单片机第三版{李广弟主编}ppt(完全版)

输出能力。在智能化程度较高的电子系统中，还应
具备预测、自诊断、自适应、自组织和自学习功能。
智能系统的组成：软件和硬件；
硬件：模拟电路、数字电路、可编程器件(MCU、
MPU、DSP、 FPGA)
l ．家用电器领域
国内各种家用电器已普遍采用单片微机控制取代传 统的控制电路，做成单片微机控制系统，如洗衣机、电冰箱、 空调机、微波炉、电饭堡、电视机、录像机及其它视频音像 设备的控制器。 2．办公自动化领域
1.单片机概念
单片微机是早期Single Chip Microcomputer的直译， 反映了早期单片微机的形态本质. 将计算机的基本部件CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行 I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及总线等微型化， 使之集成在一块芯片上构成单片机。 按照面向对象、突出控制功能，在片内集成了许多外 围电路及外设接口，突破了传统意义的计算机结构，发展成 microcontroller的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制 器MCU（Micro Controller Unit）。 鉴于它完全作嵌入式应 用，故又称为嵌入式微控制器Embedded Microcontroller）。
现代办公室中所使用的大量通信、信息产品，如绘图仪、复 印机、电话、传真机等，多数都采用了单片机。
3．工业自动化领域的在线应用
如工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化 控制系统等，许多都是以单片微机为核心的单机或多机网络 系统。如工业机器人的控制系统是由中央控制器、感觉系统、 行走系统、擒拿系统等节点构成的多机网络系统。而其中每 一个小系统都是由单片微机进行控制的。
十进制 二进制 八进制 十六进制 十进制 二进制 八进制 十六进制 0 0 0 0 9 1001 11 9
1
2 3
1
10 11
1
2 3
1
2 3
10
11 12
1010
1011 1100
12
13 14
A
B C
4
5 6 7 8
100
101 110 111 1000
4
5 6 7 10
4
5 6 7 8
13
14 15 16
1. 二进制数
当 R=2 时, 称为二进位计数制, 简称二进制。在二进制
数中, 只有两个不同数码: 0和1, 进位规律为“逢二进一”。
任何一个数 N, 可用二进制表示为
N an 1 2n 1 an 2 2n 2 ... a0 20 a1 21 ... am 2m ai 2i
Microchip公司的PIC系列---PIC16C系列和17C系列（8位单片 机） CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用 Harvard双总线结构 台湾义隆的EM-78系列--- EM78447替代PIC16CXX,管脚兼容,
EPSON单片机---SMC62系列,SMC63系列,SMC60系列（四位单 片机）SMC88系列（八位单片机）
即
5 3 . 3 2 （101011.01101)2= (53.32)8
例 6 将(123.45)8转换成二进制数。 1 001 2 010 3 . 4 5
011 . 100 101
即
（123.45)8=(1010011.100101)
例 7 将（110101.011)2转换为十六进制数。
0011 0101 . 0110
3 即 5 . 6
（110101.011) 2=(35.6)16
例 8 将（4A5B.6C)16转换为二进制数。
4 0100 即
A 1010
5 0101
B 1011
. .
6 0110
C 1100
（4A5B.6C)16=(100101001011011.011011)2
不同进制数转换总结
1. 2. 其它转10进制数 :按照位权展开法求和运算 10进制数转其它:整数部分除基取余法（先得余数从低 位向高位排列）；小数部分乘基取整法（整数从高位向 低位排列）。 3. 二进制与八进制：合三为一；一分为三 4. 二进制与16进制：合四为一；一分为四 掌握二进制、十进制、十六进制的相互转换。
4. 智能仪器仪表与集成智能传感器领域
应用单片微机来对传统的仪器仪表行业的产品进行 “ 更新换代” ，提供了非常理想的的条件。目前各种变送 器、电气测量仪表普遍采用单片微机应用系统替代传统的测 量系统，使测量系统具有各种智能化功能，如存储、数据处 理、查找、判断、联网和语音功能等。
5．汽车电子与航空航天电子系统 通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力监测控制系统、 自动驾驭系统、通信系统以及运行监视器（黑匣子）等，都 要构成冗余的网络系统。比如一台RMW-7系列宝马轿车就用 了63个单片微机。 单片微机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想 和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分 控制功能，现在已能使用单片微机通过软件方法实现了。这 种以软件取代硬件，并能提高系统性能的控制技术，称之为 微控制技术。这标志着一种全新概念的建立。
一般而言, 对于用 R 进制表示的数 N , 可以按权展开为
N an 1 R n 1 an 2 R n 2 ... a0 R0 a1 R 1 ... am R m ai Ri
n 1
i m
式中, ai 是 0、1、 …、 （R-1）中的任一个, m、 n是正整数, R是基数。在 R 进制中, 每个数字所表示的值是该数字与它 相应的权Ri的乘积, 计数原则是“逢 R进一”。
1101
1110 1111 10000
15
16 17 20
D
E F 10
1.1.2 不同进制间的相互转换
1. 二、 八、 十六进制转换成十进制 (按照位权展开法) 例 1 将数(10.101)2, (46.12)8, (2D.A4)16转换为十进制。
（10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625
1.2 二进制数的运算
1.2.1 二进制数的算术运算
任意一个十进制数N都可以表示成按权展开的多项式:
N d n 1 10n 1 d n 2 10n 2 ... d 0 100 d 1 101 ... d m 10m d i 10i
n 1
i m
其中, di是0～9共10个数字中的任意一个, m是小数点右边 的位数, n是小数点左边的位数, i是数位的序数。例如, 543.21可 表示为 543.21=5×102+4×101+3×100+2×10-1+1×10-2
故： (0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16
例 4 将（168.645)10转换成二、 八、 十六进制数。 根据例2、例 3 可得 （168.645)10= (10101000.10100)2= (250.51217) 8 =(A8.A51EB)16
例 2 将（168)10转换成二、 八、 十六进制数。
(2) 小数部分: 乘基取整法。 分别用基数 R(R=2、8或16）不断地去乘N 的小数, 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 有效数字, 最后得到的为最低有效数字。
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 始分别向左、右两边各以3位为一组进行二—八换算: 若不足 3 位的以 0 补足, 便可将二进制数转换为八进制数。反之, 采用 “一分为三”的原则, 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 5 将（101011.01101)2转换为八进制数。 101 011 . 011 010
(46.12)8=4×81+6×80+1×8-1+2×8-2=38.156 25
(2D.A4)16=2×161+13×160+10×16-1+4×16-2=45.640 62
2. 十进制数转换成二、八、十六进制数 任意十进制数 N 转换成 R 进制数, 需将整数部分和小 数部分分开, 采用不同方法分别进行转换, 然后用小数点将 这两部分连接起来。 (1) 整数部分: 除基取余法。 分别用基数 R 不断地去除 N 的整数, 直到商为零为止, 每次所得的余数依次排列即为相应进制的数码。最初得到 的为最低有效数字, 最后得到的为最高有效数字。
n 1
i m
例如, 二进制数 1011.01 可表示为 (1011.01)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2
2. 八进制数 当R=8 时, 称为八进制。在八进制中, 有 0、1、2、…、 7 共 8 个不同的数码, 采用“逢八进一”的原则进行计数。 如（503)8可表示为 (503)8=5×82+0×81+3×80
2.2 精简指令集（RISC）结构
（Reduced Instruction Set Computer） 特点:采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈 佛结构。这使得取指令和取数据同时进行,指令为33-58条。 缺点：指令功能弱，复杂程序实现困难。 优点：指令少，易掌握；多为单周期和单字节，程序执行 速度和存储器的空间利用率大大提高，数据吞吐率是多数 复杂指令单片机的4倍，达6MIPS(每秒执行指令条数）。
Intel系列--- MCS-51子系列 8031，8051，8751(4kb,128
MCS—52系列8032、 8052、 8752 Atmel的AT89系列--- AT89C51 /52，AT89C2051 台湾Winbond(华邦)W78系列--- W77,W78系列8位单片机的脚 位和指令集与8051兼容 荷兰Pilips的PCF80C51系列--- P89C51X2、P89C52X2、 P89C54X2、P89C58X2 不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只 是存储器和I/O接口的配置有所不同。
3. 十六进制 当R=16时, 称为十六进制。在十六进制中, 有 0、1、 2、…、 9、 A、B、C、D、E、F共 16个不同的数码, 进位 方法是“逢十六进一”。 例如, （3A8.0D）16可表示为 （3A8.0D)16=3×162+10×161+8×160+0×16-1+ 13×16-2
表1.1 各种进位制的对应关系
2.单片机分类
2.1 复杂指令集（CISC）结构
（Complex Instruction Set Computer） 特点: 采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时用，即所 谓冯.诺 伊曼结构。50-110条指令，多数为多字节和多周期 指令。 优点:指令功能较强 缺点: 取指令和取数据不能同时进行，执行速度和存储效率 不高。
第1章 微型计算机基础
1.1 计算机中的数制及相互转换 1.2 二进制数的运算 1.3 带符号数的表示 1.4 BCD码和ASCII码
1.1 计算机中的数制及相互转换
1.1.1 进位计数制
按进位原则进行计数的方法, 称为进位计数制。十进制 数有两个主要特点:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1） 有 10 个不同的数字符号: 0、 1、 2、 …、 9;
（2） 低位向高位进位的规律是“逢十进一”。 因此, 同一个数字符号在不同的数位所代表的数值是不 同的。如555.5中 4 个 5分别代表500、 50、 5 和 0.5, 这个数 可以写成555.5=5×102+5×101+5×100+5×10-1 式中的10称为十进制的基数, 10２、101、100、10-1称为各 数位的权。
3 单片机的特点
（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。
（2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗 干扰能力强，可靠性高。 （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。 （4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又 可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。
4 单片机的应用
单片机最主要的应用就是构成智能系统，智 能系统应具备数据采集、处理、判断、分析和控制、