第1講 單片機(jī)設(shè)計(jì)入門

1、考核方案 實(shí)驗(yàn)6次與作業(yè)10次 30% 考試(kosh)（以試卷形式） 60% 考勤1-15 10%答疑(d y)地點(diǎn)：南綜合實(shí)訓(xùn)樓404答疑時(shí)間：每周三下午（3：005：00）共五十五頁教材及參考資料：1、教材： C51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與技能訓(xùn)練，作者：李法春，電子工業(yè)出版社， 2014年-07。（為什么選它？）2、參考書： （1）單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例基于8051+Proteus仿真， （2）51系列單片機(jī)開發(fā)寶典作者：趙建領(lǐng)，電子工業(yè)出版社 （3）8051單片機(jī)徹底研究(ynji)入門篇作者：林伸茂，中國電力出版社。 （4）例說51單片機(jī)（C語言版） 作者張義和 ，人民郵電出版社

2、3學(xué)習(xí)網(wǎng)站： (1)手把手單片機(jī)教學(xué)中心/ (2) 北京華清遠(yuǎn)見嵌入式培訓(xùn)中心 (3)周立功單片機(jī) /home.asp共五十五頁課程(kchng)介紹 定位在學(xué)習(xí)了數(shù)字電路和C語言程序設(shè)計(jì)的初學(xué)者基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)原理技術(shù)，通過本課程(kchng)的學(xué)習(xí)可掌握以下知識 1 學(xué)習(xí)并掌握Keil uVision3設(shè)計(jì)軟件的使用，能完成整個(gè)軟件工程的編輯、編譯、調(diào)試和下載。 2 學(xué)習(xí)并掌握單片機(jī)C語言的基本語法規(guī)則，并能進(jìn)行項(xiàng)目的編寫。 3學(xué)習(xí)并掌握Proteus設(shè)計(jì)軟件的使用，能完成簡單電路的原理圖的繪制和仿真。 4至少熟悉書中一個(gè)的工程項(xiàng)目的開發(fā)過程共五十五頁學(xué)習(xí)單片機(jī)設(shè)計(jì)(shj)對你畢

3、業(yè)工作前景的展望共五十五頁學(xué)習(xí)單片機(jī)設(shè)計(jì)對你畢業(yè)工作前景(qinjng)的展望共五十五頁共五十五頁共五十五頁 第1講 內(nèi)容(nirng)什么是單片機(jī)？單片機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用單片機(jī)設(shè)計(jì)入門過程演示單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)數(shù)制與編碼共五十五頁1.1 數(shù)制與編碼(bin m) 大家知道，計(jì)算機(jī)能表示幾乎所有類別的信息(xnx)，比如數(shù)字，文字、聲音、圖形圖像、影視動(dòng)畫等等，但是，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，僅僅用兩個(gè)符號存儲(chǔ)和處理所有的信息(xnx)。你知道是哪兩個(gè)符號嗎？ 計(jì)算機(jī)中各種信息都采用二進(jìn)制數(shù)的形式來傳送、存儲(chǔ)加工。共五十五頁1.1 數(shù)制與編碼(bin m)常用(chn yn)數(shù)制幾種常見的進(jìn)位計(jì)數(shù)制十進(jìn)制(D)二進(jìn)

4、制(B)八進(jìn)制(Q/O)十六進(jìn)制(H) 計(jì)算機(jī)的語言 二進(jìn)制 計(jì)算機(jī)內(nèi)部一律采用二進(jìn)制，在編程中為了方便，還常用八進(jìn)制或十六進(jìn)制。1.1.1數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制的簡稱共五十五頁1數(shù)位：指數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中所處的位置。2數(shù)碼：不同數(shù)制中每個(gè)數(shù)位所用(su yn)到的數(shù)字符號。如十進(jìn)制中的至等個(gè)數(shù)碼3基數(shù)：該數(shù)制中所用到的數(shù)碼的個(gè)數(shù)。4權(quán)：某種進(jìn)位制數(shù)中不同位置上數(shù)字的單位數(shù)值，每位上的權(quán)是基數(shù)的冪（基數(shù)的若干次方）如十進(jìn)制數(shù)，個(gè)位的權(quán)：，十位的權(quán)：，百位的權(quán)：共五十五頁、十進(jìn)制(D)：數(shù)碼：0-9共十個(gè)數(shù)碼基數(shù)：10進(jìn)位規(guī)則：逢十進(jìn)一。一個(gè)十進(jìn)制數(shù)可以按權(quán)展開成一個(gè)多項(xiàng)式，例如(lr)： 1234=110

5、3+2102+3101+4100 (按權(quán)展開相加法）、二進(jìn)制(B)：數(shù)碼：0和1共兩個(gè)數(shù)碼基數(shù)：2進(jìn)位規(guī)則：逢二進(jìn)一。(1011.101)2=123+022+121+120+12-1+02-2+12-3共五十五頁、八進(jìn)制(O或Q)：數(shù)碼：07共八個(gè)數(shù)碼，基數(shù)：8進(jìn)位規(guī)則(guz)：逢八進(jìn)一。 (274)8=282+781+480、十六進(jìn)制（）：數(shù)碼：09和英文字母AF共十六個(gè)數(shù)碼，基數(shù)：16進(jìn)位規(guī)則：逢十六進(jìn)一。 (2EA6)16=2163+14162+10161+6160 注：P5（表12）幾種數(shù)制間016數(shù)值的對照表 。共五十五頁(1011.01）2=123+022+121+120+02-

6、1=8 + 0 + 2 + 1 + 0 + 0.25 =（11.25）10+1（157）8=182+581+780=64 + 40 + 7 =（111）10（2A4）16=2162+10161+4160=512 + 160 + 4 =（676）102-2練習(xí)(linx)：共五十五頁1.1.2 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun)一、十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun) (1)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制：“按權(quán)展開相加法”按權(quán)展開相加法如:（1001011.1001)2=1*20+1*21+1*23+1*26+1*2-1+1*2-4=(75.5625）10共五十五頁十進(jìn)制數(shù)整數(shù)(zhngsh)小數(shù)

7、(xiosh)二進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，要將整數(shù)和小數(shù)分別轉(zhuǎn)換整數(shù)：除2取余反向法小數(shù)：乘2取整正向法（2）十進(jìn)制向二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換共五十五頁例：將（25.25)10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)252122623211001轉(zhuǎn)換(zhunhun)結(jié)果：（25.25)10=（110010. 2 520. 5 000. 521. 01.01)2整數(shù)(zhngsh)部分小數(shù)部分除2 取余，反向乘2 取整，正向共五十五頁二、二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換(zhunhun) (1)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制：“三位一并法” 從小數(shù)點(diǎn)開始(kish)， 整數(shù)部分往左，“三位一并”，不足三位高位補(bǔ)0； 小數(shù)部分往右，“三位一

8、并”，不足三位的低位補(bǔ)0。 (2)八進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：“一分為三法” 例2：(11001011.01011)2=( )8解： 011 001 011010 110 3 1 3 . 2 6 (1100101101011)2=(313.26)8例3：(24536)8=(10100101.01111 )2解： 2 4 5 3 6 010 100 101 . 011 110共五十五頁（1）二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：“四位一并(ybng)法”（2）十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：“一分為四法例4：(11001011.01011)2=( )16解： 1100 10110101 1000 C B 5 8 (1100101

9、101011)2=(CB58)16例5：(1A5C2)16=( )2解： 1 A 5 C 2 0001 1010 0101 1100 0010 (1A5C2)16=(1101001011100001)2三、二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制(sh li jn zh)數(shù)之間的轉(zhuǎn)換共五十五頁數(shù)制轉(zhuǎn)換(zhunhun)可使用計(jì)算器注意：小數(shù)(xiosh)部分不能計(jì)算共五十五頁將二進(jìn)制數(shù)（1 010 111 011.001 011 1）2 轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換(zhunhun)過程：011111010001011100轉(zhuǎn)換(zhunhun)結(jié)果：（1 010 111 011.001 011 1）2=（1273.134）

10、8372134. 001. 1練習(xí)1共五十五頁將二進(jìn)制數(shù)（10 1101 0101.0111 01）2 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制(sh li jn zh)數(shù)轉(zhuǎn)換(zhunhun)過程：0101110100100100轉(zhuǎn)換結(jié)果：（10 1101 0101.0111 01）2 =（2D5.74）165D24. 0111. 7練習(xí)2共五十五頁1、(101011)22、(370)83、(20CF)16練習(xí)(linx)3將下列(xili)數(shù) 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) =(43)10 =125+024+123+022+121+120 = (11 111 000)2 = (248) 10或：(370)8 = 382 + 781

11、 + 080 = (248) 10 = (10 0000 1100 1111)2 = (8399)10或：(20CF)16 = 2163 + 0162 + 12161 + 15160 = 8192 + 0 + 192 + 15 = (8399)10共五十五頁1、二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算(yn sun) (1)加法運(yùn)算 (2)乘法運(yùn)算 加法規(guī)則： 乘法規(guī)則： 0+0=0 00=0 0+1=1 01=0 1+0=1 10=0 1+1=0(進(jìn)位) 11=1四、 二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算(yn sun)共五十五頁例6：(1010)2+(0011)2=( )2 (1010)2(0011)2=( )2解： 1010 10

12、10 + 0011 0011 1101 1010 + 1010 11110 (1010)2+(0011)2=(1101)2 (1010)2(0011)2=(11110)2*二進(jìn)制加法運(yùn)算(yn sun)是最基本的運(yùn)算(yn sun)，利用它可以實(shí)現(xiàn)減法和除法運(yùn)算(yn sun)。共五十五頁2、二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算(1)或運(yùn)算。也稱為加法(jif)運(yùn)算，運(yùn)算符為“+”或“”。 兩個(gè)量均為0時(shí)，結(jié)果為0；否則為1。(2)與運(yùn)算。也稱為乘法運(yùn)算，運(yùn)算符為“”，“ ”或“”。兩個(gè)量均為1時(shí)，結(jié)果為1；否則為0。(3)非運(yùn)算。也稱為否運(yùn)算或求反運(yùn)算，運(yùn)算符為“”。 0 1 ； 1 0。 (4)異或運(yùn)算。運(yùn)

13、算符為“”。 兩個(gè)量相同時(shí)，結(jié)果為0；否則為1。共五十五頁例7：設(shè)X=10111010，Y=11010011，試求XY，XY，X Y， X 。解： 10111010 10111010 10111010 11010011 11010011 11010011 11111011 10010010 01101001 XY=11111011 XY=10010010 X Y=01101001 X =01000101共五十五頁 課堂練習(xí)：一、數(shù)制轉(zhuǎn)換(zhunhun)1、(37125)10=( )16=( )8=( )22、(110110111011011)2=( )10=( )8=( )163、(3672

14、125)8=( )16=( )10=( )24、(ABC36EF)16=( )8=( )2=( )10二、二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算1、10111010=( ) 2、10111010=( )3、10111010=( ) 4、 1011 =( )共五十五頁1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)(shj)計(jì)量單位 位：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的最小單位是位（Bit），一個(gè)Bit可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。 字節(jié)：8個(gè)二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成(guchng)1個(gè)字節(jié)（Byte），它是存儲(chǔ)空間的基本計(jì)量單位。 字：由若干個(gè)字節(jié)構(gòu)成。一個(gè)字的二進(jìn)制位數(shù)叫作字長。字是計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算的單位。 KB：在二進(jìn)制中表示1024。1KB表示1K個(gè)

15、字節(jié)，也就是1024個(gè)字節(jié)。 MB：1MB是1048576個(gè)字節(jié)。共五十五頁 在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、容量計(jì)算中，以字節(jié)(z ji)為單位，反映存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力以及運(yùn)算能力。 1Byte（B）=8Bits（b） 1KB=1024B 千字節(jié) 1MB=1024KB 兆字節(jié) 1GB=1024MB 千兆字節(jié) 1TB=1024GB 吉字節(jié)共五十五頁1.2.1 計(jì)算機(jī)中的常用(chn yn)編碼1 什么是編碼 在計(jì)算機(jī)硬件中，編碼（coding）是指用代碼來表示(biosh)各組數(shù)據(jù)資料，使其成為可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和分析的信息。代碼是用來表示(biosh)事物的記號，它可以用數(shù)字、字母、特殊的符號或它們之間的組合來

16、表示(biosh)。2 二十進(jìn)制編碼 8421BCD編碼共五十五頁3、字符編碼ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange美國(mi u)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）. 美國標(biāo)準(zhǔn)信息碼，每字符用7位二進(jìn)制碼表示，最高位為0，共27=128種編碼（字母表和常用符號）。 d6d5d4d3d2d1d00000010100111001011101110000NULDLE空格0P、P0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011EYXDC3#3CScs0100EOTDC44DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110

17、ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；Kk1100FFFS，Nn1111SIUS/？OoDEL共五十五頁 ASCII編碼 其排列次序?yàn)閐6d5d4d3d2d1d0，d6為高位(o wi)，d0為低位。它共有128種編碼組合，可表示128個(gè)字符，其中數(shù)字10個(gè)、大小寫英文字母52個(gè)、其他字符32個(gè)和控制字符34個(gè)。 表示：每個(gè)ASCII碼用一個(gè)字節(jié)表示，最高二進(jìn)制位為0。注意：數(shù)字的ASCII碼小于字母的ASCII碼,大寫字母的ASCII碼小于小寫字母的ASCII碼例：已

18、知“m”的ASCII碼是6DH,則“M”的ASCII碼是多少d7d6d5d4d3d2d1d001000001如：A共五十五頁 4 漢字編碼 1、區(qū)位碼和國標(biāo)碼 (1)國標(biāo)：1981年，我國制訂了“中華人們共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息(xnx)交換漢字編碼”，代號為“GB2312-80”。 (2)區(qū)位碼：按國標(biāo)規(guī)定，漢字編碼表有94行94列，其行號0194稱為區(qū)號，列號0194稱為位號。一個(gè)漢字所在的區(qū)號和位號簡單地組合在一起就構(gòu)成了這個(gè)漢字的區(qū)位碼。 GB2312-80漢字(Hnz) 6763個(gè)一級常用漢字 3755個(gè)二級常用漢字 3008個(gè)非漢字圖形符號 682個(gè)共7445個(gè)共五十五頁一、計(jì)算機(jī)發(fā)展史

19、及過程(guchng) 1946年，世界上第一臺(tái)電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)在美國賓西法尼亞大學(xué)研制成功，命名(mng mng)為ENIAC，其運(yùn)行速度5000次/秒，使用18000多個(gè)電子管和1500多個(gè)繼電器，占地150m2，重30噸。它的誕生引發(fā)了20世紀(jì)電子產(chǎn)業(yè)的工業(yè)革命，如今電子計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展，產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代成為了發(fā)展最快的行業(yè)。 計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要朝著兩個(gè)方向，一方面，計(jì)算機(jī)向著高速、智能化的巨型超級機(jī)方向發(fā)展，運(yùn)算速度已達(dá)每秒數(shù)十萬億次；另一方面，計(jì)算機(jī)則向著微型化的方向發(fā)展，一個(gè)純單片的微型計(jì)算機(jī)的體積比人的指甲還小。一個(gè)典型的數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)包括運(yùn)算器，控制器，數(shù)據(jù)與程序存貯器，輸入

20、輸出接口四大部分。如果將它們集成在一小塊硅片上，就構(gòu)成了微型單片計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。 1.2 MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)共五十五頁（一）微計(jì)算機(jī) 1、微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 常見的微機(jī)(wi j)外形臺(tái)式微機(jī)便攜式微機(jī)立式微機(jī)共五十五頁2 微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)(jigu) 微機(jī)硬件組成 顯示器主機(jī)(zhj)鍵盤鼠標(biāo)共五十五頁硬件系統(tǒng)構(gòu)成微機(jī)的實(shí)體(sht)和裝置軟件系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種( zhn)程序的總稱軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成實(shí)用的微機(jī)系統(tǒng)，兩者是相輔相成、缺一不可的。 軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn) 算 器控 制 器CPU存 儲(chǔ) 器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)3 微型計(jì)算

21、機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 共五十五頁CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入接口設(shè)備輸出接口設(shè)備運(yùn) 算 器控 制 器存 儲(chǔ) 器單片機(jī)就是將微處理器（CPU）、隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM或EPROM、EEPROM）、特殊功能寄存器（SFR）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路（I/O），以及相互連接的總線（BUS）等集成在一塊芯片上，形成芯片級的計(jì)算機(jī)，又稱為(chn wi)單片微型計(jì)算機(jī) 單片機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)芯片（二）單片機(jī)1.單片機(jī)定義(dngy)共五十五頁2 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 C P U 存 儲(chǔ) 器定 時(shí) 器 / 計(jì) 數(shù) 器 中 斷 系 統(tǒng)P0-P3TxD

22、RxD TINT并行I/O口串行I/O口共五十五頁3 單片機(jī)應(yīng)用(yngyng)系統(tǒng) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)接口電路及外設(shè)等軟件硬件單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件(yn jin)和軟件組成硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可注：本課程的重點(diǎn)1.掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理的分析方法。2.掌握軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本技能。共五十五頁4、單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin)及應(yīng)用 （1） 單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin) 體積小，重量輕電源單一，功耗低功能強(qiáng)，價(jià)格低運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高可以嵌入到電子產(chǎn)品中嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)共五十五頁單片微機(jī)原

23、理(yunl)及應(yīng)用教學(xué)課件(2)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用遍布(bin b)國民經(jīng)濟(jì)與人民生活的各個(gè)領(lǐng)域共五十五頁單片微機(jī)原理及應(yīng)用(yngyng)教學(xué)課件從一個(gè)(y )簡單的測控應(yīng)用實(shí)例說起動(dòng)作選擇按鈕紅外線傳感器89C2051單片機(jī)復(fù)位按鈕電源指示燈共五十五頁單片微機(jī)原理及應(yīng)用(yngyng)教學(xué)課件從一個(gè)(y )簡單的測控應(yīng)用實(shí)例說起任務(wù)一：控制一盞燈點(diǎn)亮任務(wù)二：紅燈周期性地點(diǎn)亮/熄滅信號檢測柔性開關(guān)集群燈控順序控制/多任務(wù)定時(shí)切換自動(dòng)生產(chǎn)流水線任務(wù)三：紅外防盜報(bào)警實(shí)時(shí)控制共五十五頁單片微機(jī)原理(yunl)及應(yīng)用教學(xué)課件簡單測控(c kn)實(shí)例原理圖共五十五頁單片微機(jī)原理及應(yīng)用(yngyng)教

24、學(xué)課件數(shù)字電路中由13片IC組成(z chn)的數(shù)字鐘共五十五頁單片微機(jī)原理(yunl)及應(yīng)用教學(xué)課件數(shù)字電路中由13片IC組成(z chn)的數(shù)字鐘共五十五頁單片微機(jī)原理及應(yīng)用(yngyng)教學(xué)課件數(shù)字電路中由13片IC組成(z chn)的數(shù)字鐘共五十五頁單片微機(jī)原理及應(yīng)用(yngyng)教學(xué)課件單片IC（單片機(jī)）電子鐘單片機(jī)共五十五頁單片微機(jī)原理及應(yīng)用(yngyng)教學(xué)課件單片機(jī)與嵌入式技術(shù) 重要嗎？有用嗎？遙遠(yuǎn)(yoyun)嗎？ 問題的答案是不言而喻的。共五十五頁5. 單片機(jī)種類(zhngli) 目前(mqin)8位單片機(jī)仍是單片機(jī)的主流機(jī)型；生產(chǎn)廠商：單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由4位機(jī)到8位、16位機(jī)再到32 位機(jī)的發(fā)展過程美國微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列，美國英特爾公司的MCS-48和MCS-51系列，美國摩托羅拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美國齊洛格公司的Z8系列，日本電氣公司的PD78