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1、单片微机基础知识现在学习的是第1页,共21页2一、简介一、简介 计算机的发展经历了四个发展阶段:计算机的发展经历了四个发展阶段:1-1 1-1 单片机概述单片机概述集成电路集成电路 电子管电子管晶体管晶体管大规模集成电路大规模集成电路 计算机的发展方向:计算机的发展方向:一是向高档机方向发展,高速、高性能一是向高档机方向发展,高速、高性能二是向微型化方向发展,可靠、价廉、体积小二是向微型化方向发展,可靠、价廉、体积小 单片机是计算机微型化发展的一个分支,其含义:单片机是计算机微型化发展的一个分支,其含义:单片微型计算机单片微型计算机SCM(Single chip microcomputer)现
2、在学习的是第2页,共21页3 微控制器微控制器(Microcontroller),简写为,简写为MCU Microcontroller Unit 嵌入式单片机嵌入式单片机(E Embedded Microcontroller)定义:定义:单片机是由微型计算机(单片机是由微型计算机(PC机)发展而来,把机)发展而来,把CPU、存、存储器、储器、I/O接口电路集成在一块芯片上,具有存储、运算、接口电路集成在一块芯片上,具有存储、运算、输入输出功能的计算机。输入输出功能的计算机。二、单片机的发展历程二、单片机的发展历程 经历了经历了4位机、位机、8位低档机、位低档机、8位高档机、位高档机、16位机等
3、位机等 4位机位机1975年由美国年由美国Taxas仪器公司推出,主要用仪器公司推出,主要用于仪表方面。于仪表方面。低档低档8 8位机位机19761978年由年由Intel公司开发的公司开发的MCS-48系系列低档列低档8位机,用于工业控制,推广很快位机,用于工业控制,推广很快现在学习的是第3页,共21页4 高档高档8 8位机位机19781983年由年由Intel公司推出的第二代单公司推出的第二代单片机片机MCS-51系列高档系列高档8位机,应用更广泛。位机,应用更广泛。16位机位机1983年年Intel公司推出的公司推出的MCS-96系列系列16位机,位机,有准有准16位机位机8098/83
4、98/8798(内部运算为(内部运算为16位,外部接口位,外部接口为为8位)及完全的位)及完全的16位机位机80C196。32位机位机也在不断出现并投入使用。也在不断出现并投入使用。三、单片机的应用三、单片机的应用 1、工业控制、工业控制数控机床,数据采集,测控系统数控机床,数据采集,测控系统 2、智能仪表、智能仪表 3、家用电器、家用电器模糊控制全自动洗衣机模糊控制全自动洗衣机 4、电信产品、电信产品手机,通信产品手机,通信产品 返返 回回现在学习的是第4页,共21页5一、数制及转换一、数制及转换 计数的进位制,计数方法计数的进位制,计数方法 用不同的基数作为计数的体制,有十进制,二进制等用
5、不同的基数作为计数的体制,有十进制,二进制等1-2 1-2 数制和码制数制和码制 1、十进制、十进制(Decimal)以以10为基数,用为基数,用0、1、29表示,逢十进一,如:表示,逢十进一,如:1275=1103+2102+7101+5100 上式叫按权展开式上式叫按权展开式 2、二进制、二进制(Binary)以以2为基数,用为基数,用0、1两个数码表示,逢二进一两个数码表示,逢二进一 10011B=124+023+022+121+120=19 十进制转换为二进制用十进制转换为二进制用“除除2 2取余逆排法取余逆排法”现在学习的是第5页,共21页6 3、十六进制、十六进制(Hexadeci
6、mal)用用0、19、A、B、C、D、E、F表示,逢十六进一表示,逢十六进一 1个个16进制数写成进制数写成4位位2进制数,叫进制数,叫“一拉四一拉四”4E6H=0100 1110 0110B 反过来,反过来,4位位2进制数写成进制数写成1位位16进制数,叫进制数,叫“四合一四合一”1010 1111 0011B=AF3H 1616进制数是进制数是2 2进制数的缩写,要注意后缀标识进制数的缩写,要注意后缀标识 1616进制与进制与1010进制之间的转换通过进制之间的转换通过2 2进制进行:进制进行:(十六进制数)(十六进制数)(十进制数)(十进制数)二进制数二进制数现在学习的是第6页,共21页
7、7二、带符号数的表示二、带符号数的表示 计算机中符号是如何处理的?计算机中符号是如何处理的?用数据的最高位作符号位,该位为用数据的最高位作符号位,该位为0表示正,表示正,1为负为负 无符号数无符号数有符号数有符号数8位数据表示数的范围:位数据表示数的范围:00H7FH,表示正数,表示正数+0+127 80H FFH,表示负数,表示负数-0-12716位数据表示数的范围:位数据表示数的范围:0000H7FFFH,+0+32767 8000H FFFFH,-0-32767 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0符号位符号位数值位数值位 例如:例如:+74=0100 1010B=4AH -7
8、4=1100 1010B=CAH现在学习的是第7页,共21页8三、原码、反码、补码三、原码、反码、补码 1、原码、原码 真值的概念真值的概念 X=+5=+0000101B X=-5=-0000101B 由真值求原码由真值求原码 X原原=5原原=00000101B 10000101B 2、反码、反码 如:如:-24反反=10011000B反反=11100111B 正数的反码正数的反码 =原码原码负数的反码负数的反码 =符号位不变,其它位按位求反符号位不变,其它位按位求反 3、补码、补码 如:如:-24补补=-24反反+1=11100111B+1=11101000B 正数的补码正数的补码 =原码原
9、码负数的补码负数的补码 =反码反码+1现在学习的是第8页,共21页9 在计算机中,带符号数一般用补码表示,且运算结果也在计算机中,带符号数一般用补码表示,且运算结果也用补码表示,符号数字化了,符号位参加运算。用补码表示,符号数字化了,符号位参加运算。例:例:35 24=11 用减法用减法 0010 0011B 35 -0001 1000B 24 0000 1011B 11 用加法用加法 0010 0011B 35 +1110 1000B -24补补 1 1 0000 1011B 11 自然丢失自然丢失 1111 1011B -5补补+1111 1001B -7补补 1 1 1111 0100B
10、 补码补码 求:求:-5+(-7)=-12 结果为补码,求原码:结果为补码,求原码:1000 1011B+1=1000 1100=-12 现在学习的是第9页,共21页10 结果为负数时,将结果的数值部分按位求反结果为负数时,将结果的数值部分按位求反+1,求得原码,求得原码,即结果求补。即结果求补。计算机中只能使用二进制数,所有在计算机中使用的计算机中只能使用二进制数,所有在计算机中使用的字符和数字都要用特定的二进制编码表示,编码方法很多,字符和数字都要用特定的二进制编码表示,编码方法很多,常用的有常用的有ASCII码码(American Standard Code for Informatio
11、n Interchange)和和BCD码。码。四、四、BCD 码码(Binary Coded Decimal)1、BCD码的概念码的概念 用四位二进制数表示一个十进制数码的编码方法,称为二用四位二进制数表示一个十进制数码的编码方法,称为二-十十进制码,即进制码,即BCD码。码。BCD码表示的数叫码表示的数叫BCD数,即二进制编码数,即二进制编码的十进制数。常用的十进制数。常用8421BCD码:码:十进制数十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9BCD码码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001现在学习的是第10页,共21页11
12、注意注意BCD数与二进制数的差别:数与二进制数的差别:(45)BCD=0100 0101B=45H (45)2 =0010 1101B=2DH D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 128 64 32 16 8 4 2 1 请熟记请熟记8位二进制数各位的权重:位二进制数各位的权重:2、BCD码的运算码的运算 BCD码运算时,每组码运算时,每组4位二进制数之间应是位二进制数之间应是“逢十进一逢十进一”,但,但计算机只按二进制运算,进位规则计算机只按二进制运算,进位规则4位一组是位一组是“逢十六进一逢十六进一”,这样结果会出错,如何解决?这样结果会出错,如何解决?低位低位BCD码向高位码
13、向高位BCD码有进位或码有进位或本位本位 9,则在该位,则在该位+6调整。调整。现在学习的是第11页,共21页12例:例:用用BCD码表示并运算码表示并运算 47+35=82 0100 0111B 47 +0011 0101B 35 0111 1100B 7CH +0110B 6 个位个位9,+6调整调整 1000 0010B 82 例:例:用用BCD码表示并运算码表示并运算 81+98=179 1000 0001B 81 +1001 1000B 98 1 0001 1001B 119 +0110 0000B 60H 十位有进位,十位有进位,+6调整调整 0001 0111 1001B 179
14、 减法运算时,有借位或减法运算时,有借位或 9,则,则-6调整。调整。现在学习的是第12页,共21页13例:例:用用BCD码表示并运算码表示并运算 34 9=25 0011 0100B 34 -0000 1001B 9 0010 1011B 2BH -0110B 6 个位有借位,个位有借位,-6 调整调整 0010 0101B 25 在在51单片机指令中,有专门的十进制调整指令:单片机指令中,有专门的十进制调整指令:DA A 注意只用于注意只用于BCD码加法运算,不能用于减法运算。码加法运算,不能用于减法运算。现在学习的是第13页,共21页这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成:这种计算机系统
15、通常由多块印刷电路板制成:多板机多板机 主板显卡显卡声卡声卡存储器接口存储器接口网卡网卡输入输出接口输入输出接口内存条内存条现在学习的是第14页,共21页CPU芯片芯片内存条内存条存储器接口存储器接口存储器芯片存储器芯片输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口芯片芯片定时计数器定时计数器芯片芯片A/D、D/A芯片芯片单板机 印印 刷刷 电电 路路 板板现在学习的是第15页,共21页 单单 硅硅 晶晶 片片 CPU存储器存储器控制电路控制电路定时器定时器时钟电路时钟电路I/O口口单片机现在学习的是第16页,共21页17现在学习的是第17页,共21页18现在学习的是第18页,共21页19现在学习的是第19页,共21页 八位二进制数所能表示的数据范围八位二进制数所能表示的数据范围 机器数机器数 无符号数无符号数 原码原码 反码反码 补码补码00000000 0 +0 +0 +000000001 1 +1 +1 +1 .01111111 127 +127 +127 +12710000000 128 -0 -127 -12810000001 129 -1 -126 -127 .11111110 254 -126 -1 -211111111 255 -127 -0 -1现在学习的是第20页,共21页21本章结束!结束结束现在学习的是第21页,共21页
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