任务一单片机控制单灯亮灭.ppt

单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭单片机应用技术任课教师：李靖单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭任务一单片机控制单灯亮灭1.1数制与编码1.28051单片机基本结构1.3存储器结构1.4并行输入/输出接口1.5MCS-51单片机引脚功能1.68051的基本电路(最小系统)单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.1数制与编码计算机最基本的功能是进行数据的计算和处理加工，为了方便和可靠，计算机内部采用了二进制数字系统，因此，所有数值数据都必须采用二进制数表示，所有非数值数据，例如，字母、符号等也都必须采用二进制代码表示。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.1.1进位计数制数制是进位计数制的简称。为区别不同的进位计数制，通常用字母来表示数制：D（Decimal）代表十进制（也可省略）B（Binary）代表二进制O（Octal）代表八进制H(Hexadecimal)代表十六进制。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭几种进制的对应关系十进制十六进制二进制十进制十六进制二进制0819210311412513614715单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭几种进制的对应关系十进制十六进制二进制十进制十六进制二进制008811992210A3311B4412C5513D6614E7715F单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭几种进制的对应关系十进制十六进制二进制十进制十六进制二进制00000088100011000199100122001010A101033001111B101144010012C110055010113D110166011014E111077011115F1111单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭练习387=？B110101B=？O11010110101110B=？H2C4H=？B单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.1.2计算机中的常用编码1．二—十进制编码二—十进制编码是指将十进制数的0～9十个数字用二进制数表示的编码，即BCD（BinaryCodedDecimal）编码。•由于十进制数需用4位二进制数来表示。•4位二进制编码有多种方案，BCD码也有多种方案。•最常用的编码是8421BCD码，它是一种恒权码，8（23）、4（22）、2（21）、1（20）分别是4位二进制数的权值。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭8421BCD码十进制数8421BCD码十进制数8421BCD码00000501011000160110200107011130011810004010091001单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭十进制数86.5转换为8421BCD码为：86.5＝（10000110.0101）8421BCDBCD码10010011.0100转换为十进制数为：（10010011.0100）8421BCD＝93.4例1-5十进制数和BCD码相互转换同一二进制代码，当把它看作是二进制数和把它看作是二进制编码的十进制数（BCD），其数值是不同的！10010011.0100B＝？D＝？H单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭2．字符编码计算机中的字符普遍采用的是美国国家信息交换标准字符码，即ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。ASCII码采用7位二进制代码对字符进行编码。它包括52个大、小写英文字母，10个阿拉伯数字，32个通用控制符号，34个专用符号，共128个字符。例如0～9对应的ASCII码为30H～39H，A～Z对应的ASCII码为41H～5AH。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭ASCII码表单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭ASCII码通常，7位ASCII码在最高位添加一个“0”组成8位代码，因此字符在计算机内部存储正好占一个字节。在存储和传送时，最高位常用作奇偶校验位，用于检查代码传输过程是否出现差错。偶校验时，每个二进制编码中应有偶数个1。奇校验时，每个二进制编码中应有奇数个1。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭补充1：带符号数的表示在很多数据处理过程中需要把二进制数作为无符号数看待，即所有二进制数位均为数值位。然而实际中的数显然会有正有负，这就存在一个带符号数的表示问题。通常把数的最高位作为符号位。这样符号位和数值位一起完整地表示带符号二进制数，就称为机器数，其数值称为机器数的真值。在计算机中带符号数有三种表示方法——原码、反码和补码。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭补充1.1原码、反码和补码1．原码将正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，就称为原码表示法。8位二进制原码所能表示的数值范围是：-127～+1271011011911X01011011][1＝原X1011011912X11011011][2＝原X例如：单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭2．反码正数的反码与其原码相同；负数的反码是将其原码的符号位保持不变，数值位按位取反。8位二进制反码所能表示的数值范围为：-127～+12701011011]91[＝原01011011]91[]91[＝原反11011011]91[＝原10100100]91[＝反单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭3．补码正数的补码与其原码相同；负数的补码为其反码加1，即:[X]补=[X]反+1。例如：8位二进制补码所能表示的数值范围为：-128～+12701011011]91[]91[＝原补10100101]91[＝补例如：单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭补充1.2补码的运算1．模模是指一个系统的量程或此系统所能表示的最大的数。引例：钟表调时(钟表采用十二进制，系统所能表示的最大量程为12，称之为模)如图：10点→6点，可以逆时针拨，也可顺时针拨：逆拨：10–4=6（减）顺拨：10+8=18=12+6=6（加）在顺拨中，12可自然丢失，称为模；而8被称为是4的补码。对于某一确定的模，某数减去小于模的数，可以用加上该数的补数来代替。引进补码后，减法就可以转换为加法了。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭2．补码的运算补码运算的几个公式：原补补][]][[XX补补补][][][YXYX补补补补补][][][][][YXYXYX其中，为的每一位（包括符号位）都按位取反，再加1。补][Y补][Y单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭练习（1）127-4?]4[＝补（2）127+4?]271[＝补01111111B]271[＝原00000100B]4[＝原（3）-127-4（4）4-127求：单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭补充1.3带符号数运算时的溢出问题两个有符号数进行加减运算，若运算结果超出了机器所允许表示的范围，得出了错误结果，这种情况称为溢出。例如，8位字长的计算机所能表示的有符号数的范围为－128～＋127，若运算结果超出此范围，就会发生溢出。判断的方法：对加（减）法运算，判断最高位与次高位的进（借）位情况是否相同，若相同，则无溢出；若不同，则有溢出。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭计算机系统由硬件和软件两部分组成冯·诺依曼结构的原理——存储程序采用二进制代码表示指令和数据存储程序的工作方法。基本组成：运算器、控制器、存储器、I/O设备及接口其中，运算器和控制器合称为中央处理器（即CPU）。微型计算机1.2单片机基本结构单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭微型计算机组成微型计算机系统的硬件由微处理器、存储器、输入/输出接口电路、输入/输出设备、系统总线组成。只读存储器ROM随机存取存储器RAMI/O接口I/O设备地址总线AB数据总线DB控制总线CBI/O设备CPU单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.2单片机基本结构单片机将CPU、存储器、I/O接口以及定时器/计数器集成在一块芯片上，就称为单片微型计算机(SCM，SingleChipMicro-computer)，简称单片机，国际上常称为“微控制器(MCU，MicroControllerUnit)”再配置几个小器件：电阻、电容、石英晶体等即构成完整的微型计算机优点：体积小、功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、价格低单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.2单片机基本结构MCS-51系列单片机都是以8051为核心电路发展起来的，包括51子系列（基本型）和52子系列（增强型）两大类，因此它们都具有MCS-51的基本结构与软件特征，具有很强的兼容性。51单片机单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭MCS—51系列单片机配置FlashRom单片机：89X51——89C51、89S51等。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.2.1单片机的内部结构（1）1个中央处理器（8位CPU，位处理功能）（2）1个串行口（全双工的异步）（3）2个16位定时器/计数器（4）3个逻辑存储空间•64KB程序存储器•4KB片内程序存储器（ROM）•128B内部数据存储器（RAM）•64KB数据存储器（5）4个并行口（6）5个中断源(两个优先级)（7）6个特殊单元（8）8个通用寄存器（9）11个可位寻址的SFRVCCALERAM地址寄存器RAMP0锁存器P2锁存器ROMP0驱动器P2驱动器ACC寄存器B暂存2暂存1SP程序地址寄存器缓冲器PC加1PCDPTRPSWP1驱动器P3驱动器P1锁存器P3锁存器SFR特殊功能寄存器PSENVSSEARESET内部时钟外接晶振P1.0~P1.7P3.0~P3.7P0.0~P0.7P2.0~P2.7中断、串行口及定时器ALU定时及控制指令寄存器指令译码器用EPROM,为8751无ROM为8031单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭MCS-51系列单片机的结构框图P0P1P2P3并行接口CPU时钟电路串行接口中断系统ROMRAM定时/计数器INT1INT0T0T1TXDRXD单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭1.2.2单片机CPU的结构1.CPU结构MCS－51内部有一个8位CPU（8位是CPU的字长，指CPU对数据的处理是按一个字节进行的），它象通常的微处理器一样，也是由算术逻辑运算单元ALU、定时控制部件（即控制器）和各种专用寄存器等组成的。单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭缓冲器B寄存器SPPSWOSCALEPCONSCONTMODTCONTH0TL0TH1TL1TXDSBUFRXDSBUFIEIP中断、串行口和定时器程序地址寄存器PC增1PCDPTRP1锁存器P1驱动器P3锁存器P3驱动器P0驱动器RAM地址寄存器128BRAM4kBROMP0锁存器P2驱动器P2锁存器定时控制指令译码器指令寄存器ACCPSENALEEARESETTMP1TMP2VCCVSSP0.0~P0.7P2.0~P2.7P1.0~P1.7P3.0~P3.7XTAL1XTAL2ALU由定时和控制部件构成的控制器，包括定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、程序计数器PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存器以及16位地址缓冲器等。运算器（ALU、专用寄存器）单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭2.CPU的专用寄存器组MCS-51的CPU专用寄存器组包括6个寄存器•程序计数器PC•累加器ACC•寄存器B•程序状态标志寄存器PSW•堆栈指针SP•数据指针DPTR。除PC外,其余5个寄存器均为可编程可访问寄存器专用寄存器组中只有PC在物理上是独立的（即没有与其他器件共同编码的物理地址），其余5个寄存器都有相应的直接地址（称字节地址）单片机应用技术任务一单片机控制单灯亮灭是一个独立的计数器，用于存放下一条待执行指令的地址。PC的基本工作过程可以描述为：PC中的数作为指令地址输出给程序存储器，程序存储器按此地址输出指令字节，同时PC本身自动加1，指向下一条指令。16位寄存器，其寻址范围是64KB（即216Byte）。（1）程序计数器PC（Progra