單片機原理及應(yīng)用 第1章總結(jié)

1、單片機原理及應(yīng)用必讀書和參考書籍名稱本學(xué)期上課 1-7周1單片機原理及應(yīng)用，徐漢斌，熊才高，華中科技大學(xué)出版社2 單片機原理及其接口技術(shù) ，胡漢才 ，清華大學(xué)出版社 講課 28 學(xué)時， 實驗 12 學(xué)時合計 40 學(xué)時課程目標(biāo) 掌握單片機工作原理，指令系統(tǒng)和硬件體系結(jié)構(gòu)。 掌握匯編語言設(shè)計方法。 了解單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本方法。第一章第一章 計算機計算機基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識知識 v 1.1 緒論緒論v 1.2 單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展概況v 1.3 單片機中信息的表示及運算基礎(chǔ)單片機中信息的表示及運算基礎(chǔ)v 1.4 幾種進(jìn)位制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換幾種進(jìn)位制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換1.1 1.1 緒緒 論論1

2、946年世界上第一臺電子計算機（eniac）由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。盡管它重達(dá)30噸，占地170平方米，耗電140千瓦，用了18800多個電子管，每秒鐘僅能做5000次加法。這臺計算機有五個基本部件：輸入器、輸出器、運算器、存儲器和控制器，奠定了當(dāng)代電子數(shù)字計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。馮諾伊曼“程序存儲原理”，以運算器和控制器為中心。計算機系統(tǒng)軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)cpu存儲器輸入輸出(i/o)接口系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計算機系統(tǒng)組成框圖多板機、單板機計算機的主要部件1）cpu（包含運算器和控制器）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。2）存儲器 包括隨機存取存儲器（ram）和只讀存儲器（ro

3、m），存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)。3）輸入/輸出(i/o)接口電路實現(xiàn)微處理器與外部設(shè)備的連接及信息聯(lián)系。4）總線為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。計算機系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)圖存儲器i/o接口輸入設(shè)備i/o接口地址總線地址總線 abab輸出設(shè)備cpu數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 dbdb控制總線控制總線 cbcbi/o接口ab: address busdb: data buscb: control bus什么是單片機 在一塊超大集成電路芯片上，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)總線等電路的微型計算機。1.2 1.2 單片機的發(fā)展概

4、況單片機的發(fā)展概況 一、單片機的發(fā)展概況（四十年歷史） 第一階段（19741976）：起步階段，fairchild公司的f8（4位）。 第二階段（19761978） ：發(fā)展階段，以intel公司的mcs-48（8位）為代表。 第三階段（19791982） ：成熟階段，以intel公司的mcs-51（8位）為代表，motorola公司的6801和zliog公司的z8。 第四階段（1983）：8位單片機鞏固發(fā)展，16位單片機mcs-96推出，32位單片機進(jìn)入實用階段，大力發(fā)展控制功能，集成系統(tǒng)所需的外部接口。 向著大容量、高性能、低價格方向發(fā)展（soc、dsp）。二、單片機的特點 性價比高性價比高

5、集成度高、體積小、可靠性高集成度高、體積小、可靠性高控制功能強控制功能強系統(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)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)三、單片機的應(yīng)用 智能儀器儀表智能儀器儀表機電一體化產(chǎn)品機電一體化產(chǎn)品實時工業(yè)控制實時工業(yè)控制通信領(lǐng)域通信領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)單片機的應(yīng)用領(lǐng)域機器設(shè)備（激光焊接機）機器設(shè)備（激光焊接機） 儀器儀表（水表）儀器儀表（水表）家用電器（溫控電茶壺）家用電器（溫控電茶壺）汽車（電子組合儀表）汽車（電子組合儀表）分布式控制系統(tǒng)（單片機以太網(wǎng)）分布式控制系統(tǒng)（單片機以太網(wǎng)）四、計算機編程語言的發(fā)展概況 機器語言機器語言 機器

6、語言就是0，1碼語言，是von neumann機唯一能理解并直接執(zhí)行的語言。匯編語言匯編語言 用一些助記符號代替用0，1碼描述的某種機器的指令系統(tǒng)，匯編語言就是在此基礎(chǔ)上完善起來的。高級語言高級語言 basic，pascal，c語言等等。用高級語言編寫的程序稱源程序，它們必須通過編譯或解釋，連接等步驟才能被計算機處理。 面向?qū)ο笳Z言面向?qū)ο笳Z言 c+，java等編程語言是面向?qū)ο蟮恼Z言。基于規(guī)則的智能化語言基于規(guī)則的智能化語言 visual c+、visual basic等語言。1.3 1.3 單片機中信息的表示及運算基礎(chǔ)單片機中信息的表示及運算基礎(chǔ) 一、二進(jìn)制數(shù)的表示與運算 1、 二進(jìn)制數(shù)的

7、表示二進(jìn)制數(shù)的表示二進(jìn)制數(shù)僅有兩個計數(shù)符號：0，1。 11010010=127+126+025+124+023+022+121+020 bit：計算機能表示的最小數(shù)據(jù)單位，1位二進(jìn)制數(shù)byte：8位二進(jìn)制數(shù)，稱為一個字節(jié)，最基本的數(shù)據(jù)單位。word：用于衡量計算機一次性處理數(shù)據(jù)的能力，一般為字節(jié)的整數(shù)倍。 2、二進(jìn)制數(shù)的運算、二進(jìn)制數(shù)的運算（ 1）算術(shù)運算 加法規(guī)則：“逢2進(jìn)1” 減法規(guī)則：“借1當(dāng)2” 乘法規(guī)則：“逢0出0，全1出1”（2）邏輯運算 邏輯非（not）運算： 01，10 邏輯與（and）運算 0 and 0=00 and 1=01 and 0=01 and 1=1邏輯或（or）

8、運算0 or 0=00 or 1=11 or 0=11 or 1=1邏輯異或（xor）運算，又稱“模2和”運算0 xor 0=00 xor 1=11 xor 0=11 xor 1=0 、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制（1）整數(shù)部分的算法：）整數(shù)部分的算法： 1）用二進(jìn)制的基數(shù)除十進(jìn)制數(shù)； 2）保存余數(shù)（最先得到的余數(shù)為最低有效位） 3）重復(fù)1）和2）直到商為0。（2）小數(shù)部分的算法：）小數(shù)部分的算法： 1）用二進(jìn)制的基數(shù)乘十進(jìn)制數(shù)； 2）保存結(jié)果的整數(shù)部分（最先得到的整數(shù)部分為最高位小數(shù)）； 3）重復(fù)步驟1）和2），直到小數(shù)部分為。二、 二十進(jìn)制（bcd）數(shù)的表示與運算 1、二、二十進(jìn)

9、制數(shù)的表示十進(jìn)制數(shù)的表示 0 0000 5 0101 1 0001 6 0110 2 0010 7 0111 3 0011 8 1000 4 0100 9 1001 2、二、二十進(jìn)制數(shù)的加、減運算十進(jìn)制數(shù)的加、減運算bcd數(shù)的運算規(guī)則循十進(jìn)制數(shù)的運算規(guī)則“逢10進(jìn)1”。但計算機在進(jìn)行這種運算時會出現(xiàn)潛在的錯誤。為了解決bcd數(shù)的運算問題，采取調(diào)整運算結(jié)果的措施（對每個四位碼，若是發(fā)生進(jìn)位或借位，加法少加了6，減法少減了6）。原因：16進(jìn)1和10進(jìn)1差了6。例：例： 10001000(bcd)+01101001(bcd)=000101010111(bcd) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1

10、 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 調(diào)整調(diào)整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 進(jìn)位進(jìn)位例：例： 10001000(bcd) 01101001(bcd)= 00011001(bcd) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 調(diào)整調(diào)整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、十六進(jìn)制數(shù)的表示與運算三、十六進(jìn)制數(shù)的表示與運算 1、十六進(jìn)制數(shù)的表示、十六進(jìn)制數(shù)的表示 十進(jìn)制（十進(jìn)制（d d） 二進(jìn)制（二進(jìn)制（b b） 二二十進(jìn)制（十進(jìn)制（bcdbcd） 十六進(jìn)制（十六進(jìn)制（h

11、h） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 0 0 1 0 2 2 0 0 1 0 0 0 1 0 2 3 0 0 1 1 0 0 1 1 3 3 0 0 1 1 0 0 1 1 3 4 0 1 0 0 0 1 0 0 4 4 0 1 0 0 0 1 0 0 4 5 0 1 0 1 0 1 0 1 5 5 0 1 0 1 0 1 0 1 5 6 0 1 1 0 0 1 1 0 6 6 0 1 1 0 0 1 1 0 6 7 0 1 1 1 0 1 1 1

12、7 7 0 1 1 1 0 1 1 1 7 8 1 0 0 0 1 0 0 0 8 8 1 0 0 0 1 0 0 0 8 9 1 0 0 1 1 0 0 1 9 9 1 0 0 1 1 0 0 1 9 10 1 0 1 0 10 1 0 1 0 a a 11 1 0 1 1 11 1 0 1 1 b b 12 1 1 0 0 12 1 1 0 0 c c 13 1 1 0 1 13 1 1 0 1 d d 14 1 1 1 0 14 1 1 1 0 e e 15 1 1 1 1 15 1 1 1 1 f f 2、十六進(jìn)制數(shù)的加、減運算、十六進(jìn)制數(shù)的加、減運算加法運算：“逢逢16進(jìn)進(jìn)1”。 減

13、法運算：“借借1當(dāng)當(dāng)16”。四、四、 帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示與運算帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示與運算 正號“”和負(fù)號“”在計算機中只能用0和1表示，我們用0表示“”號，用1表示“”號，并且符號放在最高有效位。一個8位的二進(jìn)制表示一個帶符號數(shù)，最高有效位d7位為符號位。已知x補=10010100b，求x的反碼和原碼。x反=10010011bx原=11101100b 真值=-108 表表12 12 帶符號數(shù)的補碼值表（帶符號數(shù)的補碼值表（8 8位）位） 十進(jìn)制 十六進(jìn)制（h） 補碼值（b） 127 7 f 0 1 1 1 1 1 1 1 100 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 3 3 0 0 0 0

14、 0 0 1 1 2 2 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 f f 1 1 1 1 1 1 1 1 2 f e 1 1 1 1 1 1 1 0 100 9 c 1 0 0 1 1 1 0 0 128 8 0 1 0 0 0 0 0 0 0 4、帶符號數(shù)的運算、帶符號數(shù)的運算 x+y補=x補+y補 x-y補=x補+-y補注意：計算結(jié)果的溢出 7-19=？7+-19補= 0000 0111b+1110 1101b=1111 0100b五、字符的編碼表示 1、ascii 碼表示 所謂ascii碼（american st

15、andard code for information interchange），即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼。它將數(shù)字09，字母a-z和a-z以及一些運算符號等按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二進(jìn)制編碼。 2、漢字編碼表示 為了能在不同的漢字系統(tǒng)之間互相通信、共享漢字信息。我國制定并推行一種漢字編碼，稱gb231280國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼字符集（基本集），簡稱國標(biāo)碼國標(biāo)碼。在國標(biāo)碼中，每個字符都規(guī)定了二進(jìn)制表示的編碼，一個漢字用二個字節(jié)編碼，每個字節(jié)用7位二進(jìn)制，高位置為0。國標(biāo)碼在計算機中容易與ascii混淆，在中西文兼用時無法使用。在若將國標(biāo)碼每個字節(jié)的高位置1，作為標(biāo)示符，則可與ascii碼區(qū)分。這種漢字編碼又稱內(nèi)部碼。一、一、 十進(jìn)制整數(shù)到任意進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)到任意進(jìn)制整數(shù)的轉(zhuǎn)換1、 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制整數(shù)除r取余 r為基數(shù)2、十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成其他進(jìn)制小數(shù)乘r取整 r為基數(shù)1.4 幾種進(jìn)位制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換 二、 任意進(jìn)制整數(shù)到十進(jìn)制整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 nmiiim1011nnkkxxxxxxx)x(三、 二進(jìn)制數(shù)和