单片机电子教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、本章分为五节,主要介绍:本章分为五节,主要介绍:1.1 数制与编码简单回顾数制与编码简单回顾1.2 电子计算机发展概述电子计算机发展概述1.3 单片机发展过程及产品近况单片机发展过程及产品近况1.4 单片机特点及应用领域单片机特点及应用领域1.5 单片机应用系统开发介绍第1页1.1 数制与数制与编码简单编码简单回回顾顾1.1.1 1.1.1 数制数制 十进制十进制是人们日常生活中最熟悉进位是人们日常生活中最熟悉进位计数制。计数制。逢逢十十进一。进一。数制数制(即计数制,亦称记数制)(即计数制,亦称记数制)是计数是计数规则规则。在十进制中,数用在十进制中,数用0,1,9这这10个符个符号来描述。
2、计数规则是号来描述。计数规则是第2页 二进制二进制是在计算机系统中采取进位计数是在计算机系统中采取进位计数制。在二进制中,数用制。在二进制中,数用0,1这这2个符号来描述。个符号来描述。计数规则是计数规则是逢逢二二进一进一。二进制数二进制数位位能够表示能够表示“0”或或“1”这两这两个值,它是计算机中数据最小单位。生活中个值,它是计算机中数据最小单位。生活中开关通与断,电动机启与停等都能够用它来开关通与断,电动机启与停等都能够用它来描述和控制。有些计算机能够存取最小单位描述和控制。有些计算机能够存取最小单位能够到位(如能够到位(如80C51单片机)。单片机)。二进制运算规则简单,便于物理实现二
3、进制运算规则简单,便于物理实现。但书写冗长,不便于人们阅读和记忆但书写冗长,不便于人们阅读和记忆。第3页 8个二进制个二进制位位组成组成字节字节。字节能够表。字节能够表示示28(即(即256)个不一样值()个不一样值(0255)。位)。位0称为最低有效位(称为最低有效位(LSB),位),位7称为最称为最高有效位(高有效位(MSB)。)。MSBLSB第4页 当数据值大于当数据值大于255时,就要采取时,就要采取字字(2字节)或双字(字节)或双字(4字节)进行表示。字节)进行表示。字字能够表示能够表示216(即(即65536)个不一样个不一样值(值(065535),这时),这时MSB为第为第15位
4、。位。MSBLSB第5页 十六进制十六进制是人们在计算机指令代码是人们在计算机指令代码和数据书写中经常使用数制。在十六进和数据书写中经常使用数制。在十六进制中,数用制中,数用0,1,9和和A,B,F(或(或a,b,f)这)这16个符个符号来描述。号来描述。计数规则是计数规则是逢逢十六十六进一进一。因为。因为4位二位二进制数能够方便地用进制数能够方便地用1位十六进制数表位十六进制数表示,所以人们对示,所以人们对二进制代码或数据惯用二进制代码或数据惯用十六进制形式缩写十六进制形式缩写。第6页 为了区分数不一样进制,可在数为了区分数不一样进制,可在数结尾以一个字母标示。结尾以一个字母标示。十进制十进
5、制(decimal)数书写时结尾用)数书写时结尾用字母字母D(或不带字母或不带字母););二进制二进制(binary)数书写时结尾用)数书写时结尾用字母字母B;十六进制十六进制(hexadecimal)数书写时)数书写时结尾用字母结尾用字母H。第7页部分自然数部分自然数3种进制表示种进制表示第8页1.1.2 1.1.2 编码编码一、字符二一、字符二进进制制编码编码-ASCII-ASCII码码 采取采取美国家标准准信息交换码美国家标准准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange,即,即ASCII码码)。)。第9页二、二、二进制
6、编码十进制数二进制编码十进制数-BCD-BCD码码 用用二二进进制制码码表表示示十十进进制制数数代代码码称称为为BCD码码。惯用惯用8421BCD码如表所表示:码如表所表示:用用1个字节表示个字节表示2位十进制数代码,称为位十进制数代码,称为压缩压缩BCD码码。第10页 相对于压缩相对于压缩BCD码,用码,用8位二进制码表示位二进制码表示1位十进制数编码称为位十进制数编码称为非压缩非压缩BCD码码。这时高。这时高4位无意义,低位无意义,低4位是位是BCD码。码。当当4位二进制码在位二进制码在1010B1111B范围时,范围时,不属于不属于8421BCD码正当范围,称为码正当范围,称为非法码非法
7、码。2个个BCD码运算可能出现非法码,这时要对所码运算可能出现非法码,这时要对所得结果进行调整得结果进行调整。采取压缩采取压缩BCD码比采取非压缩码比采取非压缩BCD码节约码节约存放空间存放空间。第11页一、机器数及其真一、机器数及其真值值1.1.3 1.1.3 计计算机中算机中带带符号数表示符号数表示 数在数在计计算机内表示形式称算机内表示形式称为为机器数机器数。而。而这这个数本身称个数本身称为该为该机器数机器数真真值值。如如:正数正数+100 0101B(+45H),能),能够够表示成表示成 0100 0101B;机器数机器数 45H 负负数数-101 0101B(-55H),能,能够够表
8、示成表示成 1101 0101B。机器数机器数 D5H “45H45H”和和“D5HD5H”为为2 2个个机器数机器数,它,它们们真真值值分分别为别为“+45H”“+45H”和和“-55H”“-55H”。第12页二、原码和反码二、原码和反码 带符号二进制数(字节、字或双字),带符号二进制数(字节、字或双字),直接用最高位表示数符号,数值用其绝对直接用最高位表示数符号,数值用其绝对值表示形式称为该数值表示形式称为该数原码原码。正数正数反码反码与其原码相同;与其原码相同;负数负数反码反码符号符号位为位为1,数值位为其原码数值位逐位取反。,数值位为其原码数值位逐位取反。二进制数采取原码和反码表示时,
9、符号二进制数采取原码和反码表示时,符号位不能同数值一道参加运算。位不能同数值一道参加运算。第13页三、补码三、补码 在计算机中,带符号数运算均采取补码在计算机中,带符号数运算均采取补码。正数补码与其原码相同;负数补码为其反码正数补码与其原码相同;负数补码为其反码末位加末位加1。如:如:正数正数+100 0101B,反码为,反码为 0100 0101B,补码为,补码为0100 0101B;(;(45H)负数负数-101 0101B,反码为,反码为1010 1010B,补码为,补码为1010 1011B。(。(ABH)第14页 已知一个负数补码求其真值方法是已知一个负数补码求其真值方法是:对该补码
10、求补(符号位不变,数值位取对该补码求补(符号位不变,数值位取反加反加1)即得到该负数原码(符号位)即得到该负数原码(符号位+数数值位),依该原码可知其真值。如:有值位),依该原码可知其真值。如:有一数一数 补码为:补码为:1010 1011B;求补得:求补得:1101 0101B;真值为:真值为:-55H。第15页补码优点补码优点是能够是能够将减法运算转换为加法运将减法运算转换为加法运算,同时数值连同符号位能够一起参加运算算,同时数值连同符号位能够一起参加运算。这非常有利于计算机实现。如:这非常有利于计算机实现。如:45H-55H=-10H,用补码运算时表示为:,用补码运算时表示为:45H补+
11、-55H补=-10H补结果结果1111 0000B为补码,求补得到原码为:为补码,求补得到原码为:1001 0000B,真值为,真值为-001 0000B(即(即-10H)。)。第16页可见,采取反码时,可见,采取反码时,“0”有有2种表示方式,即有种表示方式,即有“+0”和和“-0”之分,单字节表示范围是:之分,单字节表示范围是:+127-127;而;而采取补码时,采取补码时,“0”只有一个表示方式,单只有一个表示方式,单字节表示范围是:字节表示范围是:+127 -128。第17页1.2 电电子子计计算机算机发发展概述展概述1.2.1 1.2.1 电电子子计计算机算机问问世及其世及其经经典典
12、结结构构 1946年年2月月15日日,第一台,第一台电电子数字子数字计计算机算机问问世,世,这标这标志志着着计计算机算机时时代代到来。到来。(CALCULATOR)ENIAC第18页 ENIAC是是电电子子管管计计算算机机,时时钟钟频频率率仅仅有有100 KHz,但但能能在在1秒秒钟钟时间时间内完成内完成5000次加法运算。次加法运算。与与当当代代计计算算机机相相比比,有有许许多多不不足足,但但它它问问世世开开创创了了计计算算机机科科学学技技术术新新纪纪元元,对对人人类类生生产产和和生生活活方方式式产产生了巨大影响生了巨大影响。第19页 匈匈牙牙利利籍籍数数学学家家冯冯诺诺依依曼曼在在方方案案
13、设设计计上上做做出出了了主主要要贡贡献献。1946年年6月月,他他又又提提出出了了“程程序序存存放放”和和“二二进进制制运运算算”思思想想,深深入入构构建建了了计计算算机机由由运运算算器器、控控制制器器、存存放放器器、输输入入设设备备和和输输出出设设备备组成组成这一计算机经典结构。这一计算机经典结构。(EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER)第20页电电子子计计算算机机技技术术发发展展,相相继继经经历历了了五五个个时代:时代:电子管计算机;电子管计算机;晶体管计算机;晶体管计算机;集成电路计算机;集成电路计算机;大规模集成电路
14、计算机;大规模集成电路计算机;超大规模集成电路计算机。超大规模集成电路计算机。计计算算机机结结构构依依然然没没有有突突破破冯冯诺诺依依曼曼提提出计算机经典结构框架。出计算机经典结构框架。第21页1.2.2 1.2.2 微型微型计计算机算机组组成及其成及其应应用形用形态态一、微型一、微型计计算机算机组组成成 1971 1971年年1 1月,月,INTELINTEL企企业业特德特德霍夫在与日本商霍夫在与日本商业业通通讯讯企企业业合作研制台式合作研制台式计计算器算器时时,将原始方案十几,将原始方案十几个芯片个芯片压缩压缩成三个集成成三个集成电电路芯片。其中两个芯片分路芯片。其中两个芯片分别别用于存放
15、程序和数据,用于存放程序和数据,另一芯片集成了运算器和另一芯片集成了运算器和控制器控制器及一些存放器,称及一些存放器,称为为微微处处理器理器(即(即Intel Intel 40044004)。)。4004微微处处理器理器第22页 微微处处理理器器、存存放放器器加加上上I/O接接口口电电路路组组成成微微型型计计算算机机。各各部部分分经经过过地地址址总总线线(AB)、数数据据总总线(线(DB)和控制总线()和控制总线(CB)相连。)相连。第23页二、微型计算机应用形态二、微型计算机应用形态 从应用形态上,微机能够分成三种:从应用形态上,微机能够分成三种:多板机(系统机)多板机(系统机)将将CPU、
16、存放器、存放器、I/O接口电路和总线接接口电路和总线接口等组装在一块主机板(即微机主板)。各口等组装在一块主机板(即微机主板)。各种适配板卡插在主机板扩展槽上并与电源、种适配板卡插在主机板扩展槽上并与电源、软软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内,硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内,再配上系统软件,就组成了一台完整微型计再配上系统软件,就组成了一台完整微型计算机系统(简称系统机)。算机系统(简称系统机)。工业工业PC机机 也属于多板机。也属于多板机。第24页 单板机单板机 将将CPU芯片、芯片、存放器存放器芯片、芯片、I/O接口接口芯片芯片和简单和简单I/O设备设备(小键盘、(小键盘、LED显示器
17、)等显示器)等装配在一块印刷电路板上,再配上装配在一块印刷电路板上,再配上监控程序监控程序(固化在(固化在ROM中),就组成了一台单板微中),就组成了一台单板微型计算机(简称单板机)。型计算机(简称单板机)。单单板机板机第25页单单板板机机I/O设设备备简简单单,软软件件资资源源少少,使使用用不不方方便便。早早期期主主要要用用于于微微型型计计算算机机原原理理教教学学及及简简单单测测控控系统系统,现在已极少使用。,现在已极少使用。第26页 单片机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存放器、在一片集成电路芯片上集成微处理器、存放器、I/O接口电路,从而组成了接口电路,从而组成了单芯片微型计算
18、机,即单芯片微型计算机,即单片机单片机。三种应用形态比较三种应用形态比较:单单板机板机单单片机片机系系统统机(多板机)机(多板机)第27页 系系统统机机(桌桌面面应应用用)属属于于通通用用计计算算机机,主主要要应应用用于于数数据据处处理理、办办公公自自动动化化及及辅辅助助设计。设计。单单片片机机(嵌嵌入入式式应应用用)属属于于专专用用计计算算机机,主主要要应应用用于于智智能能仪仪表表、智智能能传传感感器器、智智能能家家电电、智智能能办办公公设设备备、汽汽车车及及军军事事电电子子设设备等应用系统。备等应用系统。单单片片机机体体积积小小、价价格格低低、可可靠靠性性高高,其其非非凡凡嵌嵌入入式式应应
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