微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本知識(shí)

第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本知識(shí)

微型計(jì)算機(jī)具有體積小，功耗低重量輕，價(jià)格低，可靠性高，開發(fā)使用簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，自問(wèn)世以來(lái)得到了非常廣泛的應(yīng)用。1.1微型計(jì)算機(jī)和單片機(jī)概述第1頁(yè)/共30頁(yè)1.1.1微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

⑴

PC機(jī)：PC機(jī)系統(tǒng)全力實(shí)現(xiàn)海量高速數(shù)據(jù)處理，兼顧控制功能。⑵單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)全力滿足測(cè)控對(duì)象的測(cè)控功能，兼顧數(shù)據(jù)處理能力。形成兩大分支：第2頁(yè)/共30頁(yè)1.1.280C51單片機(jī)概述

⒈什麼是單片機(jī)？

都是嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。SingleChipMicroComputer→MicroControllerUnit

⒉單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系

單片機(jī)與嵌入式芯片都是指微控制器第3頁(yè)/共30頁(yè)80C51優(yōu)點(diǎn)：①性能價(jià)格比高；②操作方便的開發(fā)裝置多；③國(guó)內(nèi)技術(shù)人員熟悉；④芯片功能夠用適用；⑤有眾多芯片制造廠商加盟，可廣泛選擇。⒊80C51系列單片機(jī)

第4頁(yè)/共30頁(yè)1.2計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方法及運(yùn)算

引言:

十進(jìn)制數(shù)是人們習(xí)慣使用的進(jìn)制。計(jì)算機(jī)只能“識(shí)別”二進(jìn)制數(shù)。為了書寫和識(shí)讀方便，因此在計(jì)算機(jī)軟件編制過(guò)程中需要用到十六進(jìn)制數(shù)表示。十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系、相互轉(zhuǎn)換和運(yùn)算方法，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)必備的基礎(chǔ)知識(shí)。第5頁(yè)/共30頁(yè)1.2.1二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)基本概念

⒈十進(jìn)制數(shù)主要特點(diǎn)：①基數(shù)是10。有10個(gè)數(shù)碼（數(shù)符）構(gòu)成：

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。②進(jìn)位規(guī)則是“逢十進(jìn)一”。【例】

1234.56

=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

=1000+200+30+4+0.5+0.06

上述，103、102、101、100、10-1、10-2

稱為十進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的“權(quán)”。第6頁(yè)/共30頁(yè)⒉

二進(jìn)制數(shù)

主要特點(diǎn)：①基數(shù)是2。只有兩個(gè)數(shù)碼：0和1。②進(jìn)位規(guī)則是“逢二進(jìn)一”。每左移一位,數(shù)值增大一倍；右移一位,數(shù)值減小一半。二進(jìn)制數(shù)用尾綴B（Binary）作為標(biāo)識(shí)符?！纠?11.11B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=7.75

其中，22、21、20、2-1、2-2

稱為二進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的“權(quán)”

第7頁(yè)/共30頁(yè)⒊十六進(jìn)制數(shù)

主要特點(diǎn)：①基數(shù)是16。共有16個(gè)數(shù)符構(gòu)成：

0、1、…、9、A、B、C、D、E、F。其中，

A、B、C、D、E、F代表的數(shù)值分別為

10、11、12、13、14、15。②進(jìn)位規(guī)則是“逢十六進(jìn)一”。十六進(jìn)制數(shù)用尾綴H表示?！纠緼3.4H

=10×161+3×160+4×16-1

=160+3+0.25

=163.25

其中，163、162、161、160、16-1、16-2

稱為十六進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的“權(quán)”。第8頁(yè)/共30頁(yè)十六進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表

十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)000H0000B110BH1011B101H0001B120CH1100B202H0010B130DH1101B303H0011B140EH1110B404H0100B150FH1111B505H0101B1610H00010000B606H0110B1711H00010001B707H0111B1812H00010010B808H1000B1913H00010011B909H1001B2014H00010100B100AH1010B2115H00010101B第9頁(yè)/共30頁(yè)1.2.2數(shù)制轉(zhuǎn)換

⒈二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換

⑴二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

①整數(shù)部分：

自右向左，四位一組，不足四位，向左填零，各部分用相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)替代；

②小數(shù)部分：

自左向右，四位一組，不足四位，向右填零，各部分用相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)替代；

第10頁(yè)/共30頁(yè)二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115⑵十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)每位十六進(jìn)制數(shù)分別用相應(yīng)4位二進(jìn)制數(shù)替代。第11頁(yè)/共30頁(yè)②十進(jìn)制數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的方法：

除16取余法

⒊十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)①十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)的方法：

乘2取整法⑴整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換①十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)的方法：

除2取余法⑵小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換②十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)的方法：

乘16取整法第12頁(yè)/共30頁(yè)1.2.3二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)運(yùn)算【例】 00110101B + 10011100B

⒈二進(jìn)制數(shù)加法運(yùn)算規(guī)則：0+0=0，0+1=1+0=1，

1+1=0（向高位進(jìn)1）。11010001B第13頁(yè)/共30頁(yè)【例】 10110101B - 10011100B

規(guī)則：0–0=0，1–0=0，1–1=0，

0–1=1（向高位借1）。⒉二進(jìn)制數(shù)減法運(yùn)算

00011001B第14頁(yè)/共30頁(yè)

1101

⒊二進(jìn)制數(shù)乘法運(yùn)算

規(guī)則：0×0=0，1×0=0×1=0，1×1=1?！纠?1101B×1001B1110101B+1101

第15頁(yè)/共30頁(yè)【例】

1101√11101101⒋二進(jìn)制數(shù)除法運(yùn)算規(guī)則：0÷0=0，0÷1=0，1÷1=1。1-11011-1101100101第16頁(yè)/共30頁(yè)【例】 10110101B ∧ 10011100B⒌二進(jìn)制數(shù)“與”運(yùn)算規(guī)則：0∧0=0，1∧0=0，

1∧0=0，1∧1=1。00101001B第17頁(yè)/共30頁(yè)規(guī)則：0∨0=0，1∨0=0，

1∨1=0，0∨1=1。【例】 10110101B ∨ 10011100B⒍二進(jìn)制數(shù)“或”運(yùn)算B10111101第18頁(yè)/共30頁(yè)【例】 10110101B

⊕ 10011100B⒎二進(jìn)制數(shù)“異或”運(yùn)算規(guī)則：0⊕0=0，0⊕1=1，

1⊕0=1，1⊕1=0。B10010100第19頁(yè)/共30頁(yè)8.十六進(jìn)制數(shù)運(yùn)算

先將十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，再根據(jù)二進(jìn)制運(yùn)算法則進(jìn)行運(yùn)算，得出結(jié)果后，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制，即可。第20頁(yè)/共30頁(yè)1.2.4

原碼、反碼和補(bǔ)碼數(shù)的正負(fù)表示形式：D7=1表示負(fù)數(shù)，D7=0表示正數(shù)。D7D6D5D4D3D2D1D0

符號(hào)位數(shù)值位

第21頁(yè)/共30頁(yè)[X]反

=[X]原數(shù)值位取反，符號(hào)位不變。

在計(jì)算機(jī)中，機(jī)器數(shù)有三種表示方法：即原碼、反碼和補(bǔ)碼。

采取補(bǔ)碼運(yùn)算，可以將減法轉(zhuǎn)換成加法運(yùn)算。①對(duì)于正數(shù)：[X]原=[X]反

=[X]補(bǔ)②對(duì)于負(fù)數(shù)：[X]補(bǔ)

=[X]反

+1第22頁(yè)/共30頁(yè)原碼、反碼和補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)關(guān)系表

無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)無(wú)符號(hào)十進(jìn)制數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼000000000+0+00000000011+1+1+1000000102+2+2+2……………01111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-12710000010130-2-125-126……………11111101253-125-2-311111110254-126-1-211111111255-127-0-1第23頁(yè)/共30頁(yè)1.3

常用編碼

8421BCD碼稱為二—十進(jìn)制數(shù)或BCD碼(BinaryCodedDecimalCode)，用標(biāo)識(shí)符[……]BCD表示。

特點(diǎn)：保留了十進(jìn)制的權(quán)，每一位十進(jìn)制數(shù)字則用二進(jìn)制碼表示。1.3.18421BCD碼第24頁(yè)/共30頁(yè)⒈編碼方法

二—十進(jìn)制數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，逢十進(jìn)一，只是數(shù)符0～9用4位二進(jìn)制碼0000～1001表示而已；

每4位以內(nèi)按二進(jìn)制進(jìn)位；

4位與4位之間按十進(jìn)制進(jìn)位。

⒉轉(zhuǎn)換關(guān)系

⑴BCD碼與十進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換關(guān)系

⑵BCD碼與二進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換關(guān)系

BCD碼與二進(jìn)制數(shù)之間不能直接相互轉(zhuǎn)換，通常要先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。

第25頁(yè)/共30頁(yè)【例】將二進(jìn)制數(shù)01000011B轉(zhuǎn)換成BCD碼。解：01000011B=67=[01100111]BCD

需要指出的是:

決不能把[01100111]BCD誤認(rèn)為二進(jìn)制碼01100111B，二進(jìn)制碼01100111B的值為103，而[01100111]BCD

的值為67，顯然兩者是不一樣的。第26頁(yè)/共30頁(yè)⒊BCD碼運(yùn)算

BCD碼用4位二進(jìn)制數(shù)表示，但4位二進(jìn)制數(shù)最多可表示16種狀態(tài)，余下6種狀態(tài)，1010～1111在BCD編碼中稱為非法碼或冗余碼。在BCD碼的運(yùn)算中將會(huì)出現(xiàn)冗余碼，需要作某些修正，才能得到正確的結(jié)果。

不過(guò)，這些修正不需要人工完成，單片機(jī)有專門用于修正BCD碼運(yùn)算的指令，我們只需了解這一問(wèn)題。

第27頁(yè)/共30頁(yè)1.3.2

ASCII碼美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼：AmericanStandedCodeforInformationInterchange。

作用：用二進(jìn)制編碼表示各種字母和符號(hào)第28頁(yè)/共30頁(yè)ASCII編碼表

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