《单片机基础知识》PPT课件.ppt

第一章单片机基础知识 1 1单片机概述 1 2数制及数码 内容提要 1 1单片机概述 一 什么是单片机单片机就是单片微型计算机 Single ChipMicrocomputer 微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成 输入设备 运算器 输出设备 控制器 存储器 这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成 CPU CPU芯片 内存条 存储器接口 存储器芯片 输入输出接口 输入输出接口芯片 定时计数器芯片 A D D A芯片 单板机 印刷电路板 单硅晶片 CPU 存储器 控制电路 定时器 时钟电路 I O口 单片机 1 体积小 重量轻 2 可靠性高 运行速度快 抗干扰能力强 3 控制功能强 使用灵活 性价比高 4 易扩展 易于开发 5 受集成度限制 片内存储器容量较小 一般内ROM在8KB以下 内RAM在256B以内 单片机是应工业测控的需要而诞生的 它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的 故又称单片微控制器 SingleChipMicrocontroller 单片机特点 以单片机为核心的应用系统广泛应用于 家用电器 工业过程控制 仪器仪表 智能武器 航空 汽车等领域 二 单片机系统的组成 单片机系统 1 2数制及数码 计算机只识别和处理数字信息 数字是以二进制数的形式表示的 它易于物理实现 同时 资料存储 传送和处理简单可靠 运算规则简单 使逻辑电路的设计 分析 综合方便 使计算器具有逻辑性 一 数制1 常用数制 1 十进制数 1985 1000 900 80 5 1 103 9 102 8 101 5 100特点 有0 9十个不同的符号 逢十进一 一般用下脚标D表示 如1985D 或无下脚标 2 二进制数 特点 有0 1两个不同的符号 逢二进一 二进制数的下脚标为B例如 对于整数 1001B 1 23 0 22 0 21 1 20 9D对于小数 0 101B 1 2 1 0 2 2 1 2 3 0 625D二进制数每一位的权是 以小数点分界 24 23 22 21 20 2 1 2 2 2 3 3 十六进制数 有0 9 A B C D E F共十六个不同的符号 逢十六进位 用下脚标 H 表示十六进制数 例 327H 3 162 2 161 7 160 807D3AB 11H 3 162 A 161 B 160 1 161 1 16 2 939 0664D 2 数制的转换 1 二进制转换为十进制数方法 按权展开 111 101B 1 22 1 21 1 20 1 2 1 0 2 2 1 2 3 4 2 1 0 5 0 125 7 625D 2 十进制数转换为二进制数方法 整数部分除二取余 小数部分乘二取整 45余数 22 1 11 0 5 1 2 1 1 0 0 1 2 2 2 2 2 2 即45 101101 2 例1 将十进制数45转换成二进制数 例2 十进制小数部分的转换 乘二取整 0 6875 2 最高位取11 3750 0 375 2 取00 750 2 取11 50 0 5 2 最低位取11 0 从上至下写成从左至右 1011 0 6875D 0 B 二进制数转换成八进制数与上述类似 3 十六进制数与二进制数之间的转换 十六进制数转换为二进制 9AB 7C5H 100110101011 011111000101B 二进制数转换十六进制数 0001101111100011 100101111000B 1BE3 978H 二 数码1 机器数与真值机器只认识二进制数 0 1 这是因为 电路状态常常有两种情况 如 电路的通 断 高电平 低电平 可用0 1表示 在机器中 这种0 1 0 1的表现形式称为机器数 机器数分为无符号数 带符号数 无符号数如 00000001 10010011 01010010 等等 范围 00H FFH 有符号数如 1010110B 1101001B 等等 01010110B 11101001B 2 机器数的编码及运算对带符号数而言 有原码 反码 补码之分 计算机内一般使用补码 1 原码将数 数码化 原数前 用0表示 原数前 用1表示 数值部分为该数本身 这样的机器数叫原码 设X 原数 则 X 原 X X0 X 原 2n 1 X X0 n为字长的位数 如 3 原 00000011B 3 原 27 3 10000011B0有两种表示方法 00000000 010000000 0原码最大 最小的表示 127 128 2 反码规定正数的反码等于原码 负数的反码是将原码的数值位各位取反 X 反 X X0 X 反 2n 1 X X0 如 4 反 4 原 00000100B 4 反 28 1 5 11111111 00000101 11111010B反码范围 128 127两个0 0 00000000B 0 11111111B 运用补码可使减法变成加法 规定 正数的补码等于原码 负数的补码求法 1 反码 12 公式 X 补 2n X X 0 如 设X 0101110B 则 X 原 10101110B则 X 补 X 反 1 11010001 00000001 11010010B如 6 补 6 原 00000110B 6 补 28 6 10000000 00000110 11111010B8位补码的范围 128 127 0的个数 只一个 即00000000而10000000B是 128的补码 原码 反码 补码对照表 见下表 3 补码补码的概念 现在是下午3点 手表停在12点 可正拨3点 也可倒拨9点 即是说 9的操作可用 3来实现 在12点里 3 9互为补码 八位二进制数所能表示的数据范围机器数无符号数原码反码补码000000000 0 0 0000000011 1 1 1 01111111127 127 127 12710000000128 0 127 12810000001129 1 126 127 11111110254 126 1 211111111255 127 0 1 4 补码的运算当X 0时 X 补 X 反 X 原 X 补 补 X 原 X 补 Y 补 X Y 补 X Y 补 X Y 补例 已知X 52Y 38求X Y方法1 减法 X Y 52 38 1400110100 0010011000001110 方法2 加法X Y X Y 补 补 X 补 Y 补 补 52 补 38 补 补 14 补 14 52 补 00110100 38 补 11011010100001110 自然丢失计算机在做算术运算时 必需检查溢出 以防止发生错误 5 运算的溢出问题由于计算机中表示数据的字长 位数 有一定限制 所以数据的表示应有一个范围 如字长8位时 补码范围 128 127若运算结果超出这个范围 便溢出 例 98 补 01100010 25 补 00011001 123 补001111011未溢出00Cs 1Cs 未溢出 85 补 01010101 47 补 00101111 132 补 10000100溢出01Cs 1Cs 溢出 错 两个正数相加和为负数 85 补 10101011 47 补 11010001 132 补 101111100溢出10Cs 1Cs错 两个负数相加和为正数 19 补 01010101 79 补 10110001 98 补 11001111未溢出11Cs 1Cs错 两个负数相加和为正数 总之 结果正确 无溢出 时 Cs 1 Cs结果错误 溢出 时 Cs 1 Cs溢出判断 溢出 Cs 1Cs 即结果是0为无溢出 1为有溢出 1 6 十进制数的编码对机器 二进制数方便 对人 二进制数不直观 习惯于十进制数 在编程过程中 有时需要采用十进制运算 但机器不认识十进制数 怎么办 可以将十进制的字符用二进制数进行编码 00000501011010111110001601101011200107011111003001181000110140100910011110这叫做二进制数对十进制编码 BCD码 上述每4位二进制数表示一个十进制字符 这4位中各位的权依次是 8 4 2 1 8421BCD码 BCD码的运算 例 18 321 00011000 0000001100011011B是非BCD码 错 需进行十进制调整 00011000 0000001100011011 个位大于9 应进1 0110 加6使进1 00100001 结果形如21 BCD码加法规则 两个BCD数相加时 某位 的和小于10则保持不变 两个BCD数相加时 某位 的和大于9 则和数应加6修正 BCD码减法规则 两个BCD数相减时 某位 的差未发生借位 则差数保持不变 两个BCD数相减时 某位 发生了借位 其差应减6修正 这里 某位 指BCD数中的 个位 十位 百位 加法举例 01100101 65 10010111 97 11111100 01100110 加66调整 101100010 162 减法举例 00110100 34 00010101 15 00011111 0110 减6调整 00011001 29 7 字符信息的表示计算机能识别0 1 0 1 这些0 1 0 1 有的代表数值 有的仅代表要处理的信息 如字母 标点符号 数字符号等文字符号 所以 计算机不仅要认识各种数字 还要能