第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

微機(jī)原理及應(yīng)用中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動張同莊博士單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)站(部分)

1.“學(xué)習(xí)單片機(jī)”WWW.

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微機(jī)原理及應(yīng)用自我介紹:張同莊，男，43，1985年大學(xué)本科畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)自動化系；1988年研究生碩士畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院（電力電子與電力傳動）；2002年研究生博士畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院（電力電子與電力傳動）；現(xiàn)在電氣自動化學(xué)系。電話號碼公室：南湖校區(qū)信電學(xué)院樓B517電子信箱：tzzhang126@126.com微機(jī)原理及應(yīng)用有幾句話送給大家，希望我們共同勉勵：“常問問自己，誰最關(guān)心你的未來?！薄皠e人的輕視不可怕，可怕的是自己輕視自己?！薄斑h(yuǎn)離心浮氣躁的人，易于成就大業(yè)?！薄懊\(yùn)是一念之間的事，所以人的命運(yùn)隨時都可以改變?！薄巴涎铀鶜У舻淖詈笠粋€目標(biāo)是人的前途?！薄皶r間是生命的代名詞。不能珍惜當(dāng)下，就不能很好地把握未來?！薄耙Π盐磥碜兂涩F(xiàn)在，不要把希望寄托在未來?！薄跋麡O的人，總是替失敗找借口；積極的人，總是為成功找方法?！薄芭`社會雖然走遠(yuǎn)了，但到浪費(fèi)時間的人群中，仍能找到奴隸?！蔽C(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)說明1.考試方式:閉卷,90分鐘.2.成績評定方法:考試成績(100分)占總成績的70%,實(shí)驗(yàn)成績(100分)占總成績的20%,平時成績(100分)(主要是作業(yè))占總成績的10%.3.每人準(zhǔn)備一個作業(yè)本,每班指定一名課代表.4.主要參考書:(1)教材(2)趙德安,單片機(jī)原理與應(yīng)用,機(jī)械工業(yè)出版社,2005(3)劉瑞新,單片機(jī)原理與應(yīng)用教程,機(jī)械工業(yè)出版社,2005(4)張友德,單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù),機(jī)械工業(yè)出版社,2004(5)陳連坤,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā),清華大學(xué)出版社,2005微機(jī)原理及應(yīng)用第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第2章MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理第3章MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)第4章匯編語言程序設(shè)計(jì)第5章半導(dǎo)體存儲器第6章定時器及應(yīng)用第7章MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)第8章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展及接口第9章MCS-51的串行通訊第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)電子計(jì)算機(jī)是一種對信息進(jìn)行加工處理的機(jī)器,它具有記憶,判斷和運(yùn)算能力,能模仿人類的思維活動,代替人的部分腦力勞動,并能對生產(chǎn)過程實(shí)施某種控制,等等.1946年,美國制造出世界上第一臺電子計(jì)算機(jī).它經(jīng)歷了電子管,晶體管,集成電路和超大集成電路等階段,現(xiàn)在進(jìn)入第四代,一般分為巨型機(jī),大型機(jī),中型機(jī),小型機(jī)和微型機(jī)等五類.就系統(tǒng)組成和工作原理來說,微型機(jī)與其他幾類計(jì)算機(jī)并無本質(zhì)區(qū)別,只是在體積,性能和應(yīng)用范圍方面有所不同.本章主要介紹微機(jī)的基礎(chǔ)知識,組成原理,以及單片機(jī)的產(chǎn)生,發(fā)展和應(yīng)用,為后續(xù)幾章的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及數(shù)的轉(zhuǎn)換1.1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制數(shù)制:是指數(shù)的形式,是人們利用符號計(jì)數(shù)的一種科學(xué)方法.常用的有十進(jìn)制,二進(jìn)制,八進(jìn)制,十六進(jìn)制等.1.十進(jìn)制(Decimal)主要特點(diǎn):(1)有0~9十個不同的數(shù)碼,作為基本符號.(2)逢10進(jìn)位.(3)統(tǒng)一表示形式:式中:i表示數(shù)中任意一位,是一個變量,ai表示第i位的數(shù)碼,n為該數(shù)整數(shù)部分的位數(shù),m為小數(shù)部分的位數(shù).1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及數(shù)的轉(zhuǎn)換2.二進(jìn)制(Binary)主要特點(diǎn)為:(1)它共有0和1兩個數(shù)碼,二進(jìn)制數(shù)都由它們組成.(2)基數(shù)是2,是逢2進(jìn)1的進(jìn)位原則.10110.11B=22.753.十六進(jìn)制(Hexadecimal)主要特點(diǎn)為:(1)它有0,1,2,…,9,A,B,C,D,E,F等十六個數(shù)碼.(2)基數(shù)是16,進(jìn)位計(jì)數(shù)為逢16進(jìn)1.在計(jì)算機(jī)內(nèi),數(shù)的表示形式是二進(jìn)制.因?yàn)橹挥?和1,采用晶體管的導(dǎo)通和截止,脈沖的高電平和低電平很容易表示,二進(jìn)制運(yùn)算簡單,便于電子線路實(shí)現(xiàn).1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及數(shù)的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制的缺點(diǎn):閱讀和書寫困難.采用十六進(jìn)制可以大大減輕閱讀和書寫二進(jìn)制數(shù)時的負(fù)擔(dān).例如:11011011B=DBH為了區(qū)分?jǐn)?shù)制,數(shù)的后面要用大寫字母寫出數(shù)制的標(biāo)志,二進(jìn)制用B,如:00110011B.十六進(jìn)制要用H,例如:00FFH.1.1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1.二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換(1)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù):只要把欲轉(zhuǎn)換的數(shù)按權(quán)展開后相加即可.(2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)A十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù):”除2取余,倒序排列法”B十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù):”乘2取整,正序排列法”1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及數(shù)的轉(zhuǎn)換2.十六進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換(1)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù):把十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后相加.FFH=255(2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)A整數(shù):“除16取余法”.例如:100=64HB小數(shù):“乘16取整法”.例如:0.76171875=0.C3H3.二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換(1)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)“四位合一位法”.例如:01011010B=5AH(2)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)“四位展開,連成一體”.例如:BCH=10111100B1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法在計(jì)算機(jī)中,小數(shù)和整數(shù)都是以二進(jìn)制形式表示的,但對小數(shù)點(diǎn),通常有定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩種表示方法.小數(shù)點(diǎn)采用定點(diǎn)表示法的稱為定點(diǎn)機(jī),采用浮點(diǎn)表示法的叫做浮點(diǎn)機(jī).1.2.1定點(diǎn)機(jī)中數(shù)的表示方法在定點(diǎn)計(jì)算機(jī)中,二進(jìn)制數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置是固定不變的,小數(shù)點(diǎn)可以固定在數(shù)值位之前,也可以約定在數(shù)值之后.前者稱為定點(diǎn)小數(shù)計(jì)算機(jī),后者叫做定點(diǎn)整數(shù)計(jì)算機(jī).1.定點(diǎn)整數(shù)表示法小數(shù)點(diǎn)位置被固定在數(shù)值位之后.優(yōu)點(diǎn):運(yùn)算規(guī)則簡單.缺點(diǎn):表示的數(shù)的范圍小.1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法2.定點(diǎn)小數(shù)表示法小數(shù)點(diǎn)的位置被約定在數(shù)值位之前.因此,這種計(jì)算機(jī)在實(shí)際計(jì)算前應(yīng)先把參加計(jì)算的二進(jìn)制整數(shù)按適當(dāng)比例替換成純小數(shù),計(jì)算結(jié)束后再按同樣的逆比例替換后輸出.1.2.2浮點(diǎn)機(jī)中數(shù)的表示方法小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動的,不固定的.一個浮點(diǎn)數(shù)N由階碼和尾數(shù)兩部分組成.階碼部分包括階符和階碼,尾數(shù)部分由數(shù)符和尾數(shù)組成.其中Pf為階符,Pf=0表示為正,Pf=1表示為負(fù);Sf為數(shù)符,Sf=0表示為正數(shù),Sf=1表示為負(fù)數(shù).Pf。。。Sf。。。1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法浮點(diǎn)法的優(yōu)點(diǎn):數(shù)的表示范圍大.缺點(diǎn):運(yùn)算規(guī)則復(fù)雜,通常要對階碼和尾數(shù)分別計(jì)算.1.2.3二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算大部分計(jì)算機(jī)采用定點(diǎn)整數(shù)表示法1.算術(shù)運(yùn)算(1)加法運(yùn)算(2)減法運(yùn)算(3)乘法運(yùn)算(4)除法運(yùn)算2.邏輯運(yùn)算邏輯與,邏輯或,邏輯取反,邏輯異或等.1.3計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示形式1.3.1機(jī)器數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)是指數(shù)的符號和值均采用二進(jìn)制的表示形式.原碼、反碼和補(bǔ)碼是機(jī)器數(shù)的三種基本形式,它和機(jī)器數(shù)的真值不同.1.原碼(trueform)定義:機(jī)器數(shù)的原碼為最高位為符號位,其余位為數(shù)值位,符號位為0表示該數(shù)為正數(shù),符號位為1表示它是負(fù)數(shù).例如:X=+1010BY=-1010B[X]原=00001010B[Y]原=10001010B[+0]原=00000000B[-0]原=10000000B原碼在進(jìn)行乘法和除法運(yùn)算時特別方便.1.3計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示形式2.反碼(one’scomplement)(1)正數(shù)的反碼和原碼相同.(2)負(fù)數(shù)的反碼的符號位和負(fù)數(shù)的原碼相同,數(shù)值位是它的數(shù)值位的按位求反.例如:X=+1101101BY=-0110110B[X]原=01101101B[Y]原=10110110B[X]反=01101101B[Y]反=11001001B3.補(bǔ)碼(two’scomplement)(1)正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同.(2)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是其原碼求反加1.例如:X=+1010BY=-01010B[X]原=00001010B[Y]原=10001010B[X]補(bǔ)=00001010B[Y]補(bǔ)=11110110B1.3計(jì)算機(jī)中數(shù)的