單片機(jī)原理及其接口技術(shù).ppt

1、單片機(jī)原理與接口技術(shù)，課程安排，40小時(shí)。課程持續(xù)10周。這門課程為期一周。教材很多，教學(xué)19章，重點(diǎn)研究MCS-51單片機(jī)原理、指令系統(tǒng)和單片機(jī)系統(tǒng)接口技術(shù)。在每堂課前列出重要的知識(shí)點(diǎn)。課題可以分為六個(gè)主要的微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。51單片機(jī)指令系統(tǒng)和匯編程序設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及其與51單片機(jī)的連接。51單片機(jī)中斷技術(shù)基本輸入輸出接口技術(shù)(并口、串口、A/D、D/A)初步知識(shí)：模擬電、數(shù)字電、C/C編程、微機(jī)原理與接口技術(shù)、第1章微機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)字系統(tǒng)與編碼定點(diǎn)和浮點(diǎn)計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制BCD編碼、ASCII編碼源代碼和反碼微機(jī)中常用的值有十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制

2、、十六進(jìn)制等。微型計(jì)算機(jī)中的所有信息都用二進(jìn)制數(shù)表示，二進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制碼是所有計(jì)算機(jī)的基本語言。進(jìn)位計(jì)數(shù)制，十進(jìn)制。09，如45D。二進(jìn)制。0，1，如01010011B。十六進(jìn)制。09，a，b，c，d，e，f，如3BH。八進(jìn)制。07，如76O。十進(jìn)制和二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。二進(jìn)制到十進(jìn)制。二進(jìn)制到十六進(jìn)制。十六進(jìn)制到二進(jìn)制。十進(jìn)制到十六進(jìn)制。計(jì)算機(jī)中數(shù)字的表示以及不動(dòng)點(diǎn)的表示。二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置不變。定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)十進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)表示法。小數(shù)點(diǎn)位置隨訂單代碼的大小而浮動(dòng)。二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、加法、減法、乘法和除法、邏輯運(yùn)算、邏輯乘法(與)、邏輯加法、邏輯非、邏輯異或以及二進(jìn)制數(shù)的表示。在計(jì)算機(jī)中

3、，有三種數(shù)據(jù)類型：無符號(hào)二進(jìn)制數(shù)。有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)。無符號(hào)十進(jìn)制數(shù)(BCD碼)。二進(jìn)制中符號(hào)位的表示?！?”為正，“1”為負(fù)。69=01000101 -69=11000101機(jī)器編號(hào)和真值，如上例，69=01000101(真值)-69=11000101(機(jī)器編號(hào))=-1001。原碼補(bǔ)碼，原碼表示，正數(shù)的符號(hào)用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)用“1”表示。X1001111，然后x1001111x1001111，11001111 0:X000000，x000000 0:X0000000，x10000000，倒數(shù)記數(shù)法，正數(shù)與原始代碼相同，負(fù)數(shù)是倒數(shù)：符號(hào)位是X0011111，然后x反轉(zhuǎn)11100000:x00

4、1111，然后x反轉(zhuǎn)1110000000:x001111補(bǔ)碼中“?！睍r(shí)鐘的一個(gè)例子。十是對(duì)模塊十的補(bǔ)充.補(bǔ)碼的計(jì)算：正數(shù)的補(bǔ)碼等于原始碼。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于補(bǔ)碼1。X1001111，然后x補(bǔ)碼01001111 X1001111，然后x補(bǔ)碼10110001 0:X0000000，然后0000000 0:X0000000，然后x補(bǔ)碼00000000 0的補(bǔ)碼數(shù)，以擴(kuò)展其補(bǔ)碼數(shù)的右移規(guī)則、補(bǔ)碼的加減和補(bǔ)碼的加法。X補(bǔ)碼=X補(bǔ)碼Y補(bǔ)碼減法。X-Y補(bǔ)碼=X補(bǔ)碼-Y補(bǔ)碼計(jì)算機(jī)中的任何有符號(hào)數(shù)都是用補(bǔ)碼表示的，所有運(yùn)算都是通過補(bǔ)碼相加完成的，運(yùn)算結(jié)果也是補(bǔ)碼。應(yīng)用示例。例1.18例1.19，溢出及判斷，溢出的原

5、因。每個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼都有一個(gè)表示范圍(字長(zhǎng)為N的二進(jìn)制數(shù)，補(bǔ)碼的表示范圍為-2n-12n-1-1)，運(yùn)算結(jié)果超過這個(gè)范圍引起的計(jì)算誤差稱為溢出。溢出判斷變形碼Cs:表示最高位(符號(hào)位)的進(jìn)位條件。Cy:表示數(shù)值部分最高位的進(jìn)位條件。溢出Cs異或Cy應(yīng)用示例1.22示例1.23，二進(jìn)制編碼，為什么需要編碼？常見的編碼類型。BCD代碼(20個(gè)代碼)。ASCII編碼。檢查代碼編碼。BCD編碼表，它使用二進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)，也稱為8421BCD編碼。BCD編碼，二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算校正，加法校正。減法校正。，字符代碼ASCII編碼，以及128個(gè)不同的字符(包括字母、數(shù)字和控制符號(hào)等)。)由7位二進(jìn)制數(shù)表示。最高標(biāo)準(zhǔn)

6、的ASCII碼是0，最高的是擴(kuò)展的ASCII碼，常用于雙字節(jié)編碼領(lǐng)域，如漢字編碼(GB2312、BIG5、GBK等)。)。參見附錄a，校驗(yàn)碼編碼和奇偶校驗(yàn)碼。偶校驗(yàn)漢明碼。單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是中央處理器，中央處理器是單片機(jī)的核心，集成了運(yùn)算單元?？刂破?。特殊寄存器組。存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件。單片機(jī)用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。使用存儲(chǔ)器地址來識(shí)別存儲(chǔ)器單元。當(dāng)中央處理器需要讀寫內(nèi)存單元的內(nèi)容時(shí)，需要先提供內(nèi)存的地址。總線和總線控制邏輯、系統(tǒng)總線。一組公共傳輸線路，包括數(shù)據(jù)總線，它連接多個(gè)功能部件，并具有相互傳輸信息的功能。傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。地址總線。發(fā)送地址信號(hào)?？刂瓶偩€。發(fā)送控制和狀態(tài)信號(hào)?？偩€控制邏輯。

7、總線傳輸控制組件。輸入輸出接口和特殊功能部件、串行和并行輸入輸出特殊功能部件定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、模數(shù)、數(shù)模、直接存儲(chǔ)器存取通道、系統(tǒng)時(shí)鐘等。單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，單片機(jī)的分類，4位機(jī)。8位機(jī)器。16位機(jī)器，如8031/80 c31/8051/80 C51/8751/87 C51。32位機(jī)器。不同之處在于字長(zhǎng)、制造模式(功耗)、內(nèi)存/只讀存儲(chǔ)器大小、輸入/輸出接口等。單片機(jī)在DDC和DCS中的應(yīng)用，第二章MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和時(shí)序，以及MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)：特殊寄存器組名稱和功能、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和地址分配、位地址、輸入輸出端口、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)MCS-51單片機(jī)引腳及其功能。重

8、點(diǎn)：端口線和控制線MCS-51單片機(jī)工作模式。重點(diǎn)：有幾種工作模式及其用途。MCS-51單片機(jī)時(shí)序。要點(diǎn)：時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期、典型操作時(shí)序、MCS-51系列單片機(jī)、CPU結(jié)構(gòu)、MCS-51系列單片機(jī)中的特殊寄存器組，包括：程序寄存器PC(16位)、累加器A(8位)、通用寄存器B(8位)、程序狀態(tài)寄存器PSW(8位)、堆棧指針SP(8位)、數(shù)據(jù)指針DPTR(16位)程序狀態(tài)寄存器PSW、堆棧指針SP、數(shù)組指針DPTR、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、MCS-51內(nèi)部存儲(chǔ)器分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特殊功能只讀存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，特殊功能寄存器，指一組具有特殊功能的寄存器。 SFR的

9、實(shí)際數(shù)量與單片機(jī)的具體型號(hào)有關(guān)。8031/8051有21個(gè)，8032/8052有26個(gè)，位尋址有11個(gè)，如下所示。I/O端口、并行I/O端口8位串行I/O端口P1、P2、P3、P4、并行I/O端口、串行I/O端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、MCS-51單片機(jī)封裝、雙列直插式封裝HMOS器件、方形封裝CHMOS器件、端口線、控制線、電源線等8031與片外存儲(chǔ)器連接，MCS-51單片機(jī)工作模式、復(fù)位模式、程序執(zhí)行模式、單步連續(xù)執(zhí)行、省電模式、掉電模式程序執(zhí)行模式，一個(gè)接一個(gè)單步執(zhí)行用戶指令，用于調(diào)試用戶程序，利用單片機(jī)的外部中斷功能，連續(xù)實(shí)現(xiàn)所有單片機(jī)需要的工作模式。 在微控制器復(fù)位后，被執(zhí)行的程

10、序可以被放置在PC0000H的片內(nèi)或片外只讀存儲(chǔ)器中，因此有必要在0000H處放置一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令，以將PC指向程序的起始位置。省電模式是一種降低功耗的工作模式，僅適用于CMOS器件，由功率控制寄存器PCON控制。省電模式分為：掉電空閑模式、功率控制寄存器PCON、空閑模式、掉電模式、掉電/空閑模式的實(shí)際應(yīng)用、編程和驗(yàn)證模式、8751編程模式、8751驗(yàn)證模式、編程/驗(yàn)證時(shí)序、EPROM秘密編程、MCS-51三周期、時(shí)序、時(shí)序示例、讀取外部只讀存儲(chǔ)器指令時(shí)序、讀取外部隨機(jī)存取存儲(chǔ)器指令時(shí)序、第三命令系統(tǒng)?；靖拍睿f明。指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的命令。指揮系統(tǒng)。指令的集合稱為指令系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令包

11、括兩部分：操作碼和操作數(shù)。操作碼。指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行哪種操作。操作數(shù)。表示計(jì)算機(jī)參與操作的數(shù)據(jù)信息被處理。指令格式，三種形式的指令，指令字節(jié)數(shù)，指令分類，指令符號(hào)描述，指令對(duì)標(biāo)志位的影響，尋址方式，MCS-51有七種尋址方式：直接尋址。立即解決。寄存器尋址。寄存器間地址。索引尋址。相對(duì)尋址。位尋址。直接尋址、立即尋址、寄存器尋址、寄存器間尋址、索引尋址、相對(duì)尋址、位尋址、數(shù)據(jù)傳送指令、內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令、立即數(shù)據(jù)傳送指令、直接傳送指令、寄存器尋址傳送指令、寄存器間地址傳送指令、內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令摘要、外部只讀存儲(chǔ)器/隨機(jī)存取存儲(chǔ)器傳送指令。有三種類型的16位傳送指令(1)、外部只讀存儲(chǔ)器的讀指令(2)

12、、外部隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的讀和寫指令(4)、16位傳送指令、外部只讀存儲(chǔ)器的讀指令， 外部隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的讀寫指令、外部隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的讀寫指令、堆棧操作指令、堆棧按壓指令、彈出指令、堆棧指令示例、數(shù)據(jù)交換指令、數(shù)據(jù)交換指令、總共4條數(shù)據(jù)交換指令(3)、半字節(jié)交換指令、數(shù)據(jù)交換示例1、數(shù)據(jù)交換示例2、算術(shù)和邏輯運(yùn)算以及移位指令，總共49條這樣的指令，包括算術(shù)指令(24)、邏輯指令(20)、移位指令(5)、算術(shù)減法指令(8)； BCD調(diào)整指令(1)；乘法和除法指令(2)；不含Cy的加法指令，示例1，示例2，含Cy的加法指令，加1指令，加法指令示例，含Cy的減法指令示例，含Cy的減法指令示例，減1指令

13、，減法指令示例，BCD調(diào)整指令，BCD加法調(diào)整，BCD減法調(diào)整，乘法和除法指令，邏輯乘法指令(6條)。邏輯加指令(6)。邏輯異或指令(6)。累加器清除和否定指令(2條)、邏輯乘法指令、邏輯乘法指令示例、邏輯加法指令、邏輯加法指令示例、邏輯異或指令示例、累加器清除和否定指令、移位和半字交換指令、移位指令示例1、移位指令示例2、控制轉(zhuǎn)移和位操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令(17)、無條件轉(zhuǎn)移指令(4)、條件轉(zhuǎn)移指令(8)、子程序調(diào)用和返回指令(4)、空操作指令(1)、位操作指令(17)、無條件轉(zhuǎn)移指令、條件轉(zhuǎn)移指令、累加器A零判斷轉(zhuǎn)移指令(2)、比較轉(zhuǎn)移指令比較條件轉(zhuǎn)移指令，比較條件轉(zhuǎn)移指令示例，減1條件轉(zhuǎn)

14、移指令，減1條件轉(zhuǎn)移指令示例，子程序調(diào)用和返回指令，包括：調(diào)用指令(2)返回指令(2)子程序的功能縮短了用戶程序的長(zhǎng)度，節(jié)省了編程時(shí)間。子程序，如多字節(jié)加法子程序和三角函數(shù)子程序的多功能性是什么？調(diào)用/返回指令可以多次使用。調(diào)用/返回指令函數(shù)堆棧-斷點(diǎn)地址(在電腦中)。轉(zhuǎn)移到子程序的第一條指令執(zhí)行返回指令PC-斷點(diǎn)地址(在堆棧中)、子程序嵌套、短調(diào)用指令(在2KB內(nèi))、長(zhǎng)調(diào)用指令(在64KB內(nèi))、返回指令、子程序調(diào)用和返回指令示例、空操作指令、位操作指令、位轉(zhuǎn)移指令、位置位/清除指令、位操作指令、以Cy中的內(nèi)容為條件的轉(zhuǎn)移指令、以位地址的內(nèi)容為條件的轉(zhuǎn)移指令，第3章練習(xí)類，3-10 3-12

15、3-15 3-17 3-18 3-23-27 3-3-3-3匯編語言編程。、程序設(shè)計(jì)語言、匯編程序、匯編語句格式、匯編語言的構(gòu)成、ORG/END偽指令、EQU/數(shù)據(jù)偽指令、DB/DW/DS偽指令、BIT偽指令、匯編語言程序的設(shè)計(jì)步驟、匯編語言程序的匯編、匯編語言源程序在被MCS-51CPU執(zhí)行之前必須轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言。以下兩種方法可用于匯編手動(dòng)機(jī)器匯編程序，匯編語言編程示例，簡(jiǎn)單程序和分支程序設(shè)計(jì)循環(huán)和查表程序設(shè)計(jì)子程序和操作程序設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)，分支程序設(shè)計(jì)，循環(huán)程序設(shè)計(jì)，循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，循環(huán)程序類型，查表程序設(shè)計(jì)，查表步驟，子程序設(shè)計(jì)，子程序設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，操作程序設(shè)計(jì)，第5章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，半

16、導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類。內(nèi)存容量的擴(kuò)展模式。與MCS-51的存儲(chǔ)器連接。存儲(chǔ)器類型、存儲(chǔ)器級(jí)別、內(nèi)部存儲(chǔ)器的組成、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)規(guī)格、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的發(fā)展前景，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器將繼續(xù)發(fā)展集成存取速度、工作電壓和功耗、單解碼半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、雙解碼半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、只讀存儲(chǔ)器、掩模只讀存儲(chǔ)器可編程序只讀存儲(chǔ)器可編程序只讀存儲(chǔ)器紫外可擦除可編程序可編程序可編程序只讀存儲(chǔ)器閃存、掩模只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)原理、可編程序只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)原理、典型可編程序只讀存儲(chǔ)器和E2PROM芯片， eprom Intel 27128 a eprom Intel 2764 EEPROM Intel 2815，27128，2764引腳DIAmOnD，27128原理圖和工作模式，2815引腳和工作模式，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器基本存儲(chǔ)電路，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器基本存儲(chǔ)電路，普通隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片，英特爾6264英特爾2116英特爾2186，英特爾6264(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，8 KB)，英特爾2116(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，16 Kx1)，英特爾2186(完全集成的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)