第一讲 单片机基础知识 教学方法: 讲授法 授课时数: 2学时 教学目的: 1、了解单片机的基础知识。 2、了解单片机的发展概况。 3、熟悉数制的转换。 教学重点： 单片机的含义及作用 教学难点: 数制间的转换 教学环节： 组织教学：（5分钟） 检查学生人数，强调课堂纪律和要求，自我介绍。 新授课： （70分钟） 板书课题: 第一章单片机基础知识 §1-1 单片机概述 一、什么是单片机？ 计算机（微型）的系统结构：如图1所示。 图1 微机系统结构 多板机： 单板机：Z80 单片机：Intel MCS-51，体积小，功能强，可靠性高，价格低。以最小系统或单片机扩展系统出现在：家用电器，智能仪表，工业过程控制，航空，汽车等领域。 单片机特点： 受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下； 内RAM：256KB以内。 可靠性高 易扩展 控制功能强 易于开发 单片机发展分四个阶段： 第一阶段（74年~76年）初级阶段：仙童公司F8（8位CPU，64KB） 第二阶段（76年~78年）低性能单片机：Intel公司MCS-48（8位CPU） 第三阶段（78年~83年）高性能单片机：Intel公司MCS-51、 Motorola 6801、Z8 第四阶段（83年~今）新一代单片机（单片微控制器）：AT89C51(Atmel) 二、 单片机系统的组成 硬件部分 运算器 CPU 寄存器组 控制器 内存 片内 单片机 片外 中断控制逻辑 并行I / O 通用接口 串行UART 定时 / 计数器T / C 定时 / 计数器：8253 模数转换器：ADC 0809 数模转换器：DAC 0832 外围器件（片外扩展接口） 串行通信扩展：8251 并行通信扩展：8255A、8155 驱动器 DSP等 软件部分（即程序） 需用户自已开发，根据指令系统进行设计。某些功能硬件可以实现，软件也可以实现。 硬件实现——速度快，占CPU时间少；但电路复杂、成本高。 软件实现——简化硬件电路设计，可靠性高，成体低，占CPU时间少，实时性差，此外，还需开发设备。 §1-2计算机中数的表示及运算 计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数表示的；它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合、方便，使计算器具有逻辑性。 用数制及转换 1、各种进位计数及其表示方法 数字符号：0、1、2、……9 ——数码。数码的个数——基数。 进位规则：逢十进一 例如，十进制数，10个数码；采用“逢十进一” 30681 = 3×104+0×103+6×102+8×101+1×100 例如，二进制数，2个数码，采用“逢二进一” （11010100）2 = 1×27+1×26+0×25+1×24+0×23+1×22+0×21+0×20 总之，N进制数，N个数码，“逢N进一” 2、数制之间的转换 任意进制之间相互转换，整数部分和小数部分必须分别进行， 十进制转换成二进制——短除取余法 余数 2 45 2 22 ————————— 1 11 ————————— 0 5 ———————— 1 2 ———————— 1 1 ———————— 0 0 ——————— 1 十进制小数转换成二进制小数——乘2取整法。 二进制转换成十进制——展开求和法。 （101101）2 = 1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20 = 32+0+8+4+0+1 = 45 二进制转换成八进制、十六进制与此类似。 机器数及其编码 机器数与真值 机器只认识二进制数：0、1。 这是因为，电路状态常有两个，如通、断；高电平、低电平；…可用0、1表示。 这种0、1、0、1…1在机器中的表现形式——机器数。一般为8位。 无符号数：00000000B、……11111111B即00H ~ FFH 机器数有： 带符号数：+1010110B、-1101001 真值 01010110、11101001 机器数 机器数的编码及运算 对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。 原码 将数“数码化”，原数前“+”用0表示，原数前“-”用1表示，数值部分为该数本身，这样的机器数叫原码。 设X——原数；则[X]原 = X（X0） [X]原 = 2n-1 – X （X0），n为字长的位数。 如，[+3]原 = 00000011B [-3]原 = 27 - （-3） = 10000011B 0有两种表示方法：00000000 +0 10000000 -0 原码最大、最小的表示：+127、-128 反码 规定正数的反码等于原码；负数的反码是将原码的数值位各位取反。 [X]反 = X （X0） [X]反 =（2n –1）+ X （X0） 如，[+4]反 = [+4]原 = 00000100 B [-4]反 = (28 –1)+(-5) = 11111111- 00000101 = 11111010 B 反码范围：-128 ~ +127 两个0； +0 —— 00000000 B -0 —— 11111111 B 补码 补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可倒拨9点。即是说-9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为补码。 运用补码可使减法变成加法。 规定：正数的补码等于原码。 负数的补码求法：1）反码 + 1 2）公式：[X]补 = 2n + X （X<0） 如，设X = - 0101110 B ， 则[X]原 = 10101110 B 则[X]补 = [X]反 + 1 = 11010001 + 00000001 = 11010010 B 如，[+6]补 = [+6]原 = 00000110 B [-6]补 = 28 + （-6） = 10000000 – 00000110 = 11111010 B 8位补码的范围 –128 ~ +127。 0 的个数：只一个，即00000000 而10000000 B是-128的补码。 原码、反码、补码对照表：表1-2 P10 巩固新课：（13分钟） 小结： 1、计算机与单片机有何区别？ 2、单片机主要有哪几部分组成？ 3、真值与码值有何区别？原码、反码、补码三者之间如何换算？ 布置作业：（2分钟）P13 2 、 4 版书设计 一、单片机的概念 1、……. 2、……. 3、…….. …. 二、单片机的组成 1、……. 2、…  数制及转换 1、……. 2、……. 小结 作业：