手把手教你学51单片机
——之MCS-51入门篇
主讲: 尹延辉
策划：张勇
开发板：LT-Super51
QQ群：31646346
网址：
E-Mail：litianmcu@
litianmcu@
入门篇第三讲——数字电路基础知识☐本讲内容提要
数字量和模拟量
数制和码制
算术运算和逻辑运算
数字芯片
常用数字芯片简介
可编程逻辑器件
存储器
学习板上扩展IO口
的实现
——数字量和模拟量
☐数字量和模拟量定义
模拟量：随时间连续变化的电压或电流信号称之为模拟量 数字量：随时间离散变化的量称之为数字量
•数字量的实质为加入判决门限的模拟量
——数字电路’0’与’1’的定义☐数字电路’0’与’1’的定义
TTL电平：电压+5V代表’1’，电压0代表’0’ LVTTL：+3.3V~’1’，0~’0’
RS232：-15V~’1’，+15V~’0’
LVDS：2根线上电压差的正负表示’1’或’0’
——数制和码制
☐数制的定义
计数过程中一位数字通常是不够用的，多位数码中每一位的构成方法及从低位向高位进位规则称为数制。
N进制数的通俗定义：逢N进1
•十进制：逢十进一
•十六进制：逢十六进一
•二进制：逢二进一
☐常用数制
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
——数制转换详解
☐数制间的转换
二-十转换
十-二转换
二-十六转换
十六-二转换
☐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
——算术运算与逻辑运算
☐二进制算术运算
数之间的数值运算(加减乘除)
逢二进一
☐二进制逻辑运算
‘1’表示真，’0’表示假
三种基本运算：与,或,非
•与运算：•或运算：•非运算：•
异或运算： 逻辑代数的图形符号 组合逻辑 真值表
Y A B =∙Y A B =+Y A
=Y A B
=⊕A B Y 000010100111A B Y 0000111011
1
1
A Y 0110
——数字芯片
☐数字芯片入门知识
正逻辑与负逻辑
二极管开关电路
三极管开关电路
二极管开关电路
三极管开关电路三极管开关等效电路
——数字芯片
☐最简单的门电路
二极管与门电路 二极管或门电路
三极管非门电路
二极管或门电路
二极管与门电路三极管非门电路
——数字芯片
☐TTL与CMOS电路
常用的数字芯片有74系列与CD系列
右下角引脚是GND
左上角引脚(最后一脚)是VCC
区别TTL电路(74HCxx)CMOS电路(CDxxxx)内部结构三极管MOS管
电源电压2~6V3~18V
输入高电平
>3V>3.5V (VCC=5V)
输入低电平
<1.2V<1V
(VCC=5V)
——常用数字芯片简介
☐LT-Super51学习板上用到的数字芯片 74HC138：3-8译码器
74HC02：4X2输入或非门
74HC573：8路锁存器/8路D触发器
CD4068：8输入与非门
CD4066：4路模拟开关
——可编程逻辑器件
☐CPLD与FPGA
基本原理：可编程的门电路
•在一块芯片上集成大量门电路与触发器，相互间连线可通过编程改变
2种开发模式：图形VS硬件描述语言•基本的门电路、触发器组合
•VHDL语言、VerilogHDL语言
四大生产商：
•Altera
•Xilinx
•Actel
•Lattice
Altera的CPLD/FPGA开发工具
•上位机软件QuartusII：编译与下载
•下载线：ByteBlusterMV/ByteBlusterII
——存储器
☐存储器类型
易失型：掉电后内部数据会丢失
•
SRAM ：读写速度快，但容量小(<1M 字节)。
单片机、CPU 高速缓存
•
SDRAM ：读写速度较快，容量大，但读写时序较复杂，需要专门的控制器。
电脑内存条
非易失型：掉电后内部数据不会丢失
•
掩膜ROM ：一次成型工艺，价格便宜。
数据不可更改，开模费用较高，适合大批量场合。
音乐芯片、闹钟芯片、计算器等
•EPROM ：紫外线擦除，高压编程器一次写入，现在基本已淘汰。
•EEPROM ：低压电擦除，可以按字节擦写。
写入速度很慢，容量小(<1M 字节) 价格较贵
•
Flash ：按块擦除，按扇区写入，容量大、擦写速度快
存储器类型
读取速度(工作频率)
写入速度
常用型号举例SRAM 102MHz 102MHz HY62C256HY61C256
CACHE RAM GHz GHz 电脑CPU CACHE
SDRAM 102MHz 102MHz HY57V1620Flash <101MHz 101KHz AT29C020AT45DB161EEPROM
102KHz
101KHz
AT24C02
存储器模型
☐对于8位单片机，其内部存储器均为8位。
☐RAM与ROM的模型
地址数据
0x0000x23
0x0010x55
0x0020x6a ...... 0x3ff0xcf
8位RAM
地址线数据线
——学习板IO扩展方法
☐Intel总线方式扩展单片机IO口 核心思想：一位IO口映射为内存中的1bit数据
——课后习题
☐填空题
模拟量是____变化的量，而数字量是____变化的量。
数字量的实质是加入____的模拟量。
人类日常使用的数制是__进制，而计算机学中最常用的数制是__进制、__进制。
数字电路中最基本的三个门电路是__门、__门、__门。
开发可编程器件的两种模式：________模式与____模式。
☐简答题
简述单片机内部SRAM与Flash存储器的区别。
简述Intel总线方式扩展单片机IO的基本原理。
☐实验题(选作)
参照LT-Super51学习板流水灯部分原理图，编写代码选中流水灯片选，使得流水灯正常工作。