單片微型計算機概述

1、1.1 單片微型計算機發(fā)展概況1.2 微計算機系統(tǒng)概念1.3 單片機的特點1.4 計算機中的數和編碼l單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此，一塊芯片就構成了一臺計算機。在工業(yè)、農業(yè)、軍事、保安、在工業(yè)、農業(yè)、軍事、保安、金融、金融、儀器儀表、儀器儀表、航空航天、航空航天、醫(yī)療、通訊、辦醫(yī)療、通訊、辦公設備、公設備、娛樂娛樂休閑、健身、體育競賽、服務領休閑、健身、體育競賽、服務領域域, ,大量單片機大量單片機- -嵌入式技術已經無處不在嵌入式技術已經無處不在。它已成為工業(yè)控制領域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使

2、用的計算機,并正迅正迅速改變著人們傳統(tǒng)的生產和生活方式。速改變著人們傳統(tǒng)的生產和生活方式。單片機的發(fā)展歷史劃分為四階段：第二階段（19761976年）：低性能單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表，采用了單片結構，即在一塊芯片內含有8位CPU、定時/計數器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工業(yè)領域。第一階段（19741976年）：單片機初級階段。功能簡單，只包括了8位CPU、64字節(jié)RAM和2個并行口。l第四階段：（1982年 ）：8位鞏固發(fā)展和16位單片機階段。16位單片機除CPU為16位外，片內RAM和ROM容量進一步增大，實時處理能力更強，體現了微控制器的特征。例

3、如Intel公司的MCS-96主振頻率為12M，片內RAM為232字節(jié)，ROM為8K字節(jié)，中斷處理能力為8級，片內帶有10位A/D轉換器和高速輸入/輸出部件等。l微控制器的全面發(fā)展階段，各公司的產品在盡量兼容的同時，向高速、強運算能力、尋址范圍大以及小型廉價方面發(fā)展。l第三階段（19781982年）：高性能單片機階段，這一類單片機帶有串行I/O口，8位數據線、16位地址線可以尋址的范圍達到64K字節(jié)、控制總線、較豐富的指令系統(tǒng)等。這類單片機的應用范圍較廣，并在不斷的改進和發(fā)展。l單片機體積小、功能強、功耗低、可靠性高和性價比高的特點，在過程控制、機電一體化產品、智能儀器、家用電器、計算機網絡及

4、通訊等方面得到廣泛應用。l單片機經歷了一位、4位、8位、16位及32位的發(fā)展階段，世界上一些著名的半導體器件廠家都開發(fā)了單片機如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。l單片機的品種日益增加，在眾多的通用型單片機里，以Intel公司的MCS系列單片機最為著名。 返回本章首頁圖1-1 微處理器、微計算機和微計算機系統(tǒng)的關系返回本章首頁 （1）體積小、重量輕、功耗低、功能強、性價比高。 （2）數據大都在單片機內部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高。 （3）結構靈活，易于組成各種微機應用系統(tǒng)。（4）應用廣泛，既可用于工業(yè)自動控制等場合，又可用于測量儀器、醫(yī)療儀器及家用電器等

5、領域。 返回本章首頁l 1.4.1 計數制l 1.4.2 二進制數（用B表示）l 1.4.3 十六進制數（用H表示）l 1.4.4 不同進制數之間的轉換l 1.4.5 數制書寫約定l 1.4.6 計算機中數的表示l 1.4.7 計算機常用編碼 返回本章首頁返回本節(jié) 基數小于10的計數制，可用十進制相應的數碼作為它的數字符號，一個數一般由多個數碼組成。數碼在數中的位置不同，其值也不同。 日常生活中廣泛使用的數為十進制數，這是一種逢十進一的計數方法。用的數制還有二進制、八進制和十六進制等。l以2為基數的數制稱為二進位計數制，它只包括0和1兩個數碼，很容易用電子元件的兩種不同的狀態(tài)來表示，例如，用高

6、電平表示1，用低電平表示0。所以，計算機中通常采用二進制數。l二進制數的計數特征：逢二進一，運算簡單。 l在加、減、乘、除四則運算中，乘法實質上是做移位加法，除法則是移位減法。 返回本節(jié)l為了書寫和閱讀方便，經常采用十六進制數作為二進制的縮寫形式。十進制數、二進制數、十六進制數的對照表如表1-1所示。l在計數時，逢十六進一，這樣書寫長度短，且可方便將十六進制數轉換為二進制數或將二進制數轉換為十六進制數。表1-1 十進制數、二進制數、十六進制數對照表 返回本節(jié) l 1二進制轉換為十進制基本方法：將二進制數按權展開式，利用十進制數的運算法則求和，即可得到等值的十進制數。l 2十進制到二進制的轉換十

7、進制整數轉換為二進制整數十進制小數轉換為二進制小數帶小數的十進制數轉換為二進制數3十進制、十六進制之間的相互轉換（1）十進制轉換成十六進制十進制轉換成十六進制整數整數和和十進制轉十進制轉換成二進制整數換成二進制整數類似，采用類似，采用“除除1616取余取余”的的方法。方法。（2）十進制轉換成十六進制十進制轉換成十六進制小數小數和和十進制轉十進制轉換成二進制小數換成二進制小數類似，采用類似，采用“乘乘1616取整取整”的的方法。方法。解：解： 余數（結果）寫作余數（結果）寫作 低位低位 16 3901 - 13 D 16 243 - 03 3 15 - 15 F 高位高位 最后結果： （3901

8、）10 =0F3DH解：解： 0.76171875 16 高位高位 12.18750000 - 整數為整數為12 0.1875 16 3.0000 - 整數為整數為3 低位低位最后結果： （0.76171875）10 =0.C3Hl 4二進制、十六進制之間的相互轉換將二進制數轉換為十六進制數，從低位開始，每四位一組，然后將其轉換為對應的十六進制數。如最后一組不足四位，需在左邊補0。用同樣方法可將二進制小數轉換十六進制小數。只是分組應從小數點右邊開始分成四位一組。十六進制數轉換為二進制數，將每位十六進制數直接轉換成相應的二進制數。例1-6將將1000110.01B轉換為十六進制數。轉換為十六進制

9、數。 10010001100110. .0101B = B = 0 0100100 01100110. .01010000 B B = 4 6 . 4 H = 4 6 . 4 H例例1-7：將：將352.6H轉換為二進制數。轉換為二進制數。 3 5 2 . 6 H 11 0101 0010 0110 =11 0101 0010 . 0110H下一頁二進制數轉換為十進制數二進制數轉換為十進制數方法：按二進制數的位權進行展開求和即可。方法：按二進制數的位權進行展開求和即可。例例1-1 將將11011.01B轉換成十進制數。轉換成十進制數。11011.01B=124+123+022+121+120+

10、02-1+12-2=16+8+0+2+1+0+0.25=27.25 返回l方法：方法：1）十進制整數轉換成二進制整數有很多方法，）十進制整數轉換成二進制整數有很多方法，但一般使用但一般使用“除除2取余法取余法”?！俺?取余法取余法”法則是：法則是： 用用2連續(xù)去除要轉換的十進制數，直到商連續(xù)去除要轉換的十進制數，直到商小于小于2為止，然后把各次余數按最后得到的為為止，然后把各次余數按最后得到的為最高位和最先得到的為最低位，依次排列起來最高位和最先得到的為最低位，依次排列起來便是所求的二進制數。便是所求的二進制數。解：解： 余數（結果）余數（結果） 低位低位 2 52 - 0 2 26 - 0

11、 2 13 - 1 2 6 - 0 2 3 - 1 2 1 - 1 高位高位轉換結果：（轉換結果：（52）D=（110100）B2）十進制小數轉換成二進制一般使用）十進制小數轉換成二進制一般使用“乘乘2取整取整法法”。“乘乘2取整法取整法”法則是：法則是： 用用2連續(xù)去乘要轉換的十進制小數，直到所連續(xù)去乘要轉換的十進制小數，直到所得積的小數部分為得積的小數部分為0或滿足所需精度為止，然后或滿足所需精度為止，然后把各次整數按最先得到的為最高位和最后得到的把各次整數按最先得到的為最高位和最后得到的為最低位，為最低位，“順序順序”依次排列起來所對應的數便依次排列起來所對應的數便是所求的二進制小數。是

12、所求的二進制小數。解：解： 0.1875 2 0.3750 - 整數為整數為0 高位高位 2 0.7500 - 整數為整數為0 2 1.5000 - 整數為整數為1 0.5000 2 1.0000 - 整數為整數為1 低位低位轉換結果：轉換結果：(0.1875)D = (0.0011)B返回l在書寫計算機程序時，一般不用基數作為下標來區(qū)分各種進制，而是用相應的英文字母作后綴來表示各種進制的數。 例如：B（Binary）表示二進制數。 D（Decimal）表示十進制數，一般D可省略，即無后綴的數字為十進制數。 H（Hexadecimal）表示十六進制數。l 1原碼、反碼和補碼原碼：在符號位中用0

13、表示正、用1表示負的二進制數，稱為原碼。例如， x1=1110111B， x1原=01110111B x2=1110111B， x2原=11110111B數0可是0或0。因此，0在原碼中形式： 0原=0000 0000B 0原=1000 0000B反碼：正數的反碼=原碼；負數的反碼=原碼的符號位不變而數值按位取反。所謂按位取反，即將各位的1變成0，0變成1。例如，x1=13，x1反=13原=0 0001101B 。 若 x2=13， x2原=13原=1 0001101B， x2反=13反=1 1110010B。數0可是0或0。因此，0在原碼中形式： +0反=00000000B -0反=1111

14、1111B 補碼：正數的補碼=原碼； 負數的補碼=反碼1。例如，x1=1101101B， x1補=13原=0 1101101B 。又如， x2=1101101B， x2反=10010010B， x2補=10010011B。在補碼表示中，“0”是唯一的。即 0補=00000000B l 2數的小數點表示方法 定點表示法：表示小數點的位置是固定不變的。分為純整數和純小數兩類。數符 尾數純整數表示方法純整數表示方法 純小數表示方法純小數表示方法數符 尾數其格式如下所示：其格式如下所示： 浮點表示法 浮點表示法中小數點的位置是不固定的。任意二進制數N一般可表示為：N=2PS 一個浮點數分為階碼和尾數兩部分，二者各有表示正負的階符和數符，常用存儲格式：階符階碼數符尾數返回本節(jié)l常見的編碼有BCD碼、ASCII碼等。1二 十進制編碼是