单片机教学提纲

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1、单片机 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.1 1.1 数和编码数和编码1.2 1.2 单片机简介单片机简介1.3 1.3 微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念1.4 1.4 嵌入式系统与单片机嵌入式系统与单片机第1章 单片机基础知识 迄今为止，所有计算机都是以二进制形式进行算迄今为止，所有计算机都是以二进制形式进行算术运算和逻辑运算的，微型计算机也不例外。因此，术运算和逻辑运算的，微型计算机也不例外。因此，对于用户在键盘上输人的十进制数字和符号

2、命令，对于用户在键盘上输人的十进制数字和符号命令，微型计算机必须先把它们转换成二进制形式，然后微型计算机必须先把它们转换成二进制形式，然后才能进行识别、运算和处理，最后再把运算结果还才能进行识别、运算和处理，最后再把运算结果还原成十进制数字和符号通过输出终端显示出来。原成十进制数字和符号通过输出终端显示出来。1.1 数和编码数和编码第1章 单片机基础知识 所所谓谓数数制制是是指指数数的的制制式式，是是人人们们利利用用符符号号表表示示数数的的一一种种科科学学方方法法。数数制制有有很很多多种，微型种，微型计计算机中常用的数制有算机中常用的数制有 十十进进制制 二二进进制制 八八进进制制 十六十六进

3、进制制1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识1十进制十进制(Decimal)(1)它它有有09十十个个不不同同的的数数码码，这这是是构构成成所所有有十十进进制数的基本符号。制数的基本符号。(2)它它是是逢逢十十进进位位的的。在在十十进进制制数数计计数数过过程程中中，当当某位某位计满计满10时时就要向它就要向它邻邻近高位近高位进进一。一。任何一个十进制数都可以展开成幂级数形式。任何一个十进制数都可以展开成幂级数形式。例：例：123.45=l10123.45=l102 2+210+2101 1+310+3100 0+410+410-1-1+510+510-2-2 1.1

4、.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识 十十进进制数的一般表达示制数的一般表达示为为：N ND D=d=dn-1n-11010n-1n-1+d+dn-2n-21010n-2n-2+d+d0 010100 0+d+d-1-11010-1-1+D D是十是十进进制（制（DecimalDecimal）的英文）的英文缩缩写，表示采取的数制是十写，表示采取的数制是十进进制；制；n n表示十表示十进进制制记记数数的的总总位数；位数；d dn-1n-1表示表示该该十十进进制数第制数第n-1n-1位的位的值值 。1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识(1)(1

5、)它它共共有有O O和和l l两两个个数数码码，任任何何二二进进制制数数都都是是由由这这两个数两个数码组码组成的。成的。(2)(2)它它的的基基数数为为2 2，进进位位规规则则是是“逢逢二二进进一一”，借借位位规则规则是是“借一当二借一当二”。2二进制二进制(Binary)1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识 二二进进制的一般表达式制的一般表达式为为：NB=bn-12n-1+bn-22n-2+b020+b-12-1+B为为二二进进制制(Binary)的的英英文文缩缩写写，表表示示采采用用的的是是二二进进制制的的记记数数方方式式；n表表示示二二进进制制记记数数的的总

6、总的的位位数数；bn-1表示表示该该二二进进制数第制数第n-1位的位的值值。1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识(1)O、1、2、9、A、B、C、D、E、F等等16个个数数码码，任任何何一一个个十十六六进进制制数数都都是是由由其其中中的的一一些些或或全全部数部数码码构成。构成。(2)基基数数为为16，进进位位规规则则是是“逢逢十十六六进进一一”，借借位位规规则则是是“借一当十六借一当十六”。3十六进制十六进制(Hexadecimal)1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识十六十六进进制的一般表达式制的一般表达式为为：NH=hn-116n

7、-1+hn-216n-2+h0160+h-116-1+H是十六是十六进进制制(Hexadecimal)的英文的英文缩缩写，表示写，表示采用的是十六采用的是十六进进制的制的记记数方式；数方式；N表示用十六表示用十六进进制制记记数的数的总总的位数；的位数；hn-1表示表示该该十六十六进进制数第制数第n-1位位的的值值。1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识整整 数数小小 数数十十进进制制二二进进制制十六十六进进制制十十进进制制二二进进制制十六十六进进制制01234567891011121314151600000001001000110100010101100111100

8、01001101010111100110111101111100000123456789ABCDEF1000.50.250.1250.06250.03120.01552500.10.010.0010.00010.000010.00000100.80.40.20.10.080.04部分十进制、二进制和十六进制数对照表部分十进制、二进制和十六进制数对照表1.1.1 微型微型计计算机的数制算机的数制第1章 单片机基础知识1 1、计算机中正、负数的表示法、计算机中正、负数的表示法 在计算机中符号在计算机中符号“+”“+”、“-”“-”要用一位二进制要用一位二进制数表示。数表示。8 8位微型计算机中约定

9、，最高位位微型计算机中约定，最高位D7D7表示符表示符号，其它号，其它7 7位表示数值。位表示数值。8位微机中的带符号数位微机中的带符号数 1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识 一个一个带带符号数在符号数在计计算机中可以分算机中可以分别别用原用原码码、反、反码码、或、或补码补码三种方法表示，三种方法表示，习习惯惯上把上把计计算机中存放的数称作机器数。算机中存放的数称作机器数。原原码码、反、反码码、补码补码都是机器数。都是机器数。其中，其中，负负数采用反数采用反码码或或补码补码表示的目的是表示的目的是将将负负数数转转化化为为正数，使减法操作正数，使减法操作转变为单纯转变为单纯的加法操作。的

10、加法操作。在在计计算机系算机系统统中均采用中均采用补码补码表示表示负负数。数。1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识(1)原码原码 凡是正数符号位用凡是正数符号位用0 0表示，负数符号位用表示，负数符号位用1 1表示表示,而数值位保持原样的机器码称为原码。而数值位保持原样的机器码称为原码。正数正数 x=+4=+0000100B x原原=00000100B 负负数数 x=-4=-0000100B x原原=10000100B 1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识反反码对码对于正数，符号位于正数，符号位为为“0 0”，数，数值值部分保持不部分保持不变变对对于于负负数，除在符号位上表示数，除

11、在符号位上表示“1 1”外，其数外，其数值值部分的各部分的各位都取相反的数位都取相反的数码码，即，即“0 0”变变“1 1”、“1 1”变变“0 0”正数的反正数的反码码表示与它的原表示与它的原码码相同相同负负数的反数的反码码由其由其对应对应的的绝对值绝对值按位求反后得到按位求反后得到(2)反码反码正数正数 x=+4=+0000100B x反反=00000100B负数负数 x=-4=0000100B x反反=11111011B1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识(3)补码补码补码对于正数，符号位为补码对于正数，符号位为“0”“0”，数值部分保持不，数值部分保持不变；变；对于负数，除了在符

12、号位上表示对于负数，除了在符号位上表示“1”“1”外，其数值外，其数值部分的各位都取它相反的数码，然后在最低位加部分的各位都取它相反的数码，然后在最低位加“1”“1”。正数正数X=+4=+0000100B X补补=00000100B负数负数 X=-4=-0000100B X补补=x反反+1 =11111011+1=11111100B 1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识（1）ASC码码2、字符的编码、字符的编码用用7位二位二进进制数表示数字、字母和符号制数表示数字、字母和符号,共共128个。个。26个大写和个大写和26个小写的英文字母、个小写的英文字母、09十个数字十个数字专专用字符用字

13、符(如如“：”、“！”、“%”)控制字符控制字符(如如换换行、行、换页换页、回、回车车)。1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识（2）BCD码码二进制表示的十进制数，简称二二进制表示的十进制数，简称二-十进制数十进制数,又称又称BCDBCD码（码（Binary Coded DecimalBinary Coded Decimal）。）。用标识符用标识符BCDBCD表示。表示。4 4位二进制数可表位二进制数可表示示1616种状态种状态,十进制数只有十进制数只有0909十个字符，十个字符，所以舍去了所以舍去了1010111110101111这这6 6种状态，用余下种状态，用余下的的的的1010种

14、状态来表示种状态来表示09091.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识十十进进制数制数二二-十十进进制制十十进进制数制数二二-十十进进制制00000810001000191001200101010（非法）（非法）300111011（非法）（非法）401001100（非法）（非法）501011101（非法）（非法）601101110（非法）（非法）701111111（非法）（非法）二二-十进制对应表十进制对应表 1.1.2 编码编码第1章 单片机基础知识1.2.1单单片机的片机的发发展展历历史史1.2 单片机简介单片机简介1 14 4位位单单片机片机阶阶段段2 28 8位位单单片机片机阶阶段段

15、3 31616位位单单片机片机阶阶段段4 43232位位单单片机片机第1章 单片机基础知识1.2.2单片机的特点和应用单片机的特点和应用（1 1）优异的性价比）优异的性价比（2 2）集成度高、体积小、有很高的可靠性）集成度高、体积小、有很高的可靠性（3 3）运行速度块、控制功能强）运行速度块、控制功能强（4 4）开发使用方便、易于产品化）开发使用方便、易于产品化 1.单片机的特点单片机的特点第1章 单片机基础知识2.单片机的应用单片机的应用(1)工工业业控制。如数控机床、自控制。如数控机床、自动动生生产线产线控制控制(2)仪仪器器仪仪表。如医表。如医疗疗器械、数字示波器等。器械、数字示波器等。

16、(3)计计算机外部算机外部设备设备与智能接口。如与智能接口。如图图形形终终端机端机(4)商用商用产产品。如自品。如自动动售售货货机、机、电电子收款机子收款机(5)家用家用电电器。如微波炉、器。如微波炉、电视电视机、空机、空调调1.2.2单片机的特点和应用单片机的特点和应用 第1章 单片机基础知识1.3 微型计算机的基本概念微型计算机的基本概念1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成1.计算机的基本结构计算机的基本结构 计算机一般由运算器、控制器、存储器、计算机一般由运算器、控制器、存储器、输入输出装置输入输出装置4 4部分组成部分组成;运算器、内存储器和控制器称为主机部分运算器、内存储器和控

17、制器称为主机部分;输入、输出装置、外存储器等称为外部设备，它输入、输出装置、外存储器等称为外部设备，它们统称为硬件。们统称为硬件。第1章 单片机基础知识（1）运算器）运算器a、是、是计计算机的主要部件之一，包括算算机的主要部件之一，包括算术术运算和运算和逻逻 辑辑运算运算;b、计计算机至关重要，主要指算机至关重要，主要指标标有字有字长长、运算、速度、运算、速度;c、由核心部件的加法器和寄存器等、由核心部件的加法器和寄存器等组组成成;d、字、字长长是指运算器中寄存器的位数，运算速度是是指运算器中寄存器的位数，运算速度是计计算器运算速度，取决于存算器运算速度，取决于存储储器的存取速度器的存取速度.

18、1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识（2）存储器）存储器a、实际上是一种记忆装置，存放原始数、程序、指、实际上是一种记忆装置，存放原始数、程序、指令及中间结果的装置令及中间结果的装置;b、存储容量是存储器的一个重要指标、存储容量是存储器的一个重要指标;c、存储器分为内存储器和外存储器、存储器分为内存储器和外存储器,按功能又可分按功能又可分为只读存储器和随机存储器为只读存储器和随机存储器.1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识（3）控制器）控制器a、使各部分、使各部分联联系和使系和使计计算算过过程自程自动动化的装置；化的装置；b、是、是计计算

19、机的神算机的神经经中枢，按事先安排好的指令中枢，按事先安排好的指令进进行工作，控制行工作，控制计计算机整个系算机整个系统统的各个的各个过过程；程；c、控制器的基本任、控制器的基本任务务是取指令、分析指令、是取指令、分析指令、执执行行指令；指令；d、组组成部件有指令成部件有指令计计算器、指令寄存器、操作算器、指令寄存器、操作码码译码译码器、器、节节拍脉冲拍脉冲发发生器、操作控制器等生器、操作控制器等.1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识（4）输入与输出装置）输入与输出装置a、输入装置是输入原始数据和程序的装置，把数、输入装置是输入原始数据和程序的装置，把数据和指令变成

20、电脉冲送入计算机里；据和指令变成电脉冲送入计算机里；b、输出装置恰好相反，把电脉冲变成人们能识别、输出装置恰好相反，把电脉冲变成人们能识别的形式输送出来，常用的有打印机、荫投射线的形式输送出来，常用的有打印机、荫投射线管显示器。管显示器。1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识2.微型计算机的组成微型计算机的组成1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识3.计算机总线计算机总线（1）地址总线（地址总线（Address Bus，简称，简称AB）（2）数据总线（）数据总线（Data Bus，简称，简称DB）（3）控制总线（控制总线（Control Bu

21、s，简称，简称CB）1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识1.3.2微型计算机软件系统微型计算机软件系统 1.指令指令 控制控制计计算机算机进进行各种操作的命令称行各种操作的命令称为为指令；指令；指令通常由操作指令通常由操作码码和操作数两部分和操作数两部分组组成；成；指令格式：指令格式：标标号号：操作：操作码码 操作数操作数；注；注释释 例如：例如：MOV A，80H ；该该指令表示把立即数指令表示把立即数80H送累加器送累加器A。第1章 单片机基础知识 2.程序程序计算计算 55+56+59+12？程序如下：？程序如下：MOV A,#55 ;将立即数将立即数55送入

22、累加器送入累加器A ADD A,#56 ;A的内容的内容55与数与数56相加，相加，ADD A,#59 ;A的内容的内容111与数与数59相加相加 ADD A,#12 ;A的内容的内容170与数与数12相加相加1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识3.机器语言、汇编语言和高级语言机器语言、汇编语言和高级语言（1）计计算机机器算机机器语语言言（2）计计算机算机汇编语汇编语言言（3）计计算机高算机高级语级语言言1.3.1微型计算机的组成微型计算机的组成第1章 单片机基础知识三、单片机应用系统的结构三、单片机应用系统的结构1、基本系统、基本系统 2、扩展系统、扩展系统 复位复位时钟时钟单单片片机机输入输出设备输入输出设备 单片机单片机+输入输入/输出输出设备无扩展的设备无扩展的ROM，RAM，I/O等。等。单片机内部资源有限，要求较高的单片机系统需外单片机内部资源有限，要求较高的单片机系统需外扩展扩展ROM、RAM、I/O，甚至，甚至A/D、D/A等。等。复位复位时钟时钟电源电源单单片片机机ROMRAMA/D串行接口串行接口并行接口并行接口D/ABUS