單片機原理及應(yīng)用 第一章

1、單片機原理及應(yīng)用,主 講 劉 小 英 華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院 Email:,先行課程 C語言程序設(shè)計 大學(xué)計算機基礎(chǔ) 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 后續(xù)課程 現(xiàn)代DSP技術(shù) 嵌入式系統(tǒng) 自動控制原理,教材及參考書,徐漢斌，單片機原理及應(yīng)用, 華中科技大學(xué)（教材） 胡乾斌,單片微型計算機原理與應(yīng)用,華中科技大學(xué) 胡漢才,單片機原理及接口技術(shù),清華大學(xué)出版社 陳光東,單片微型計算機原理與接口技術(shù),華中科技大學(xué) 李朝清,單片機原理及接口技術(shù),北京航空航天大學(xué)出版社 蔡美琴等, MCS51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用，高等教育出版社 何立民,單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)配置與接口技術(shù) ，北

2、京航空航天大學(xué)出版社,專業(yè)網(wǎng)站,http:/ : 新華龍電子 http:/ ：中國電子網(wǎng) 重要51系列單片機及器件供應(yīng)商 http:/ （Silicon Laboratories ） http:/ http:/ http:/ （華邦公司） http:/www.maxim- （美信公司,課程教學(xué)目標(biāo),以MCS-51系列單片機作為背景機型，系統(tǒng)地介紹單片機的工作原理、指令系統(tǒng)和硬件體系結(jié)構(gòu)。建立微機系統(tǒng)的整體概念，掌握匯編語言程序設(shè)計方法，掌握中斷、定時/計數(shù)器、接口擴展以及基本接口電路設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試方法，具備應(yīng)用光、機、電、算方面的知識完成小型單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的能力,考核方式,閉卷考試方式:最

3、后成績由閉卷筆試成績和平時成績組成,主 要 內(nèi) 容,概 述 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 指令系統(tǒng) 匯編語言程序設(shè)計 中斷系統(tǒng) 定時/計數(shù)器 存儲器擴展 并行口擴展 串行接口 A/D與D/A接口 鍵盤與顯示器接口 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā),第一章 概 述,1.1 微型計算機概述,1.2 單片機的發(fā)展及應(yīng)用,1.3 計算機中的數(shù)和編碼,1946年6月，匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮諾依曼提出了“程序存儲”和“二進(jìn)制運算”的思想，構(gòu)建了計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計算機的經(jīng)典結(jié)構(gòu),1.1 微型計算機概述,一、微型計算機概況,1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺電子計算機,電子計算機技術(shù)的發(fā)

4、展，相繼經(jīng)歷了五個時代,電子管計算機； 晶體管計算機； 集成電路計算機； 大規(guī)模集成電路計算機； 超大規(guī)模集成電路計算機,電子計算機按其性能分類,大型計算機 中型計算機 小型計算機 微型計算機,微型計算機的發(fā)展,1971年，美國Intel公司研究并制造了4004微處理器芯片。該芯片能同時處理4位二進(jìn)制數(shù)，集成了2300個晶體管，每秒可進(jìn)行6萬次運算，成本約為200美元。它是世界上第一個微處理器芯片，以它為核心組成的MCS-4計算機，標(biāo)志了世界第一臺微型計算機的誕生,4004微處理器,特點： 1、速度越來越快。 2、容量越來越大。 3、功能越來越強,1971-1973,1974-1978,197

5、8-1981,1981-1992,1993,第五代微處理器 1993：310萬晶體管、66MHz的Pentium處理器問世。 1993：ARM7推出，13萬晶體管，50MHz主頻。 1995：RISC架構(gòu)Pentium Pro亮相。 1997：Intel推出Pentium II。 1997：ARM9推出。 1998：Intel推出低端賽揚處理器。 1999：Intel推出PentiumIII。 2002年，ARM11架構(gòu)推出。 2003：AMD推出了x86-64指令集，這是x86指令集的64位超集。 2004：AMD演示了x86雙核處理器。 2000：IntelPentium IV首次亮相，集

6、成了4200萬個晶體管。 2005：Intel交付第一款雙核處理器。 2006：Intel發(fā)布首款至強四核處理器Xeon 5300。 2007：AMD發(fā)布四核皓龍（巴塞羅那）處理器,二、微處理器、微型計算機及微型計算機系統(tǒng),1、微處理器(Microprocessor) 把計算機的運算器（包含一組寄存器）和控制器集成在一塊芯片（集成塊）上所構(gòu)成的器件稱為微處理器。它是微型計算機的核心。通常將由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理部件，簡稱CPU或MPU。 進(jìn)行算術(shù)運算、邏輯運算、邏輯判斷； 完成指令譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作； 具有訪問存儲器和外設(shè)的能力； 為系統(tǒng)提供控制信號，根據(jù)時鐘脈沖指

7、揮整個計算機系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作； 響應(yīng)中斷請求,2 微型計算機,微型計算機是指以微處理器為核心，配上存儲器、輸入/輸出接口電路和系統(tǒng)總線所組成的計算機。微型計算機的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,CPU執(zhí)行程序、對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。 存儲器包括隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)。 輸入/輸出（I/O）接口電路實現(xiàn)微處理器與外部設(shè)備的連接，溝通微型機與外界之間的信息聯(lián)系。 總線是用來傳送信息的，它為CPU和其他部件之間提供數(shù)據(jù)、地址和控制信息的傳輸通道。包含三種不同功能的總線：地址總線AB(Address Bus)、數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus）和控制總線

8、CB（Control Bus,地址總線：用來傳送地址信息。它是由CPU發(fā)出的，因而是單向的。它的位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存范圍。 數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)既可以從CPU傳送到存儲器或輸入/輸出接口，也可以從存儲器或輸入/輸出接口傳送到CPU，因而數(shù)據(jù)總線是雙向的。CPU的數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決定了微型機的數(shù)據(jù)總線的寬度（又稱字長）。 控制總線：傳送控制信號。一種是由CPU發(fā)出到存儲器和輸入/輸出接口電路的控制信號，如讀信號、寫信號、中斷響應(yīng)信號等；另一種則是由輸入/輸出接口電路送往CPU的控制信號、如時鐘、中斷請求、準(zhǔn)備就緒信號等,3 微型計算機系統(tǒng),微型計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，

9、它是以微型計算機為主體，配上系統(tǒng)軟件和外部設(shè)備組成的。 系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應(yīng)用程序，如編輯程序、匯編程序、編譯程序、調(diào)試程序、用戶應(yīng)用程序等。 外部設(shè)備用來使微型機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。最通用的外部設(shè)備有鍵盤、顯示器、磁盤控制器和打印機等。當(dāng)計算機用于生產(chǎn)過程的控制時，硬件還應(yīng)包括過程控制I/O通道，通常將它與外部設(shè)備統(tǒng)稱為外圍設(shè)備，簡稱外設(shè),微處理器、微型計算機或微型計算機系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖所示,三、微型計算機的工作過程,1 微處理器的指令系統(tǒng)和程序編制 指令的集合或指令的全體稱為指令系統(tǒng)(Instruction System)。微處理器類型不同它的指令系統(tǒng)也不一樣。所謂程序就是采用

10、指令系統(tǒng)中的指令根據(jù)題目要求排列起來的有序指令的集合。程序的編制稱為程序設(shè)計。通常，設(shè)計人員是采用指令的匯編符(即助記符)形式編程的，這種程序設(shè)計稱之為匯編語言程序設(shè)計,2 微型計算機執(zhí)行程序的過程,為了弄清微型計算機的工作原理，現(xiàn)以Y5+10求和程序來說明微型計算機的工作過程。 ORG 2000H 7405H MOV A，#05H ；A一05H 240AH ADD A，#OAH ；A一5+10 80FEH SJMP $ ；停機,運算器,控制器,微處理器結(jié)構(gòu)框圖,2000H,程序計數(shù)器,地址寄存器,數(shù)據(jù)寄存器,指令寄存器,指令譯碼器,算術(shù)邏輯部件,2000H,01110100,01110100

11、,01110100,2001H,執(zhí)行MOV 指令,指令譯碼器,指令寄存器,數(shù)據(jù)寄存器,程序計數(shù)器,地址寄存器,2001H,00000101,00000101,2002H,2002H,00100100,00100100,2003H,執(zhí)行ADD 指令,00100100,00000101,2003H,00001010,2004H,執(zhí)行ADD 指令,00000101,00001010,程序設(shè)計語言C語言程序與匯編語言程序例,1.2 單片機的發(fā)展及應(yīng)用,單片微型計算機：單片機是在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，集成了CPU、存儲器(RAM、ROM)、定時器/計數(shù)器、中斷控制、輸入/輸出接口、系統(tǒng)時鐘和系統(tǒng)總

12、線等電路的微型計算機。就其組成而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機,一、單片機的特點,有優(yōu)異的性能價格比。 集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線。大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。 控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 單片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范、容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng),二、單片機的發(fā)展概況,第一階段（1976-1978）：初級單片機階段。以Intel公司的MCS-48為代表。

13、在片內(nèi)集成了CPU （8位） 、并行I/O口，定時/計數(shù)器（8位）、RAM和ROM等，無串行I/O，中斷處理較簡單。片內(nèi)RAM和ROM容量較小，且尋址范圍不大于4K。 第二階段（1978- ）：高性能單片機階段。有串行I/O，有多級中斷處理，定時/計數(shù)器為16位，片內(nèi)的RAM和ROM相對增大，且尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。這類單片機有Intel公司的MCS-51，Motorola公司的6801和Zliog公司的Z8等。由于這類單片機應(yīng)用領(lǐng)域較廣，其結(jié)構(gòu)和性能還在不斷改進(jìn)和發(fā)展著,第三階段（1982-）：8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機推出階段。一方面不斷完善高檔8位單

14、片機，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同用戶的需要；另一方面發(fā)展16位單機及專用單片機。16位單片機除了CPU為16位外片內(nèi)ROM和RAM的容量進(jìn)一步增大，片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為8級，其實時處理能力更強。32位單片機進(jìn)入實用階段。 單片機的發(fā)展趨勢：向著大容量、高性能化；低價格化和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展,三、常用單片機簡介,自單片機誕生以來，已有70多個系列、近500個機種。國際上較有名、影響較大的公司及他們的產(chǎn)品如下所述： Intel公司的MCS48、MCS51、MCS96系列產(chǎn)品； Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HC1

15、1系列產(chǎn)品； Zilong公司的Z8、Super8系列產(chǎn)品； 仙童（Fairchild）公司和Mostek公司的F8、3870系列產(chǎn)品； NEC公司的UCOM87系列產(chǎn)品； Rockwell公司的6500、6501系列產(chǎn)品,Freescale（飛思卡爾） Freescale半導(dǎo)體公司是全球最大的半導(dǎo)體公司之一，其前身為Motorola（摩托羅拉）半導(dǎo)體部，2004年從摩托羅拉分拆上市。為汽車電子、消費電子、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)和無線市場設(shè)計并制造了眾多的嵌入式半導(dǎo)體產(chǎn)品, 在微控制器領(lǐng)域長期居于全球市場領(lǐng)先地位,類型 : 基本型：如8031、8051、8031AH、8751、8751BH等都屬于基本

16、型。 增大內(nèi)部存儲器容量的基本型：如8032AH、8052AH、8752BH等。這類單片機的內(nèi)部ROM和RAM容量比上述基本型的增大一倍。 低功耗基本型：如80C31BH、80CSIBH、87C51等。這類產(chǎn)品采用CHMOS工藝制造，其特點是功耗低。另外，87C51還有兩級程序存儲器保密系統(tǒng)，可防止非法拷貝程序,高級語言型：如8052AHBHSIC芯片內(nèi)固化有MCSBASIC-52解釋程序。有的可用C語言編程。 可編程計數(shù)器陣列型：如83C51FA、80C51FA、87C51FA、83C81FB等。 A/D型：如83C51GA、80C51GA、87C51GA等。 DMA型：一類是DMA、GSC

17、型，如83C152JA、80C152JA、80C152JB等。另一類是DMA、FIFO型，如83C452、80C452、87C451等。 多并行口型：如8383C451、80C451等,數(shù)字信號處理器 數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)是一種具有高速運算能力的單片機，與普通單片機相比，DSP器件具有較高的集成度，更快的CPU，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO緩沖器。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。有的片內(nèi)集成了AD和采樣保持電路，可提供PWM輸出。DSP器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬

18、件乘法器，增強的多級流水線，使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。目前國內(nèi)推廣應(yīng)用最為廣泛的DSP器件是美國德州儀器(T1)公司生產(chǎn)的TMS320系列,四、 單片機的應(yīng)用,智能儀器儀表,單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等,機電一體化產(chǎn)品,機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。單片機在機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設(shè)備、

19、打印機、傳真機、復(fù)印機等,實時工業(yè)控制,單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如電機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線等,分布式系統(tǒng)的前端模塊,在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式測控系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。在這類系統(tǒng)中，采用單片機作為分布式系統(tǒng)的前端采集模塊，系統(tǒng)具有運行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等一系列優(yōu)點,家用電器,家用電器是單片機的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分

20、廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔玩具等,Augmented Reality Kitchen,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應(yīng)用。如汽車自動駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等,物聯(lián)網(wǎng),單片機,串行接口,RAM,ROM,RAM,鍵盤,顯示器,中斷,時序,A/D,D/A,并行口擴展,定時/計數(shù)器,1.3 計算機中的數(shù)和編碼,十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 BCD碼 ASCII碼 有符號二進(jìn)制數(shù)的表示,一、十進(jìn)制數(shù),十進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0，1，2，3，9，逢10進(jìn)一，10稱為基數(shù)。每一位

21、所處的位置不同，所代表的值也不同，例如364，其百位為3，代表300，即3102，其中102稱為權(quán)，意味著數(shù)碼在不同位置具有不同的權(quán)力，所以一個n位的十進(jìn)制整數(shù)，其位權(quán)依次為，10n-1，10n-2，101，100，10-m，即位權(quán)是以基數(shù)為底的冪。 例如：（364.3）10=3102 + 6101 + 4100 + 310-1 十進(jìn)制數(shù)一般以D表示，其表達(dá)式為： D=Dn-110n-1+Dn-210n-2+D0100+D-m10-m,二、二進(jìn)制數(shù),二進(jìn)制只有0和1兩個數(shù)碼，逢2進(jìn)一，二進(jìn)制的基數(shù)為2，其位權(quán)依次為：2n-1，2n-2，,21,20,2-m 二進(jìn)制數(shù)用B表示，其表達(dá)式為： B=

22、Bn-12n-1 + Bn-22n-2+B020+B-m2-m 例如：二進(jìn)制數(shù) （11011.01）B=124+123+121+120+12-2,三、十六進(jìn)制數(shù),十六進(jìn)制的數(shù)碼為0、1、2、3，9，A、B、C、D、E、F，逢十六進(jìn)一，十六進(jìn)制的基數(shù)為16，其位權(quán)依次為：16n-1, 16n-2,161，160,16-m 例如：十六進(jìn)制數(shù) （A7F.B）H=10162+7161+15160+1116-1,四、二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的互相轉(zhuǎn)換,四位二進(jìn)制碼的最大計數(shù)值為15，即（1111）B=(15)D 若將四位二進(jìn)制碼看成一個數(shù)的話，同樣是逢16進(jìn)一，正好和十六進(jìn)制數(shù)相同，因此可以用四位二進(jìn)制碼對

23、應(yīng)一位16進(jìn)制碼的方法進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換，例如： （A7F.B）H=（1010 0111 1111 .1011）B （11011.01）B=（1 1011.0100）B=（1B.4）H,1、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 方法：按二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)進(jìn)行展開相加即可。 例:11101.101 =124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125 =29.875,五、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,A、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相加。 B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法：用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余

24、數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。 C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：每次用2與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2直到小數(shù)部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果,2、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),2 136 余數(shù)（結(jié)果） 低位 2 68 - 0 2 34 - 0 2 17 - 0 2 8 - 1 2 4 - 0 2 2 - 0 2 1 - 0 0 - 1 高位,轉(zhuǎn)換結(jié)果：（136）D=（10001000）B,例：將（136）D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù),例：將（0.625)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 0.625 2 1.25 2 0.5 2 1.0 取整： 高位 低位,轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)D =

25、(0.101)B,十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 先展開，然后按照十進(jìn)制運算法則求和。 例： （DFC.8）H =13162+15161+12160+816-1 = （3580.5）D,0.25 2,六、BCD碼,2、非壓縮BCD碼格式：用8個二進(jìn)制位表示一個十進(jìn)制位，其中，高四位無意義，低四位和壓縮BCD碼相同,例：(3869.4)D=(0011 1000 0110 1001.0100)BCD,1、壓縮BCD：以四位二進(jìn)制碼為一組表示十進(jìn)制的一位數(shù)，四位與四位之間逢十進(jìn)一。十進(jìn)制數(shù)與BCD碼之間的轉(zhuǎn)換方法和二、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法相同，即以四位二進(jìn)制碼對應(yīng)一位十進(jìn)制數(shù),例如：十進(jìn)制數(shù)4256的非

26、壓縮BCD碼表示為： （0000 0100 0000 0010 0000 0101 0000 0110）BCD,七、ASCII碼,ASCII碼是美國的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（Amercan Standerd Code For information intel change），ASCII碼為7位二進(jìn)制碼，共有128個字符編碼，例如十進(jìn)制數(shù)0-9的ASCII碼為30H-39H，大寫英文字母A-Z的ASCII碼為41H-5AH，小寫英文字母a-z的ASCII碼為61H-7AH等，ASCII碼是通訊系統(tǒng)普遍使用的編碼，例如向打印機，CRT顯示器，輸出數(shù)據(jù)或字符，向驅(qū)動器磁盤存入文件等均使用ASCII碼,七

27、、ASCII碼,D6D5D4,D3D2D1D0,八、帶符號數(shù)的表示方法,機器中，數(shù)的符號用“0”、“1” 表示。最高位作符號位，“0”表示“+”，“1”表示“,1、機器數(shù)與真值 機器數(shù)：一個數(shù)及其符號在機器中的表示形式。 真值： 機器數(shù)所代表的數(shù)的實際數(shù)值,例:一個8位機器數(shù)與它的真值對應(yīng)關(guān)系如下： 真值：X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 機器數(shù)：X1機= 01010100 X2機= 11010100,1、原碼表示法,最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“”。數(shù)值位與真值數(shù)值位相同,例：x1 = +1010100B x2 =-1010100B x1原 =

28、01010100 x2原 = 11010100,原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復(fù)雜。 0的表示形式（8位）： +0原=00000000 -0原=10000000,八位二進(jìn)制無符號數(shù)能表示數(shù)的范圍為0-255，若為帶符號數(shù)其表示數(shù)的范圍為-127+127,2、反碼,反碼：最高位表示符號，正數(shù)的反碼和正數(shù)的原碼相同。負(fù)數(shù)的反碼其符號位為1其余各位逐位取反。 +1100111反=01100111 -1100111反=10011000 +0反=00000000 -0反=11111111,3、補碼表示法 補碼的概念來源于補數(shù)，因為一個固定量程的計數(shù)系統(tǒng)總是可以用兩個數(shù)字表示同一數(shù)值，8位的

29、計算機中以8位二進(jìn)制碼作為一個字節(jié)，量程內(nèi)的一個數(shù)同樣可以用原碼和補碼兩種表示方法，補碼和原碼的關(guān)系為,正數(shù) 補碼=原碼 負(fù)數(shù) 補碼=模（量程）-正數(shù)原碼 =反碼+1,使用了補碼后不論加法或減法均按加法運算，而且符號位也參加運算，運算結(jié)果的最高位為0，表示為正數(shù)，最高位為1，表示為負(fù)數(shù)， 0的表示是唯一的，在微機中普遍采用補碼來表示帶符號的數(shù),例如：（+36H）補=（+36H）原=（0011 0110）B,0）補=（+0）補=（-0）補=00000000,36H）補=（-36H）反+1=（1100 1010）B,8位二進(jìn)制補碼表示數(shù)的范圍為-128-+127?？梢钥闯?，補碼數(shù)“正負(fù)”號的判別原

30、則與原碼數(shù)相同，即最高為0是正數(shù)，為1時是負(fù)數(shù)，但對于量值，補碼表示法不如原碼表示法直觀，為了建立補碼數(shù)的正負(fù)和量值，現(xiàn)將對應(yīng)關(guān)系列表如下,數(shù)的定點表示 一般采用兩種簡單的約定：定點整數(shù)和定點小數(shù)。 1、定點整數(shù) （1）帶符號整數(shù)：某個N位二進(jìn)制數(shù)，其最高位為符號位，其它N-1位為數(shù)值部分： Nf Nn-2 Nn-3 N2 N1 N0,符號位 數(shù)值部分 小數(shù)點,2）無符號整數(shù)：所有的數(shù)位都用來表示數(shù)值。 Nn-1 Nn-2 Nn-3 N3 N2 N1 N0 數(shù)值部分 小數(shù)點,2、定點小數(shù) 用最高位表示符號，其它N-1位表示數(shù)值部分，將小數(shù)點定在數(shù)值部分的最高位左邊。 Nf Nn-2 Nn-1

31、N2 N1 N0 符號位 數(shù)值部分 小數(shù)點,常用術(shù)語及基本概念,微處理器：把計算機的運算器和控制器集成在一個芯片（集成塊）上所構(gòu)成的器件均稱為微處理器（即微型計算機的CPU）。 微型計算機：微型計算機是指以微處理器為核心，配上存儲器、輸入/輸出接口電路和系統(tǒng)總線所組成的計算機。 單板機：把CPU、存儲器、輸入輸出接口電路裝在一塊印制電路板上所構(gòu)成的計算機,單片機：單片機是在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，集成了CPU、存儲器（RAM、ROM）、定時器/計數(shù)器、中斷控制、多種輸入/輸出接口、系統(tǒng)時鐘和系統(tǒng)總線等電路的微機。 存儲器：用來存儲原始數(shù)據(jù)、計算步驟、運算的中間和最終結(jié)果的器件（常分為內(nèi)存和

32、外存兩部分）。 輸入設(shè)備：把原始數(shù)據(jù)和解題程序輸入計算機的設(shè)備。例如常用的鍵盤、紙帶讀入機等。 輸出設(shè)備：輸出計算結(jié)果的設(shè)備。例如常用的電傳打字機、寬行打印機、CRT顯示器等,中央處理單元：由運算器和控制器組成，簡寫為CPU。 讀：信息取出 寫：信息存入 硬件：組成計算機的運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備等。 軟件：各種各樣的程序稱為軟件。 地址：在計算機的存儲器中，每個存儲單元按字節(jié)給定一個順序編號，這個編號稱為地址,只讀存儲器：只能輸出的存儲器 EPROM：可以改變輸入內(nèi)容的只讀存儲器。 讀寫存儲器：即能讀又能寫的存儲器（或稱隨機存取存儲器，即既能輸出又以有輸入的存儲器）。 內(nèi)存儲器

33、容量：內(nèi)存儲器中能存儲的字節(jié)數(shù)稱為容量。每1024個字節(jié)稱為1K字節(jié)。計算機的容量隨機型不同而有所不同，例如，微型機通常為2K、4K、8K、16K、32K、64K、128K字節(jié)。K字節(jié)以助記符“KB”表示,存取周期：存儲器進(jìn)行一次“讀”（取出）“寫”（存入）信息（信號）操作所需的時間。 運算速度：計算機每秒鐘能執(zhí)行指令的條數(shù)，單位是“次/秒”。 指令：人們指定計算機進(jìn)行某種操作的命令。 波特率：串行口每秒發(fā)出（或接收）的位數(shù)稱為波特率。用“1/T”表示，T為發(fā)送（或接收）一位數(shù)所需要的時間。 權(quán)：同一個數(shù)字符號處于數(shù)的不同位置，它所代表的數(shù)值不同，這種規(guī)則稱為“權(quán)”。例如，十進(jìn)制數(shù)中的個、十、百、千就是各位的“權(quán),機器語言：用二進(jìn)制代碼表示的能為計算機立即識別和執(zhí)行的指令稱為機器語言。如74H、23H。 手編程序：用機器語言編寫的程序稱為手編程序。 匯編語言：采用一些簡單而又形象的符號來