《單片機原理與應用》課件單片機原理與應用-第一章

第1章單片機的基礎知識÷學習目標÷（1）掌握單片機的概念、發(fā)展過程和應用領域。÷（2）掌握單片機的數(shù)制和字符表示。÷（3）掌握單片機系統(tǒng)開發(fā)與仿真的步驟與過程?！拢?）了解單片機應用系統(tǒng)開發(fā)常用工具軟件?！聦W習重點和難點÷（1）單片機系統(tǒng)開發(fā)及仿真過程?！拢?）常用數(shù)制和字符表示。1.1單片機技術的發(fā)展及應用÷什么是單片機÷把組成微型計算機的微處理器、存儲器、輸入輸出接口電路集成在一塊芯片上，構成單片微型計算機，即單片機1.1.1單片機的發(fā)展歷史÷

一、初級單片機階段÷

1971年Intel公司最早推出的是4位單片機4004。÷ 1976年，Intel公司推出MCS-48單片機，具有8位CPU，RAM，并行I/O口，8位定時器/計數(shù)器，無串行口，尋址范圍不超過4KB。此階段以8048、8039為代表。÷

二、結構成熟階段÷ 1978～1983年，單片機普及階段。此階段的單片機仍為8位CPU，片內RAM和

ROM的容量加大，片外尋址范圍可達64KB，增加了串行口、多機中斷處理系統(tǒng)以及16位的定時器/計數(shù)器。此階段的單片機以Intel公司的MCS-51系列、

MOTOROLA公司的6801系列和Zilog公司的Z8系列單片機為代表。在此期間，單片機以其優(yōu)良的性能價格比得到了廣泛的應用?！?/p>

三、性能提高階段÷

1983年以后，16位單片機階段。此階段的單片機的CPU為16位，片內RAM

和ROM的容量進一步增大，增加了D/A、A/D轉換器，主頻增加，運算速度加快。此階段的單片機以Intel公司的MCS-96單片機為代表。32位的單片機也已進入實用階段。1.1.2單片機的應用領域1.1.2單片機的應用領域÷

4）

智能儀器儀表：采用單片機的智能化儀表能夠提高儀器儀表的

使用功能和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，使儀器儀表智能化、微

型化、數(shù)字化。采用單片機的智能儀表可以進行數(shù)據(jù)處理和存儲、故

障診斷，典型的應用如各種智能電氣測量儀表（電壓表、示波器等）、智能傳感器、各種分析儀等?！?）

分布式系統(tǒng)的前端采集模塊：在采用分布式測控系統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式測控系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。在這種系統(tǒng)中，采用單片機作為分布式的前端采集模塊，系統(tǒng)具有運行可靠、數(shù)據(jù)采集方便靈活、成本低廉等優(yōu)點。分布式系統(tǒng)通常分為多個子系統(tǒng)，是單片機的多機應用形態(tài)。÷其他領域：汽車電子、智能通信產(chǎn)品、航空航天系統(tǒng)、國防軍事等領域。1.2單片機的數(shù)制和表示÷1.2.1

二進制數(shù)和十六進制數(shù)二進制數(shù)可以表示單片機中的數(shù)據(jù)信號、地址信號和控制命令，后綴用字母B表示。例如：01101001B是8位二進制數(shù)。為了縮短數(shù)字的位數(shù)，可以用十六進制表示，十六進制的后綴用字母H表示。例如：69H是十六進制數(shù)，且有

01101001B=69H。二進制與十六進制轉換÷二進制數(shù)轉化為十六進制數(shù)的轉化方法是將二進制數(shù)從末位以四位為單位進行劃分，每個四位二進制數(shù)轉化為一位十六進制數(shù)，如果二進制數(shù)的位數(shù)不是4的整數(shù)倍，則在數(shù)位的高位補0，使其成為4的整數(shù)倍；÷十六進制數(shù)轉化為二進制數(shù)的轉化方法是將每位十六進制數(shù)轉化為四位二進制數(shù)。原碼、反碼計補碼÷機器數(shù)÷“0”表示正號，“1”表示負號。÷正數(shù)的原碼、反碼和補碼都相同，÷負數(shù)的原碼為其符號位和數(shù)值位，÷負數(shù)的反碼為其所對應的正數(shù)按位求反，÷負數(shù)的補碼為該負數(shù)的反碼加1?！纠?-1】機器字長為8位，求[+105]補和[-105]補?！耓+105]補=01101001=69H÷按位求反，得10010110，再加1，得

10010111÷[-105]補=97H1.2.2

BCD碼÷二進制編碼的十進制數(shù)1.2.3單片機的數(shù)據(jù)類型÷1.位（bit）÷位是指一個比特的二進制數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的最小長度單位?！?.字節(jié)（Byte）÷字節(jié)是相鄰的8個二進制位，通常從數(shù)據(jù)的末位開始劃分，每8個二進制位稱為一個字節(jié)。一個字節(jié)也可以用2個十六進制位表示。÷3.字（Word）÷字是2個相鄰的字節(jié)，通常從末位開始劃分，每2個字節(jié)稱為一個字，字分為高低字節(jié)，高字節(jié)表示高位數(shù)據(jù)，低字節(jié)表示低位數(shù)據(jù)。1.3單片機中的字符÷字符信息包括數(shù)字、字母、符號和漢字等÷美國信息交換標準代碼（ASCII碼）÷包括英文字母大小寫、數(shù)字、專用字符（如+、-、*、/、空格等）以及非打印的控制符號。共128種編碼。用一個字節(jié)表示，低7位為ASCII碼，最高位為0。簡體中文字符集÷GB2312是簡體中文字符集的中國國家標準，稱為信息交換用漢字編碼字符集-基本集，又稱GB0。GB2312共收錄6763個漢字，其中一級漢字3755個，二級漢字3008個，同時，GB2312收錄了包括拉丁

字母、希臘字母、日文平假名及片假名字母、俄語西里爾字母在內的682個全角字符。漢字的點陣編碼字模舉例÷

光(0)逐列式÷

{0x40,0x80,0x40,0x80,0x42,0x40,0x44,0x20,0x58,0x18,0xC0,0x07,0x40,0x00,0x7F,0x00},÷{0x40,0x00,0xC0,0x3F,0x50,0x40,0x48,0x40,0x46,0x40,0x40,0x40,0x40,0x78,0x00,0x00},/*"光",0*/取模選項1.4單片機系統(tǒng)開發(fā)與仿真1.4單片機系統(tǒng)開發(fā)與仿真÷一、系統(tǒng)開發(fā)過程÷

1總體設計：÷2硬件設計：÷3軟件設計：÷4系統(tǒng)調試和運行單片機開發(fā)的在系統(tǒng)編程(ISP)和在應用編程(IAP)技術÷1

在系統(tǒng)編程技術÷在已經(jīng)焊接好的單片機開發(fā)系統(tǒng)中對單片機芯片直接裝入目標程序稱為在系統(tǒng)編程技術?！?

在應用編程技術÷單片機系統(tǒng)處于運行狀態(tài)中對單片機的程序進行更新而不影響系統(tǒng)運行，并能實現(xiàn)程序切換，使系統(tǒng)

運行新加載的程序，這種技術稱為在應用編程技術。本章小結÷

單片機是把微處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路集成在一片集成電路芯片

上，構成的單片微型計算機，它具有體積小、重量輕、價格低、可靠性高和易

于嵌入式應用等優(yōu)點，廣泛應用在工業(yè)控制、儀器儀表、航空航天、智能家電、智能辦公設備、汽車電子、智能傳感器等領域?！聠纹瑱C系統(tǒng)由硬件與軟件兩個部分組成，硬件實現(xiàn)單片機與外部的連接及單片機與外界信號的匹配，軟件實現(xiàn)運算、信號采集和信息輸出。單片機的系統(tǒng)開發(fā)就是要實現(xiàn)正確的硬件設計和良好的軟件設計，并使軟件設計和硬件設計相匹配，形成一個能夠完成某種具體功能的應用系統(tǒng)?！?/p>

單片機的數(shù)制和編碼常采用二進制、十進制、十六進制、B