单片机原理与应用教案_1

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1、第一讲单片机基础知识第一章单片机基础知识§1-1单片机概述一、什么是单片机？计算机（微型）的系统结构：如图1所示。输入设备运算器输出设备控制器内存图1微机系统结构多板机：单板机：Z80单片机：IntelMCS-51，体积小，功能强，可靠性高，价格低。以最小系统或单片机扩展系统出现在：家用电器，智能仪表，工业过程控制，航空，汽车等领域。单片机特点：（1）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；内RAM：256KB以内。（2）可靠性高（3）易扩展（4）控制功能强（5）易于开发单片机发展分四个阶段：第一阶段（74年~76年）初级

2、阶段：仙童公司F8（8位CPU，64KB）第二阶段（76年~78年）低性能单片机：Intel公司MCS-48（8位CPU）第三阶段（78年~83年）高性能单片机：Intel公司MCS-51、Motorola6801、Z8第四阶段（83年~今）新一代单片机（单片微控制器）：AT89C51(Atmel)二、单片机系统的组成1、硬件部分运算器CPU寄存器组控制器内存片内单片机片外中断控制逻辑并行I/O通用接口串行UART定时/计数器T/C定时/计数器：8253模数转换器：ADC0809数模转换器：DAC0832外围器件（片外扩展接口）串行通信扩展：

3、8251并行通信扩展：8255A、8155驱动器DSP等2、软件部分（即程序）需用户自已开发，根据指令系统进行设计。某些功能硬件可以实现，软件也可以实现。硬件实现——速度快，占CPU时间少；但电路复杂、成本高。软件实现——简化硬件电路设计，可靠性高，成体低，占CPU时间少，实时性差，此外，还需开发设备。§1-2计算机中数的表示及运算计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数表示的；它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合、方便，使计算器具有逻辑性。一、用数制及转换1、各种进位计数及其表示

4、方法数字符号：0、1、2、……9——数码。数码的个数——基数。进位规则：逢十进一例如，十进制数，10个数码；采用“逢十进一”30681=3×104+0×103+6×102+8×101+1×100例如，二进制数，2个数码，采用“逢二进一”（11010100）2=1×27+1×26+0×25+1×24+0×23+1×22+0×21+0×20总之，N进制数，N个数码，“逢N进一”2、数制之间的转换任意进制之间相互转换，整数部分和小数部分必须分别进行，十进制转换成二进制——短除取余法余数245222—————————1211—————————025—

5、———————122————————121————————00———————1十进制小数转换成二进制小数——乘2取整法。二进制转换成十进制——展开求和法。（101101）2=1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20=32+0+8+4+0+1=45二进制转换成八进制、十六进制与此类似。一、机器数及其编码1、机器数与真值机器只认识二进制数：0、1。这是因为，电路状态常有两个，如通、断；高电平、低电平；…可用0、1表示。这种0、1、0、1…1在机器中的表现形式——机器数。一般为8位。无符号数：00000000B、……1111111

6、1B即00H~FFH机器数有：带符号数：+1010110B、-1101001真值01010110、11101001机器数2、机器数的编码及运算对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。1）原码将数“数码化”，原数前“+”用0表示，原数前“-”用1表示，数值部分为该数本身，这样的机器数叫原码。设X——原数；则[X]原=X（X0）[X]原=2n-1–X（X0），n为字长的位数。如，[+3]原=00000011B[-3]原=27-（-3）=10000011B0有两种表示方法：00000000+010000000-0原码最大、最小

7、的表示：+127、-1281）反码规定正数的反码等于原码；负数的反码是将原码的数值位各位取反。[X]反=X（X0）[X]反=（2n–1）+X（X0）如，[+4]反=[+4]原=00000100B[-4]反=(28–1)+(-5)=11111111-00000101=11111010B反码范围：-128~+127两个0；+0——00000000B-0——11111111B2）补码补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可倒拨9点。即是说-9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为补码。运用补码可使减法变成加法。规定：正数

8、的补码等于原码。负数的补码求法：1）反码+12）公式：[X]补=2n+X（X<0）如，设X=-0101110B，则[X]原=10101110B则[X]补=[X]反+