制圖CAD第一章教材

單片機(jī)原理與應(yīng)用1.1數(shù)和編碼1.2單片機(jī)簡(jiǎn)介1.3微型計(jì)算機(jī)的基本概念1.4嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)迄今為止，所有計(jì)算機(jī)都是以二進(jìn)制形式進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的，微型計(jì)算機(jī)也不例外。因此，對(duì)于用戶在鍵盤(pán)上輸人的十進(jìn)制數(shù)字和符號(hào)命令，微型計(jì)算機(jī)必須先把它們轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式，然后才能進(jìn)行識(shí)別、運(yùn)算和處理，最后再把運(yùn)算結(jié)果還原成十進(jìn)制數(shù)字和符號(hào)通過(guò)輸出終端顯示出來(lái)。

1.1數(shù)和編碼第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)所謂數(shù)制是指數(shù)的制式，是人們利用符號(hào)表示數(shù)的一種科學(xué)方法。數(shù)制有很多種，微型計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制有

十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1．十進(jìn)制(Decimal)

(1)它有0～9十個(gè)不同的數(shù)碼，這是構(gòu)成所有十進(jìn)制數(shù)的基本符號(hào)。

(2)它是逢十進(jìn)位的。在十進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)過(guò)程中，當(dāng)某位計(jì)滿10時(shí)就要向它鄰近高位進(jìn)一。任何一個(gè)十進(jìn)制數(shù)都可以展開(kāi)成冪級(jí)數(shù)形式。

例：123.45=l×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2

1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)十進(jìn)制數(shù)的一般表達(dá)示為：ND=dn-1×10n-1+dn-2×10n-2+…+d0×100+d-1×10-1+…D是十進(jìn)制（Decimal）的英文縮寫(xiě)，表示采取的數(shù)制是十進(jìn)制；n表示十進(jìn)制記數(shù)的總位數(shù)；dn-1表示該十進(jìn)制數(shù)第n-1位的值。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)(1)它共有O和l兩個(gè)數(shù)碼，任何二進(jìn)制數(shù)都是由這兩個(gè)數(shù)碼組成的。(2)它的基數(shù)為2，進(jìn)位規(guī)則是“逢二進(jìn)一”，借位規(guī)則是“借一當(dāng)二”。2．二進(jìn)制(Binary)1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

二進(jìn)制的一般表達(dá)式為：

NB=bn-1×2n-1+bn-2×2n-2+…+b0×20+b-1×2-1+…

B為二進(jìn)制(Binary)的英文縮寫(xiě)，表示采用的是二進(jìn)制的記數(shù)方式；n表示二進(jìn)制記數(shù)的總的位數(shù)；bn-1表示該二進(jìn)制數(shù)第n-1位的值。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)(1)O、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F等16個(gè)數(shù)碼，任何一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)都是由其中的一些或全部數(shù)碼構(gòu)成。 (2)基數(shù)為16，進(jìn)位規(guī)則是“逢十六進(jìn)一”，借位規(guī)則是“借一當(dāng)十六”。3．十六進(jìn)制(Hexadecimal)1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)十六進(jìn)制的一般表達(dá)式為：NH=hn-1×16n-1+hn-2×16n-2+…+h0×160+h-1×16-1+…

H是十六進(jìn)制(Hexadecimal)的英文縮寫(xiě)，表示采用的是十六進(jìn)制的記數(shù)方式；N表示用十六進(jìn)制記數(shù)的總的位數(shù)；hn-1表示該十六進(jìn)制數(shù)第n-1位的值。1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)整數(shù)小數(shù)十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制0123456789101112131415160000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111100000123456789ABCDEF1000.50.250.1250.06250.03120.01552500.10.010.0010.00010.000010.00000100.80.40.20.10.080.04部分十進(jìn)制、二進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)對(duì)照表1.1.1微型計(jì)算機(jī)的數(shù)制

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1、計(jì)算機(jī)中正、負(fù)數(shù)的表示法

在計(jì)算機(jī)中符號(hào)“+”、“-”要用一位二進(jìn)制數(shù)表示。8位微型計(jì)算機(jī)中約定，最高位D7表示符號(hào)，其它7位表示數(shù)值。8位微機(jī)中的帶符號(hào)數(shù)1.1.2編碼

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)一個(gè)帶符號(hào)數(shù)在計(jì)算機(jī)中可以分別用原碼、反碼、或補(bǔ)碼三種方法表示，習(xí)慣上把計(jì)算機(jī)中存放的數(shù)稱作機(jī)器數(shù)。原碼、反碼、補(bǔ)碼都是機(jī)器數(shù)。其中，負(fù)數(shù)采用反碼或補(bǔ)碼表示的目的是將負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)化為正數(shù)，使減法操作轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭兊募臃ú僮?。在?jì)算機(jī)系統(tǒng)中均采用補(bǔ)碼表示負(fù)數(shù)。1.1.2編碼

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)(1)原碼凡是正數(shù)符號(hào)位用0表示，負(fù)數(shù)符號(hào)位用1表示,而數(shù)值位保持原樣的機(jī)器碼稱為原碼。正數(shù)

x=+4=+0000100B[x]原=00000100B

負(fù)數(shù)

x=-4=-0000100B[x]原=10000100B

1.1.2編碼

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)反碼對(duì)于正數(shù)，符號(hào)位為“0”，數(shù)值部分保持不變對(duì)于負(fù)數(shù)，除在符號(hào)位上表示“1”外，其數(shù)值部分的各位都取相反的數(shù)碼，即“0”變“1”、“1”變“0”正數(shù)的反碼表示與它的原碼相同負(fù)數(shù)的反碼由其對(duì)應(yīng)的絕對(duì)值按位求反后得到(2)反碼正數(shù)x=+4=+0000100B[x]反=00000100B負(fù)數(shù)x=-4=﹣0000100B[x]反=11111011B1.1.2編碼第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)(3)補(bǔ)碼補(bǔ)碼對(duì)于正數(shù)，符號(hào)位為“0”，數(shù)值部分保持不變；對(duì)于負(fù)數(shù)，除了在符號(hào)位上表示“1”外，其數(shù)值部分的各位都取它相反的數(shù)碼，然后在最低位加“1”。正數(shù)X=+4=+0000100B[X]補(bǔ)=00000100B負(fù)數(shù)

X=-4=-0000100B[X]補(bǔ)=[x]反+1=11111011+1=11111100B1.1.2編碼第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（1）ASCⅡ碼2、字符的編碼用7位二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)字、字母和符號(hào),共128個(gè)。26個(gè)大寫(xiě)和26個(gè)小寫(xiě)的英文字母、0~9十個(gè)數(shù)字專(zhuān)用字符(如“：”、“！”、“%”)控制字符(如換行、換頁(yè)、回車(chē))。1.1.2編碼第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（2）BCD碼二進(jìn)制表示的十進(jìn)制數(shù)，簡(jiǎn)稱二-十進(jìn)制數(shù),又稱BCD碼（BinaryCodedDecimal）。用標(biāo)識(shí)符[…]BCD表示。4位二進(jìn)制數(shù)可表示16種狀態(tài),十進(jìn)制數(shù)只有0~9十個(gè)字符，所以舍去了1010~1111這6種狀態(tài)，用余下的的10種狀態(tài)來(lái)表示0~91.1.2編碼第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)十進(jìn)制數(shù)二-十進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)二-十進(jìn)制00000810001000191001200101010（非法）300111011（非法）401001100（非法）501011101（非法）601101110（非法）701111111（非法）二-十進(jìn)制對(duì)應(yīng)表1.1.2編碼第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1單片機(jī)的發(fā)展歷史1.2

單片機(jī)簡(jiǎn)介1．4位單片機(jī)階段2．8位單片機(jī)階段3．16位單片機(jī)階段4．32位單片機(jī)第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.2.2單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用（1）優(yōu)異的性價(jià)比（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性（3）運(yùn)行速度塊、控制功能強(qiáng)（4）開(kāi)發(fā)使用方便、易于產(chǎn)品化

1.單片機(jī)的特點(diǎn)第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2.單片機(jī)的應(yīng)用(1)工業(yè)控制。如數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線控制(2)儀器儀表。如醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。(3)計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與智能接口。如圖形終端機(jī)(4)商用產(chǎn)品。如自動(dòng)售貨機(jī)、電子收款機(jī)(5)家用電器。如微波爐、電視機(jī)、空調(diào)1.2.2單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.3

微型計(jì)算機(jī)的基本概念1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成1.計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)一般由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出裝置4部分組成;運(yùn)算器、內(nèi)存儲(chǔ)器和控制器稱為主機(jī)部分;輸入、輸出裝置、外存儲(chǔ)器等稱為外部設(shè)備，它們統(tǒng)稱為硬件。第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（1）運(yùn)算器a、是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算;

b、計(jì)算機(jī)至關(guān)重要，主要指標(biāo)有字長(zhǎng)、運(yùn)算、速度;c、由核心部件的加法器和寄存器等組成;d、字長(zhǎng)是指運(yùn)算器中寄存器的位數(shù)，運(yùn)算速度是計(jì)算器運(yùn)算速度，取決于存儲(chǔ)器的存取速度.1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（2）存儲(chǔ)器a、實(shí)際上是一種記憶裝置，存放原始數(shù)、程序、指令及中間結(jié)果的裝置;b、存儲(chǔ)容量是存儲(chǔ)器的一個(gè)重要指標(biāo);c、存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器,按功能又可分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器.1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（3）控制器a、使各部分聯(lián)系和使計(jì)算過(guò)程自動(dòng)化的裝置；b、是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞，按事先安排好的指令進(jìn)行工作，控制計(jì)算機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)過(guò)程；c、控制器的基本任務(wù)是取指令、分析指令、執(zhí)行指令；d、組成部件有指令計(jì)算器、指令寄存器、操作碼譯碼器、節(jié)拍脈沖發(fā)生器、操作控制器等.1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（4）輸入與輸出裝置a、輸入裝置是輸入原始數(shù)據(jù)和程序的裝置，把數(shù)據(jù)和指令變成電脈沖送入計(jì)算機(jī)里；b、輸出裝置恰好相反，把電脈沖變成人們能識(shí)別的形式輸送出來(lái)，常用的有打印機(jī)、蔭投射線管顯示器。1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2.微型計(jì)算機(jī)的組成1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)3.計(jì)算機(jī)總線（1）地址總線（AddressBus，簡(jiǎn)稱AB）（2）數(shù)據(jù)總線（DataBus，簡(jiǎn)稱DB）（3）控制總線（ControlBus，簡(jiǎn)稱CB）1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.3.2微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

1.指令控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種操作的命令稱為指令；指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成；指令格式：[標(biāo)號(hào)]：操作碼[操作數(shù)]；注釋

例如：MOVA，＃80H ；該指令表示把立即數(shù)80H送累加器A。第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2.程序計(jì)算55+56+59+12＝？程序如下：

MOVA,#55;將立即數(shù)55送入累加器AADDA,#56;A的內(nèi)容55與數(shù)56相加，

ADDA,#59;A的內(nèi)容111與數(shù)59相加

ADDA,#12;A的內(nèi)容170與數(shù)12相加1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)3.機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言

（1）計(jì)算機(jī)機(jī)器語(yǔ)言（2）計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言

（3）計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言1.3.1微型計(jì)算機(jī)的組成第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.4嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)

1.4.1嵌入式系統(tǒng)定義以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)軟硬件可裁剪的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.嵌入式微處理器的特點(diǎn)（1）對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力；（2）具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能；（3）可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)；（4）嵌入式微處理器功耗低。1.4.1嵌入式系統(tǒng)定義第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2.嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合也越來(lái)越緊密；（2）技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)；（3）硬