单片机原理及应用 第一章

1、主主 讲讲 刘刘 小小 英英华中科技大学光学与电子信息学院华中科技大学光学与电子信息学院Email:1.0 1.0 课程简介课程简介1.1 1.1 计算机原理概述计算机原理概述1.2 1.2 二进制数在计算机中的应用二进制数在计算机中的应用1.3 1.3 程序设计常用进制数程序设计常用进制数1.4 BCD1.4 BCD码与码与ASCIIASCII码码 n先行课程先行课程qC C语言程序设计语言程序设计q大学计算机基础大学计算机基础q电子技术基础电子技术基础模拟部分模拟部分q电子技术基础电子技术基础数字部分数字部分n后续课程后续课程q现代现代DSPDSP技术技术q嵌入式系统嵌入式系统q自动控制原

2、理自动控制原理1.0 1.0 课程简介课程简介1.1. 什么是单片机？什么是单片机？n单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成了单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成了CPUCPU、存储器存储器(RAM(RAM、ROM)ROM)、定时器、定时器/ /计数器、中断控制、输入计数器、中断控制、输入/ /输输出接口、系统时钟和系统总线等电路的微型计算机。出接口、系统时钟和系统总线等电路的微型计算机。n单片机有别于通用型微型计算机，它是专门为控制和智能单片机有别于通用型微型计算机，它是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。仪器设计的一种集成度很高的微型计算机。2. 2. 为什么以

3、为什么以 MCSMCS5151系列单片机作为教学背景机型？系列单片机作为教学背景机型？n结构极为典型，极具代表性结构极为典型，极具代表性 n教学配套资源丰富教学配套资源丰富 n门槛低，适合于初学者门槛低，适合于初学者 3. 3. 通过学习掌握哪些知识通过学习掌握哪些知识? ?培养哪些方面的能力培养哪些方面的能力? ? 以以MCS-51MCS-51系列单片机作为背景机型，系统地介绍单片机系列单片机作为背景机型，系统地介绍单片机的工作原理、指令系统和硬件体系结构。建立微机系统的整的工作原理、指令系统和硬件体系结构。建立微机系统的整体概念，掌握汇编语言程序设计方法，掌握中断、定时体概念，掌握汇编语言

4、程序设计方法，掌握中断、定时/ /计计数器、接口扩展以及基本接口电路设计和系统调试方法，具数器、接口扩展以及基本接口电路设计和系统调试方法，具备应用光、机、电、算方面的知识完成小型单片机应用系统备应用光、机、电、算方面的知识完成小型单片机应用系统设计的能力。设计的能力。重基础重基础坚实的理论基础坚实的理论基础 强实践强实践+综合的实践能力综合的实践能力4. 4. 教学学时设计教学学时设计n 理论课程：理论课程：5656学学n 实验课程：实验课程：1616学时学时 普适性实验：含基础和综合设计型实验（每次普适性实验：含基础和综合设计型实验（每次4 4学时，分学时，分4 4次完成）。专题型实验次完

5、成）。专题型实验3 3周（选做）周（选做） 5. 5. 考核方式考核方式单片机原理及应用：单片机原理及应用： 综合成绩综合成绩= =卷面考试卷面考试60%+60%+（测验（测验+ +课堂）课堂）20% + 20% + 作业作业20% 20% 微机实验：微机实验： 综合成绩综合成绩= =卷面考试卷面考试30%+30%+（代码（代码+ +操作操作+ +报告）报告）70%70%教材及参考书教材及参考书n徐汉斌，单片机原理及应用徐汉斌，单片机原理及应用, , 华中科技大学（教材）华中科技大学（教材）2013 ;2013 ;n胡乾斌胡乾斌, ,单片微型计算机原理与应用单片微型计算机原理与应用, ,华中科

6、技大学华中科技大学，2006 ;2006 ;n麦肯锡麦肯锡（MacKenizieMacKenizie, ,I.SI.S. .）著，）著，80518051微控制器教程（第三微控制器教程（第三版）版）（美），清华大学出版社，（美），清华大学出版社，2005;2005;n欧伟明欧伟明. .单片机原理与应用系统设计单片机原理与应用系统设计，电子工业出版社，电子工业出版社，2009;2009;n何立民何立民, ,单片机应用系统设计，系统配置与接口技术，北京单片机应用系统设计，系统配置与接口技术，北京航空航天大学出版社航空航天大学出版社，2003 ;2003 ;n先锋工作室先锋工作室. .单片机程序设计实

7、例单片机程序设计实例. .清华大学出版社，清华大学出版社，20032003。专业网站：专业网站： http:/ : 新华龙电子 http:/ ：中国电子网 重要51系列单片机及器件供应商 http:/ （Silicon Laboratories ） http:/ http:/ http:/ （华邦公司） http:/www.maxim- （美信公司） 1.1 1.1 计算机原理概述计算机原理概述 19461946年，美籍匈牙利数学家年，美籍匈牙利数学家冯冯诺依曼诺依曼提出了提出了“程序存储程序存储”和和“二进制运算二进制运算”的思想，构建了的思想，构建了计算机由运算器、控制器、存计算机由运算器

8、、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。这一计算机的经典结构。1.1.1 1.1.1 微型计算机概况微型计算机概况nCPUCPU（包含（包含运算器运算器和和控制器控制器） 执行程序、对数据信息进行处理、对整个系统进行控制。执行程序、对数据信息进行处理、对整个系统进行控制。n存储器存储器 包括包括随机存取随机存取存储器（存储器（RAMRAM）和）和只读只读存储器（存储器（ROMROM），存储器），存储器用来存放程序和数据。用来存放程序和数据。n输入输入/ /输出（输出（I/OI/O）接口电路）接口电路 实现微处理器与外部设备的连接，完成微型机与外

9、界之间的实现微处理器与外部设备的连接，完成微型机与外界之间的信息联系。信息联系。n总线总线 是用来传送信息的，它为是用来传送信息的，它为CPUCPU和其他部件之间提供数据、地和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。包含三种不同功能的总线：址和控制信息的传输通道。包含三种不同功能的总线： 地址总线地址总线 AB(Address Bus)AB(Address Bus)，专门用来传送地址信息，专门用来传送地址信息，它是它是由由CPUCPU发出的，因而是单向的。它的位数决定了发出的，因而是单向的。它的位数决定了CPUCPU可直接寻址可直接寻址的内存范围。的内存范围。 数据总线数据总线 DBD

10、B（Data BusData Bus），），用于传送数据信息，用于传送数据信息，数据既可数据既可以从以从CPUCPU传送到存储器或输入传送到存储器或输入/ /输出接口，也可以从存储器或输输出接口，也可以从存储器或输入入/ /输出接口传送到输出接口传送到CPUCPU，因而数据总线是双向的。，因而数据总线是双向的。 控制总线控制总线 CBCB（Control BusControl Bus），用来传送控制信号，用来传送控制信号，一种一种是由是由CPUCPU发出到存储器和输入发出到存储器和输入/ /输出接口电路的控制信号，另一输出接口电路的控制信号，另一种则是由输入种则是由输入/ /输出接口电路送往输

11、出接口电路送往CPUCPU的控制信号。的控制信号。1.1.2 1.1.2 微处理器、微型计算机及微型计算机系统微处理器、微型计算机及微型计算机系统1 1. . 微处理器微处理器(Microprocessor)(Microprocessor)2 2. . 微型计算机微型计算机 微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器、输入微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/ /输出接口电路和系统总线所组成的计算机。输出接口电路和系统总线所组成的计算机。 把计算机的把计算机的运算器运算器（包含一组寄存器）和（包含一组寄存器）和控制器控制器集成在集成在一块芯片上所构成的器件称为一块芯片上所构成的器件

12、称为微处理器微处理器。简称。简称CPUCPU或或MPUMPU。3 3. . 微型计算机系统微型计算机系统 微型计算机系统微型计算机系统包括包括硬件硬件和和软件软件两大部分，它是以微两大部分，它是以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备组成的。型计算机为主体，配上系统软件和外部设备组成的。 系统软件系统软件包括包括操作系统操作系统和系统和系统应用程序应用程序，如编辑程序、，如编辑程序、汇编程序、编译程序、调试程序、用户应用程序等。汇编程序、编译程序、调试程序、用户应用程序等。 外部设备外部设备用来使微型机实现数据的输入和输出。最通用来使微型机实现数据的输入和输出。最通用的外部设备有键盘、显示器

13、、磁盘控制器和打印机等。用的外部设备有键盘、显示器、磁盘控制器和打印机等。当计算机用于生产过程的控制时，硬件还应包括过程控制当计算机用于生产过程的控制时，硬件还应包括过程控制I/OI/O通道，通常将它与外部设备统称为外围设备，简称外通道，通常将它与外部设备统称为外围设备，简称外设。设。 4. 4. 微处理器微处理器、微型计算机微型计算机或或微型计算机系统微型计算机系统之间的关系之间的关系1.1.3 1.1.3 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程 1 1. . 微处理器的指令系统和程序编制微处理器的指令系统和程序编制 指令的集合或指令的全体称为指令的集合或指令的全体称为指令系统指令系统(I

14、nstruction (Instruction System)System)。所谓。所谓程序程序就是采用指令系统中的指令根据题目要求就是采用指令系统中的指令根据题目要求排列起来的有序指令的集合。程序的编制称为排列起来的有序指令的集合。程序的编制称为程序设计程序设计。通常，。通常，设计人员是采用指令的汇编符设计人员是采用指令的汇编符( (即助记符即助记符) )形式编程的，这种程形式编程的，这种程序设计称之为序设计称之为汇编语言程序设计汇编语言程序设计。 2 2 微型计算机执行程序的过程微型计算机执行程序的过程 现以现以Y Y5+105+10求和程序来说明微型计算机的工作过程。求和程序来说明微型计

15、算机的工作过程。 ORG 2000H ORG 2000H 74 74 05 MOV A05 MOV A，#05H #05H ；数；数5 5送送A A 24 24 0A ADD A0A ADD A，#OAH #OAH ；进行；进行5+105+10运算，结果存运算，结果存A A中中 80 80 FE SJMP $ FE SJMP $ ；动态暂停；动态暂停 运算器控制器微处理器结构框图微处理器结构框图2000H 程序计数器地址寄存器数据寄存器指令寄存器指令译码器算术逻辑部件2000H 0111010001110100011101002001H 执行MOV指令指令译码器指令寄存器数据寄存器程序计数器地

16、址寄存器2001H 00000101000001012002H 2002H 00100100001001002003H 执行ADD指令00100100000001012003H 000010102004H 执行ADD指令00000101 000010.1.4. 单片机的发展及应用单片机的发展及应用 单片微型计算机：单片机是在一块超大规模集成电路芯片单片微型计算机：单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成了上，集成了CPUCPU、存储器、存储器(RAM(RAM、ROM)ROM)、定时器、定时器/ /计数器、中断控制、计数器、中断控制、输入输入/ /输出接口、系统时钟和系统总线

17、等电路的微型计算机。输出接口、系统时钟和系统总线等电路的微型计算机。就就其组成而言，一块单片机芯片就是一台计算机。其组成而言，一块单片机芯片就是一台计算机。1. 1. 单片机的特点：单片机的特点：n有优异的性能价格比。有优异的性能价格比。n集成度高、体积小、有很高的可靠性。集成度高、体积小、有很高的可靠性。n控制功能强。控制功能强。n单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范、容易构成各单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范、容易构成各种规模的应用系统。种规模的应用系统。2. 2. 单片机的发展概况单片机的发展概况n第一阶段（第一阶段（1971974 4-197-1976 6）：）：起步阶段起步阶

18、段FairchildFairchild公司的公司的F8F8。n第二阶段（第二阶段（1976-19781976-1978）：单片机发展阶段，单片机发展阶段，以以IntelIntel公司的公司的MCS-48MCS-48为代表。为代表。n第三阶段（第三阶段（1971979 9- - 19821982）：）：单片机成熟阶段，单片机成熟阶段，IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51，MotorolaMotorola公司的公司的68016801和和ZliogZliog公司的公司的Z8Z8等。等。n第四阶段（第四阶段（19198383- - ）：）：8 8位单片机巩固发展，位单片机巩固发展，

19、1616位单片机位单片机MCS-96MCS-96推出，推出，3232位单片机进入实用阶段，位单片机进入实用阶段，大力发展控制功能，大力发展控制功能，集成系统所需的外部接口。集成系统所需的外部接口。 向着大容量、高性能化；低价格化和外围电路内装化，向向着大容量、高性能化；低价格化和外围电路内装化，向 片上系统片上系统SoC SoC 和和 DSPDSP（digital signal processordigital signal processor）等方向）等方向发展。发展。3. 3. 单片机的应用单片机的应用n 智能仪器仪表智能仪器仪表n 机电一体化产品机电一体化产品n 实时工业控制实时工业控制

20、n 分布式系统的前端模块分布式系统的前端模块n 通信领域通信领域 n 物联网物联网1.2 1.2 二进制数在计算机中的应用二进制数在计算机中的应用1.2.1 1.2.1 二进制数二进制数1 1. . 进位计数制进位计数制 按进位方式实现计数的一种规则，简称为进位制或数制。按进位方式实现计数的一种规则，简称为进位制或数制。数制有两个基本要素：数制有两个基本要素： 基数基数：表示某种进位制所具有的数字符的个数以及进位：表示某种进位制所具有的数字符的个数以及进位的规则。的规则。 位权位权( (简称权简称权) )：表示一个进位计数制的数中不同数位上：表示一个进位计数制的数中不同数位上数字的单位数值，数

21、字的单位数值，第第i i位的权即为基数的位的权即为基数的i i次幂次幂。n 十进制十进制 十进制数的十进制数的基数基数为为1010，由，由0-90-9十个数字符，逢十进一。十个数字符，逢十进一。 十进制的表示方式：十进制的表示方式： 其中其中m m表示小数位的位数，表示小数位的位数，n n表示整数的位数，表示整数的位数，K K为为0-90-9。 2110101210111()10101010101010nnnnmmniiimNKkKKKKKn二进制二进制基数为基数为2 2的数制为二进制，有的数制为二进制，有0 0、1 1两个数字符，逢二进一。两个数字符，逢二进一。任何一个二进制数任何一个二进制

22、数N N可以表示为：可以表示为： 其中其中m m、n n的含义与上述相同，的含义与上述相同，K K为为0-10-1。 211021210111()2222222nnnnmmniiimNKkKKKKK1.2.2 1.2.2 计算机中二进制数的存储单位计算机中二进制数的存储单位1 1. . 位（位（BitBit） 位是计算机所能表示的最小数据单位，即位是计算机所能表示的最小数据单位，即1 1位二进制数位二进制数1 1或者或者0 0。2 2. . 字节（字节（ByteByte） 8 8位二进制数称为一个字节位二进制数称为一个字节, ,最基本的数据单位。最基本的数据单位。 3 3. . 字（字（Wor

23、dWord）（用于衡量计算机一次性处理数据的能力）（用于衡量计算机一次性处理数据的能力） 1616位二进制数称为一个字。位二进制数称为一个字。1 1个字有个字有2 2个字节。个字节。视视CPUCPU不同，字在内存中有两种不同的存放方式：不同，字在内存中有两种不同的存放方式：顺序存放顺序存放，即字的高，即字的高8 8位位( (高字节高字节) )存放在低地址单元，低存放在低地址单元，低8 8位位( (低字节低字节) )存放在高地址单元（高位在前，低位在后）存放在高地址单元（高位在前，低位在后）逆序存放逆序存放，即字的低字节存放在低地址单元，高字节存放，即字的低字节存放在低地址单元，高字节存放在高地

24、址单元。（低位在前，高位在后）在高地址单元。（低位在前，高位在后） 1.2.3 1.2.3 机器数的表示形式机器数的表示形式1 1. . 机器数和真值机器数和真值 在计算机中，将在计算机中，将“+ +”、“- -”符号数字化，符号数字化，用用“0 0”表表示示“+ +”号，用号，用“1 1”表示表示“- -”号。号。这样的数称为机器数，这样的数称为机器数，而把机器数所代表的数的实际值称为机器数的真值。而把机器数所代表的数的实际值称为机器数的真值。例如例如: : 真真 值值 x1x1+1001001 x2+1001001 x2-1001001-1001001 机器数机器数 x1x10100100

25、1 x201001001 x211001001110010012 2. . 无符号数与有符号数的机器数表示无符号数与有符号数的机器数表示 无符号数只表示数值大小，常用于表示无符号数只表示数值大小，常用于表示无正负概念的数、无正负概念的数、代码代码和存储器的和存储器的地址地址。 有符号数具有正负的概念，用有符号数具有正负的概念，用“0”0”或者或者“1”1”放到表示放到表示数值大小的数码序列最前面来表示正负数。数值大小的数码序列最前面来表示正负数。3 3. . 小数的表示小数的表示 小数点通常有两种表示方法：小数点通常有两种表示方法：定点表示法定点表示法和和浮点表示法浮点表示法。 在定点表示法中

26、，小数点的位置是固定不变的，它是事先在定点表示法中，小数点的位置是固定不变的，它是事先约定好的，不必用符号表示。约定好的，不必用符号表示。 通常，将小数点固定在数值部分的最高位之前或最低值之通常，将小数点固定在数值部分的最高位之前或最低值之后，后， 前者将数表示为纯小数，后者将数表示为纯整数。前者将数表示为纯小数，后者将数表示为纯整数。.4 机器数的原码、反码与补码机器数的原码、反码与补码 计算机中带符号数有三种表示方法：计算机中带符号数有三种表示方法： 原码、反码、补码原码、反码、补码。 在这三种机器数的表示形式中，符号位的规定相同，在这三种机器数的表示形式中，符号位的规定相

27、同，仅是数值部分的表示形式不同。仅是数值部分的表示形式不同。1 1. . 原码原码 正数的符号位用正数的符号位用“0 0”表示，负数的符号位用表示，负数的符号位用“1 1”表示，其余数字位表示数值本身。表示，其余数字位表示数值本身。例例: : x x1 1+1101101 +1101101 x1x1原原0 011011011101101 x x2 2-1101101 x2-1101101 x2原原1 111011011101101n 0 0在原码表示中有下列两种形式：在原码表示中有下列两种形式：+0+0原原0000 0000 -00000 0000 -0原原1000000010000000n

28、数数0 0的原码表示不是唯一的的原码表示不是唯一的。对于。对于8 8位二进制数来说，位二进制数来说， 原码可表示的数的范围是原码可表示的数的范围是 -127-127 +127+127。 2. 反码反码 正数的反码和正数的原码相同。正数的反码和正数的原码相同。 负数的反码其符号位为负数的反码其符号位为1 1，其余各位逐位取反，即，其余各位逐位取反，即0 0变为变为1 1，1 1变为变为0 0。例如例如: : x x1 1= = +1101101 x1+1101101 x1原原 0 011011011101101 xx1 1 反反 0 011011011101101x x2 2= = -11011

29、01 x2-1101101 x2原原 1 11101101 1101101 xx2 2 反反 1 100100100010010当当x=x=0 0时，时，xx反反也有两种表示形式即：也有两种表示形式即：+0000000+0000000反反=00000000=00000000-0000000-0000000反反=11111111=11111111在反码表示中，在反码表示中，“0 0”的表示也不是唯一的表示也不是唯一的。的。8 8位二进制数位二进制数反码所能表示的数的范围是反码所能表示的数的范围是 -127-127 - - +127+127。 3. 补码补码正数的补码与正数的原码相同，正数的补码与

30、正数的原码相同， 负数的补码等于负数的反码加负数的补码等于负数的反码加1 1。 例如：例如： x x1 1= = +1101101 x+1101101 x1 1 原原 0 01101101 1101101 x x1 1 反反 0 01101101 1101101 xx1 1 补补 0 011011011101101 x x2 2= = -1101101-1101101 x x2 2 原原 1 111011011101101 xx2 2 反反 1 100100100010010 x x2 2 补补 1 10010010010011 1（0 0）补补= =（+0+0）补补= =（-0-0）补补=0

31、0000000=00000000n 采用补码，采用补码，0 0的表示是唯一的，在微机中普遍采用补码来表的表示是唯一的，在微机中普遍采用补码来表示带符号的数。示带符号的数。n 采用补码表示，可以把减法运算变成加法运算。采用补码表示，可以把减法运算变成加法运算。在求和的在求和的计算中，需要将运算结果产生的进位丢掉，计算中，需要将运算结果产生的进位丢掉，才能得到正确的才能得到正确的结果，其结果，其结果亦为补码表示。结果亦为补码表示。 例如例如: : 21-1521-1521+-1521+-15补补 n 8 8位二进制数补码所能表示的数的范围是位二进制数补码所能表示的数的范围是-128 -128 -

32、- +127+127。 1. . 正数的原码正数的原码= =反码反码= =补码补码2 2. . 负数的原码、反码、补码各不相同，但符号位一定为负数的原码、反码、补码各不相同，但符号位一定为1 1负数负数 补码补码= =模（量程）模（量程）- -正数原码正数原码 = =反码反码+1+1 例如：（例如：（+36H+36H）补补= =（+36H+36H）原原= =（0011 01100011 0110）B B（-36H-36H）补补= =（-36H-36H）反反+1=+1=（1100 10101100 1010）B B（-36H-36H）补补= = 100H - 100H - （+36H+36H）原

33、原 = =（1100 10101100 1010）B B.5 二进制数的运算二进制数的运算1 1. . 二进制算术运算二进制算术运算 加、减、乘、除加、减、乘、除2 2. . 二进制逻辑运算二进制逻辑运算 与、或、非、异或与、或、非、异或1.3 1.3 程序设计常用进制数程序设计常用进制数 .1 十六进制数与十进制数十六进制数与十进制数 十六进制的数码为十六进制的数码为0 0、1 1、2 2、3 3，9 9，A A、B B、C C、D D、E E、F F，逢十六进一，十六进制的，逢十六进一，十六进制的基数为基数为1616，其，其位权位权依依次为：次为：1616n

34、-1n-1, 16, 16n-2n-2,16,161 1，16160 0,16,16-m-m 例如：十六进制数例如：十六进制数 （A7F.BA7F.B）H H=10=1016162 2+7+716161 1+15+1516160 0+11+111616-1-1 为了区别不同的数制，通常在数字后面加一个后缀为了区别不同的数制，通常在数字后面加一个后缀(H(H,D,D或或B)B)；H H表示十六进制表示十六进制, , D D表示十进制数表示十进制数, ,B B表示二进制。表示二进制。 例如，例如，101 01010101 01010B B为二进制数，为二进制数，8F8FH H为十六进制数。为十六进

35、制数。.2 数制转换数制转换* * 十进制、二进制、十六进制对照表十进制、二进制、十六进制对照表 不同数制只是描述数的不不同数制只是描述数的不同方式。同方式。 同一个数可以用不同的进同一个数可以用不同的进位制来表示，它们可以相互位制来表示，它们可以相互转换。转换。 应该保证转换前、后所表应该保证转换前、后所表示的数值是相等的，或者在示的数值是相等的，或者在满足规定的误差范围内近似满足规定的误差范围内近似相等。相等。 1. 1. 十进制转换为二进制十进制转换为二进制n 十进制整数转化为二进制整数十进制整数转化为二进制整数转换方法：除基取余。转换方法：除基取余。即不断地用即不断地用

36、2 2去除待转换的十进制数，将每次所得去除待转换的十进制数，将每次所得的余数（的余数（0 0或或1 1）依次记为）依次记为K K0 0、K K1 1、，直到商等于直到商等于0 0为止为止，最后一次余，最后一次余数记作数记作K Kn-ln-l，则，则K Kn-1n-1K Kn-2n-2K K1 1K K0 0为转换后的二进制数。为转换后的二进制数。HEXDEC将16进制数按权展开相加，结果即为10进制数。HEXDEC对10进制数进行除16取余，将所得的余数按产生的顺序从右向左排列即可。A83CH = 10163+8162 +316+12 = 430681234561616160771642482

37、16E3016110123456 = 1E240HBINDEC将2进制数按权展开相加，结果即为10进制数。BINDEC对10进制数进行除2取余，将所得的余数按产生的顺序从右向左排列即可。 101101010101B = 1211+129+128 +126 +124 +122 +1= 2901123222161103021152173123 = 1111011B211210n 十进制小数转换为二进制小数十进制小数转换为二进制小数 转换方法：乘基取整。转换方法：乘基取整。就是不断地用就是不断地用2 2去乘要转换的十进制小数，将每次所得的去乘要转换的十进制小数，将每次所得的整数（整数（0 0或者或者

38、1 1），）， 依次记作依次记作K K-1-1、K K-2-2、。若乘积的小数。若乘积的小数部分最后为部分最后为0 0，那么最后一次乘积的整数部分记为，那么最后一次乘积的整数部分记为K K-m-m；若；若乘积的小数部分最后不可能为乘积的小数部分最后不可能为0 0，则只要换算到满足所需，则只要换算到满足所需要的精度为止。要的精度为止。例：将（例：将（0.625)D转换为二进制数。转换为二进制数。0.625 2 1.25 2 0.5 2 1.0 取整：取整： 高位高位 低位低位转换结果：转换结果：(0.625)D = (0.101)B0.25 2 n 带小数的十进制数转换为二进制数带小数的十进制数

39、转换为二进制数带小数的十进制致转换为二进制数时，先分别将其整数带小数的十进制致转换为二进制数时，先分别将其整数部分和小数部分转化为相对应的二进制数，然后用小数部分和小数部分转化为相对应的二进制数，然后用小数点将两部分连接起来，即可得转换的结果。点将两部分连接起来，即可得转换的结果。例：将（例：将（11.7511.75）1010转换为二进制数转换为二进制数 n 二进制数、十六进制数转换为十进制数二进制数、十六进制数转换为十进制数转换方法：转换方法：把二进制把二进制( (或十六进制或十六进制) )数按权展开、利用十数按权展开、利用十进制数运算法则求和，进制数运算法则求和，即可得相应的十进制数。即可

40、得相应的十进制数。HEXDEC将16进制数按权展开相加，结果即为10进制数。HEXDEC对10进制数进行除16取余，将所得的余数按产生的顺序从右向左排列即可。A83CH = 10163+8162 +316+12 = 43068123456161616077164248216E3016110123456 = 1E240Hn 二进制、十六进制之间的相互转换二进制、十六进制之间的相互转换1 1位十六进制数可以表示成位十六进制数可以表示成4 4位二进制数。利用这种对应位二进制数。利用这种对应关系可关系可直接实现二进制和十六进制直接实现二进制和十六进制之间的相互转换。之间的相互转换。BINHEX从最低位

41、到最高位4位一组，每组2进制数转换为一位16进制数。BINHEX按顺序将每位16进制数转换为4位2进制数。11110111110100110100110110111111 0111 1101 0011 0100 1101 1011F 7 D 3 4 D B1E8C95A1 E 8 C 9 5 A0001 1110 1000 1100 1001 0101 1010编码：是指按一定规则组合成的若干位二进制代码。编码：是指按一定规则组合成的若干位二进制代码。1.4.1 1.4.1 二二十进制编码十进制编码 在计算机输入和输出数据时，通常采用十进制数表示。在计算机输入和输出数据时，通常采用十进制数表示

42、。 1 1位十进制数用位十进制数用4 4位二进制编码来表示的方法很多，最常位二进制编码来表示的方法很多，最常用的是用的是8421BCD8421BCD码，简称码，简称BCDBCD码，用二进制数的码，用二进制数的00000000一一10011001来来分别表示十进制数的分别表示十进制数的0-90-9。 BCDBCD码有两种形式：压缩码有两种形式：压缩BCDBCD码和非压缩码和非压缩BCDBCD码。码。 1.41.4 BCD BCD码与码与ASCIIASCII码码1 1压缩压缩BCDBCD码码压缩压缩B BCDCD码用码用4 4位二进制数表示位二进制数表示1 1位十进制数，一个字节表示位十进制数，一

43、个字节表示2 2位十进制数。位十进制数。例如例如1001011110010111表示十进制数表示十进制数9797。2 2非压缩非压缩BCDBCD码码非压缩非压缩BCDBCD码用码用8 8位二进制数表示位二进制数表示1 1位十进制数，位十进制数， 高高4 4位总是位总是00000000，低，低4 4位的位1001表示表示0-90-9。 例如，例如，0000100100001001表示十进制数表示十进制数9 9。 DELoO?/USSI1111FnNRSSO1110EmM=GSCR1101D|lL，FSFF1100CkK ；+ESCVT1011BzjZJ ：*SUBL

44、F1010AyiYI9)EMHT10019xhXH8(CANBS10008wgWG7,ETBBEL01117vfVF6&SYNACK01106ueUE5%NAKENQ01015tdTD4$DC4EOT01004scSC3#DC3ETX00113rbRB2” DC2STX00102qaQA1!DC1SOH00011p、P0SPDLENUL00000111110101100011010001000位位 654 3210行行76543210列列 在计算机中，字母和在计算机中，字母和符号也是按特定的二进符号也是按特定的二进制编码表示的，微型机制编码表示的，微型机里普遍采用里普遍采用ASCIIA

45、SCII码。码。1.4.2 1.4.2 字母和符号的编码字母和符号的编码56nASCIIASCII码用码用8 8位二进制数对字符进行编码，位二进制数对字符进行编码，其中低其中低7 7位位(b(b6 6一一b b0 0) )是字符的是字符的ASCIIASCII码值，最高位码值，最高位(b(b7 7) )一般作奇偶校验位。一般作奇偶校验位。q奇校验：如果一个字节内的奇校验：如果一个字节内的1 1的个数是偶数，则将奇偶的个数是偶数，则将奇偶校验位置校验位置1 1，否则置，否则置0 0；q偶校验：如果一个字节内的偶校验：如果一个字节内的1 1的个数是奇数，则将奇偶的个数是奇数，则将奇偶校验位置校验位置

46、1 1，否则置，否则置0 0；q其算法就是保证加上了奇偶校验位的内容后，整个字节其算法就是保证加上了奇偶校验位的内容后，整个字节内的内的1 1的个数是奇数（奇校验）或者偶数（偶校验）。的个数是奇数（奇校验）或者偶数（偶校验）。n约定：约定：在本书的范围内，习题和考试中的在本书的范围内，习题和考试中的ASCIIASCII码，其最码，其最高位都置高位都置0 0。 单片机的基本概念、特点、单片机与通用微机的主要区别、单片机的基本概念、特点、单片机与通用微机的主要区别、应用领域；总线的概念；微型计算机的基本工作过程；应用领域；总线的概念；微型计算机的基本工作过程；BCD码的两种存储格式（压缩和非压缩形

47、式）码的两种存储格式（压缩和非压缩形式） ；ASCII码的作用码的作用和特点：和特点： 0-9的的ASCII码：码：30H-39H、A,B,C,D,E,F的的ASCII码：码：41H-46H；二进制、十进制、十六进制之间的转换方法；二进制、十进制、十六进制之间的转换方法（熟练掌握整数的转换方法）；负数的（熟练掌握整数的转换方法）；负数的3种表示方法：原码、种表示方法：原码、反码和补码；补码和真值的计算方法（熟练掌握，整数），定反码和补码；补码和真值的计算方法（熟练掌握，整数），定点小数的表示方法点小数的表示方法 。小小 结：结：作作 业：业：P13 P13 （徐汉斌）（徐汉斌） 1 (1),

48、(2), (4), (6), (8), 1 (1), (2), (4), (6), (8), 2 (5), (6), (7), (8), (9), (10) 2 (5), (6), (7), (8), (9), (10)胡乾斌胡乾斌 教材教材1.6 1.6 将下列二进制、十六进制数转换为十进制数。将下列二进制、十六进制数转换为十进制数。 (1010 1101)2 , (1011 0110)2 , (1110 0111.101)2 , (3E8)16 , (5D.8)161.11 1.11 写出下列二进制数的原码、反码和补码。写出下列二进制数的原码、反码和补码。 +101 1011 ， -101

49、 1011 ， +111 111 ， -111 11111.13 1.13 已知：已知：x1x1原原=1011 0101=1011 0101，x2x2反反=1011 0101=1011 0101，x3x3补补=1011 0101=1011 0101，试，试求：求：x1x1反反，x2x2补补，x3x3原原各为何值？各为何值？1.14 1.14 将下列十进制数分别用压缩将下列十进制数分别用压缩BCDBCD码和非压缩码和非压缩BCDBCD码表示。码表示。 123, 123, 1997.71997.7补充补充在计算机应用领域：10101010121024121024121024121024KMKKGM

50、MTGG常用术语及基本概念常用术语及基本概念n微处理器：把计算机的运算器和控制器集成在一个芯片微处理器：把计算机的运算器和控制器集成在一个芯片（集成块）上所构成的器件均称为微处理器（即微型计算（集成块）上所构成的器件均称为微处理器（即微型计算机的机的CPUCPU）。）。n微型计算机：微型计算机是指以微处理器为核心，配上存微型计算机：微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器、输入储器、输入/ /输出接口电路和系统总线所组成的计算机。输出接口电路和系统总线所组成的计算机。n单板机：把单板机：把CPUCPU、存储器、输入输出接口电路装在一块印、存储器、输入输出接口电路装在一块印制电路板上所构成的计

51、算机。制电路板上所构成的计算机。n单片机：单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成单片机：单片机是在一块超大规模集成电路芯片上，集成了了CPUCPU、存储器（、存储器（RAMRAM、ROMROM）、定时器）、定时器/ /计数器、中断控制、计数器、中断控制、多种输入多种输入/ /输出接口、系统时钟和系统总线等电路的微机。输出接口、系统时钟和系统总线等电路的微机。n存储器：用来存储原始数据、计算步骤、运算的中间和最存储器：用来存储原始数据、计算步骤、运算的中间和最终结果的器件（常分为内存和外存两部分）。终结果的器件（常分为内存和外存两部分）。n输入设备：把原始数据和解题程序输入计算机的设备。例输

52、入设备：把原始数据和解题程序输入计算机的设备。例如常用的键盘、纸带读入机等。如常用的键盘、纸带读入机等。n输出设备：输出计算结果的设备。例如常用的电传打字机、输出设备：输出计算结果的设备。例如常用的电传打字机、宽行打印机、宽行打印机、CRTCRT显示器等。显示器等。n中央处理单元：由运算器和控制器组成，简写为中央处理单元：由运算器和控制器组成，简写为CPUCPU。n读：信息取出读：信息取出n写：信息存入写：信息存入n硬件：组成计算机的运算器、控制器、存储器、输入和输硬件：组成计算机的运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等。出设备等。n软件：各种各样的程序称为软件。软件：各种各样的程序称为软件

53、。n地址：在计算机的存储器中，每个存储单元按字节给定一地址：在计算机的存储器中，每个存储单元按字节给定一个顺序编号，这个编号称为地址。个顺序编号，这个编号称为地址。n只读存储器：只能输出的存储器只读存储器：只能输出的存储器nEPROMEPROM：可以改变输入内容的只读存储器。：可以改变输入内容的只读存储器。n读写存储器：即能读又能写的存储器（或称随机存取存储读写存储器：即能读又能写的存储器（或称随机存取存储器，即既能输出又以有输入的存储器）。器，即既能输出又以有输入的存储器）。n内存储器容量：内存储器中能存储的字节数称为容量。每内存储器容量：内存储器中能存储的字节数称为容量。每10241024

54、个字节称为个字节称为1K1K字节。计算机的容量随机型不同而有所字节。计算机的容量随机型不同而有所不同，例如，微型机通常为不同，例如，微型机通常为2K2K、4K4K、8K8K、16K16K、32K32K、64K64K、128K128K字节。字节。K K字节以助记符字节以助记符“KBKB”表示。表示。n存取周期：存储器进行一次存取周期：存储器进行一次“读读”（取出）（取出）“写写”（存入）（存入）信息（信号）操作所需的时间。信息（信号）操作所需的时间。n运算速度：计算机每秒钟能执行指令的条数，单位是运算速度：计算机每秒钟能执行指令的条数，单位是“次次/ /秒秒”。n指令：人们指定计算机进行某种操作的命令。指令：人们指定计算机进行某种操作的命令。n波特率：串行口每秒发出（或接收）的位数称为波特率。波特率：串行口每秒发出（或接收）的位数称为波特率。用用“1/T1/T”表示，表示，T T为发送（或接收）一位数所需要的时间。为发送（或接收）一位数所需要的时间。n权：同一个数字符号处于数的不同位置，它所代表的数值权：同一个数字符号处于数的不同位置，它所代表的数值不同，这种规则称为不同，这种规则称为“权权”。例如，十进制数中的个、十、。例如，十进制数中的个、十、百、千就是各位的百、千就是各位的“权权”。n机器语言：用二进制代码表示的能为计算机立即识别和执机器语言：用