單片機原理及應用單片微型計算機基礎知識

1、第第1 1章章 單片微型計算機基礎知識單片微型計算機基礎知識 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 學習目標學習目標 理解單片機應用系統(tǒng)的構(gòu)成理解單片機應用系統(tǒng)的構(gòu)成 了解單片機的發(fā)展概況、應用特點及主流產(chǎn)品了解單片機的發(fā)展概況、應用特點及主流產(chǎn)品 理解單片機的各種應用形態(tài)理解單片機的各種應用形態(tài) 了解單片機系統(tǒng)中使用計算機語言的基本知識了解單片機系統(tǒng)中使用計算機語言的基本知識 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 學習重點學習重點 mcs-51系列單片機的分類和性能系列單片機的分類和性

2、能 常用名詞術語等基礎知識常用名詞術語等基礎知識 單片機的發(fā)展概況、應用特點及主流產(chǎn)品單片機的發(fā)展概況、應用特點及主流產(chǎn)品 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 1.1.1

3、什么是單片機什么是單片機 把微型計算機的基本功能部件：中央處理器（把微型計算機的基本功能部件：中央處理器（cpucpu）、存儲器、輸入）、存儲器、輸入/ /輸輸 出接口、定時器出接口、定時器/ /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等多種資源集成在一個半導體芯片上，使計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等多種資源集成在一個半導體芯片上，使 得一塊集成電路芯片就能構(gòu)成一個完整的微型計算機。這種集成電路芯片被得一塊集成電路芯片就能構(gòu)成一個完整的微型計算機。這種集成電路芯片被 稱為單片微型計算機（稱為單片微型計算機（single chip microcomputersingle chip microcomputer），簡稱單片機。），簡稱

4、單片機。 從其組成、邏輯功能上來看，單片機都具備了微機系統(tǒng)的基本部件。但從其組成、邏輯功能上來看，單片機都具備了微機系統(tǒng)的基本部件。但 是需要指出的是，單片機畢竟還只是一個芯片，只有在配置了應用系統(tǒng)所需是需要指出的是，單片機畢竟還只是一個芯片，只有在配置了應用系統(tǒng)所需 的接口芯片、輸入的接口芯片、輸入/ /輸出設備等，才可以構(gòu)成實用的單片機應用系統(tǒng)。輸出設備等，才可以構(gòu)成實用的單片機應用系統(tǒng)。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 1.1.2 單片機發(fā)展歷程及產(chǎn)品近況單片機發(fā)展歷程及產(chǎn)品近況 197

5、6 1976年，年，intelintel公司推出了公司推出了mcs-48mcs-48系列單片機。該系列單片機早期產(chǎn)品在芯系列單片機。該系列單片機早期產(chǎn)品在芯 片內(nèi)集成了片內(nèi)集成了8 8位位cpucpu、1kb1kb程序存儲器（程序存儲器（romrom）、）、64b64b數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)存儲器（ramram）、）、2727根根i/oi/o 線和線和1 1個個8 8位定時位定時/ /計數(shù)器。計數(shù)器。 此階段的主要特點是：在單個芯片內(nèi)實現(xiàn)了此階段的主要特點是：在單個芯片內(nèi)實現(xiàn)了cpucpu、存儲器、存儲器、i/oi/o接口、定時接口、定時/ / 計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘等部件的集成。但存儲器容量較小，

6、尋址范圍?。ú淮笥嫈?shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘等部件的集成。但存儲器容量較小，尋址范圍小（不大 于于4kb4kb），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強。），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強。 1單芯片微機形成階段單芯片微機形成階段 單片機技術發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品琳瑯滿目。縱觀整個單片機技術發(fā)展過單片機技術發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品琳瑯滿目?？v觀整個單片機技術發(fā)展過 程，可以分為以下程，可以分為以下3 3個主要階段：個主要階段： 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 1980 1980年，年，intelintel公司推出公司推出

7、mcs-51mcs-51系列單片機。該系列單片機在芯片內(nèi)集成系列單片機。該系列單片機在芯片內(nèi)集成 了了8 8位位cpucpu、4 kb4 kb程序存儲器（程序存儲器（romrom）、）、128b128b數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)存儲器（ramram）、）、4 4個個8 8位并行位并行 接口、接口、1 1個全雙工串行接口、個全雙工串行接口、2 2個個1616位定時位定時/ /計數(shù)器，尋址范圍為計數(shù)器，尋址范圍為64kb64kb，并集成，并集成 有控制功能較強的布爾處理器（完成位處理功能）。有控制功能較強的布爾處理器（完成位處理功能）。 此階段的主要特點是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特此階段的

8、主要特點是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特 點進一步突出?，F(xiàn)在，點進一步突出。現(xiàn)在，mcs-51mcs-51已成為公認的單片機的經(jīng)典機型。已成為公認的單片機的經(jīng)典機型。 2性能完善提高階段性能完善提高階段 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 1982 1982年，年，intelintel公司推出公司推出mcs-96mcs-96系列單片機。該系列單片機在芯片內(nèi)集系列單片機。該系列單片機在芯片內(nèi)集 成了成了1616位位cpucpu、8 kb8 kb程序存儲器（程序存儲器（romrom）、）

9、、232 b232 b數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)存儲器（ramram）、）、5 5個個8 8位位 并行接口、并行接口、1 1個全雙工串行接口、個全雙工串行接口、2 2個個1616位定時位定時/ /計數(shù)器。尋址范圍最大為計數(shù)器。尋址范圍最大為64kb64kb， 片上還有片上還有8 8路路1010位位adcadc、1 1路路pwmpwm（d/ad/a）輸出及高速）輸出及高速i/oi/o部件等。部件等。 此階段的主要特點是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強，使單片機可此階段的主要特點是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強，使單片機可 以方便靈活地用于復雜的自動測控系統(tǒng)及設備。至此，以方便靈活地用于復雜的自動測控系統(tǒng)及設

10、備。至此，“微控制器微控制器”的稱謂的稱謂 更能反映單片機的本質(zhì)。更能反映單片機的本質(zhì)。 3微控制器化階段微控制器化階段 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 隨著微電子設計技術及計算機技術的不斷發(fā)展，單片機產(chǎn)品和技術日新月異。隨著微電子設計技術及計算機技術的不斷發(fā)展，單片機產(chǎn)品和技術日新月異。 單片機產(chǎn)品近況可以歸納為以下兩個方面。單片機產(chǎn)品近況可以歸納為以下兩個方面。 （1 1）80518051系列單片機種類繁多，主流地位已經(jīng)形成。近年來推出與系列單片機種類繁多，主流地位已經(jīng)形成。近年來推出與80

11、518051兼容兼容 的主要產(chǎn)品有：的主要產(chǎn)品有： atmel公司融入公司融入flash存儲器技術推出的存儲器技術推出的at89系列單片機；系列單片機； philips公司推出的公司推出的p80c、p87c系列高性能單片機；系列高性能單片機； winbond公司推出的公司推出的w78c51、w77c51系列高速低價單片機；系列高速低價單片機； adi公司推出的公司推出的aduc8系列高精度系列高精度adc單片機；單片機； lg公司推出的公司推出的gms90/97系列低壓高速單片機；系列低壓高速單片機； maxim公司推出的公司推出的ds89c420高速（高速（50mips）單片機；）單片機；

12、cygnal公司推出的公司推出的c8051f系列高速系列高速soc單片機等。單片機等。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 （2 2）非）非805l805l結(jié)構(gòu)單片機不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間結(jié)構(gòu)單片機不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間 在在80518051及其兼容產(chǎn)品流行的同時，一些單片機芯片生產(chǎn)廠商也推出了一些非及其兼容產(chǎn)品流行的同時，一些單片機芯片生產(chǎn)廠商也推出了一些非 80518051結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，影響較大的有：結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，影響較大的有： intel公司推出公司推出mcs

13、-96系列系列16位單片機；位單片機； microchip公司推出公司推出pic系列系列risc單片機；單片機； ti公司推出公司推出msp430f系列系列16位低電壓、低功耗單片機；位低電壓、低功耗單片機； atmel公司推出公司推出avr系列系列risc單片機。單片機。 目前，單片機正朝著高性能和多品種的方向發(fā)展，但由于目前，單片機正朝著高性能和多品種的方向發(fā)展，但由于mcs-51mcs-51系列系列 的的8 8位單片機仍能滿足絕大多數(shù)應用領域的需要，所以位單片機仍能滿足絕大多數(shù)應用領域的需要，所以mcs-51mcs-51系列單片系列單片 機，現(xiàn)在及以后的相當一段時期內(nèi)仍然將占據(jù)單片機應用

14、的主導地位。機，現(xiàn)在及以后的相當一段時期內(nèi)仍然將占據(jù)單片機應用的主導地位。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 1.1.3 單片機的應用及發(fā)展趨勢單片機的應用及發(fā)展趨勢 1單片機的應用領域單片機的應用領域 單片機的應用極為廣泛，已深入到國民經(jīng)濟的各個領域，對各個行業(yè)的技術單片機的應用極為廣泛，已深入到國民經(jīng)濟的各個領域，對各個行業(yè)的技術 改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著積極的推動作用。單片機的應用領域主要有以下幾個改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著積極的推動作用。單片機的應用領域主要有以下幾個 方面：方面： （1

15、1）生產(chǎn)自動化）生產(chǎn)自動化 （2 2）實時測控）實時測控 （3 3）智能化產(chǎn)品）智能化產(chǎn)品 （4 4）智能化儀表）智能化儀表 （5 5）信息通信技術）信息通信技術 （6 6）科學研究）科學研究 （7 7）國防現(xiàn)代化）國防現(xiàn)代化 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 圖1-1 單片機典型應用系統(tǒng) 2單片機的應用特點單片機的應用特點 （1 1）面向控制的應用）面向控制的應用 （2 2）在線應用）在線應用 （3 3）嵌入式應用）嵌入式應用 3單片機應用系統(tǒng)單片機應用系統(tǒng) 單片機典型應用系統(tǒng)的構(gòu)成單片機典型

16、應用系統(tǒng)的構(gòu)成 如圖如圖1-11-1所示。所示。 一個具有測控功能的單片機典 型應用系統(tǒng)通常由單片機、片外程 序存儲器（rom）、片外數(shù)據(jù)存儲 器（ram）、擴展輸入/輸出接口 （i/o接口）以及系統(tǒng)工作過程中進 行人工干預和輸出結(jié)果的人機對話 通道等組成。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 4單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展趨勢 （1 1）微型化）微型化 （2 2）低功耗）低功耗 （3 3）高速化）高速化 （4 4）集成更多資源）集成更多資源 （5 5）通信及網(wǎng)絡功能加強）通信及網(wǎng)絡功能加強 （6

17、 6）專用型單片機發(fā)展加快）專用型單片機發(fā)展加快 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1.4 mcs-51系列單片機的分類系列單片機的分類 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 型型 號號片內(nèi)程序存儲器片內(nèi)程序存儲器ram/bi/o口線口線定時器定時器/個個位位中斷源中斷源晶振晶振/mhz 805l 子系列子系列 8031rom less128322165212 80514kb rom128322165212 87514kb eprom128322165212 80c51 子系列子系列 80c31rom less128322165

18、212 80c514kb rom128322165212 87c514kb eprom128322165212 8052 子系列子系列 8032 rom less256323166212 80528kb rom256323166212 87528kb eprom256323166212 80c52 子系列子系列 80c32rom less256323166212 80c528kb rom256323166212/24 87c528kb eprom256323166212/24 1mcs-51系列系列 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1

19、.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 說明： 該系列單片機的生產(chǎn)工藝有兩種：在產(chǎn)品型號中凡不帶有字母該系列單片機的生產(chǎn)工藝有兩種：在產(chǎn)品型號中凡不帶有字母“c”c”的的 為為hmoshmos芯片，帶有字母芯片，帶有字母“c”c”的為的為chmoschmos芯片。芯片。hmoshmos芯片的電平與芯片的電平與ttlttl電平兼容，電平兼容， 而而chmoschmos芯片的電平既與芯片的電平既與ttlttl電平兼容，又與電平兼容，又與cmoscmos電平兼容。所以在單片機應電平兼容。所以在單片機應 用系統(tǒng)中應盡量采用用系統(tǒng)中應盡量采用chmoschmos工藝的芯片。工藝的芯片。 在功能上該系列單

20、片機有在功能上該系列單片機有基本型基本型和和增強型增強型兩大類，通常以芯片型號兩大類，通常以芯片型號 的末位數(shù)字來區(qū)分。末位數(shù)字為的末位數(shù)字來區(qū)分。末位數(shù)字為“1”1”的型號為基本型，如的型號為基本型，如8031/8051/87518031/8051/8751、 80c31/80c51/87c5180c31/80c51/87c51等。末位數(shù)字為等。末位數(shù)字為“2”2”的型號為增強型，如的型號為增強型，如 8032/8052/87528032/8052/8752、80c32/80c52/87c5280c32/80c52/87c52等。等。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理

21、與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.1 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況 80c51 80c51是是mcs-51mcs-51系列單片機中系列單片機中chmoschmos工藝的一個典型品種。其他廠工藝的一個典型品種。其他廠 商以商以80518051為基核開發(fā)出的為基核開發(fā)出的chmoschmos工藝單片機產(chǎn)品也統(tǒng)稱為工藝單片機產(chǎn)品也統(tǒng)稱為80c5180c51系列。市面系列。市面 上常見的與上常見的與mcs-51mcs-51系列單片機兼容的有系列單片機兼容的有atmelatmel公司的公司的at89at89系列單片機。其系列單片機。其 典型產(chǎn)品典型產(chǎn)品at89c51at89c51、at89c5

22、2at89c52、at89c2051at89c2051、at89c4051at89c4051等不但與等不但與80518051單片單片 機軟、硬件完全兼容，還融入了機軟、硬件完全兼容，還融入了flashflash存儲器技術，這使得用戶在開發(fā)調(diào)存儲器技術，這使得用戶在開發(fā)調(diào) 試時更為方便。除此之外，還有試時更為方便。除此之外，還有philipsphilips、winbondwinbond、dallasdallas、siemenssiemens等等 公司的許多產(chǎn)品。雖然這些產(chǎn)品在某些方面有一些差異，但基本結(jié)構(gòu)是相公司的許多產(chǎn)品。雖然這些產(chǎn)品在某些方面有一些差異，但基本結(jié)構(gòu)是相 同的，從而奠定了同的，

23、從而奠定了80c5180c51的主流產(chǎn)品地位。的主流產(chǎn)品地位。 280c51系列系列 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 1.2.1 進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 計數(shù)制或進位制計數(shù)制或進位制, ,常用的十進制，還有二進制、八進制、十二進制等。常用的十進制，還有二進制、八進制、十二進制等。 （1 1）二進制：由數(shù)字符號）二進制：由數(shù)字符號0 0、1 1構(gòu)成，逢構(gòu)成，逢2 2進進1 1。 （2 2）八進制：由數(shù)字符號）八進制：由數(shù)字符號0 07 7構(gòu)成，逢構(gòu)成，逢8 8進進1 1。

24、（3 3）十進制：由數(shù)字符號）十進制：由數(shù)字符號0 09 9構(gòu)成，逢構(gòu)成，逢1010進進1 1。 （4 4）十六進制：由數(shù)字符號）十六進制：由數(shù)字符號0 09 9和字母和字母a af f構(gòu)成，逢構(gòu)成，逢1616進進1 1。 1. 進位計數(shù)制進位計數(shù)制 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 1 1十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù) 需要對其整數(shù)和小數(shù)部分分別需要對其整數(shù)和小數(shù)部分分別 處理進行轉(zhuǎn)換處理進行轉(zhuǎn)換 （1 1）十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制）十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制 整數(shù)的方法是：用

25、整數(shù)的方法是：用2 2不斷地去除不斷地去除 要轉(zhuǎn)換的十進制數(shù)，直至商為要轉(zhuǎn)換的十進制數(shù)，直至商為0 0。 每次所得的余數(shù)即為二進制數(shù)每次所得的余數(shù)即為二進制數(shù) 位，最初得到的余數(shù)是二進制位，最初得到的余數(shù)是二進制 整數(shù)的最低位。這就是所謂的整數(shù)的最低位。這就是所謂的 “除以除以2 2取余，逆序排列取余，逆序排列”法。法。 2. 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 （2 2）十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二）十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二 進制小數(shù)的方法是：用進制小數(shù)的方法是：用2 2不

26、不 斷地去乘要轉(zhuǎn)換的十進制斷地去乘要轉(zhuǎn)換的十進制 小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部 分為分為0 0或達到要求的精度為或達到要求的精度為 止。每次所得的整數(shù)部分止。每次所得的整數(shù)部分 即為二進制數(shù)位，最初得即為二進制數(shù)位，最初得 到的整數(shù)是二進制小數(shù)的到的整數(shù)是二進制小數(shù)的 最高位。這就是所謂的最高位。這就是所謂的 “乘乘2 2取整，順序排列取整，順序排列”法。法。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 2 2二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù) 將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，

27、只需按位權展開求累加和即可。將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，只需按位權展開求累加和即可。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 3 3二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)比較容易，具體方法如下：二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)比較容易，具體方法如下： 把二進制數(shù)以小數(shù)點為界向左向右每把二進制數(shù)以小數(shù)點為界向左向右每4 4位分成一組，不足位分成一組，不足4 4位位 的以的以0 0補齊。補齊。 把每組把每組4 4位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成1 1位的十六進制數(shù)。位的十六進制數(shù)。 按從左到右的次序?qū)懗鲛D(zhuǎn)

28、換結(jié)果。按從左到右的次序?qū)懗鲛D(zhuǎn)換結(jié)果。 【例【例1.4】把二進制數(shù)】把二進制數(shù)10110011.0101111轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。 解：分組：解：分組：1011 0011. 0101 1110 轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換： b 3 5 e 因此：因此：(10110011.0101111)2(b3.5e)16 十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法更簡單，只需從左到右把每十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法更簡單，只需從左到右把每 位十六進制數(shù)寫成相應的位十六進制數(shù)寫成相應的4 4位二進制數(shù)，并把結(jié)果寫在一起即可。位二進制數(shù)，并把結(jié)果寫在一起即可。 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 中國鐵道出

29、版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 應當熟記的一張表格應當熟記的一張表格 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 4 4數(shù)的書寫方法數(shù)的書寫方法 計算機中經(jīng)常使用的數(shù)的書寫方法有二進制（后綴計算機中經(jīng)常使用的數(shù)的書寫方法有二進制（后綴b b， binarybinary）、八進制（后綴，）、八進制（后綴，octaloctal或或q q，因與，因與0 0容易混淆，所以書寫容易混淆，所以書寫 印刷為印刷為q q）、十進制（后綴）、十進制（后綴d d，de

30、cimaldecimal，或者不要后綴）和十六進制，或者不要后綴）和十六進制 （后綴（后綴h h，hexhex）。）。 例：例：1010b1010b 表示二進制數(shù)。表示二進制數(shù)。 5703q 5703q 表示八進制數(shù)。表示八進制數(shù)。 2048d 2048d 表示十進制數(shù)。表示十進制數(shù)。 0a30bh 0a30bh 表示十六進制數(shù)（在匯編語言程序中由字表示十六進制數(shù)（在匯編語言程序中由字 母母a af f開頭的十六進制數(shù)前需要添加開頭的十六進制數(shù)前需要添加0 0）。 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第

31、1 1章章 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 1.2.2 機器數(shù)機器數(shù) 1.1.進位計數(shù)制進位計數(shù)制 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 在計算機中對于符號數(shù)有不同的編碼方式，通常采用兩種編碼方在計算機中對于符號數(shù)有不同的編碼方式，通常采用兩種編碼方 式：原碼、補碼。式：原碼、補碼。 1 1原碼原碼 最高位為符號位（正數(shù)為最高位為符號位（正數(shù)為0 0，負數(shù)為，負數(shù)為1 1），其他位為數(shù)值位。），其他位為數(shù)值位。 2 2補碼補碼 正數(shù)的補碼與原碼相同；負數(shù)的補碼則是符號位取正

32、數(shù)的補碼與原碼相同；負數(shù)的補碼則是符號位取1 1，數(shù)值位逐位，數(shù)值位逐位 取反，末位加取反，末位加1 1。 3 3補碼數(shù)的表示范圍補碼數(shù)的表示范圍 當當n n8 8時數(shù)的表示范圍是：時數(shù)的表示范圍是：-128n+127-128n+127。超出為溢出。超出為溢出 當當n n1616時數(shù)的表示范圍是：時數(shù)的表示范圍是：-32768n+32767-32768n+32767。超出為溢出。超出為溢出 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.2.3 常用名詞術語及字符的表示常用名詞術語及字符的表示 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 （

33、1 1）位（）位（bitbit） 位是指一個二進制位，它是計算機中信息存儲的最小單位，用位是指一個二進制位，它是計算機中信息存儲的最小單位，用bitbit表示。表示。 （2 2）字節(jié)（）字節(jié)（b b） 字節(jié)指相鄰的字節(jié)指相鄰的8 8個二進制位，通常存儲器是以字節(jié)為單位存儲信息的。個二進制位，通常存儲器是以字節(jié)為單位存儲信息的。 字節(jié)用字節(jié)用b b表示。表示。 （3 3）字（）字（wordword）及字長）及字長 一個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長。在一般的微機中定義一個字長一個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長。在一般的微機中定義一個字長 為為2 2個字節(jié)個字節(jié)。字用字用w w表示。表示。 1常用的名

34、詞術語常用的名詞術語 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 計算機在處理信息時，有時需要處理字符或字符串，例如從鍵盤輸入的信息計算機在處理信息時，有時需要處理字符或字符串，例如從鍵盤輸入的信息 或打印的信息都是以字符方式處理的，因此，計算機必須能用二進制數(shù)表示字符?；虼蛴〉男畔⒍际且宰址绞教幚淼?，因此，計算機必須能用二進制數(shù)表示字符。 計算機中最常用的字符編碼是美國信息交換標準代碼（計算機中最常用的字符編碼是美國信息交換標準代碼（american standard code american standard code for infor

35、mation interchangefor information interchange，asciiascii）。）。asciiascii碼用碼用7 7位二進制數(shù)表示字符編碼。位二進制數(shù)表示字符編碼。 附錄附錄a a給出了字符的給出了字符的asciiascii碼表。碼表。 1.2 計算機中數(shù)的表示方法計算機中數(shù)的表示方法 bcd碼是用碼是用4 4位二進制數(shù)表示位二進制數(shù)表示1 1位十進制整數(shù)。表示的方法有多種，常用的是位十進制整數(shù)。表示的方法有多種，常用的是 8421bcd8421bcd碼。碼。 2. ascii碼碼 3. bcd碼碼 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理

36、與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.3.1 單片機的硬件系統(tǒng)單片機的硬件系統(tǒng) 1.3 單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng) 在單片機的應用中，需要圍繞單片機芯片以及擴展外部電路和外部芯在單片機的應用中，需要圍繞單片機芯片以及擴展外部電路和外部芯 片、連接輸入和輸出設備組建一個能完成特定應用功能的硬件組合實體，片、連接輸入和輸出設備組建一個能完成特定應用功能的硬件組合實體， 它能在編制程序的控制下完成預定的任務，稱它為單片機的硬件系統(tǒng)。它能在編制程序的控制下完成預定的任務，稱它為單片機的硬件系統(tǒng)。 它實際上就是為實現(xiàn)某一種實際應用所設計的，以單片機芯片為核心而它實際上就是為實現(xiàn)某一種實際應用所設計的，以單片

37、機芯片為核心而 組成的單片機應用系統(tǒng)的實體部分。組成的單片機應用系統(tǒng)的實體部分。 中國鐵道出版社中國鐵道出版社 單片機原理與應用單片機原理與應用第二版第二版 第第1 1章章 1.3.2 單片機的軟件系統(tǒng)單片機的軟件系統(tǒng) 單片機本身無編制程序的能力，需要借助其他微型計算機配之以相應的開發(fā)軟件單片機本身無編制程序的能力，需要借助其他微型計算機配之以相應的開發(fā)軟件 來進行編程。在單片機應用系統(tǒng)的編程中有機器語言、匯編語言和高級語言三種編程來進行編程。在單片機應用系統(tǒng)的編程中有機器語言、匯編語言和高級語言三種編程 方式：方式： （1 1）機器語言）機器語言 機器語言使用二進制代碼表示的單片機指令，用機

38、器語言構(gòu)成的程序稱為目的程機器語言使用二進制代碼表示的單片機指令，用機器語言構(gòu)成的程序稱為目的程 序（機器碼）。序（機器碼）。 （2 2）匯編語言）匯編語言 匯編語言是采用容易記憶的英文符號名（助記符）表示的機器指令，它是對機器匯編語言是采用容易記憶的英文符號名（助記符）表示的機器指令，它是對機器 語言的改進。用匯編語言編程是單片機應用中最常用的編程方式，其編寫的程序稱為語言的改進。用匯編語言編程是單片機應用中最常用的編程方式，其編寫的程序稱為 匯編語言源程序。匯編語言源程序。 （3 3）高級程序設計語言）高級程序設計語言 高級程序設計語言接近人類自然語言的語法習慣，與計算機硬件無關，用戶易于高級程序設計語言接近人類自然語言的語法習慣，與計算機硬件無關，用戶易于 學習、閱讀、掌握和使用。目前支持學習、閱讀、掌握和使用。目前支持mcs-5lmcs-5l單片機編程的高級語言有多種，如單片機編程的高級語言有多種，如c51c51等。等。 1.3 單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng) 中國鐵道出版社中國鐵道