第1章微型计算机基础

微机原理及应用中国矿业大学信息与电气工程学院电力电子与电力传动张同庄博士单片机学习网站(部分)

1.“学习单片机”WWW.

2.“单片机基地”WWW.

3.“PIC单片机”WWW.

4.“中国单片机世界”WWW.

5.“单片机资讯网”WWW.

6.“微控设计网”WWW.

7.“C8051F网络”WWW.

8.“华工单片机科技网”WWW.

微机原理及应用自我介绍:张同庄，男，43，1985年大学本科毕业于中国矿业大学自动化系；1988年研究生硕士毕业于中国矿业大学信电学院（电力电子与电力传动）；2002年研究生博士毕业于中国矿业大学信电学院（电力电子与电力传动）；现在电气自动化学系。电话号码公室：南湖校区信电学院楼B517电子信箱：tzzhang126@126.com微机原理及应用有几句话送给大家，希望我们共同勉励：“常问问自己，谁最关心你的未来。”“别人的轻视不可怕，可怕的是自己轻视自己。”“远离心浮气躁的人，易于成就大业。”“命运是一念之间的事，所以人的命运随时都可以改变。”“拖延所毁掉的最后一个目标是人的前途。”“时间是生命的代名词。不能珍惜当下，就不能很好地把握未来。”“要努力把未来变成现在，不要把希望寄托在未来。”“消极的人，总是替失败找借口；积极的人，总是为成功找方法。”“奴隶社会虽然走远了，但到浪费时间的人群中，仍能找到奴隶。”微机原理及应用课程教学说明1.考试方式:闭卷,90分钟.2.成绩评定方法:考试成绩(100分)占总成绩的70%,实验成绩(100分)占总成绩的20%,平时成绩(100分)(主要是作业)占总成绩的10%.3.每人准备一个作业本,每班指定一名课代表.4.主要参考书:(1)教材(2)赵德安,单片机原理与应用,机械工业出版社,2005(3)刘瑞新,单片机原理与应用教程,机械工业出版社,2005(4)张友德,单片机原理与应用技术,机械工业出版社,2004(5)陈连坤,嵌入式系统的设计与开发,清华大学出版社,2005微机原理及应用第1章微型计算机基础第2章MCS-51单片机的结构和原理第3章MCS-51单片机的指令系统第4章汇编语言程序设计第5章半导体存储器第6章定时器及应用第7章MCS-51单片机的中断系统第8章单片机系统扩展及接口第9章MCS-51的串行通讯第1章微型计算机基础电子计算机是一种对信息进行加工处理的机器,它具有记忆,判断和运算能力,能模仿人类的思维活动,代替人的部分脑力劳动,并能对生产过程实施某种控制,等等.1946年,美国制造出世界上第一台电子计算机.它经历了电子管,晶体管,集成电路和超大集成电路等阶段,现在进入第四代,一般分为巨型机,大型机,中型机,小型机和微型机等五类.就系统组成和工作原理来说,微型机与其他几类计算机并无本质区别,只是在体积,性能和应用范围方面有所不同.本章主要介绍微机的基础知识,组成原理,以及单片机的产生,发展和应用,为后续几章的学习打下基础.1.1计算机中的数制及数的转换1.1.1计算机中的数制数制:是指数的形式,是人们利用符号计数的一种科学方法.常用的有十进制,二进制,八进制,十六进制等.1.十进制(Decimal)主要特点:(1)有0~9十个不同的数码,作为基本符号.(2)逢10进位.(3)统一表示形式:式中:i表示数中任意一位,是一个变量,ai表示第i位的数码,n为该数整数部分的位数,m为小数部分的位数.1.1计算机中的数制及数的转换2.二进制(Binary)主要特点为:(1)它共有0和1两个数码,二进制数都由它们组成.(2)基数是2,是逢2进1的进位原则.10110.11B=22.753.十六进制(Hexadecimal)主要特点为:(1)它有0,1,2,…,9,A,B,C,D,E,F等十六个数码.(2)基数是16,进位计数为逢16进1.在计算机内,数的表示形式是二进制.因为只有0和1,采用晶体管的导通和截止,脉冲的高电平和低电平很容易表示,二进制运算简单,便于电子线路实现.1.1计算机中的数制及数的转换二进制的缺点:阅读和书写困难.采用十六进制可以大大减轻阅读和书写二进制数时的负担.例如:11011011B=DBH为了区分数制,数的后面要用大写字母写出数制的标志,二进制用B,如:00110011B.十六进制要用H,例如:00FFH.1.1.2计算机中数制间的转换1.二进制数和十进制数间的转换(1)二进制数转换成十进制数:只要把欲转换的数按权展开后相加即可.(2)十进制数转换成二进制数A十进制整数转换成二进制整数:”除2取余,倒序排列法”B十进制小数转换成二进制小数:”乘2取整,正序排列法”1.1计算机中的数制及数的转换2.十六进制数和十进制数间的转换(1)十六进制数转换成十进制数:把十六进制数按权展开后相加.FFH=255(2)十进制数转换成十六进制数A整数:“除16取余法”.例如:100=64HB小数:“乘16取整法”.例如:0.76171875=0.C3H3.二进制数和十六进制数的转换(1)二进制数转换成十六进制数“四位合一位法”.例如:01011010B=5AH(2)十六进制数转换成二进制数“四位展开,连成一体”.例如:BCH=10111100B1.2计算机中数的表示方法在计算机中,小数和整数都是以二进制形式表示的,但对小数点,通常有定点和浮点两种表示方法.小数点采用定点表示法的称为定点机,采用浮点表示法的叫做浮点机.1.2.1定点机中数的表示方法在定点计算机中,二进制数的小数点位置是固定不变的,小数点可以固定在数值位之前,也可以约定在数值之后.前者称为定点小数计算机,后者叫做定点整数计算机.1.定点整数表示法小数点位置被固定在数值位之后.优点:运算规则简单.缺点:表示的数的范围小.1.2计算机中数的表示方法2.定点小数表示法小数点的位置被约定在数值位之前.因此,这种计算机在实际计算前应先把参加计算的二进制整数按适当比例替换成纯小数,计算结束后再按同样的逆比例替换后输出.1.2.2浮点机中数的表示方法小数点的位置是浮动的,不固定的.一个浮点数N由阶码和尾数两部分组成.阶码部分包括阶符和阶码,尾数部分由数符和尾数组成.其中Pf为阶符,Pf=0表示为正,Pf=1表示为负;Sf为数符,Sf=0表示为正数,Sf=1表示为负数.Pf。。。Sf。。。1.2计算机中数的表示方法浮点法的优点:数的表示范围大.缺点:运算规则复杂,通常要对阶码和尾数分别计算.1.2.3二进制数的计算大部分计算机采用定点整数表示法1.算术运算(1)加法运算(2)减法运算(3)乘法运算(4)除法运算2.逻辑运算逻辑与,逻辑或,逻辑取反,逻辑异或等.1.3计算机中数的表示形式1.3.1机器数的原码、反码和补码机器数是指数的符号和值均采用二进制的表示形式.原码、反码和补码是机器数的三种基本形式,它和机器数的真值不同.1.原码(trueform)定义:机器数的原码为最高位为符号位,其余位为数值位,符号位为0表示该数为正数,符号位为1表示它是负数.例如:X=+1010BY=-1010B[X]原=00001010B[Y]原=10001010B[+0]原=00000000B[-0]原=10000000B原码在进行乘法和除法运算时特别方便.1.3计算机中数的表示形式2.反码(one’scomplement)(1)正数的反码和原码相同.(2)负数的反码的符号位和负数的原码相同,数值位是它的数值位的按位求反.例如:X=+1101101BY=-0110110B[X]原=01101101B[Y]原=10110110B[X]反=01101101B[Y]反=11001001B3.补码(two’scomplement)(1)正数的补码和原码相同.(2)负数的补码是其原码求反加1.例如:X=+1010BY=-01010B[X]原=00001010B[Y]原=10001010B[X]补=00001010B[Y]补=11110110B1.3计算机中数的