第1章MCS-51 基础知识(2学时)

1.1.2
计算机发展趋势
• 微型化─ 便携式、低功耗 微型化─ 便携式、 • 巨型化─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度 巨型化─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、 • 智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力 智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式， • 系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、软件兼容和升级 系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、 • 网络化─ 网络计算机和信息高速公路 网络化─ • 多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、 多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、
微 型 计 算 机 系 统
硬件
件
件 件 计
计算 机器
、 控制 、
控 处理… 、
…
单片机简介
• 单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、 单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、 即单片机微型计算机 内存和I/O接口 集成在一小块硅片上的微型机。 接口) 内存和I/ 接口)集成在一小块硅片上的微型机。 • 单片机为工业测控而设计，又称微控制器。具有三高 单片机为工业测控而设计，又称微控制器。 优势(集成度高 可靠性高、性价比高)。 集成度高、 优势 集成度高、可靠性高、性价比高 。 • 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、 仪表、通讯设备、家用电器等。 仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微 型机应用系统。 型机应用系统。 • 单片机开发系统有单片单板机和仿真器。实现单片机 单片机开发系统有单片单板机和仿真器。 有单片单板机和仿真器 应用系统的硬、软件开发。 应用系统的硬、软件开发。
第1章
基础知识
1.1 单片机简介
1.2 数制及其转换
1.1 计算机发展与组成
1.1.1 发展概况 1946-1958 第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语 。 言、汇编语言编程。世界上第一台数字计算机ENIAC。 1958-1964 第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器, 。 磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。 1964-1971 第三代集成电路计算机。使用 。使用半导体存储 器，出现多终端计算机和计算机网络。 1971- 第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算 。 机、单片微型计算机，外部设备多样化。 1946年由美国宾夕法尼亚大学研制 ENIAC（Electronic 1981- 第五代人工智能计算机。模拟人的智能和 。 Numerical Integrator And calculator），运算速度 交流方式。 5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2 ,造价100万美元。
• •
• 不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不带下标。 不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不带下标。 如:101、101D、101B、101H、101H :101、
0 0000 0 8 1000 8 二进制N 两个数码:0 9 逢二进一。 二. 二进制NB两个数码:0、1, 逢二进一。 1 0001 1 :0、 1001 9 2 0010 2 1010 A 二进制为机器中的数据形式。 二进制为机器中的数据形式。10 3 0011 3 11 1011 B 4 0100 4 十六进制N 十六个数码:0 :0～ 1100 三. 十六进制NH十六个数码12 ～9, A～F, C :0 逢十六进一。 5 0101 5 13 1101 D 十六进制用于表示二进制数。 十六进制用于表示二进制数。14 6 0110 6 1110 E 7 0111 7 15 1111 F
故障分散、资源共享) 故障分散、资源共享)
1.1.3 微型计算机组成结构
微处理器 (CPU) 微型计算机 （主机） 存储器 (内存)
运算器 控制器 RAM ROM
输入/ 输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) (I/O接口) 接口 总线 (AB、DB、CB) 输入 输出
、 器、 存储器( 、 ( ( 、 机、 、 …) 、…) )
1.2 计算机的数制及转换
1.2.1 进位计数制 • 一. 十进制ND 十进制N • 符号集：0～9 符号集： 规则：逢十进一。 规则：逢十进一。
1234. 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1 • 加权展开式以10称为基数，各位系数为0～9。 加权展开式以10称为基数，各位系数为0 10称为基数 一般表达式： 一般表达式：
• ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+… +d
1.2 计算机的数制及转换
1.2.1 进位计数制 • 二. 二进制NB 二进制N • 符号集：0、1 符号集： 规则：逢二进一。 规则：逢二进一。
例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 1101.101=1× +1× +0× +1× +1× +1× • 加权展开式以2为基数，各位系数为0、1。 加权展开式以2为基数，各位系数为0 一般表达式： 一般表达式：
1.2 计算机的数制及转换
介绍计算机中数的表示方法和基本运算方法。 介绍计算机中数的表示方法和基本运算方法。 1-2-1 进位计数制 • 一. 十进制ND有十个数码0～9、逢十进一。 十进制N 有十个数码0 逢十进一。 表 1-2-1 不同进位记数制对照表
十进制 二进制 十六进制 十进制 二进制 十进制用于计算机输入输出， 十进制用于计算机输入输出，人机交互。 十六进制
NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+… +
1.2.2 不同进位计数制之间的转换
• 进位计数制的一般表达式： 进位计数制的一般表达式：
Nr= an-1rn-1+an-2rn-2+ … +a1r1＋a0r0＋a-1r-1…＋a-mr-m ＋ 一个r 进制的数转换成r 进制数的方法： 一个 1进制的数转换成 2进制数的方法： 先展开，然后按 进制的运算法则求和计算。 先展开，然后按r2进制的运算法则求和计算 （一）二、十六进制数转换成十进制数 • 先展开，然后按照十进制运算法则求和。 先展开，然后按照十进制运算法则求和。 举例： 1011. 11. 1011.1010B=1×23+1×21+1×20+1×2-1+1×2-3=11.625 DFC. 13× 15× 12× 3580. DFC.8H =13×162+15×161+12×160+8×16-1 = 3580.5
单片机发展概况
• 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列 1976初级8 MCS• 19781978高档8 MCS-51系列 系列： 高档8位单片机 Intel MCS-51系列： • -51子系列：8031/8051/8751 51子系列 8031/8051/ 子系列： • -52子系列：8032/8052/8752 52子系列 8032/8052/ 子系列： • 低功耗型80C31高性能型80C252廉价型89C2051/1051 低功耗型80C31高性能型80C252廉价型89C2051/ 80 高性能型80 廉价型89 • 1983- 16位单片机 Intel MCS-96 系列 1983- 16位单片机 MCS8098/8096、80C198/80C196, DSP 8098/8096、80C198/80C196, • 32位单片机 ARM 32位单片机
• 运算速度：CPU处理速度 运算速度：CPU处理速度
时钟频率、主频、 时钟频率、主频、每秒运算次数 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。 MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。 MHz
• 内存存取周期：内存读写速度 内存存取周期：
50பைடு நூலகம்S 200nS 50nS 、70nS 、200nS 。
单片机原理与应用
Principles and Application of Microcontroller
讲授：黄惟公 讲授：
教师简介：
黄惟公 教授 硕士研究生导师，“机电教研室”主任。 硕士研究生导师， 机电教研室”主任。 曾当过“知青”和工人。1982年1月年毕业于四川 曾当过“知青”和工人。1982年 工业学院机械制造工艺设备及自动化专业。 工业学院机械制造工艺设备及自动化专业。 1992.1～ 1992.1～1993.1 在美国密西根大学作访问学者。 在美国密西根大学作访问学者。 2000.9~2000.11在加拿大红河学院作访问学者。 2000.9~2000.11在加拿大红河学院作访问学者。 在加拿大红河学院作访问学者 在国内外发表论文20余篇，主编、副主编教材2 在国内外发表论文20余篇，主编、副主编教材2部， 余篇 主持或作为主研完成、在研863CMIS、85国家攻关 主持或作为主研完成、在研863CMIS、85国家攻关 项目、省级、省重点学科及各类横向科研课题10余 项目、省级、省重点学科及各类横向科研课题10余 项。 目前主要从事机械工程测控方面的教学及科研工作。 目前主要从事机械工程测控方面的教学及科研工作。
1.1.4
计算机主要技术指标
• 字长： CPU并行处理二进制的数据位数 字长： CPU并行处理二进制的数据位数
8位机、16位机、32位机和64位机。 位机、16位机、32位机和64位机。 位机 位机和64位机
• 内存容量：内存存储单元数 内存容量：
容量单位： =1024， 容量单位：1K=210=1024，1M=220=1KK 8K、64K、16M 64M。 8K、64K、16M、64M。