸入/輸出接口等。PC

機：面向個人單獨使用的一類微型計算機，實現各種計算、數據處理及信息管理等。1.1 微型計算機概述微型計算機的分類——從應用對象角度單片機不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。它主要將微處理器、部分存儲器、輸入/輸出接口電路都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片成為一臺計算機。單片機的形態只是一塊芯片，但是它已具有微型計算機的組成結構和功能。由于單片機的結構特點，單片機主要用于控制。單片機外形圖1.2 單片機概述單片機的一般結構及特點一般單片機有兩種基本結構形式：一種是在通用微型計算機中廣泛采用的將程序存儲器和數據存儲器合用一個存儲空間的結構，稱為普林斯頓結構或稱馮·諾依曼結構；另一種是將程序存儲器和數據存儲器截然分開，分別尋址的結構，稱為哈佛結構。單片機系統結構框圖1.2 單片機概述單片機的一般結構及特點單片機的中央處理器和通用微處理器基本相同，但單片機在結構、指令設置上有其獨特之處。主要特點如下：單片機的存儲器ROM和RAM是嚴格區分的。采用面向控制的指令系統。單片機的I/O

引腳通常是多功能的。單片機的外部擴展能力很強。1.2 單片機概述單片機的分類單片機按其用途可分為兩大類：通用型單片機和專用型單片機。通用型單片機內部資源比較豐富，性能全面，適應性強，能滿足多種應用需求，而且它將可開發資源全部提供給使用者，使用者可以根據需要，通過進一步設計，組建成一個以通用型單片機芯片為核心，再配以其他外圍電路的單片機應用系統。1.2 單片機概述單片機的分類單片機按其用途可分為兩大類：通用型單片機和專用型單片機。通用型單片機內部資源比較豐富，性能全面，適應性強，能滿足多種應用需求，而且它將可開發資源全部提供給使用者，使用者可以根據需要，通過進一步設計，組建成一個以通用型單片機芯片為核心，再配以其他外圍電路的單片機應用系統。專用型單片機其硬件結構和指令系統是按照某個特定的用途設計的，但是無論其在應用上有多么專業，其原理和結構卻仍然是建立在通用單片機的基礎之上的。1.2 單片機概述單片機的分類單片機按其基本操作處理的位數可分為：1位單片機、4

位單片機、8

位單片機、16

位單片機、32

位單片機、64位單片機。相對來說，8

位單片機目前仍為單片機應用系統設計中的主流系列。單片機選型市場調查1.2 單片機概述單片機的分類盡管各類單片機很多，但無論是從世界范圍或是從全國范圍來看，使用最為廣泛的應屬51系列單片機。MCS-51單片機系列共有十幾種芯片。1.3 單片機應用系統與開發系統單片機應用系統單片機與微型計算機的區別在于單片機通常是為應用系統而設計的，本身一般不具有自我開發和編程的能力，因此必須借助于開發工具來開發。單片機最突出的特點是其本身就是一個完整的應用系統，可以通過對單片機的選型和多個聯用來滿足不同要求。若無特殊需要，不必進行擴展。單片機開發系統單片機開發系統是單片機應用系統開發調試的工具。1.3 單片機應用系統與開發系統單片機開發系統單片機開發系統通常有兩種開發方式：一種是對于復雜的單片機系統，可使用微機來進行應用開發，人們把能開發單片機的微機稱為微型計算機開發系統MDS；另一種是有專門的單片機開發系統，稱為在線仿真器ICE，通過它可以進行單片機應用系統的軟硬件開發和EPROM

程序寫入。單片機應用系統的開發特點是：選用合適機型，開發實用軟件。1.3 單片機應用系統與開發系統單片機開發系統在該過程中，系統硬件設計是指設計電路原理圖、設計印制電路板或用萬用板直接焊出實驗板；硬件、軟件分模塊調試是指測試、調整部分電路模塊和程序模塊；系統聯調是指在獨立測試各部分電路模塊、程序模塊正確后，將系統各電路模塊全部連接起來，運行完整的系統程序，測試各個模塊的配合情況以及系統整體性能。單片機開發系統組成框圖1.3 單片機應用系統與開發系統單片機的應用領域主要應用于以下幾個方面:測試與控制系統智能儀表機電一體化產品計算機外部設備與智能接口家用電器1.4 含51內核的常用單片機ATMEL

單片機ATMEL公司的8位單片機有AT89C、AT90兩個系列，AT89C

系列是8位Flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態時鐘模式；AT90

系列單片機是增強RISC

結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機。

1.4 含51內核的常用單片機ATMEL

單片機ATMEL公司的8位單片機有AT89C、AT90兩個系列，AT89C

系列是8位Flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態時鐘模式；AT90

系列單片機是增強RISC

結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機，也叫AVR單片機。PHILIPS

單片機PHILIPS公司的增強型8位80C51單片機產品類型包括通用型、Flash

型、OTP

型和低成本經濟型。其主要產品系列包括P80、P87、P89、LPC76、LPC900等，有50多種產品。1.4 含51內核的常用單片機SST89

系列單片機SST89

系列單片機為MCS-51標準系列單片機。SST單片機是在目前所有的51單片機產品中IAP

技術最強的單片機，單片機內部FLASH扇區小（128字節）、速度快、功耗低、穩定性高，為客戶的在線升級和加密技術提供強有力的技術保障。SM

系列單片機SM系列單片機是SYNCMOS半導體公司推出的與MCS-51系列產品兼容的8

位單片機，SM系列產品克服其他產品的不足，

可替代PHILIPS、WINBOND、ATMEL、HYNIX（HYUNDAI/LG）、ISSI、SST

單片機，性價比極高。1.5 數制與碼制基本概念與常用術語位是計算機中構成信息的最小單位，表示二進制數中的某個數位“０”或“１”。Bit

是Binary

Digit的縮寫。字是CPU

與輸入/輸出設備和存儲器之間傳送數據的單位，由若干位組成。它與數據總線的寬度（根數）一致。一個字節包含8位二進制數，是計算機數據的基本存儲單位。計算機中常用的進制數所謂數制是指數的制式，最常用的數制有二進制、八進制、十進制和十六進制等。1.5 數制與碼制各種進制換算表1.5 數制與碼制進制間的轉換二進制數和十進制數之間的轉換二進制數轉換為十進制數：方法：按二進制數的位權進行展開并且相加求和即可。例：11101.101＝1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋0×2-2＋1×2-3＝16＋8＋4＋0＋1＋0.5＋0＋0.125＝29.675其他進制的數據轉換成十進制的方法同上。1.5 數制與碼制進制間的轉換二進制數和十進制數之間的轉換十進制數轉換為二進制數（或其他進制）：將整數部分和小數部分分別進行轉換，然后再把轉換結果進行相加。整數轉換采用除2

取余法：用2不斷地去除要轉換的數，直到商為0，再將每一步所得的余數，按逆序排列，便可得轉換結果。小數轉換采用乘2

取整法：每次用2

與小數部分相乘，取乘積的整數部分，再取其小數部分乘2

直到小數部分為0。將所取整數順序放在小數點后即為轉換結果。1.5 數制與碼制進制間的轉換二進制數和八進制數、十六進制數間的轉換二進制數到八進制數轉換采用“三位化一位”的方法。從小數點開始向兩邊分別進行，每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補0；向右不足三位的，從右邊補0。二進制數到十六進制數的轉換采用“四位化一位”的方法。從小數點開始向兩邊分別進行，每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補0；向右不足四位的，從右邊補0。1.5 數制與碼制帶符號二進制數的表示與運算數有正負之分，這時的數就是帶符號數。在計算機中符號用1位二進制數表示。8位微型計算機中約定，最高位D7表示符號，其他7位表示數值，D7＝1

表示負數，D7＝0表示正數。帶符號數在計算機中可以分別用原碼、反碼、補碼3

種方法表示，習慣上把計算機中存放的數稱作機器數。原碼、反碼、補碼都是機器數。8

位微機中的帶符號數1.5 數制與碼制帶符號二進制數的表示與運算原碼表示法：規定用最高位表示符號，正數的符號位用“0”表示，負數的符號位用“1”表示，其他位表示數值的絕對值。一個8位的二進制表示一個帶符號數，最高有效位D7位為符號位。其余表示數值。反碼表示法：除符號外，其余數據位各位求反。補碼表示法：仍然規定最高位定為符號位，對于正數，其余各位表示數值。對于負數，除符號位外，其余按原碼的各位值，逐位取反，取反后再加1，簡稱為反碼加1，即：負數的補碼＝反碼＋1。帶符號二進制數表示方法1.5 數制與碼制帶符號二進制數的表示與運算可見正數的反碼、補碼與原碼的數值完全相同。注釋：

正數的真值就是該數本身。8位二進制負數真值＝負數的補碼－100H。8位二進制的補碼范圍是＋127～128。在計算機中，對一個負數求其補碼，可采用對其相應正的二進制數的每位求反再加1，即可得在機器中表示的該數的負數，稱2的補碼表示法。在這種編碼方式中，正數的補碼就是該正數。帶符號數的補碼值表（8

位）1.5 數制與碼制計算機中常用的編碼ASCII

碼ASCII碼，是美國信息交