1、1单片机原理及其应用单片机原理及其应用21 1 电子计算机的发展概述电子计算机的发展概述1.1 电子计算机的问世及其经典结构电子计算机的问世及其经典结构3 3 单片机的发展过程及产品近况单片机的发展过程及产品近况3.1 单片机的发展过程单片机的发展过程1.2 微型计算机的应用形态微型计算机的应用形态3.2 单片机产品近况单片机产品近况2.1 存储器的概述存储器的概述2.3 I/O接口及外设接口及外设2.2 CPU的组成及作用的组成及作用2 2 计算机各组成部分的介绍计算机各组成部分的介绍35 80C515 80C51系列概述系列概述5.1 MCS-51系列系列5.3 80C51典型产品资源配置
2、典型产品资源配置5.2 80C51系列系列4 单片机的特点及应用领域单片机的特点及应用领域4.2 单片机的应用领域单片机的应用领域4.1 单片机的特点单片机的特点6.3 单片机开发方式的发展单片机开发方式的发展6 6 单片机应用系统开发简介单片机应用系统开发简介6.1 单片机应用系统的开发单片机应用系统的开发6.2 单片机应用系统传统开发方式单片机应用系统传统开发方式4一、二进制、十进制、十六进制一、二进制、十进制、十六进制二、不同进制之间相互转换二、不同进制之间相互转换三、原码、反码及补码三、原码、反码及补码四、数据在计算机中的表示四、数据在计算机中的表示补充补充 常用数制和编码常用数制和编
3、码补充补充 数制与编码的简单回顾数制与编码的简单回顾1 数制数制2 编码编码51 电子计算机的发展概述电子计算机的发展概述1946年年2月月15日日，第一台电子数字第一台电子数字计算机问世，这计算机问世，这标志着计算机时标志着计算机时代的到来。代的到来。ENIAC（“埃尼阿克埃尼阿克”）1.1 电子计算机的问世及其经典结构电子计算机的问世及其经典结构ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有是电子管计算机，时钟频率仅有100 KHz，但能在，但能在1秒钟的时间内完成秒钟的时间内完成5000次加法运算。次加法运算。与现代的计算机相比，有许多不足，但与现代的计算机相比，有许多不足，但它的问世开创了计算
4、机科学技术的新纪元，它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大的影对人类的生产和生活方式产生了巨大的影响响。6 匈牙利籍数学家匈牙利籍数学家冯冯诺依曼诺依曼在方案的设计上做出了重要在方案的设计上做出了重要的贡献。的贡献。1946年年6月，他又提出了月，他又提出了“程序存储程序存储”和和“二进二进制运算制运算”的思想，进一步构建了的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。这一计算机的经典结构。（EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE
5、 AUTOMATIC COMPUTER）7电子计算机技术的发展，相电子计算机技术的发展，相继经历了五个时代：继经历了五个时代：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。计算机的结构仍然没有突破冯计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提出的计诺依曼提出的计算机的经典结构框架。算机的经典结构框架。81.2 微型计算机的应用形态微型计算机的应用形态 多板机（系统机）多板机（系统机）将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路和接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主
6、板）。各种适配总线接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的扩展槽上并与电源、软板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。整的微型计算机系统（简称系统机）。工业工业PC机机 也属于多板机。也属于多板机。v从应用形态上，微机可以分成三种：从应用形态上，微机可以分成三种：9 单板机单板机 将将CPU芯片、芯片、存储器存储器芯片、芯片、I/O接口接口芯片和简单的芯片和简单的I/O设设备备（小键盘、（小键盘、LED显示器）等装
7、配在一块印刷电路板上，显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上再配上监控程序监控程序（固化在（固化在ROM中），就构成了一台单板微中），就构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）。单板机单板机单板机的单板机的I/O设备简单，软件资源少，使用不方便。设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的早期主要用于微型计算机原理的教学教学及及简单的测控系统简单的测控系统，现在已很少使用。现在已很少使用。10 单片机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接接口电路，从而构成了口电路，从而构成了单芯片微型计算机
8、，即单片机。单芯片微型计算机，即单片机。单板机单板机单片机单片机系统机（多板机）系统机（多板机）三种应用形态的比较三种应用形态的比较：11 系统机系统机（桌面应用桌面应用）属于通用计算机，主要应用于数）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。据处理、办公自动化及辅助设计。单片机单片机（嵌入式应用嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。车及军事电子设备等应用系统。单片机单片机体积小体积小、价格低价格低、可靠性高可靠性高，其非凡的嵌
9、入式其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。122 2 计算机各组成部分的介绍计算机各组成部分的介绍2.1 2.1 存储器的概述存储器的概述存存储储体体地地址址译译码码输入输出控制输入输出控制控制线控制线地址线地址线数据线数据线存储器框图存储器框图.2.1.12.1.1存储器框图存储器框图13v2.1.2 存储器的作用存储器的作用v2.1.3 存储器的表达存储器的表达v2.1.4 存储器的种类、内部数据存储器的种类、内部数据v2.1.5 存储器的访问存储器的访问v2.1.6存储器的容量及地址线的计算存储器的容量及地址线的计算地址
10、线的根数：地址线的根数：n地址线空间：地址线空间：2n地址：地址：从从 n个个0 n个个1142.2 CPU2.2 CPU的组成及作用的组成及作用算术逻辑单元算术逻辑单元(简称简称ALUALU）运算器运算器累加器累加器 寄存器寄存器CPUCPU运算器运算器 控制器控制器2.2.1 CPU、运算器及控制器的组成、运算器及控制器的组成15控制器的组成控制器的组成程序计数器程序计数器指令寄存器指令寄存器指令译码器指令译码器时序产生器时序产生器操作控制器操作控制器16 ALU ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。操作
11、，最后将结果存入累加器。ALU ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确定的。定的。ALU ALU的两个主要的输入来源：的两个主要的输入来源：累加器、数据寄存器累加器、数据寄存器2.2.2 运算器的作用运算器的作用对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。以便启动规定的动作。指挥并控制指挥并控制CPUCPU、内存和输入、内存和输入/输出设备之间数据流动的输出设备之间数据流动的方向。方向。2.2.3 控制器的主要功能控制器的主要功能172.3 I/O2.3 I/O接口及
12、外设接口及外设每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配器（每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配器（I/OI/O接口）。接口）。每个每个I/OI/O接口及其对应的外设都有一个固定的地址，在接口及其对应的外设都有一个固定的地址，在CPUCPU的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。比较比较I/OI/O接口与存储器的访问接口与存储器的访问常见的外设举例常见的外设举例183 3 单片机的发展过程及产品近况单片机的发展过程及产品近况3.1 3.1 单片机的发展过程单片机的发展过程 单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：单片机技术发展过程可分为三
13、个主要阶段：单芯片微机形成阶段单芯片微机形成阶段 1976年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列单片机系列单片机。8位位CPU、1K字节字节ROM、64字节字节RAM、27根根I/O线和线和1个个8位定时位定时/计数器计数器。特点是：特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无），无串行接口，指令系统功能不强。串行接口，指令系统功能不强。19 性能完善提高阶段性能完善提高阶段 1980年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列单片机：系列单片机：8位位CPU、4K字节字节ROM、128字节字节RAM、4个个8位并口、位并口、
14、1个全双工串个全双工串行口、行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K，并有控制功，并有控制功能较强的布尔处理器。能较强的布尔处理器。特点是特点是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典已成为公认的单片机经典机种机种。20 微控制器化阶段微控制器化阶段 特点是特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器微控制器
15、”的称谓更能反应单片机的本质的称谓更能反应单片机的本质。1982年，年，Intel推出推出MCS-96系列单片机。系列单片机。芯片内集成：芯片内集成：16位位CPU、8K字节字节ROM、232字节字节RAM、5个个8位并口、位并口、1个全双工串行口、个全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻计数器。寻址范围址范围64K。片上还有。片上还有8路路10位位ADC、1路路PWM输出及高速输出及高速I/O部件等。部件等。21 ATMELATMEL公司融入公司融入FlashFlash存储器技术的存储器技术的AT89AT89系列；系列；PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51、
16、80C55280C552系列；系列；华邦公司的华邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低价高速低价系列；系列；ADIADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列；LGLG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低压高速低压高速系列；系列；MaximMaxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（50MIPS50MIPS）系列；系列；CygnalCygnal公司的公司的C8051FC8051F系列高速系列高速SOCSOC单片机。单片机。80C5180C51系列系列单片机产品繁多，单片机产品繁多，主流地位已经形成，主流地
17、位已经形成，近近年来推出的年来推出的与与80C5180C51兼容兼容的主要产品有：的主要产品有：3.2 3.2 单片机产品近况单片机产品近况22 非非80C5180C51结构单片机新品结构单片机新品不断推出，给用户提供不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非，近年来推出的非80C5180C51系列的系列的主要产品有：主要产品有：Intel的的MCS-96系列系列16位单片机位单片机；Microchip的的PIC系列系列RISC单片机单片机；TI的的MSP430F系列系列16位位低功耗低功耗单片机单片机。234 4 单片机的特点及应用领域单片机的特点及应用领
18、域4.1 4.1 单片机的特点单片机的特点 控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 实时控制功能特别强，其实时控制功能特别强，其CPUCPU可以对可以对I/OI/O端口直接进行操作，端口直接进行操作，位操作能力位操作能力更是其它计算机无法比拟的。另外，由于更是其它计算机无法比拟的。另外，由于CPUCPU、存储器及存储器及I/OI/O接口接口集成在同一芯片内集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，各部件间的连接紧凑，数据在传送时数据在传送时受干扰的影响较小受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，且不易受环境条件的影响，所以单片机的所以单片机的可靠性非常高可靠性非常高。24体积小、价格低、易于产品化
19、体积小、价格低、易于产品化 单片机芯片即是一台完整的微型计算机单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到引脚已减少到8个或更少。从而使应用系统的个或更少。从而使应用系统的印制板减小、印制板减小、接插件减少、安装简单方便。接插件减少、安装简单方便。近期推
20、出的单片机产品，内部集成有高速近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/OI/O口、口、ADCADC、PWMPWM、WDTWDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程制网络总线和开发方式（如在系统编程ISPISP）等方面都有了）等方面都有了进一步的增强。进一步的增强。254.2 4.2 单片机的应用领域单片机的应用领域智能仪器仪表智能仪器仪表 单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器使用功能和精度，使仪器仪表智能
21、化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器各种智能电气测量仪表、智能传感器等。等。机电一体化产品机电一体化产品 机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、用。典型产品如
22、机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。医疗设备、打印机、传真机、复印机等。26 实时工业控制实时工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型
23、实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线电机转速控制、温度控制、自动生产线等等 。分布式系统的前端模块分布式系统的前端模块 在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具有作为分布式系统的前端采集模块，系统具有运行可靠，数运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉据采集方便灵活，成本低廉等一系列优点。等一系列优点。27家用电器家用电器家用电器是单片机的又一重要应用
24、领域，前景十分广家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等测控系统、黑匣子等。使用温度：使用温度：民品：民品：0+70C 工业品：工业品：-40 +85C汽车：汽车：-40+105C 军品：军品：-55 +125C285 80C515 80C51系列概述系列概述 （
25、1 1）MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生产的一个单片机系列名称。公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：属于这一系列的单片机有多种，如：8051/8751/80318051/8751/8031；8052/8752/80328052/8752/8032；80C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32等等。5.1 MCS-515.1 MCS-51系列系列29（2）该系列生产工艺有两种：）该系列生产工艺有两种：CHMOS是是CMOS和和HMOS的结合，既保持了的结合
26、，既保持了HMOS高高速度和高密度的特点，还具有速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。的低功耗的特点。在在产品型号中凡带有字母产品型号中凡带有字母“C”的即为的即为CHMOS芯片芯片，CHMOS芯片的电平既与芯片的电平既与TTL电平兼容，又与电平兼容，又与CMOS电平兼容。电平兼容。一是一是HMOS工艺工艺（高密度短沟道（高密度短沟道MOS工艺）。工艺）。二是二是CHMOS工艺工艺（互补金属氧化物的（互补金属氧化物的HMOS工艺）。工艺）。30（3）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：增强型增强型：8052/8752/803
27、280C52/87C52/80C32基本型基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31（4 4）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜式，即掩膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLessROMLess(无片内程序存储器无片内程序存储器)。如：。如：80C5180C51有有4K4K字节的掩膜字节的掩膜ROMROM；8 87 7C51C51有有4K4K字节的字节的EPROM EPROM；80C80C3 31 1在芯片内无程序存储器。在芯片内无程序存储器。31（4 4）在片内程序存储器的配置上，该系
28、列单片机有三）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜种形式，即掩膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLessROMLess(无片内程序存无片内程序存储器储器)。如：。如：80C5180C51有有4K4K字节的掩膜字节的掩膜ROMROM；8 87 7C51C51有有4K4K字节的字节的EPROM EPROM；80C80C3 31 1在芯片内无程序存储器。在芯片内无程序存储器。325.2 80C515.2 80C51系列系列 IntelIntel的：的：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51，80C3280C32、80C5280C52、87C5
29、287C52等；等；ATMEL ATMEL的：的：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2051等；等；PhilipsPhilips、华邦、华邦、DallasDallas、Siemens(InfineonSiemens(Infineon)等等公司的许多产品公司的许多产品 。80C5180C51是是MCS-51MCS-51系列中系列中CHMOSCHMOS工艺的一个典型品种工艺的一个典型品种 ；其它厂商其它厂商以以80518051为基核为基核开发出的开发出的CMOSCMOS工艺单片机产品工艺单片机产品统称统称为为80C5180C51系列系列。当前常用的。当前常用的80C5
30、180C51系列单片机主要产品有：系列单片机主要产品有：335.3 80C515.3 80C51典型产品资源配置典型产品资源配置346 6 单片机应用系统开发简介单片机应用系统开发简介正确无误的正确无误的硬件设计硬件设计和良好的和良好的软件功能设计软件功能设计是一个实是一个实用的单片机应用系统的设计目标。用的单片机应用系统的设计目标。完成这一目标的过程完成这一目标的过程称为单片机应用系统的开发称为单片机应用系统的开发。单片机作为一片集成了微型计算机基本部件的集成电单片机作为一片集成了微型计算机基本部件的集成电路芯片，与通用微机相比，它自身没有开发功能，必须路芯片，与通用微机相比，它自身没有开发
31、功能，必须借助开发机（一种特殊的计算机系统）来完成如下任务：借助开发机（一种特殊的计算机系统）来完成如下任务：排除排除应用系统的应用系统的硬件故障硬件故障和和软件错误软件错误；程序固化程序固化到内部或外部程序存储器芯片中。到内部或外部程序存储器芯片中。6.1 6.1 单片机应用系统的开发单片机应用系统的开发35指令的表示形式指令的表示形式指令指令是让单片机执行某种操作的命令。在单片机中，指令按是让单片机执行某种操作的命令。在单片机中，指令按一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器中。为了书一定的顺序以二进制码的形式存放于程序存储器中。为了书写、输入和显示方便，人们通常将二进制的写、输入和显示
32、方便，人们通常将二进制的机器码机器码写成十六写成十六进制形式。进制形式。如，二进制码如，二进制码0000 0100B可以表示为可以表示为04H。04H所所对应的指令意义是累加器对应的指令意义是累加器A的内容加的内容加1。若写成。若写成INC A则要清楚得多，这就是该指令的符号表示，称为则要清楚得多，这就是该指令的符号表示，称为符号指令。符号指令。36 汇编或编译汇编或编译 符号指令要转换成计算机所能执行的机器码符号指令要转换成计算机所能执行的机器码并存入计并存入计算机的程序存储器中，算机的程序存储器中，这种转换称为汇编。这种转换称为汇编。常用的汇编方常用的汇编方法有三种：法有三种：手工汇编；手
33、工汇编；利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；利用开发机的驻留汇编程序进行汇编；交叉汇编。交叉汇编。现在人们还可以常常采用高级语言（如现在人们还可以常常采用高级语言（如C51）进行单片）进行单片机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移植和修改方机应用程序的设计。这种方法具有周期短、移植和修改方便的优点，适合于较为复杂系统的开发。便的优点，适合于较为复杂系统的开发。376.2 6.2 单片机应用系统传统开发方式单片机应用系统传统开发方式 利用独立型仿真器开发利用独立型仿真器开发38 利用非独立型仿真器开发利用非独立型仿真器开发 39 SSTSST公司推出的公司推出的SST89C54SST89C54和
34、和SST89C58SST89C58芯片分别有芯片分别有20KB20KB和和30KB30KB的的SuperFLASHSuperFLASH存储器，利用这种存储器可以进行高速读存储器，利用这种存储器可以进行高速读写的特点，能够实现在系统编程（写的特点，能够实现在系统编程（ISPISP）和在应用编程（）和在应用编程（IAPIAP）功能。首先在功能。首先在PCPC机上完成应用程序的编辑、汇编（或编译）、机上完成应用程序的编辑、汇编（或编译）、模拟运行，然后实现目标程序的串行下载模拟运行，然后实现目标程序的串行下载。6.3 6.3 单片机开发方式的发展单片机开发方式的发展在系统编程在系统编程ISP ISP
35、（In-System Programming）在系统可编程，指电路板）在系统可编程，指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用板上取下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再方式擦除或再编程。编程。ISP技术是未来发展方向。技术是未来发展方向。40ISP的工作原理的工作原理 ISP的实现相对要简单一些，一般通用做法是内部的存储的实现相对要简单一些，一般通用做法是内部的存储器可以由上位机的软件通过串口来进行改写。对于单片机器可以由上位机的软件通过串口来进行改写。对于单片机来讲可以通过来
36、讲可以通过SPI或其它的串行接口接收上位机传来的数或其它的串行接口接收上位机传来的数据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上，据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上，只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部存储器的改写，而无须再取下芯片。存储器的改写，而无须再取下芯片。ISP的优点的优点 ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频
37、繁地插入取出芯片对芯片和成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便。电路板带来的不便。41 MicrochipMicrochip公司推出的公司推出的RISCRISC结构单片机结构单片机PIC16F87XPIC16F87X中内中内置有在线调试器置有在线调试器ICDICD（In-Circuit ProgrammingIn-Circuit Programming）功能；）功能；该公司还配置了具有该公司还配置了具有ICSPICSP（In-Circuit Serial In-Circuit Serial ProgrammingProgramming）功能的简单仿真器和烧写器。通过
38、）功能的简单仿真器和烧写器。通过PCPC机串机串行电缆就可以完成对目标系统的仿真调试行电缆就可以完成对目标系统的仿真调试 。42作业（作业（2010-03-092010-03-09）P9:1P9:143补充补充 数制与编码的简单回顾数制与编码的简单回顾数制数制（即计数制，亦称记数制）是（即计数制，亦称记数制）是计数的规则计数的规则。十进制十进制是人们日常生活中最熟悉的进位计数制。是人们日常生活中最熟悉的进位计数制。二进制二进制是在计算机系统中采用的进位计数制。是在计算机系统中采用的进位计数制。位号76543 210字节单字节表示范围：单字节表示范围：0255 1 1 数制数制44双字节表示范围
39、：双字节表示范围：065535 十六进制十六进制是人们在计算机指令代码和数据的书写中是人们在计算机指令代码和数据的书写中经常使用的数制。经常使用的数制。用用0，1，9和和A，B，F（或（或a，b，f）这这16个符号来描述个符号来描述。位号 15 14 13 12 11 109876543210字452 2 编码编码 计算机中数以及数以外的其它信息（如字符或字符串）计算机中数以及数以外的其它信息（如字符或字符串）要用二进制代码来表示。这些二进制代码称为二进制编码。要用二进制代码来表示。这些二进制代码称为二进制编码。2.1 2.1 字符的二进制编码字符的二进制编码-ASCII-ASCII码码 常用
40、字符的常用字符的ASCII码码 字符字符ASCII码码字符字符ASCII码码字符字符ASCII码码字符字符ASCII码码0 030H30HA A41H41Ha a61H61HSP(SP(空格空格)20H20H1 131H31HB B42H42Hb b62H62HCR(CR(回车回车)0DH0DH2 232H32HC C43H43Hc c63H63HLF(LF(换行换行)0AH0AHBEL(BEL(响铃响铃)07H07H9 939H39HZ Z5AH5AHz z7AH7AHBS(BS(退格退格)08H08H462.2 2.2 二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数-BCD码码 用二进制码表示十
41、进制数的代码称为用二进制码表示十进制数的代码称为BCD码码。十进制数十进制数BCD码码十进制数十进制数BCD码码0 00000B0000B5 50101B0101B1 10001B0001B6 60110B0110B2 20010B0010B7 70111B0111B3 30011B0011B8 81000B1000B4 40100B0100B9 91001B1001B8421BCD码表码表 用用1个字节表示个字节表示2位十进制数的代码，称为位十进制数的代码，称为压缩的压缩的BCD码码。二进制码在二进制码在1010B1111B范围时，属于范围时，属于非法码非法码。47部分自然数的部分自然数的3
42、种进制表示种进制表示 自然数自然数十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制 自然数自然数十进制十进制二进制二进制十六进制十六进制 0 00000B 0000B 0H0H九九9 91001B 1001B 9H9H一一1 10001B 0001B 1H1H十十10101010B 1010B AHAH二二2 20010B 0010B 2H2H十一十一11111011B 1011B BHBH三三3 30011B 0011B 3H3H十二十二12121100B 1100B CHCH四四4 40100B 0100B 4H4H十三十三13131101B 1101B DHDH五五5 50101B 0101B
43、5H5H十四十四14141110B 1110B EHEH六六6 60110B 0110B 6H6H十五十五15151111B 1111B FHFH七七7 70111B 0111B 7H7H十六十六16161 0000B 1 0000B 10H10H八八8 81000B 1000B 8H8H十七十七17171 0001B 1 0001B 11H11H48补充补充 常用数制和编码常用数制和编码一、一、二进制、十进制、十六进制二进制、十进制、十六进制*1.1.二进制：二进制：是是“0”0”和和“1”1”这样的数这样的数、逢、逢2 2进位。按权展开时权的基进位。按权展开时权的基数数为为2 2。用后缀字
44、母。用后缀字母“B”B”表示。表示。如：如：1001=11001=12 23 3+0+02 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =9=9（十进制数）（十进制数）*2.2.十进制十进制：是是“0”0”“9”“9”之间的数之间的数、逢、逢1010进位。按权展开时权的进位。按权展开时权的基数基数为为1010。用后缀字母。用后缀字母“D”D”表示。表示。如：如：1135=11135=110103 3+1+110102 2+3+310101 1+5+510100 0*3.3.十六进制：十六进制：是是“0”0”“9”“9”，“A,B,C,D,E,F”A,B,C,D,E,F”之间的数之间的数、
45、逢、逢1616进进位。按权展开时权的基数为位。按权展开时权的基数为1616。用后缀字母。用后缀字母“H”H”表示。表示。如：如：1C5H=11C5H=116162 2+12+1216161 1+5+516160 0=453D=453D49二、不同进制之间相互转换二、不同进制之间相互转换1 1、二进制、十六进制转化成十进制：、二进制、十六进制转化成十进制：将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。如：如：1101 B=11101 B=12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =13 D=13 D如：如：1F
46、H=11F H=116161 1+15+1516160 0 =31 D=31 D2 2、十进制转换成二进制数：、十进制转换成二进制数：将十进制数除将十进制数除2 2取余，商为取余，商为0 0止余数倒置。止余数倒置。如：如：11D=1011B11D=1011B3 3、十进制转换成十六进制数：、十进制转换成十六进制数：将十进制数除将十进制数除1616取余，商为取余，商为0 0止余数倒置。止余数倒置。如：如：100D=64H100D=64H4 4、二进制转换成十六进制数：、二进制转换成十六进制数：将二进制数以小数点为界四位一分，不足补将二进制数以小数点为界四位一分，不足补0 0，用，用一位十六进制数
47、代替四位二进制数。一位十六进制数代替四位二进制数。如：如：1 1 0011 0011 11001100 B=B=0001 0001 00110011 11001100 B=B=1 13 3C C H H5 5、十六进制转换成二进制数：、十六进制转换成二进制数：将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替一位十六进制数。一位十六进制数。如：如：D D4 4E E H=H=11011101 01000100 11101110 B B2 11 余数余数 2 5 1 2 2 1 2 1 0 0 116 100 余数余数 16 6 4 0 6 50三、原码、反
48、码及补码三、原码、反码及补码1 1、原码：、原码：一个二进制数同时包含符号和数值两部分。它的最高位为一个二进制数同时包含符号和数值两部分。它的最高位为符号位，其余位表示数值。符号位为符号位，其余位表示数值。符号位为0 0时，表示正数，为时，表示正数，为1 1时，表示负数。时，表示负数。如：如：X1=+4DX1=+4D则：则：X1X1原原 =0000 0100 B=0000 0100 B如如：X2=-4DX2=-4D则：则：X2X2原原 =1000 0100 B=1000 0100 B2 2、反码：反码：正数：它的反码与原码相同。正数：它的反码与原码相同。负数：它的反码为它的原码除符号位外，其余
49、各位按位取负数：它的反码为它的原码除符号位外，其余各位按位取反。反。1010，0 10 1。如：如：X1=+4DX1=+4D则：则：X1X1反反 =X1=X1原原 =0000 0100 B0000 0100 B如：如：X2=-4DX2=-4D则：则：X2X2原原 =1000 0100 B=1000 0100 B X2 X2反反 =1111 1011 B=1111 1011 B513 3、补码：补码：正数：它的补码与原码相同。正数：它的补码与原码相同。负数：它的补码为它的反负数：它的补码为它的反码码+1+1求补运算。求补运算。如：如：X1=+4DX1=+4D则：则：X1X1补补 =X1=X1原原
50、 =X1=X1反反 =0000 0100 B0000 0100 B如：如：X2=-4DX2=-4D则：则：X2X2原原 =1000 0100 B=1000 0100 B X2 X2反反 =1111 1011 B=1111 1011 B +1+1 X2 X2补补 =1111 1100 B=1111 1100 B练习：练习：有：十进制数：有：十进制数：-15D，20D写出它们的原码、反码、补码。写出它们的原码、反码、补码。XX补补 -X-X补补 求补运算求补运算524 4、求真值：求真值：在计算机中都是用补码表示一个带符号的数据。在计算机中都是用补码表示一个带符号的数据。最高位是最高位是0 0：正
