单片机实用技术 教学课件 作者 陶春鸣 01.pptVIP

第1章 单片机概述 1.1 单片机的定义 单片机：就是把中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、定时器/计数器以及输入/输出（Input/Output，I/O）接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片上的微机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微型系统的属性，为此称它为单片微机（Single Chip MicroComputer，SCMC），简称单片机。 单片机的发展分以下4个阶段： 第一代：20世纪70年代后期，4位逻辑控制器件发展到8位，使用NMOS工艺（速度低、功耗大、集成度低），代表产品有MC6800，Intel8048。 第二代：20世纪80年代初，采用CMOS工艺，并逐渐被高速低功耗的HMOS工艺代替，代表产品有MC146805和Intel 8051。 第三代：近十年来，MCU（Micno Contnoller Unit，微控制器）的发展出现了许多新特点。 （1）在技术上，由可扩展总线型向纯单片型发展，即只能工作在单片方式。 （2）MCU的扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线。 （3）将多个CPU集成到一个MCU中。 （4）在降低功耗，提高可靠性方面，MCU工作电压已降至3.3V。 第四代：FLASH的使用使MCU技术进入了第四代。 单片机的主流产品 ： ? ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ? Philips公司的80C51，80C552系列； ? 华邦公司的W78C51，W77C51高速低价系列； ? ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ? LG公司的GMS90/97低压高速系列； ? Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ? Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 以上与8051兼容 非8051系列的主要产品有： ? Intel的MCS-96系列16位单片机； ? Microchip的PIC系列RISC单片机； ? TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。 单片机的应用主要体现在以下几个方面： （1）在工业自动化方面。如过程控制、数据采集和测控技术、机器人技术、机械电子计算机一体化技术。 （2）在仪器仪表方面。如测试仪表和医疗仪器——数字化、智能化、高精度、小体积、低成本，便于增加显示报警和自诊断功能。 （3）在家用电器方面。如冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备等。 （4）在信息和通信产品方面。如计算机的键盘、打印机、磁盘驱动器、传真机、复印机、电话机、考勤机。 （5）在军事方面。如飞机、大炮、坦克、军舰、导弹、火箭、雷达等。 1.3 单片机系统的组成 硬件: 软件: 单片机系统的软件部分需用户自己开发，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，各自的优缺点如下。 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；但占CPU时间多，实时性差，此外还需开发设备。 1.4 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。这种表示不仅易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠，且运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器具有逻辑性。 常用数制：用数字符号0，1，2，…，9来表示数字的大小，这些数字符号称为数码。数制的基数即为所用数码的个数。十进制数有10个数码，故基数为10。此外，常用的数制还有二进制、八进制和十六进制等。 一个数一般由多个数码组成。数码在数中的位置不同，其值也不同。 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时采用短除取余法。十进制小数转换成二进制小数时采用乘2取整法。二进制转换成十进制时采用展开求和法。 机器数与真值： 机器只能识别二进制数：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，…，0，1在机器中的表现形式称为机器数，一般为8位。 无符号数，…，即00H ~ FFH 带符号数：+1010110B，-1101001B → 真值 11101001 → 机器数 机器数的编码 ： 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