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1、,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-Chip Microcomputer)。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
2、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(Single Chip Microcontroller)。,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
3、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=1103+9102+8101+5100 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=123+022+021+120=9D 对于小数，0.101B=12-1+02-2+12-3=0.625D 二进制数每一位的权是：以小数点分界，.24,23,22,2 1,2 0.2-1,2-2,2-3,（3
4、.）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：327 H=3162+2161+7160=807D 3AB.11H=3162+A161+B160+1161+116-2=939.0664 D,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=122+12 1+12 0+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
5、,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 1 1.3750,0.375,2,取 0 0.750,2,取 1 1.50,0.5,2,最低位 取 1 1.0,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：9 A B.7 C 5 H,1001 1010 1011.0111 1100 0101B,二进制数转换十六进制数:0001 1011 1110 0011.1001 0111 1000B,
6、1 B E 3.9 7 8H,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
7、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+0 10000000-0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=00000100 B-4反=(281)+(-5)=11111111-00000101=11111010 B 反码范围：-128+127 两个0：+0 00000000 B-0 1111
8、1111 B,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+1 2）公式：X补=2n+X（X0）如，设X=-0101110 B，则X原=10101110 B则X补=X反+1=11010001+00000001=11010010 B如，+6补=+6原=00000110 B-6补=28+（-6）=10000000 00000110=11111010 B8位补码的范围 128+127。0 的个数：只一个，即00000000而10000000 B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
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00000000 0+0+0+000000001 1+1+1+1.01111111 127+127+127+12710000000 128-0-127-12810000001 129-1-126-127.11111110 254-126-1-211111111 255-127-0-1,（4）补码的运算当X0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=52 Y=38 求X-Y 方法1：减法：X-Y=52-38=
10、14 0 0 1 1 0 1 0 0-）0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0,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：0 0 1 1 0 1 0 0-38补：+）1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0,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：0 1 1 0 0 0 1 0 25补：+）0 0
11、0 1 1 0 0 1 123补 0 0 1 1 1 1 0 1 1 未溢出 0 0 Cs+1 Cs（未溢出）,85补：0 1 0 1 0 1 0 1 47补：+）0 0 1 0 1 1 1 1 132补：1 0 0 0 0 1 0 0 溢出 0 1 Cs+1 Cs（溢出）错：两个正数相加和为负数。-85补：1 0 1 0 1 0 1 1-47补：+）1 1 0 1 0 0 0 1-132补：1 0 1 1 1 1 1 0 0 溢出 1 0 Cs+1 Cs 错：两个负数相加和为正数。,-19补：0 1 0 1 0 1 0 1-79补：+）1 0 1 1 0 0 0 1-98补：1 1 0 0
12、1 1 1 1 未溢出 1 1 Cs+1 Cs 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：00000 5 0101 1010 1111 1 0001 6 0110 1011 2 0010 7 0111 1100 3 0011 8 1000 1101 4 0100 9 1001 11
13、10 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、18421 BCD码。,BCD码的运算：例、1 8+）3 2 1,0 0 0 1 1 0 0 0+）0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 B是非BCD码（错）,需进行十进制调整：0 0 0 1 1 0 0 0+）0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1（个位大于9，应进1）+）0 1 1 0（加6使进1）0 0 1 0 0 0 0 1（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
14、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：0 1 1 0 0 1 0 1（6 5）+）1 0 0 1 0 1 1 1（97）1 1 1 1 1 1 0 0+）0 1 1 0 0 1 1 0（加66调整）1 0 1 1 0 0 0 1 0（162）减法举例：0 0 1 1 0 1 0 0（3 4）-）0 0 0 1 0 1 0 1（15）0 0 0 1 1 1 1 1-）0 1 1 0（减6调
15、整）0 0 0 1 1 0 0 1（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，还要能识别各种文字符号。人们事先已对各种文字符号进行二进制数编码。如，美国信息交换标准码ASCII码，用一个字节表示一个 字符。低7位是字符的ASCII码值；最高位是通信时的 校验位。,综上所述,计算机中的数可以有各种不同的表示方法,计算机中以一个字节为一个单元保存数据,一个字节为8位二进制数,可以有256种组合,也就是可以表示256个数据,我们称它为机器数,每一个机器数实际表示的是什么,要看采用的是那种表示方法。,
