單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計：第一章 基礎(chǔ)知識

第一章基礎(chǔ)知識1.1信息在計算機中的表示1.1.1數(shù)在計算機內(nèi)的表示計算機中的數(shù)通常有兩種：無符號數(shù)和有符號數(shù)。無符號數(shù)由于不帶符號，表示時比較簡單，直接用它對應(yīng)的二進制形式表示，例如：假設(shè)機器字長為8位，123表示成01111011B。有符號數(shù)帶有正負號，通常，在計算機中表示有符號數(shù)時，在數(shù)的前面加一位，作為符號位。正數(shù)表示為0，負數(shù)表示為1，其余的位用以表示數(shù)的大小。這種連同一個符號位在一起作為一個數(shù)，稱為機器數(shù)，它的數(shù)值稱為機器數(shù)的真值。符號位數(shù)值位機器數(shù)在計算機中有三種表示法：原碼、反碼和補碼。一.原碼原碼表示時，最高位為符號位，正數(shù)用0表示，負數(shù)用1表示，其余的位用于表示數(shù)的絕對值。符號位絕對值對于一個N位的二進制，它的原碼表示范圍為-(2n-1-1)~+(2n-1-1)，例如：如果用8位二進制表示原碼，則數(shù)的范圍為-127~+127。原碼表示時，假設(shè)機器字長為8位，-0的編碼為10000000，+0的編碼為00000000?！纠?-1】

求+67、-25的原碼（機器字長8位）因為+67=67=1000011B-25=25=11001B所以[+67]原=01000011B[-25]原=10011001B二.反碼反碼表示時，最高位為符號位，正數(shù)用0表示，負數(shù)用1表示，正數(shù)的反碼與原碼相同，而負數(shù)的反碼可在原碼的基礎(chǔ)之上，符號位不變，其余位取反得到。對于一個n位的二進制，它的反碼表示范圍為-(2n-1-1)~+(2n-1-1)，對于0，假設(shè)機器字長為8位，-0的反碼為11111111B，+0的反碼為00000000B?！纠?-2】求+67、-25的反碼（機器字長8位）。因為

[+67]原=01000011B [-25]原=10011001B所以

[+67]反=01000011B [-25]反=11100110B三.補碼

補碼表示時，最高位為符號位，正數(shù)用0表示，負數(shù)用1表示，正數(shù)的補碼與原碼相同，而負數(shù)的補碼可在原碼的基礎(chǔ)之上，符號位不變，其余位取反，末位加1得到。對于一個負數(shù)X，X的補碼也可用2n-X得到，其中n為計算機字長?！纠?-3】

求+67、-25的補碼（機器字長8位）。因為[+67]原=01000011B[-25]原=10011001B所以[+67]補=01000011B[-25]補=11100111B

另外，對于計算補碼，也可用一種求補運算方法求得。求補運算：一個二進制數(shù)，符號位和數(shù)值位一起取反，末位加1。求補運算具有以下的特點：對于一個數(shù)X[X]補

[-X]補

[X]補【例1-4】已知+25的補碼為00011001B，用求補運算求-25的補碼。因為

[25]補

[-25]補所以

[-25]補=11100110+1=11100111B

補碼數(shù)的表示范圍，對于一個n位的二進制，它的補碼表示范圍為-(2n-1)~+(2n-1-1)。補碼表示時，對于0，-0和+0的補碼是相同的，假設(shè)機器字長為8位，則0的補碼為00000000B。四.補碼的加減運算補碼的加法運算規(guī)則：

[X+Y]補=[X]補+[Y]補

[X-Y]補=[X]補+[-Y]補對于[-Y]補只要對[Y]補求就可以得到?！纠?-5】假設(shè)計算機字長為8位，完成下列補碼運算。1.25+32[25]補=00011001B[32]補=00100000B[25]補=00011001+[32]補=0010000000111001所以[25+32]補=[25]補+[32]補=00111001B=[57]補2.25+（-32）

[25]補=0011001B[-32]補=11100000B[25]補=00011001+[-32]補=1110000011111001所以[25+（-32）]補=[25]補+[-32]補=11111001B=[-7]補3.25-32[25]補=0011001B[-32]補=11100000B[25]補=00011001+[-32]補=1110000011111001所以[25-32]補=[25]補+[-32]補=11111001B=[-7]補4.25-（-32）[25]補=00011001B[32]補=00100000B[25]補=00011001+[32]補=0010000000111001所以[25-（-32）]補=[25]補+[32]補=00111001B=[57]補五．十進制數(shù)的表示十進制編碼又稱為BCD碼。分壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼，壓縮BCD碼又稱為8421碼，它是用四位二進制編碼來表示一位十進制符號。例如：十進制數(shù)124的壓縮BCD碼為000100100100。十進制數(shù)4.56的壓縮BCD碼為0100.01010110。非壓縮BCD碼是用八位二進制來表示一位十進制符號，其中低四位二進制編碼與壓縮BCD碼相同，高四位任取。例如：十進制數(shù)124的非壓縮BCD碼為001100010011001000110100。1.1.2字符在計算機內(nèi)的表示現(xiàn)在的計算機中字符數(shù)據(jù)的編碼通常采用的是美國信息交換標準代碼ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）?；続SCII碼標準定義了128個字符，用七位二進制來編碼，包括英文大字字母26個、小寫字母26個、數(shù)字符號0~9十個，還有一些專用符號（如“：”、“！”、“%”）及控制符號（如換行、換頁、回車等）。1.2單片機及其特點1.2.1單片機的基本概念單片機屬于微型計算機的一種，是把微型計算機中的微處理器、存儲器、I/O接口、定時器/計數(shù)器、串行接口、中斷系統(tǒng)等電路集成在一塊集成電路芯片上形成的微型計算機。因而被稱為單片微型計算機，簡稱為單片機。單片機按照用途可分為通用型和專用型兩大類。在單片機使用上注意以下幾個相互有相同點也有區(qū)別的概念“（1）單板機：（2）單片機：（3）多板機：1.2.2單片機的主要特點（1）在存儲器結(jié)構(gòu)上，單片機的存儲器采用哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。ROM和RAM是嚴格分開的。ROM稱為程序存儲器，只存放程序、固定常數(shù)和數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放數(shù)據(jù)。（2）在芯片引腳上，大部份采用分時復(fù)用技術(shù)。（3）在內(nèi)部資源訪問上，通過用特殊功能寄存器（SFR）的形式。（4）在指令系統(tǒng)上，采用面向控制的指令系統(tǒng)。（5）內(nèi)部一般都集成一個全雙工的串行接口。（6）單片機有很強的外部擴展能力。1.3單片機發(fā)展及其主要品種1.3.14位單片機1.3.28位單片機1.3.316位單片機1.3.432位單片機在1978年以前各廠家生產(chǎn)的8位單片機，由于集成度的限制，一般都沒有串行接口，只提供小范圍的尋址空間（小于8KB），性能相對較低，稱為低檔8位單片機。在1978年以后，集成電路水平提高，出現(xiàn)了一些高性能的8位單片機，它們的尋址能力達到了64KB，片內(nèi)集成了4-8KB的ROM，片內(nèi)除了帶并行I/O口外，還有串行I/O接口，甚至有些還集成A/D轉(zhuǎn)換器。這類單片機稱為高檔8位單片機。1.4單片機的應(yīng)用1.4.1單機應(yīng)用（1）工業(yè)自動化控制。（2）智能儀器儀表。（3）計算機外部設(shè)備和智能接口（4）家用電器