单片微型计算机原理及接口技术(杨光友版)课件ch1.ppt

1、第一章单片微型计算机概述,1-1单片机发展概况,1-4计算机中的数和编码,1-3单片机的特点,1-2微计算机系统概念,单片机,单片机的最初译法是Single Chip Microcomputer，但只是准确的译法，但最能反映设计思想的是Microcontroller，因为新一代的89C51，89C51RD等等，在单片机加入了各种控制功能， A/D，D/A，PWM，锁相环，DMA，浮点运算单元和WDT等。内置内存，程序存储器均达到64K，达到了设计极限，极大地方便了其应用。,1971年 Intel推出4位微处理器4004 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列 197

2、8-1982 高档8位单片机 Intel MCS-51系列： -51：子系列 -52：子系列,1-1 单片机发展概况,1983-1990 16位单片机 Intel MCS-96 系列： 8098/8096、80C198/80C196 1990- 32位单片机 80960 ARM系列,8031/8051/8751,8032/8052/8752,现代单片机的特点,现代单片机的特点：32位地址总线和数据总线，有能力运行完全的 32 位操作系统 高档8位单片机的出现：A/D，D/A，PWM，锁相环，DMA，浮点运算单元等,1-2 微计算机系统概念,CPU （ALU REG CC）,时钟,复位,外 部

3、设 备,ROM,RAM,定时 器/计 数器,中断 系统,I/O 口,(DB),(AB),(CB),微计算机系统,微计算机（C）,微处理器（P）,（单片、单板）,寄存器,控制电路,系统软件,系统总线,地址总线,存储器,输入/输出电路,数据总线,控制总线,电源,ROM、PROM,RAM,串行输入/输出接口,并行输入/输出接口,微 计 算 机 系 统,1-3 单片机的特点,（1）体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。 （2）数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高。 （3）结构灵活，易于组成各种微机应用系统。 （4）应用广泛。既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗

4、仪 器及家用电器等领域。,由于单片机采用大规模集成电路和超大规模集成电路，在一块芯片上集成了一台微型计算机。因此，除具有一般计算机快速性、准确性、逻辑功能强等特性外，还具有其自身特点：,应用领域，单机应用,智能产品，如现代电视，空调 智能仪表，电子式万用表 测控系统，自动线的控制 数控系统，数控机床 智能接口，如打印机，绘图仪等 数据处理，如数字滤波，线性化，误差修正等。,应用领域，多机应用,功能弥散系统，如数控加工中心，主机负责协调 并行多机控制，多点采集，避免同一性误差 局部网络系统，如目前用得广泛的家用宽带路由器，串口/TCPIP协议转换器等。,单片机系统的设计,硬件设计和软件设计 系统

5、扩展， 通道和接口设计 系统抗干扰设计 应用软件设计，汇编/C，C为目前的主流,1-4 计算机中的数和编码,介绍计算机中数的表示方法和基本运算方法。,1-4-1 计数制,一. 十进制ND 有十个数码09、逢十进一。 十进制用于计算机输入输出，人机交互。 二. 二进制NB 两个数码:0、1, 逢二进一。 二进制为机器中的数据形式。 三. 十六进制NH 十六个数码:09, AF, 逢十六进一。 十六进制用于表示二进制数。 不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不带下标。 如:101、101D、101B、101H、101H,1-4-2 二进制数（用B表示）,二进制数的计数特征为：逢二进一，运算简单

6、。,1-4-3 十六进制数（用H表示）,为了书写和阅读方便，经常采用的是十六进制数作为二进制的缩写形式。十进制数、二进制数、十六进制数的对照表如表1-1 :,0,0000,0,1,0001,1,2,0010,2,3,0011,3,4,0100,4,5,0101,5,6,0110,6,7,0111,7,8,1000,8,9,1001,9,10,1010,A,11,1011,B,12,1100,C,13,1101,D,14,1110,E,1-4-4 不同进制数之间的转换,1. 二进制转换为十进制 二进制转换为十进制的基本方法是将二进制数按权展开式，利用十进制数的运算法则求和，即可得到等值的十进制数

7、。 例1. 1 将二进制数1101.01转化为十进制数。 解：（1101.01）2=12312202112002-1 12-2 =(13.25)10 上述方法适用于其他进制数到十进制的转换。,例1.2 将八进制数156和十六进制数64转化为十 进制数。 解：（1）（156）8=182581 680 =64406 =（110）10 （2）（64）16=61614160 =964 =（100）10,2. 十进制到二进制的转换,（1）十进制整数转换为二进制整数.9 其转换方法为除2取余数。即把十进制数依次除以2并记下每次所得的余数（0或1），直到商等于0为止，所得余数依次记为K0、K1、Kn-1。则

8、转换后的二进制数为Kn-1K1K0。 例1.3 将十进制数25转换为二进制数。 解： 2 25 余1（K0）. 2 12 余0（K1）. 2 6 余0（K2）. 2 3 余1（K3）. 2 1 余1（K4）. 0.,1-4-5 数制书写约定 在书写计算机程序时，一般不用基数作为下标来区分各种进制，而是用相应的英文字母作后缀来表示各种进制的数。 例如： B（Binary） -表示二进制数。 D（Decimal） -表示十进制数，一般D可省略，即无后 缀的数字为十进制数。 H（Hexadecimal） - 表示十六进制数。,（2）十进制小数转换为二进制小数 其转换方法为乘2取整数。即依次用2去乘要

9、转换的十进制小数，记录每次所得溢出数（即整数部分，0或1），记作K-1、K-2，。若乘积的小数部分最后为0，那么最后一次乘积的溢出数记作K-m；若乘积的小数部分最后不为0，则只要换算到所需精度为止。将起始溢出位写在二进制小数点后的第一位（即小数部分的最高位），依次写到最低位。小数部分从最高位到最低位的顺序与产生溢出的顺序相同。 例 1.4.4 将十进制数0.3125转换为相应的二进制数. 解： 0.31252=0.625=0.625溢出 0MSB 0.62502=1.250=0.250 1 0.25002=0.500=0.500 0 0.50002=1.000=0 1LSB 即： 0.3125

10、=0.0101B。,3. 二进制、十六进制之间的相互转换 十六进制数的每一位都与四位二进制数相对应。将二进制数转换为十六进制数，从低位开始，每四位一组，然后将其转换为对应的十六进制数。如在最后一组不足四位，需在左边补0。 用同样方法可将二进制小数转换为十六进制小数。只是分组应从小数点右边开始分成四位一组。 十六进制数转换为二进制数，将每位十六进制数直接转换成相应的二进制数。 例1. 6 将二进制数10101101101转换为十六进制数。 解： 将二进制数10101101101B改写为：0101 0110 1101 所以：10101101101B = 56DH 例1.7 将十六进制数8E转换为二

11、进制数。 解： 将十六进制数8E改写为：1000 1110 所以：8EH = 10001110B,1-4-6 计算机中数的表示,计算机进行运算时，还有带符号的正数和负数的运算。为了区分正数和负数，将“”、“”符号数字化，通常用二进制数的最高位表示数的符号：用“0”表示“”号，用“1”表示“”。把一个数及其符号在机器中的表示加以数字化，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。 例如，真值 x1=1000111, x2=1000111。 机器数 x1=01000111， x2=11000111,（1）原码 在符号位中用0表示正、用1表示负的二进制数，称为原码。 例如，x1

12、=1110111Bx1原=01110111B x2=1110111Bx2原=11110111B 数0可以认为它是0，也可是0。因此，0在原码表示中有以下两种形式： 0原=0000 0000B , 0原=1000 0000B,1. 原码、反码和补码,（2）反码 反码是有符号数在计算机中的另一表示方法。其定义是： 正数：反码=原码； 负数：反码=原码的符号位不变而数值按位取反。所谓按位取反，即将各位的1变成0，0变成1。 例如，x1=13, x1反=13原=0 001101B 。 又如，x2=13， x2原=13原=1 0001101B， x2反=13反=1 1110010B 在反码表示中，“0”也不是唯一的。,数的小数点表示方法,（1） 定点表示法 定点表示法中小数点的位置是固定的。,例如，定点纯整数 N=0110 1011B，即N=1101011B。 又如，定点纯小数 N=0110