第1章单片微型计算机概述.ppt

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1、第1章 单片微型计算机概述,1.1 单片微型计算机发展概况 1.2 微计算机系统概念 1.3 单片机的特点 1.4 计算机中的数和编码,单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此，一块芯片就构成了一台计算机。在工业、农业、军事、保安、金融、仪器仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域,大量单片机-嵌入式技术已经无处不在。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机,并正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。,1.1 单片微型计算机发展概况,1.1.1 单片机的历史及发

2、展状况,单片机的发展历史划分为四阶段：,第二阶段（19761976年）：低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。,第一阶段（19741976年）：单片机初级阶段。功能简单，只包括了8位CPU、64字节RAM和2个并行口。,第四阶段：（1982年 ）：8位巩固发展和16位单片机阶段。16位单片机除CPU为16位外，片内RAM和ROM容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。例如Intel公司的MCS-96主振频率为12M，片内RAM为232字节，ROM

3、为8K字节，中断处理能力为8级，片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。 微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。,第三阶段（19781982年）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行I/O口，8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。,单片机体积小、功能强、功耗低、可靠性高和性价比高的特点，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用。 单片机经历了一位、4位、8位、16位及32位的发展阶

4、段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片机如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。 单片机的品种日益增加，在众多的通用型单片机里，以Intel公司的MCS系列单片机最为著名。,返回本章首页,1.2 微计算机系统概念,图1-1 微处理器、微计算机和微计算机系统的关系,返回本章首页,1.3 单片机的特点,（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。 （2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。 （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。 （4）应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。,返回本章首页,1

5、.4 计算机中的数和编码, 1.4.1 计数制 1.4.2 二进制数（用B表示） 1.4.3 十六进制数（用H表示） 1.4.4 不同进制数之间的转换 1.4.5 数制书写约定 1.4.6 计算机中数的表示 1.4.7 计算机常用编码,返回本章首页,1.4.1 计数制,返回本节,基数小于10的计数制，可用十进制相应的数码作为它的数字符号，一个数一般由多个数码组成。数码在数中的位置不同，其值也不同。,日常生活中广泛使用的数为十进制数，这是一种逢十进一的计数方法。用的数制还有二进制、八进制和十六进制等。,1.4.2 二进制数（用B表示）,以2为基数的数制称为二进位计数制，它只包括0和1两个数码，很

6、容易用电子元件的两种不同的状态来表示，例如，用高电平表示1，用低电平表示0。所以，计算机中通常采用二进制数。 二进制数的计数特征：逢二进一，运算简单。 在加、减、乘、除四则运算中，乘法实质上是做移位加法，除法则是移位减法。,返回本节,1.4.3 十六进制数（用H表示）,为了书写和阅读方便，经常采用十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表1-1所示。 在计数时，逢十六进一，这样书写长度短，且可方便将十六进制数转换为二进制数或将二进制数转换为十六进制数。,表1-1 十进制数、二进制数、十六进制数对照表,返回本节,1.4.4 不同进制数之间的转换, 1二进制转换为十

7、进制 基本方法：将二进制数按权展开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数。, 2十进制到二进制的转换 十进制整数转换为二进制整数 十进制小数转换为二进制小数 带小数的十进制数转换为二进制数,3十进制、十六进制之间的相互转换,（1）十进制转换成十六进制整数和十进制转换成二进制整数类似，采用“除16取余”的方法。 （2）十进制转换成十六进制小数和十进制转换成二进制小数类似，采用“乘16取整”的方法。,例1-4： 求（3901）10所对应的十六进制数。,解： 余数（结果）写作 低位 16 3901 - 13 D 16 243 - 03 3 15 - 15 F 高位,最后结果： （39

8、01）10 =0F3DH,例1-5：求（0.76171875）10所对应的十六进制数。,解： 0.76171875 16 高位 12.18750000 - 整数为12 0.1875 16 3.0000 - 整数为3 低位,最后结果： （0.76171875）10 =0.C3H, 4二进制、十六进制之间的相互转换 将二进制数转换为十六进制数，从低位开始，每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数。如最后一组不足四位，需在左边补0。 用同样方法可将二进制小数转换十六进制小数。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。 十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制数直接转换成相应的二进制数。,例1-6将1

9、000110.01B转换为十六进制数。 1000110.01B = 0100 0110.0100 B = 4 6 . 4 H,例1-7：将352.6H转换为二进制数。 3 5 2 . 6 H 11 0101 0010 0110 =11 0101 0010 . 0110H,下一页,二进制数转换为十进制数 方法：按二进制数的位权进行展开求和即可。 例1-1 将11011.01B转换成十进制数。 11011.01B =124+123+022+121+120+02-1+12-2 =16+8+0+2+1+0+0.25=27.25,返回,十进制数转换为二进制数,方法： 1）十进制整数转换成二进制整数有很多

10、方法，但一般使用“除2取余法”。 “除2取余法”法则是： 用2连续去除要转换的十进制数，直到商小于2为止，然后把各次余数按最后得到的为最高位和最先得到的为最低位，依次排列起来便是所求的二进制数。,解： 余数（结果） 低位 2 52 - 0 2 26 - 0 2 13 - 1 2 6 - 0 2 3 - 1 2 1 - 1 高位,转换结果：（52）D=（110100）B,例1-2：将（52）D转换为二进制数,2）十进制小数转换成二进制一般使用“乘2取整法”。 “乘2取整法”法则是： 用2连续去乘要转换的十进制小数，直到所得积的小数部分为0或满足所需精度为止，然后把各次整数按最先得到的为最高位和最

11、后得到的为最低位，“顺序”依次排列起来所对应的数便是所求的二进制小数。,解： 0.1875 2 0.3750 - 整数为0 高位 2 0.7500 - 整数为0 2 1.5000 - 整数为1 0.5000 2 1.0000 - 整数为1 低位,转换结果：(0.1875)D = (0.0011)B,例1-3：将（0.1875)D转换为二进制数。,返回,1.4.5 数制书写约定,在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后缀来表示各种进制的数。 例如：B（Binary）表示二进制数。 D（Decimal）表示十进制数，一般D可省略，即无后缀的数字为十进制数。

12、H（Hexadecimal）表示十六进制数。,1.4.6 计算机中数的表示, 1原码、反码和补码 原码：在符号位中用0表示正、用1表示负的二进制数，称为原码。例如， x1=1110111B， x1原=01110111B x2=1110111B， x2原=11110111B 数0可是0或0。因此，0在原码中形式： 0原=0000 0000B 0原=1000 0000B,反码：正数的反码=原码；负数的反码=原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取反，即将各位的1变成0，0变成1。 例如，x1=13，x1反=13原=0 0001101B 。 若 x2=13， x2原=13原=1 0001101B，

13、 x2反=13反=1 1110010B。,数0可是0或0。因此，0在原码中形式： +0反=00000000B -0反=11111111B, 补码：正数的补码=原码； 负数的补码=反码1。 例如，x1=1101101B， x1补=13原=0 1101101B 。 又如， x2=1101101B， x2反=10010010B， x2补=10010011B。 在补码表示中，“0”是唯一的。即 0补=00000000B, 2数的小数点表示方法 定点表示法：表示小数点的位置是固定不变的。分为纯整数和纯小数两类。,纯整数表示方法,纯小数表示方法,其格式如下所示：, 浮点表示法 浮点表示法中小数点的位置是不

14、固定的。任意二进制数N一般可表示为：N=2PS 一个浮点数分为阶码和尾数两部分，二者各有表示正负的阶符和数符，常用存储格式：,返回本节,1.4.7 计算机常用编码,常见的编码有BCD码、ASCII码等。 1二 十进制编码 是一种用二进制编码的十进制数，称BCD码。BCD码用标准的8421的纯二进制码的十六个状态中的十个（如表1-2所示）。 用BCD码表示十进制数，只要将每位十进制数用适当的四位二进制码代替即可。,表1-2 BCD编码,2字母和符号的编码 微机普遍采用的是ASCII码（如表1-3所示）。ASCII码是一种八位代码，最高位一般用于奇偶校验，其余七位二进制码对128个字符进行编码。,表1-3 ASCII(美国标准信息交换码)表,返回本节,THANK YOU VERY MUCH ！,本章到此结束,返回本章首页,