單片微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

單片微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2一、簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：§1-1單片機(jī)概述集成電路

電子管晶體管大規(guī)模集成電路

計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向：一是向高檔機(jī)方向發(fā)展，高速、高性能二是向微型化方向發(fā)展，可靠、價(jià)廉、體積小

單片機(jī)是計(jì)算機(jī)微型化發(fā)展的一個(gè)分支，其含義：

●單片微型計(jì)算機(jī)SCM（Singlechipmicrocomputer)第2頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3

●微控制器（Microcontroller)，簡(jiǎn)寫(xiě)為MCU

MicrocontrollerUnit

●嵌入式單片機(jī)（EmbeddedMicrocontroller)定義：?jiǎn)纹瑱C(jī)是由微型計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）發(fā)展而來(lái)，把CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路集成在一塊芯片上，具有存儲(chǔ)、運(yùn)算、輸入輸出功能的計(jì)算機(jī)。二、單片機(jī)的發(fā)展歷程經(jīng)歷了4位機(jī)、8位低檔機(jī)、8位高檔機(jī)、16位機(jī)等

●4位機(jī)——1975年由美國(guó)Taxas儀器公司推出，主要用于儀表方面?！竦蜋n8位機(jī)——1976～1978年由Intel公司開(kāi)發(fā)的MCS-48系列低檔8位機(jī)，用于工業(yè)控制，推廣很快第3頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4

●高檔8位機(jī)——1978～1983年由Intel公司推出的第二代單片機(jī)MCS-51系列高檔8位機(jī)，應(yīng)用更廣泛?！?6位機(jī)——1983年Intel公司推出的MCS-96系列16位機(jī)，有準(zhǔn)16位機(jī)8098/8398/8798（內(nèi)部運(yùn)算為16位，外部接口為8位）及完全的16位機(jī)80C196?！?2位機(jī)——也在不斷出現(xiàn)并投入使用。三、單片機(jī)的應(yīng)用

1、工業(yè)控制——數(shù)控機(jī)床，數(shù)據(jù)采集，測(cè)控系統(tǒng)

2、智能儀表

3、家用電器——模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)

4、電信產(chǎn)品——手機(jī)，通信產(chǎn)品

返回第4頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5一、數(shù)制及轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)的進(jìn)位制，計(jì)數(shù)方法用不同的基數(shù)作為計(jì)數(shù)的體制，有十進(jìn)制，二進(jìn)制等§1-2數(shù)制和碼制

1、十進(jìn)制（Decimal)

以10為基數(shù)，用0、1、2……9表示，逢十進(jìn)一，如：

1275=1×103+2×102+7×101+5×100

上式叫按權(quán)展開(kāi)式

2、二進(jìn)制（Binary)

以2為基數(shù)，用0、1兩個(gè)數(shù)碼表示，逢二進(jìn)一

10011B=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20=19

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制用“除2取余逆排法”第5頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6

3、十六進(jìn)制（Hexadecimal)

用0、1……9、A、B、C、D、E、F表示，逢十六進(jìn)一

1個(gè)16進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成4位2進(jìn)制數(shù)，叫“一拉四”

4E6H=010011100110B

反過(guò)來(lái)，4位2進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成1位16進(jìn)制數(shù)，叫“四合一”

101011110011B=AF3H

16進(jìn)制數(shù)是2進(jìn)制數(shù)的縮寫(xiě)，要注意后綴標(biāo)識(shí)

16進(jìn)制與10進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換通過(guò)2進(jìn)制進(jìn)行：

（十六進(jìn)制數(shù)）

（十進(jìn)制數(shù)）

二進(jìn)制數(shù)第6頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7二、帶符號(hào)數(shù)的表示

計(jì)算機(jī)中符號(hào)是如何處理的？用數(shù)據(jù)的最高位作符號(hào)位，該位為0表示正，1為負(fù)無(wú)符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù)8位數(shù)據(jù)表示數(shù)的范圍：00H～7FH，表示正數(shù)+0～+12780H～FFH，表示負(fù)數(shù)-0～-12716位數(shù)據(jù)表示數(shù)的范圍：0000H～7FFFH，+0～+327678000H～FFFFH，-0～-32767

D7

D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)位數(shù)值位

例如：+74=01001010B=4AH-74=11001010B=CAH第7頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8三、原碼、反碼、補(bǔ)碼

1、原碼真值的概念X=+5=+0000101B

X=-5=-0000101B

由真值求原碼[X]原

=[±5]原=

00000101B

10000101B

2、反碼

如：[-24]反

=[10011000B]反=

11100111B

正數(shù)的反碼=原碼負(fù)數(shù)的反碼=符號(hào)位不變，其它位按位求反

3、補(bǔ)碼

如：[-24]補(bǔ)

=[-24]反+1=

11100111B+1

=

11101000B

正數(shù)的補(bǔ)碼=原碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼+1第8頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三9

在計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)數(shù)一般用補(bǔ)碼表示，且運(yùn)算結(jié)果也用補(bǔ)碼表示，符號(hào)數(shù)字化了，符號(hào)位參加運(yùn)算。例：35–24=11

用減法00100011B35-00011000B24

————————————————

00001011B

11

用加法00100011B35+11101000B[-24]補(bǔ)

——————————————————

1

00001011B

11

自然丟失11111011B[-5]補(bǔ)

+11111001B[-7]補(bǔ)

——————————————————

1

11110100B

補(bǔ)碼

求：

-5+（-7）=-12

結(jié)果為補(bǔ)碼，求原碼：10001011B+1=10001100=-12

第9頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三10

結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，將結(jié)果的數(shù)值部分按位求反+1，求得原碼，即結(jié)果求補(bǔ)。

計(jì)算機(jī)中只能使用二進(jìn)制數(shù)，所有在計(jì)算機(jī)中使用的字符和數(shù)字都要用特定的二進(jìn)制編碼表示，編碼方法很多，常用的有ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）和BCD碼。四、BCD碼

（BinaryCodedDecimal)

1、BCD碼的概念用四位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼的編碼方法，稱(chēng)為二-十進(jìn)制碼，即BCD碼。BCD碼表示的數(shù)叫BCD數(shù)，即二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。常用8421BCD碼：十進(jìn)制數(shù)0123456789BCD碼0000000100100011010001010110011110001001第10頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三11注意BCD數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的差別：（45）BCD=01000101B=45H

（45）2=00101101B=2DH

D7

D6D5D4D3D2D1D01286432168421請(qǐng)熟記8位二進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)重：

2、BCD碼的運(yùn)算

BCD碼運(yùn)算時(shí)，每組4位二進(jìn)制數(shù)之間應(yīng)是“逢十進(jìn)一”，但計(jì)算機(jī)只按二進(jìn)制運(yùn)算，進(jìn)位規(guī)則4位一組是“逢十六進(jìn)一”，這樣結(jié)果會(huì)出錯(cuò)，如何解決？低位BCD碼向高位BCD碼有進(jìn)位或本位>9，則在該位+6調(diào)整。第11頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三12例：用BCD碼表示并運(yùn)算47+35=8201000111B47+00110101B35

01111100B

7CH

————————————————

+

0110B

6

個(gè)位>9，+6調(diào)整

————————————————

10000010B82

例：用BCD碼表示并運(yùn)算81+9881+10011000B98

100011001B

119

————————————————

+

01100000B

60H

十位有進(jìn)位，+6調(diào)整

————————————————————

000101111001B

179

減法運(yùn)算時(shí)，有借位或>9，則-6調(diào)整。第12頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三13例：用BCD碼表示并運(yùn)算34–9=2500110100B34-00001001B9

00101011B

2BH

————————————————

-

0110B

6

個(gè)位有借位，-6調(diào)整

————————————————

00100101B25

在51單片機(jī)指令中，有專(zhuān)門(mén)的十進(jìn)制調(diào)整指令：

DAA注意只用于BCD碼加法運(yùn)算，不能用于減法運(yùn)算。

第13頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成：多板機(jī)

主板顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU第14頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三CPUCPU芯片內(nèi)存條存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器芯片輸入輸出接口輸入輸出接口芯片定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片A/D、D/A芯片單板機(jī)

印刷電路板第15頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

單硅晶片CPU存儲(chǔ)器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I/O口單片機(jī)第16頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三17第17頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三18第18頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三19第19頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

八位二進(jìn)制數(shù)所能表示的數(shù)據(jù)范圍機(jī)器數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼000000000