第1讲 单片机的硬件结构及流水灯实验 V20.ppt

主讲人：侯长波 时间：2011年7月 主讲人简介 侯长波，本科就读于哈尔滨工程大学信通学院通信工程专业，2007年获得成绩保研资格，2011年硕士毕业留校工作，现为创新中心学生科技创新指导教师。 截至现在，已经能熟练使用51、MSP430单片机、FPGA、2000及6000系列DSP以及它们的开发环境；能熟练使用Quartus Ⅱ、 OrCAD、Altium Designer等电子设计/仿真软件；能熟练使用C语言和Verilog编程语言。 我的创新之路 大一加入院系科协，开始创新之旅。 大二担任院系学生科技协会副主席。 大三担任院系学生科技协会主席。 大四担任校大学生科技协会主席。 单片机培训课程 七天入门单片机 第一讲：单片机的硬件结构及流水灯实验 第二讲：中断系统及实验 第三讲：定时器/计数器及实验 第四讲：液晶模块和PS2键盘接口技术及实验 第五讲：模数转换器和数模转换器原理及实验 第六讲：电机原理及实验 第七讲：设计自己的单片机最小系统和程序框架 立足实践，贴近大赛需求 第1讲 单片机的硬件结构及流水灯实验 本讲内容： 基础知识 单片机系统概述 51单片机简介 51单片机I/O口介绍 流水灯实验 第一部分：基础知识 信号和电路 数字电路 电平特性 数制 二进制逻辑运算 信号与电路 电子线路中的工作信号基本上可以分为两大类： 模拟信号（Analog signal ）：是指时间和数值上都是连续变化的信号，具有无穷多的数值。人们从自然界感知的许多物理量均属于模拟性质的，如速度、压力、声音等。 数字信号（Digital signal ）：是指时间和数值上都是不连续变化的信号，即数字信号具有离散型。 模拟电路（Analog Circuit）：传输、处理模拟信号的电子电路，在模拟电路中只关心输入/输出信号间的大小、相位、失真等方面的问题。 数字电路（Digital Circuit）：用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路，又称数字系统。在数字电路中主要关心输入/输出信号之间的逻辑关系。 类推混合电路。 数字电路 数字电路中只有两种电平：高电平和低电平。在应用中习惯定义： 低：表示低电压范围的信号，解释为逻辑0 高：表示高电压范围的信号，解释为逻辑1 注意：用0对应低、1对应高看起来是 最自然的， 称为正逻辑；相反地，称 为负逻辑。RS232电平属于负逻辑。 数字逻辑电路可简单表示为具有一定输入输出端数目的“黑匣子”，在应用时更多地是关注其外部特性，如接口特性、控制逻辑、读写时序等。 数字电路按所用器件不同，可分为双极型和单极型电路。其中双极型电路又有TTL 、ECL等多种，单极型电路有CMOS、PMOS、NMOS等。 电平特性 在真正的数字电路中，数字1和0并不是分别对应一个电压值，而是一个范围，这一般需查阅芯片的数据手册。 电平特性常用符号含义如下： VOH---逻辑电平1的输出电压。 VOL---逻辑电平0的输出电压。 VIH---逻辑电平1的输入电压。 VIL---逻辑电平0的输入电压。 输入高电平噪声容限： 输入低电平噪声容限： 在数字器件接口时，建议查看芯片技术手册上的VOH、VOL、VIH、VIL的值，看看能否匹配。 举例 举例 TTL电平： 输出特性：VOH 2.4V VOL0.4V 。 输入特性：VIH2.0V VIL 0.8V。 CMOS电平： 输出特性：VOH 0.9×Vcc VOL 0.1×Vcc 。 输入特性：VIH 0.7×Vcc VIL 0.3×Vcc 。 注意：CMOS电平能驱动TTL电平，但TTL 不能驱动CMOS电平，需要上拉电阻。 推导驱动门和负载门电压要求关系式。 数制 数制也称计数制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。 N进制数的进位规则是“逢N进1”。 常用的数制有十进制、二进制、十六进制。 人类有十个指头，所以习惯采用十进制。 计算机只能识别0和1，采用二进制。 为了计算机学中的数据书写方便，采用十六进制。 位与字节的概念： 位（bit）：简写为b，表示二进制数的一位。 字节（Byte）：简写为B，8位为一字节。 数制转换工具：Windows自带的计算器。 三种数制的转换表 Windows自带计算器 二进制逻辑运算 “与”运算 “与”运算是实现“必须都有，否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。 运算符为“ · ”， 其运算规则如下： 0·0=0 0·1=1·0=0 1·1=1 符号 二进制逻辑运算 “或”运算 “或”运算是实现“只要其中之一有，就有”这种逻辑关系的一种运算，其运算符为“+”。 “或”运算规则如下: 0+