第一部分微型计算机基础知识教学课件.ppt
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1、第一章 微型计算机基础知识,1.1 微型计算机的组成及工作原理 1.1.1 微型计算机中的基本概念 1. 微处理器 2. 微型计算机 (1)单片微处理机 (2)通用微型计算机 3. 微型计算机系统,1.1.2 微机基本结构 微型计算机的基本组成如图1.1所示,它由中央处理器(CPU)、存储器(Memory)、输入输出接口(I/O接口)和系统总线(BUS)构成。,图1.1 微型计算机的基本组成,1.1.3 微型计算机的基本工作过程 微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程,也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起,逐步取出指令、分析指令,并根据指令规定的操作类型和操作对象,执行指令规定的相关
2、操作。如此重复,周而复始,直至执行完程序的所有指令,从而实现程序的基本功能,这就是微型计算机的基本工作原理。,1.2 典型单片机产品简介 1.2.1 MCS-51单片机系列 MCS-51可分为两个子系列和4种类型,如表1-1所示。按资源的配置数量,MCS-51系列分为51和52两个子系列,其中51子系列是基本型,而52子系列属于增强型。 表1-1 MCS-51系列单片机分类,80C51与8051的比较 (1)MCS-51系列芯片采用HMOS工艺,而80C51芯片则采用CHMOS工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合, (2)80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如8051芯片的功耗
3、为630mW,而80C51的功耗只有120mW。 (3)80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式,以保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。 (4)此外,在80C51系列芯片中,内部程序存储器除了ROM型和EPROM型外,还有E2PROM型,例如89C51就有4KB E2PROM。并且随着集成技术的提高,80C51系列片内程序存储器的容量也越来越大,目前已有64KB的芯片了。另外,许多80C51芯片还具有程序存储器保密机制,以防止应用程序泄密或被复制。,1.2.2 MCS-96系列单片机 MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单片机,它与8位机相比,具有集
4、成度高、运算速度快等特点。它的内部除了有常规的I/O接口、定时器计数器、全双工串行口外,还有高速I/O部件、多路AD转换和脉宽调制输出(PWM)等电路,其指令系统比MCS-51更加丰富。,1.2.3 ATMEL公司单片机 ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压F1ash存储器,并于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C31内核进行技术交换,从此拥有了80C31内核的使用权,并将ATMEL特有的Flash技术与80C31内核结合在一起,生产出AT89C51系列单片机。,1.3 单片机的应用模式 1.3.1 单片机应用系统的结构 单片机应用系统的结构通常分为以下三个层次
5、。 (1)单片机:通常指应用系统主处理机,即所选择的单片机器件。 (2)单片机系统:指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资源要求而构成的基本系统。时钟电路、复位电路和扩展存储器等与单片机共同构成了单片机系统。 (3)单片机应用系统:指能满足嵌入对象要求的全部电路系统。在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路,如前向通道、后向通道、人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和串行通信口(RS232)以及应用程序等。,单片机应用系统三个层次的关系如图1.2所示,图1.2 单片机应用系统三个层次的关系,1.3.2 单片机系统的开发过程 通常开发一个单片机系统可按以下6个步骤进行。 (1) 明确系统设计任
6、务,完成单片机及其外围电路的选型工作。 (2) 设计系统原理图和PCB板,经仔细检查PCB板后送 工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。 (6) 使用编程器烧写单片机应用程序,独立运行单片机系统。,1.4 单片机的应用 1.单片机在机、电、仪一体化等智能产品中的应用 日常生活中含单片机的电器产品 智能化的仪器仪表 2.单片机在工业测控中的应用 3.单片机在通信技术中的应用,1.5 数制与编码 1.5.1 数制的表示 1.常用数制 (1)十进制数 我们熟悉的十进制数有两个主要特点: 有十个不同的数字符号:0、1、2、9;
7、低位向高位进、借位的规律是“逢十进一”“借一当十”的计数原则进行计数。 例如: 1234.45=1103210231014100410-1510-2 式中的10称为十进制数的基数, 103、102、101、100、10-1称为各数位的权。十进制数用D结尾表示。,(2)二进制数 在二进制中只有两个不同数码:0和1,进位规律是“逢二进一”“借一当二”的计数原则进行计数。二进制数用B结尾表示。 例如,二进制数11011011.01可表示为: (11011011.01)2=12712602512412302212112002-112-2 (3)八进制数 在八进制中有0、1、2、7八个不同数码,采用“逢
8、八进一”“借一当八”的计数原则进行计数。八进制数用Q结尾表示。 例如,八进制数(503.04)Q可表示为: (503.04)Q=582+081+380+08-1+48-2,(4)十六进制数 在十六进制中有0、1、2、9、A、B、C、D、E、F共十六个不同的数码,采用“逢十六进一”“借一当十六”的计数原则进行计数。十六进制数用H结尾表示。 例如,十六进制数(4E9.27)H可表示为 (4E9.27)H=4162141619160216-1716-2 2不同进制数之间的相互转换 表1-4列出了二、八、十、十六进制数之间的对应关系,熟记这些对应关系对后续内容的学习会有较大的帮助。,表1-4 各种进位
9、制的对应关系,(1)二、八、十六进制数转换成为十进制数 根据各进制的定义表示方式,按权展开相加,即可转换为十进制数。 【例1-1】将(10101)B,(72)Q,(49)H转换为十进制数。 (10101)B=124023122021120=37 (72)Q=781+280=58 (49)H=41619160=73 (2)十进制数转换为二进制数 十进制数转换二进制数,需要将整数部分和小数部分分开,采用不同方法进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。,整数部分:除2取余法。 具体方法是:将要转换的十进制数除以2,取余数;再用商除以2,再取余数,直到商等于0为止,将每次得到的余数按倒序的方法排列起
10、来作为结果。 【例1-2】将十进制数25转换成二进制数,所以(25)D=11001B,小数部分:乘2取整法。 具体方法是:将十进制小数不断地乘以2,直到积的小数部分为零(或直到所要求的位数)为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数位,最后得到的为最低有效数字。 【例1-3】将十进制数0.625转换成二进制数。,所以(0.625)D=0.101B,【例1-4】将十进制数25.625转换成二进制数,只要将上例整数和小数部分组合在一起即可,即(25.625)D=(11001.101)B 例如:将十进制193.12转换成八进制数。,所以(193.12)D (301.075
11、)Q,(3) 二进制与八进制之间的相互转换 由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始向左、右两边各以3位为一组进行二-八转换:若不足3位的以0补足,便可以将二进制数转换为八进制数。反之,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。 【例1-5】将(10100101.01011101)2转换为八进制数。 010 100 101.010 111 010 2 4 5 . 2 7 2 即 (10100101.01011101)B =(245.272)Q,【例1-6】将(756.34)Q转换为二进制数。 7 5 6 . 3 4 111 101 110 . 011 100
12、 即 (756.34)Q=(111101110.0111)B (4) 二进制与十六进制之间的相互转换 由于24=16,故可采用“合四为一”的原则,即从小数点开始向左、右两边各以4位为一组进行二十六转换,若不足4位的以0补足,便可以将二进制数转换为十六进制数。反之,每位十六进制数用四位二进制数表示,就可将十六进制数转换为二进制数。,【例1-7】将(1111111000111.100101011)B转换为十六进制数。 0001 1111 1100 0111 . 1001 0101 1000 1 F C 7 . 9 5 8 即 (111111000111.100101011)B =(1FC7.958
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