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1、單片機(jī)原理與應(yīng)用 723202828 情景三 解剖單片機(jī) 單元一 解剖單片機(jī)的 I/O口 單元二 單片機(jī)的解剖圖 補(bǔ)充：單片機(jī)的數(shù)制和碼制 單元三 半導(dǎo)體存儲器 單元四 單片機(jī)的程序存儲器 單元五 單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器 單元六 單片機(jī)的特殊功能寄存器 本章知識網(wǎng)絡(luò) 情景三 解剖單片機(jī) 解剖單片機(jī)的 I/O口 單片機(jī)的解剖圖 1、單片機(jī)外擴(kuò)存儲器芯片時， 4個 I/O口中用作數(shù)據(jù) 總線的是？ 復(fù)習(xí) 答： P0口，在總線應(yīng)用模式下，單片機(jī)需擴(kuò)展外部 ROM， P0和 P2端用于擴(kuò)展外部總線以構(gòu)成 8位數(shù)據(jù)總 線和 16位地址總線 P85 2、 89S51/52單片機(jī)的內(nèi)部硬件包括了 CPU、 RAM

2、、 ROM和定時器 /計數(shù)器以及并行 I/O口、串行 口、 、時鐘電路，這些部件通過 相連 接。 復(fù)習(xí) 中斷源 總線 P85 本章知識網(wǎng)絡(luò) 情景三 解剖單片機(jī) 解剖單片機(jī)的 I/O口 單片機(jī)的解剖圖 單片機(jī)的數(shù)制和碼制 數(shù)制轉(zhuǎn)換 符號二進(jìn)制 常用碼制 第一節(jié) 數(shù)制轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制 Binary 十六進(jìn)制 Hexadecimal 十進(jìn)制 Decimal 重點(diǎn)掌握整數(shù)之間的運(yùn)算，了解小數(shù)之間的運(yùn)算 預(yù)備知識 數(shù)制轉(zhuǎn)換表 一、二進(jìn)制與十六進(jìn)制的互換 二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)整數(shù)可從小數(shù)點(diǎn) 開始向左，每四位為一組轉(zhuǎn)換為一位的十六進(jìn)制數(shù)。 二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)小數(shù)則從小數(shù)點(diǎn) 開始向右，同樣以四位為一

3、組，每四位小數(shù)轉(zhuǎn)換為一 位的十六進(jìn)制小數(shù)。 十六進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，則一位十六進(jìn) 制數(shù)可轉(zhuǎn)換為四位二進(jìn)制數(shù)。 同樣十六進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，也是一 位十六進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為四位二進(jìn)制小數(shù)。 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 例題 1、 二十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換 1）把 10100110.1011B轉(zhuǎn)換成 16進(jìn)制數(shù) 1010 0110 .1011 6 A . BH 2）把 111001111.111B轉(zhuǎn)換成 16進(jìn)制數(shù) 0001 1100 1111 .1110 C F 1 . EH 例題 2、 十六二進(jìn)制轉(zhuǎn)換 1）把 3D7.9H轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 3 D 7 . 9 1101 0011 . 0111 2）把 148.

4、AH轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 1 4 8 . A 0100 1000 0001 . 1010H 1001B 二、 二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制整數(shù) 十進(jìn)制整數(shù) 二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)，可按各位數(shù)的權(quán)，即底數(shù) 為 2的 n-1次冪來確定， n表示該數(shù)的位數(shù)，例如二進(jìn)制數(shù)為 101010l0B，則十進(jìn)制數(shù)為： 1702021202120212021 01234567 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)，可采用逐次除以 2，余數(shù) 反序排列，即第 1次除以 2的余數(shù)排在最低位。以 18為例逐次 除以 2列式如下： 并按習(xí)慣將二進(jìn)制數(shù)寫成 8位，可得 18=00010010B。 二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制小數(shù)，可按底數(shù)

5、為 2的負(fù) n次冪 來確定， n同樣表示位數(shù)，例如求 0.00110011B的十進(jìn)制值。 1 9 9 2 1 8 7 5.0212120 2021212020 87654321 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，采用小數(shù)部分逐次乘 2， 每次乘積若產(chǎn)生整數(shù)則將整數(shù)個位 (即所為溢出位 )按正序排 列，小數(shù)部分繼續(xù)乘 2。以 0.6875為例。 其小數(shù)點(diǎn)右邊數(shù)逐次乘 2 0.6875*2=1.375 小數(shù)點(diǎn)左邊整數(shù)為 1 0.375*2=0.75 小數(shù)點(diǎn)左邊整數(shù)為 0 0,75*2=1.5 小數(shù)點(diǎn)左邊整數(shù)為 1 0.5*2=1 小數(shù)點(diǎn)左邊整數(shù)為 1 可得出 0.6875=0.1Oll0000B 二進(jìn)制

6、小數(shù) 十進(jìn)制小數(shù) 例題 3、 二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 1）把 10110B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 2）把 173轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 10110B=1*16+1*4+1*2=22 173 10101101 B 三、十六 進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)的互換 十六進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)可按各位數(shù)的權(quán)，即底 數(shù)為 16的 n 次冪來確定， n表示該數(shù)的位數(shù)。例如： 3544211611671610168718 0123 HA 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制整數(shù)采用逐次除以 16，余數(shù) 反序排列的方法。例如：將 13562轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 13562 16=847 余 10(記作 0AH) 847 16=52 余 15(記作 0FH) 52 16

7、=3 余 4 3 16=0 余 3 可得 13562=34FAH 十六進(jìn)制整數(shù) 十進(jìn)制整數(shù) 十六進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制小數(shù)，則按小數(shù)點(diǎn)以后各 位的權(quán)，用底數(shù)為 16的負(fù) n次冪來確定， n 同樣表示位 數(shù)。 2 9 2 1 2 9 5 1 6.0 1691612161016494.0 4321 HAC 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制小數(shù)采用小數(shù)部分逐次乘 16， 每次乘積若產(chǎn)生整數(shù)，則將所得整數(shù)按正序排列，例如十 進(jìn)制小數(shù) 0.359375轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)： 0.359375 16=5.75 小數(shù)點(diǎn)左邊整數(shù)為 5 0.75 16=12.0 小數(shù)點(diǎn)左邊整數(shù)為 0CH 可得 0.359375=0.5CH 十

8、六進(jìn)制小數(shù) 十進(jìn)制小數(shù) 例題 4、 十六十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 1）把 0DCBH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 2）把 1023轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) 0DCBH=13*16*16+12*16+11=3531 1023 3FFH 第二節(jié) 帶符號的二進(jìn)制數(shù) 一、 帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示方法 原碼表示法： 規(guī)定最高位為符號位，其余 表示數(shù)值。 反碼表示法： 規(guī)定最高位為符號位，對于 正數(shù)，其余各位表示數(shù)值。對于負(fù)數(shù)，其余 各位應(yīng)將 1換成 0，將 0換成 1，即所謂逐位取 反。 補(bǔ)碼表示法： 仍然規(guī)定最高位定為符號位， 對于正數(shù)，其余各位表示數(shù)值。對于負(fù)數(shù)， 除符號位外，其余按原碼的各位值，逐位取 反，全部取反后再加 1，簡稱為取

9、反加 1。 帶符號二進(jìn)制數(shù)表示方法舉例： BxBx BxBx xxxx ft ft ctcoft 11 0 10 10 1)( 10 1 01 01 01 0 10 10 1)( 10 1 01 01 : )(,)(,)( . . . 原碼表示法 為補(bǔ)碼為反碼為原碼為真值 BxBx BxBx co co 1 01 01 01 0)( 1 01 01 01 0 10 10 10 1)( 1 01 01 01 : . . 反碼表示法 BxBx BxBx ct ct 10101011)( 1010101 01010101)( 1010101 : . . 補(bǔ)碼表示法 可見正數(shù)的反碼和補(bǔ)碼與原碼完全相同

10、。 第三節(jié) 常用碼制 一、 BCD碼（ Binary Coded Decimal Code） BCD 碼以 4位為一組，選用 0000B至 1001B的十種 狀態(tài)代表 0-9共 10個數(shù)，舍棄二進(jìn)制表示法中的其 余 6種狀態(tài)。例如十進(jìn)制數(shù) 84.7的 BCD碼為： 8 4 . 7 0 1000 0100.0111 0000 BCD 碼 10010100 01110010轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為： 1001 0100.0111 0010 9 4 . 7 2 二、 ASCII碼 ASCII 碼是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡稱， 共 128個，用數(shù)碼 0000000O-01111111 表示各種 文字或符號，其

11、中用于表示英文大小寫字母的有 52個，表示 0至 9數(shù)字的有 10個，常用書寫符號 (！ 等等 )和常用運(yùn)算符號 (如 +、 -、 等 )有 32 個，另外還有控制符號 34個 ,共計 128個。例如英 文大寫字母 A 的 ASCII碼為 01000001，或?qū)懗墒?六進(jìn)制為 41H。 本章知識網(wǎng)絡(luò) 情景三 解剖單片機(jī) 解剖單片機(jī)的 I/O口 單片機(jī)的解剖圖 單片機(jī)的數(shù)制和碼制 程序存儲器 數(shù)據(jù)存儲器 特殊功能寄存器 半導(dǎo)體存儲器 預(yù)備知識 位： 計算機(jī)只認(rèn)識由 0或 1組成的二進(jìn)制數(shù)，二進(jìn)制數(shù)中的每 個 0或 1就是信息的最小單位，稱為 “ 位 ” （ bit），也稱 為二進(jìn)制的位或稱字位。

12、 字： 在計算機(jī)中，作為一個整體單元進(jìn)行存取和處理的一組 二進(jìn)制數(shù)，每位計算機(jī)字的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)是固定的。 字節(jié)： 把一個 8位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)單元稱為一個字節(jié)，通常用 字母 B表示。 字長： 一個字中包含二進(jìn)制數(shù)位數(shù)的多少稱為字長，字長是 標(biāo)志計算機(jī)精度的一項技術(shù)指標(biāo)。 KB即為 K字節(jié) 1K=210 =1024 B MB即為 M字節(jié) 1M=220 =1024 K GB即為 G字節(jié) 1G=230 =1024 M 本章知識網(wǎng)絡(luò) 情景三 解剖單片機(jī) 解剖單片機(jī)的 I/O口 單片機(jī)的解剖圖 單片機(jī)的數(shù)制和碼制 程序存儲器 數(shù)據(jù)存儲器 特殊功能寄存器 半導(dǎo)體存儲器 預(yù)備知識 存儲器： 存儲大量二值信息（

13、或稱為二值 數(shù)據(jù)）的半導(dǎo)體器件。 與寄存器的區(qū)別： 寄存器 的存儲地址是固 定的，而 存儲器 以 字 為單位存取，每字包 含若干 位 。各個字的相同位通過 同一引腳 與外界聯(lián)系。每個字分配一個 地址 ，因此 內(nèi)部有地址譯碼器。 第一節(jié) 半導(dǎo)體存儲器 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 了解存儲器的類型， 了解 RAM和 ROM的區(qū)別， 掌握存儲器容量的計算方法， 了解存儲器的讀和寫操作的過程。 一、存儲器的分類 掩模 ROM 可編程 ROM（ PROM） 可擦除可編程 ROM （ EPROM） 隨機(jī)存儲器 -RAM (Random Access Memory) 靜態(tài)存儲器 SRAM 動態(tài)存儲器 DRAM 按 功 能

14、(Read- Only Memory) (Programmable ROM) (Erasable PROM) UVEPROM EEPROM 只讀存儲器 ROM Flash Memory (Ultra-Violet) (Electrically) 電可擦除 紫外線擦除 (Static RAM) 快擦寫存儲器 (Dynamic RAM) 只能讀出不能 寫入 ,斷電不失 二、 只讀存儲器 ROM ROM的構(gòu)成 存儲矩陣： 由若干存 儲單元排列成矩陣形 式。 儲存單元： 可由二極 管、雙極性三極管或 MOS管構(gòu)成。 地址譯碼器： 根據(jù)地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的字對應(yīng) 的單元，把數(shù)據(jù)送往輸出緩沖器

15、。 輸出緩沖器： 增加帶負(fù)載能力；同時提供三態(tài)控制，以便和系 統(tǒng)的總線相連 。 只讀存儲器的分類 一 、 掩膜 ROM： 利用光刻掩膜技術(shù) ， 將用戶提供 的程序存儲在芯片中 ， 制成后不能抹去也不能修改 。 二 、 可編程只讀存儲器 PROM： 開始使用時允許 用戶自行寫入信息 ， 但只允許一次 ， 以后只能讀出 ， 不能修改 。 三 、 可擦除可編程只讀存儲器 EPROM： 寫入數(shù) 據(jù)后 ， 可以長期保存 ， 保存時間與溫度 、 光照有關(guān) 。 如果上面存的數(shù)據(jù)不要了 ， 可以用紫外光擦除重新寫 入 。 四 、 電擦除只讀存儲器 EEPROM： 所存儲的內(nèi)容 可以擦除 ， 也可以在線寫入 。

16、 分為并行和串行兩種 。 五 、 閃速型存儲器： 可以擦除 ， 也可以在線重新 寫入 。 一、掩膜 ROM 二四線 譯碼器 A1,A0的 四個最小 項 字線 存儲矩陣是四個二極管或門； 當(dāng) EN=0時 ， 。 ii DD D1= D3 = A0 D0 = W1+ W0 = A1 真值表： 真值表與存 儲單元有一 一對應(yīng)關(guān)系 位線 0 0 1 1 D0 1 0 1 0 D1 1 1 0 1 D2 1 0 1 0 D3 1 0 1 0 A0 1 1 0 0 A1 D3 = W1+W3 = A1A0+A1A0=A0 D2= W1= A1+A0 思考：它能存儲的信息容量是多少 ? 多少字？共多少位數(shù)據(jù)

17、？ 二、可編程只讀存儲器 PROM 產(chǎn)品出廠時存的全是 1，用戶可一次性寫入，即 把某些 1改為 0。但不能多 次擦除。 存儲單元多采用熔絲 低熔點(diǎn)金屬或多晶硅。 寫入時設(shè)法在熔絲上通入 較大的電流將熔絲燒斷 。 編程 時 VCC 和字 線電 壓提 高 16字 8位的 PROM 十 六 條 字 線 八 條 位 線 20V 十幾微秒 編程脈沖 讀出時，讀 出放大器 AR工作， 寫入放大器 AW不 工作。 寫入時，在 位線輸入編程脈 沖使寫入放大器 工作，且輸出低 電平，同時相應(yīng) 的字線和 VCC提高 到編程電平，將 對應(yīng)的熔絲燒斷。 缺點(diǎn)：不能重復(fù)擦除。 思考：它能存儲的信息容量是多少？ 多少個

18、字？共多少位數(shù)據(jù)？ 三、可擦除的可編程只讀存儲器 （ EPROM） （一）紫外線擦除的只讀存儲器（ UVEPROM） 是最早出現(xiàn)的 EPROM。通常說的 EPROM就是指這種。 1.使用浮柵雪崩注入 MOS管 （ Floating-gate Avalanche- Injuction MOS，簡稱 FAMOS管。） 擦除：用紫外線或 X射線擦除。需 2030分鐘。 2.使用疊柵注入 MOS管 SIMOS (Stacked-gate Injuction MOS) 這是一種雙譯碼方式， 行地址譯碼器和列地 址譯碼器共同選中一 個單元。每個字只有 一位。 （二）電可擦除 EPROM(EEPROM或 E

19、2ROM) 用紫外線擦除操作復(fù)雜， 速度很慢。必須尋找新的存 儲器件，使得可以用電信號 進(jìn)行擦除。 使用浮柵隧道氧化層 MOS 管 Flotox (Floating gate Tunnel Oxide) 寫入（寫 0） 擦除（寫 1） 讀出 特點(diǎn)：浮柵與漏區(qū)間的氧化 物層極?。?20納米以下），稱 為隧道區(qū)。當(dāng)隧道區(qū)電場大于 107V/cm時隧道區(qū)雙向?qū)ā?GC Gf 漏極 當(dāng)隧道區(qū)的等效電容極 小時，加在控制柵和漏極間 的電壓大部分降在隧道區(qū)， 有利于隧道區(qū)導(dǎo)通。 存儲單元： 擦除和寫入均利 用隧道效應(yīng) 10ms 快閃存儲器就是針對 此缺點(diǎn)研制的。 （三）快閃存儲器 (Flash Memo

20、ry） 采用新型隧道氧化 層 MOS管。 EEPROM的缺點(diǎn)：擦寫需要高電壓脈沖；擦寫時間長；存儲單 元需兩只 MOS管。 1.隧道層在源區(qū)； 2.隧道層更薄 10 15nm。在控制柵和源極間加 12V電壓即 可使隧道導(dǎo)通。 該管特點(diǎn)： 存儲單元的工作原理： 1.寫入利用雪崩注入法。源極接地； 漏極接 6V；控制柵 12V脈沖，寬 10 s。 2.擦除用隧道效應(yīng)?？刂茤沤拥?； 源極接 12V脈沖，寬為 100ms。因 為片內(nèi)所有疊柵管的源極都連在 一起，所以一個脈沖就可擦除全 部單元。 3.讀出：源極接地，字線為 5V邏輯高 電平。 6V 0V 12V 10 s 0V 12V 100ms 快閃

21、存儲器特點(diǎn)：集成度高，容量大，成本低，使用 方便。 5V 三、 隨機(jī)存儲器（ RAM） 特點(diǎn)： RAM在工作時 可隨時對任意指定單元進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?使用方便、靈活。但切斷電源后，所存信息就會丟失。 RAM的結(jié)構(gòu) 1.存儲矩陣 2.地址譯碼：雙譯碼。 3.讀寫控制電路： 讀寫控制信號 R/ W： 控制電路處于 讀出 還是 寫入 狀態(tài)。 SRAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu) SRAM的存儲單元 DRAM的存儲單元 利用 MOS管柵極電 容可以暫存電荷的原 理制成。因此，存儲 單元簡單，存儲容量 大。但柵極電容很小， 由于漏電的影響，電 容電荷保存時間很短。 必須定時給電容充電 刷新、再生。這 就需要外圍電路配合。 Q&A？ 作業(yè) P304： 1， 2， 3 P86： 7， 9 預(yù)習(xí)單元 4和單元 5