單片機(jī)原理及接口技術(shù)

單片機(jī)原理及接口技術(shù)

第1章單片機(jī)基礎(chǔ)知識

教學(xué)目標(biāo)

1?1單片機(jī)概述

1.2數(shù)的表示方法及數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1.3二進(jìn)制的運(yùn)算

L4微機(jī)的碼制與編碼

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

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教學(xué)目標(biāo)

通過本章教學(xué)，要求學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：

1.一般性的了解從微機(jī)一單片機(jī)—AT89c51的

發(fā)展概況，單片機(jī)技術(shù)未來發(fā)展趨勢以及單

片機(jī)廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。

2.建立二進(jìn)制和十六進(jìn)制的概念。學(xué)會二進(jìn)制、

十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法，熟記

0?16之間二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)的對

.應(yīng)關(guān)系及相互轉(zhuǎn)換。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)山

3.熟悉二進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)

算方法。

4.了解二進(jìn)制數(shù)原碼、反碼和補(bǔ)碼的表示方法。

5.了解BCD碼的編碼方法、轉(zhuǎn)換關(guān)系和加減法運(yùn)

算時出錯修正的原因、條件和方法。

6.了解ASCII碼和查表換算方法。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)Il\

1.1單片機(jī)概述

1.1.1電子計算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu)

1946年2月15日，

第一臺電子數(shù)字

計算機(jī)問世，標(biāo)

志著計算機(jī)時代

的到來。

ENIAC

開創(chuàng)了計算機(jī)科學(xué)技術(shù)新紀(jì)元，對人類

生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

馮?諾依曼提出“程序存儲”和“二進(jìn)制

運(yùn)算”的思想，構(gòu)建了計算機(jī)經(jīng)典結(jié)構(gòu)，如

圖所示。

圖1.1計算機(jī)經(jīng)典結(jié)構(gòu)示意圖

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1.1.2計算機(jī)經(jīng)歷的五個時代

(1)電子管計算機(jī)

(2)晶體管計算機(jī)

(3)集成電路計算機(jī)

(4)大規(guī)模集成電路計算機(jī)

(5)超大規(guī)模集成電路計算機(jī)

結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮?諾依曼提出的

計算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架

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o單片機(jī)原理及接口技術(shù)

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1.1.3微機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài)

1?微機(jī)的組成

1971年1月，INTEL公

司的特德?霍夫在與日本

商業(yè)通訊公司合作研制臺

式計算器時，將原始方案

的十幾個芯片壓縮成三個

集成電路芯片。其中的兩

個芯片分別用于存儲程序

和數(shù)據(jù)，另一芯片集成了

運(yùn)算器和控制器及一些寄圖1.24004微處理器

w廿存器，稱為微處理器（即

號*Intel4004）。

____C回目錄上一頁下一頁結(jié)束“Back4

單片機(jī)原理及接口技術(shù)

微處理器、存儲器加上I/O接口電路組成

微型計算機(jī)。如圖L3

微

處

理

器

圖1.3微型計算機(jī)的組成框圖

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)111

?■

2.微型計算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)

可以分為以下3種：

⑴多板機(jī)(系統(tǒng)機(jī))

工業(yè)PC機(jī)也屬于多板機(jī)。

(2)單板機(jī)?a

(3)單片機(jī)：集成了CPU、圖1?4單板機(jī)

存儲器、I/O接口電路的單芯片微型計算機(jī)。

1

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

?■■■■■——■■—4Il\

3.三種應(yīng)用形態(tài)的比較

匚ZI

匚ZJ

匚ZI

匚□

匚□

匚□

□匚Z1

匚□

匚Z1

CZ]

a）系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）b）單板機(jī)C）單片機(jī)

圖1.5微機(jī)的三種應(yīng)用形態(tài)

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o單片機(jī)原理及接口技術(shù)

■■■■?■■■?■■——4*■■?■?

1）系統(tǒng)機(jī)（桌面應(yīng)用）屬于通用計算機(jī)，主要用

于數(shù)據(jù)處理、辦公自動化及輔助設(shè)計。

2）單片機(jī)（嵌入式應(yīng)用）屬于專用計算機(jī)，主要

用于智能儀表及傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)

備、汽車及軍事電子設(shè)備等系統(tǒng)。

單片機(jī)體積小、價格低、可靠性高，其非凡

的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有

獨(dú)特的優(yōu)勢。

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1.1.4單片機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

1.單片機(jī)的發(fā)展過程

(1)單芯片微機(jī)形成階段

1976年，Intel公司推出了MCS-48系列單片

機(jī)。8位CPU、1K字節(jié)ROM、64字節(jié)RAM、27根I/O

線和1個8位定時/計數(shù)器。

特點(diǎn)：存儲器容量小，尋址范圍小(不

大于4K),無串行接口，指令系統(tǒng)

*功能不強(qiáng)。

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(2)性能完善提高階段

1980年，Intel公司推出了MCS-51系列單片

機(jī)：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4

個8位并口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計

數(shù)器。尋址范圍64K,并有控制功能較強(qiáng)的布爾

處理器。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，

面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在MCS-51已成

為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。

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(3)微控制器化階段

1982年，Intel推出MCS-96系列單片機(jī)。芯

片內(nèi)集成：16位CPU、8K字節(jié)ROM、232字節(jié)

RAM、5個8位并口、1個全雙工串行口、2個16

位定時/計數(shù)器。尋址范圍64K。片上還有8路10

位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等。

特點(diǎn)：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)電路增強(qiáng)，使之可

以方便靈活地用于復(fù)雜的自動測控系統(tǒng)及設(shè)備。

?“微控制器”的稱謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.單片機(jī)產(chǎn)品近況

51系列產(chǎn)品繁多，已推出的主要產(chǎn)品有:

ATMEL公司融入Flash存儲器技術(shù)的AT89系列

Philips公司的80c51、80C552系歹J

華邦公司的W78c51、W77c51高速低價系列

ADI公司的ADjiC8xx高精度ADC系列

LG公司的GMS90/97低壓高速系列

Maxim公司的DS89c420高速(50MIPS)系歹4

Cygnal公司的C8051F系列高速SOC單片機(jī)

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

非51結(jié)構(gòu)單片機(jī)新品不斷推出，給用戶提

供了更為廣泛的選擇空間，近年來推出的非51

系列的主要產(chǎn)品有：

Intel的MCS-96系列16位單片機(jī)

Microchip的PIC系列RISC單片機(jī)

TI的MSP430F系列16位低功耗單片機(jī)。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/J.1

1.1.5單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

1.單片機(jī)的特點(diǎn)

(1)控制性能好、可靠性高

可對I/O端口直接操作，位操作能力更是其它

計算機(jī)無法比擬的。由于CPU、存儲器及I/O接口

集成在同一芯片內(nèi)，數(shù)據(jù)在傳送時受干擾的影響

較小，且不易受環(huán)境條件的影響。

(2)體積小、價格低、易于產(chǎn)品化

,應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、安裝

簡單方便。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找

到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)

上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工

業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種

智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝

像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物

等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的

機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、

開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)

家、工程師。

單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、

航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，

，大致可分如下幾個范疇：

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

⑴智能儀器儀表

單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、

擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用

于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)

諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速

度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物

理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字

化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)

字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計,

示波器，各種分析儀）。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)m

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

(2)工業(yè)控制

用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)

據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電

梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)

成二級控制系統(tǒng)等。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/JJ

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

(3)家用電器

現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制,

從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其

他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門,

無所不在。一

單片機(jī)原理及接口技術(shù)

■■■■一

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

（4）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域

現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方

便地與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和

通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在

的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從

手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信

呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處

可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機(jī)

等°

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/JJ

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

(5)醫(yī)用設(shè)備

單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例

如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷

設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

(6)各種大型電器

某些專用單片機(jī)設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從

而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用

人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似

簡單的功能，微縮在純電子芯片中，就需要復(fù)雜

的類似于計算機(jī)的原理。如：音樂信號以數(shù)字的

形式存于存儲器中，由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模

擬音樂電信號(類似于聲卡)。

在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小

、’了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也

方便于更換。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

⑺汽車設(shè)備

單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如

汽車中的發(fā)動機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)

動機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，ABS防抱

死系統(tǒng)，制動系統(tǒng)等等。

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____________________________________工：—三—一：一一一-一一--------<Back<

單片機(jī)原理及接口技術(shù)/11

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1.2數(shù)的表示方法及數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1.2.1微型計算機(jī)中的常用數(shù)制

微型計算機(jī)中常用的數(shù)制有三種，即十進(jìn)

制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。

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O單片機(jī)原理及接口技術(shù)/11

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1.十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)是我們最熟悉的一種進(jìn)位計數(shù)制，

其主要特點(diǎn)是：

(1)它由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9不

同的基本數(shù)碼符號構(gòu)成，基數(shù)為10。

(2)進(jìn)位規(guī)則是“逢十進(jìn)一”，一般在數(shù)的

后面加符號D表示十進(jìn)制數(shù)。

所謂基數(shù)，在數(shù)學(xué)中指計數(shù)制中所用到的

.數(shù)碼的個數(shù)。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.二進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)是計算機(jī)內(nèi)的基本數(shù)制，其主要

特點(diǎn)是：

(1)任何二進(jìn)制數(shù)都只由0和1兩個數(shù)碼組

成，其基數(shù)是2。

(2)進(jìn)借位規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。

一般在數(shù)的后面用符號B表示這個數(shù)是二進(jìn)制數(shù)。

二進(jìn)制數(shù)同樣可以用賽級數(shù)形式展開。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

(3)字節(jié)：8位二進(jìn)制數(shù)約定為1字節(jié)

位號:D7D6D5D4D3D2DIDO

字節(jié):

MSB圖1.6字節(jié)的定義LSB

一個字節(jié)可表示28個值(0-255)

LSB：最低有效位，D0位

MSB：最高有效位，D7位

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

(4)字：2字節(jié)，16位二進(jìn)制數(shù)

一個字有216個值(0-65535)

LSB:最低有效位，D0位

MSB:最高有效位，D15位

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)L

3.十六進(jìn)制數(shù)

在微機(jī)軟件編程時，十六進(jìn)制數(shù)常用于代碼

和數(shù)據(jù)的縮寫，其主要特點(diǎn)是：

(1)十六進(jìn)制數(shù)由16個數(shù)符構(gòu)成：0、1、2.........

9、A、B、C、D、E、F,其中A、B、C、D、E、

F分別代表十進(jìn)制數(shù)的10、11、12、13、14、15,

其基數(shù)是16。

(2)進(jìn)借位規(guī)則是“逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六”。

一般在數(shù)的后面加一個字母H表示是十六進(jìn)制數(shù)。

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o單片機(jī)原理及接口技術(shù)

表1.1各種進(jìn)位制的對應(yīng)關(guān)系

十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制

000091001119

111110101012A

2102211101113B

3113312110014C

41004413110115D

51015514111016E

61106615111117F

71117716100002010

81000108

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

1.2.2數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1.二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換

(1)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制數(shù)

采用四位二進(jìn)制數(shù)合成一位十六進(jìn)制數(shù)的方

法，以小數(shù)點(diǎn)開始分成左側(cè)整數(shù)部分和右側(cè)小數(shù)

部分。

例1.1把10111110100.00U101B轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制

數(shù)。

10111110100.00111010B=5F4.3AH

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/II

(2)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

將十六進(jìn)制數(shù)的每位分別用四位二進(jìn)制

數(shù)碼表示，然后把它們連在一起即為對應(yīng)的

二進(jìn)刷數(shù)。

例1.2把13cA.58H轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

解：

JL爻文里?2受H

coolooiiliooioioowlioooB

13cA.58H=1001111001010.0101IB

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.二進(jìn)制數(shù)與十進(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)

將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后相加即得到對應(yīng)的

十進(jìn)制數(shù)。

例1.3將1001B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。

解：按權(quán)相加得：

1001B=1x23+1x2°=8+1=9D=9

其中，十進(jìn)制數(shù)的后綴可省略。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

(2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分轉(zhuǎn)化成二

進(jìn)制數(shù)的方法不同，要將它們分別轉(zhuǎn)換，然后

將結(jié)果合并到一起即得到對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

①十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)成二進(jìn)制整數(shù)的常用方法

是“除2取余法”，即用2連續(xù)去除要轉(zhuǎn)換的十

進(jìn)制數(shù)和所得的商，直到商小于2為止，依次

記下各個余數(shù)，然后按最先得到的余數(shù)為最低

位，最后得到的余數(shù)為最高位依次排列，就得

衣了》轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制整數(shù)。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

②十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)的常用方法

是“乘2取整法”，即用2連續(xù)去乘要轉(zhuǎn)換的十進(jìn)

制小數(shù)部分和前次乘積后的小數(shù)部分，依次記下

每次乘積的整數(shù)部分，直到小數(shù)部分為0或滿足

所需要的精度為止，然后按最先得到的整數(shù)為二

進(jìn)制小數(shù)的最高位，最后得到的為最低位依次排

列，就得到轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制小數(shù)。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)小

例1.4將45.6789轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，其中二進(jìn)制小

數(shù)保留4位。

解:整數(shù)部分小數(shù)部分

2|45…10.6789

X2

2\22_…0逆

2111,,,1序1.3578

排0.3578

215…1列X2

2[2…。0.7。56

順

1…1X;2序

余數(shù)排

1.4312列

0.4312

X2

0.8624

X2

1.7248

:.45.6789=101101.1011B

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/_

3.十六進(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)

將十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后相加即得到對應(yīng)的

十進(jìn)制數(shù)。

例1.5將十六進(jìn)制數(shù)3FEA換成十進(jìn)制數(shù)。

解:3FEAH=3x163+15x162+14xI^+IOx16°

=16362D=16362

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)111

(2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

與十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)類似，

十進(jìn)制整數(shù)部分采用“除16取余逆排法”，

十進(jìn)制小數(shù)部分采用“乘16取整順排法”。

?回月錄上一頁三頁結(jié)束

4Back4

單片機(jī)原理及接口技術(shù)/II

例L6將3901.76171875轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。

整數(shù)部分小數(shù)部分

16|3901-13寫作。0.76171875

16幽馬寫作3x16

15,?,15W12,18750000,?,12寫作C

0.18750000

x16

3.00000000??,3寫作3

3901.76171875=F3D.C3H

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單■片■■機(jī)■原理及接■■口■技■術(shù)■■■?■■■111

1.3二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

1.3.1算術(shù)運(yùn)算

1.加法運(yùn)算

運(yùn)算規(guī)則為：0+0=0、1+0=0+1=1>

1+1=10（向高位有進(jìn)位）。

2.減法運(yùn)算

運(yùn)算規(guī)則為：0?0=0、1-0=1、1-1=0、

/01=1（向高位借1當(dāng)作2）。

?回目錄上一頁【〒二頁結(jié)束

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)[

3.乘法運(yùn)算

運(yùn)算規(guī)貝I為：0x0=0、0xl=lx0=0.

1Xl=lo

4.除法運(yùn)算

除法運(yùn)算是乘法運(yùn)算的逆運(yùn)算。與十進(jìn)制類

似，從被除數(shù)最高位開始取出與除數(shù)相同的位

數(shù)，減去除數(shù)。

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s單片機(jī)原理及接口技術(shù)/JJ

1.3.2邏輯運(yùn)算

微機(jī)內(nèi)二進(jìn)制信息的邏輯運(yùn)算由專門的邏

輯電路完成。

1.邏輯與運(yùn)算

邏輯與常用符號?Z表示，運(yùn)算規(guī)則為:

0A0=0,1A0=0,OA1=O,1Al=lo兩個位數(shù)

相同的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行邏輯與時，只是對應(yīng)位進(jìn)

行與運(yùn)算。

_____回目錄上一頁［下一頁，4結(jié)束?Back4

單片機(jī)原理及接口技術(shù)/]\

2.邏輯或運(yùn)算

邏輯或又稱為邏輯加，常用符號“V”表

示，其運(yùn)算規(guī)則為：0V0=0,1VO=1,OV1=1,

lVl=lo

3.邏輯非運(yùn)算

邏輯非運(yùn)算又稱邏輯取反，常用運(yùn)算符號

表示，運(yùn)算規(guī)則為：[=Lf=0o

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

4.邏輯異或運(yùn)算

邏輯異或又稱半加，是不考慮進(jìn)位的加法,

常用運(yùn)算符號麗。

例L772H十ABH=?

解：01110010B

十10101011B

11011001B

72H十ABH=11011001B=D9H

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

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1.4微機(jī)的碼制和編碼

1.4.1機(jī)器數(shù)及其真值

數(shù)在計算機(jī)內(nèi)的表示形式稱為機(jī)器數(shù)這個數(shù)本

身稱為真值。直

o0

例1.8正數(shù)+1000101B(+45H)0

機(jī)器數(shù)

01000101B(45H)°真值

例1.9負(fù)數(shù)-1010101B(-55H)。葭機(jī)器數(shù)

11010101B(D5H).。。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/II

1.4.2原碼、反碼和補(bǔ)碼

在8位微型計算機(jī)中約定，最高位

D7用來表示符號，而其他7位用于表示

數(shù)值。如圖L7所示，D7=0表示正數(shù)，

D7=l表示負(fù)數(shù)。

才

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

符號位數(shù)值位

圖1.78位機(jī)器數(shù)結(jié)構(gòu)

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

1.原碼

最高位為符號位，數(shù)值為絕對值

2.反碼

正數(shù)的反碼與其原碼相同。

負(fù)數(shù)的反碼符號位為L數(shù)值位為其原

碼數(shù)值位逐位取反。

采用原碼和反碼表示時，符號位不能同

數(shù)值一道參加運(yùn)算。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)Il\

3.補(bǔ)碼

計算機(jī)中，帶符號數(shù)的運(yùn)算均采用補(bǔ)碼。

正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同；

負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼末位加1。

例1.1。%數(shù)410Q0101B（M,力|）

OBQOfiHDB反碼（AAH）

“QOQ0Q1B補(bǔ)碼（ABH）

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

由補(bǔ)碼求其真值的方法

求補(bǔ)得到原碼（符號位+數(shù)值位），依原碼

求真值。如：

補(bǔ)碼為：10101011B

求補(bǔ)得：11010101B

真值為：-55Ho

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

補(bǔ)碼的優(yōu)點(diǎn)：將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法，且

數(shù)值連同符號位可一起參加運(yùn)算

例1.1245H-55H=-10H

[45H]補(bǔ)：01000101

+[-55H]補(bǔ)：10101011

[-10H]補(bǔ)：11110000

求補(bǔ)得原碼：10010000

r真值：-0010000(-10H)

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

■■■■■■—■■■

1.4.2微型機(jī)中常用的編碼

1.BCD碼

BCD碼是將每一位十進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制數(shù)編

碼，它保留了十進(jìn)制的權(quán)，數(shù)字則用二進(jìn)制數(shù)

表示，因而也稱為二■十進(jìn)制數(shù)。一般用標(biāo)識

符[…]R「D表示。BCD碼種類較多，如8421碼、

2421碼、格雷碼等，其中最常用的編碼為8421

碼。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

(1)8421碼編碼方法

8421碼編碼原則是每位十進(jìn)制數(shù)用4位二

進(jìn)制數(shù)來表示，8、4、2、1代表4位二進(jìn)制數(shù)

每一位的權(quán)。8421碼名稱也由此而得。十進(jìn)制

數(shù)共有0?9十個數(shù)字，而4位二進(jìn)制數(shù)共有16

種組合。8421碼用其中0000B?1001B組合表

示0?9十個十進(jìn)制數(shù)。而1010B?1111B六個

編碼舍去不用。它們之間的對應(yīng)關(guān)系如表1.2所

“不O

■

回目錄上一頁［下一頁結(jié)束“Back4

單片機(jī)原理及接口技術(shù)

表1.28421碼與十進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系

十進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)BCD碼

00000B81000B

10001B91001B

20010B1000010000B

30011B1100010001B

40100B1200010010B

50101B1300010011B

60110B1400010100B

70111B1500010101B

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

(2)BCD碼的運(yùn)算

BCD碼用4位二進(jìn)制數(shù)表示0?9十個十進(jìn)制

數(shù)，但4位二進(jìn)制數(shù)可表示16種狀態(tài)。因而有

六種狀態(tài)在BCD編碼中為非法碼。這樣在BCD

碼的運(yùn)算中必須進(jìn)行修正才能得到正確的結(jié)果。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

①BCD碼加法運(yùn)算：

兩個BCD碼相加的原則是“逢十進(jìn)位”，

其和也是一個BCD數(shù)。

②BCD碼減法運(yùn)算：

BCD碼作減法運(yùn)算時也需要修正。修正的

原則是：低4位出現(xiàn)非法碼（大于9）或低4位向高

4位有借位，則低4位減6修正；高4位出現(xiàn)非法

碼（大于9）或高4位最高位有借位，則高4位減6

修正。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

(3)非壓縮BCD碼：8位碼表示1位十進(jìn)

制數(shù)(高4位填0)的編碼。

采用壓縮BCD碼比采用非壓縮BCD碼節(jié)

省存儲空間。

(4)非法碼：

4位代碼在1010B?UUB范圍時，稱之

為BCD碼的非法碼。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)

2.ASCII碼

ASCII碼(AmericanStandardCodedfor

InformationInterchange)是“美國信息交換

標(biāo)準(zhǔn)碼”的簡稱，后來由國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)

確定為國際標(biāo)準(zhǔn)字符編碼。它是微機(jī)中最常使

用的字符編碼。

ASCII碼由7位二進(jìn)制碼構(gòu)成，可表示128

(27=128)個字符，ASCH碼表見表1-3。

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單片機(jī)原理及接口技術(shù)/JJ

表L3ASCH碼表

列01234567

位654

000001010Oil100101110111

LSB位32曉

0000NULDLESP0@pp

0001SOHDC111AQaq

ff

0010STXDC22BRbr

0011#c

ETXDC33CSs

0100EOTDC4$4DTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfV

0111BELETBr7GWgw

1000BSCAN(8HXhX

1001HTEM)9IYiy

1010LFSUB**JZjz

1011VTESC+KCk{

1100FFFS9<L\11

1101CRGS—=M1m}

1110SORS■>Nfn

1111SIHS/?0<—0DEL

窸）單片機(jī)原理及接口技術(shù)/JJ

本章小結(jié)

1.修算術(shù)邏輯部件ALU、控制部件CU、寄

存器組以及片內(nèi)總線等集成在同一塊芯片上的，

具有運(yùn)算和控制功能的中央處理單元，稱為微處

理器，簡稱為CPU或MPU。微型計算機(jī)是以CPU

為核心，再配上存儲器、I/O接口電路及相應(yīng)的外

部設(shè)備。微機(jī)的組成結(jié)構(gòu)決定了它具有體積小、

重量輕、功耗低、結(jié)構(gòu)靈活、價格低廉和應(yīng)用廣

泛等特點(diǎn)。

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<Back4

O單片機(jī)原理及接口技術(shù)/it

■■■■?■■■■O■■■■■■■?■■■■■■■

2.按一定的進(jìn)位原則進(jìn)行計數(shù)的科學(xué)方法稱

為數(shù)制。二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制是微機(jī)中的

常用進(jìn)制。它們都有各自的特點(diǎn)和運(yùn)算規(guī)則，并

且相互可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

采用“除2取余/乘2取整”法，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

采用“除16取余/乘16取整“法；二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為

十進(jìn)制數(shù)可采用“按權(quán)相加”法，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)

制數(shù)采用“四位合一位”法；十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為

十進(jìn)制數(shù)亦采用“按權(quán)相加”法，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制

采用“一位分四位“法。

拿目蠢上一頁［下二］；?結(jié)束

“Back4

單片機(jī)原理及接口技術(shù)/II

?■■■■-49■■■■■■■?■■■

3.BCD碼是一種具有十進(jìn)制權(quán)的二進(jìn)制編碼，

每位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制碼來表示。由BCD碼構(gòu)

成的數(shù)即為BCD數(shù)，BCD數(shù)運(yùn)算時的進(jìn)位原則是逢

十進(jìn)一，其運(yùn)算結(jié)果也應(yīng)是一個BCD數(shù)。ASCH碼

由7位二進(jìn)制碼構(gòu)成，因此能表示128個編碼。這

128