微機(jī)原理及單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)概述

微機(jī)原理與接口技術(shù)

概述

§1－1計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展概述一、計(jì)算機(jī)

1、計(jì)算機(jī)誕生背景、時間

ENIAC（ElectronicNumbericalIntegratorAndComputer）

2、分類（按硬件組成）巨型機(jī)大型機(jī)中型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)單片機(jī)3、發(fā)展

劃分依據(jù)

發(fā)展(四代)

發(fā)展方向：第五代“非馮·

諾依曼”體系

第六代從根本上(組成、體系、方法)發(fā)生改變

神經(jīng)計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)硬件特性軟件特性第一代電子管計(jì)算機(jī)時代第二代晶體管計(jì)算機(jī)時代第三代集成電路計(jì)算機(jī)時代第四代(超)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時代二、微型計(jì)算機(jī)

1、誕生

1971年，美國Intel公司研究并制造了I4004微處理器芯片。該芯片能同時處理4位二進(jìn)制數(shù)，集成了2300個晶體管，每秒可進(jìn)行6萬次運(yùn)算，成本約為200美元。它是世界上第一個微處理器芯片，以它為核心組成的MCS-4計(jì)算機(jī)，標(biāo)志了世界第一臺微型計(jì)算機(jī)的誕生。

2、特點(diǎn)

3、微機(jī)的核心——微處理器（CPU）

4、發(fā)展（以字長和微處理器型號）

第一代4位和低檔8位機(jī)Intel4004第二代中高檔8位機(jī)8080/8085、Z80、MC6800第三代16位機(jī)Intel8086/8088、80186、80286、Z8000、MC6800第四代32位機(jī)80386、80486第五代64位機(jī)IntelPentiumItanium（1971-1973）（1973-1977）（1978-1985）

字長：16位（1986-1992）字長：32位（1993-至今）

字長：64位字長：4位

字長：8位5、發(fā)展趨勢中央處理器更小的布線寬度，集成更多的晶體管系統(tǒng)存儲器CPU集成更多的高速二級緩存容量更大、速度更快多媒體系統(tǒng)顯卡性能更高、圖形技術(shù)、大尺寸顯示器、數(shù)字式音箱網(wǎng)絡(luò)整機(jī)個性化無線技術(shù)（紅外、藍(lán)牙）ABDBCBCPU

存儲器I/O接口外設(shè)（微型計(jì)算機(jī)組成框圖）三、微機(jī)的基本組成1、CPU（核心）

按照程序指令的要求控制計(jì)算機(jī)各功能部件協(xié)調(diào)工作。因此，其決定了整個微型機(jī)的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。功能：可進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算；具有接收或發(fā)送數(shù)據(jù)給存儲器和外設(shè)的能力；可暫存少量數(shù)據(jù)；可對指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行指令；提供整個系統(tǒng)所需的定時和控制信號；可響應(yīng)其它部件發(fā)出的中斷請求。組成：

ALU（算術(shù)邏輯單元）：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等。寄存器控制器（定時與控制邏輯）2、總線

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間傳送信息的公共通道，是由若干條通信線和起隔離、驅(qū)動作用的各種三態(tài)門器件組成。分類（按功能）地址總線（AB）：傳送地址。CPU在地址總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址(單向)。

AB的位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存空間的大小。例：數(shù)據(jù)總線（DB）：傳送數(shù)據(jù)信息。

CPU的數(shù)據(jù)存儲器/IO接口字長：DB的位數(shù)控制總線（CB）：傳送控制信號和時序信號。8位機(jī)的地址總線為16位，其最大可尋址空間為

。

=65536=64KB

內(nèi)存容量的計(jì)算：16條地址線可訪問：64KB。另：1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB20條地址線可訪問：=1MB3、存儲器

用來存放當(dāng)前正在使用的或經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。4、I/O接口是保證數(shù)據(jù)、控制與狀態(tài)信息在CPU和I/O設(shè)備之間正常傳送的電路。連接外設(shè)備和系統(tǒng)總線，完成信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進(jìn)行信號聯(lián)絡(luò)等工作。例：顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲卡：完成聲音的輸入/輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。掃描卡：連接掃描儀到計(jì)算機(jī)。調(diào)制解調(diào)器卡：模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機(jī)接口等。

232接口：串行數(shù)據(jù)接口。

USB接口：通用串行接口。5、I/O設(shè)備統(tǒng)稱外部設(shè)備，簡稱外設(shè)。

輸入設(shè)備（Input）鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)

輸出設(shè)備

（Output）

顯示器、打印機(jī)、繪圖儀輔助存儲器：磁盤、光盤、U盤、移動硬盤……可I可O。四、計(jì)算機(jī)的工作原理逐條地從存儲器中取出程序中的指令，并執(zhí)行指令規(guī)定的操作。控制器、ALU將指令碼變成控制信號序列，控制信號發(fā)向關(guān)的部件，控制完成指令規(guī)定的操作。讀出指令存儲器控制器外設(shè)分析指令，控制完成ALU數(shù)據(jù)讀入結(jié)果存入五、80C51系列8位單片機(jī)

1、發(fā)展

3次飛躍

2、AT89系列單片機(jī)的特點(diǎn)及分類

3、單片機(jī)與微機(jī)的異同微機(jī)：CPU、存儲器、I/O接口、定時器等組合在一起，配上機(jī)箱、外設(shè)等。功能強(qiáng)大單片機(jī)：以上的所有部件集成在一塊芯片上，體積小、可靠性高，功能不如微機(jī)強(qiáng)大，針對專門的控制對象概述

§1－4計(jì)算機(jī)的數(shù)制與編碼

計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制形式存儲和處理的，二進(jìn)制數(shù)只有兩個數(shù)字0和1，這與我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫氖M(jìn)制數(shù)是不同的。計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制人們最常用的數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，計(jì)算機(jī)中采用的是二進(jìn)制數(shù)，同時有的時候?yàn)榱撕喕M(jìn)制數(shù)據(jù)的書寫，也采用八進(jìn)制和十六進(jìn)制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進(jìn)制。十進(jìn)制數(shù)——D

十進(jìn)制數(shù)是大家熟悉的，用0，1，2，…，8，9十個不同的符號來表示數(shù)值，它采用的是“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”的原則。

2、二進(jìn)制數(shù)——B

運(yùn)算規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。

例：二進(jìn)制數(shù)1011.1表示如下：(1011.1)B=1×23+0×22+1×

21+1×

20+1×

2-13、八進(jìn)制數(shù)——O例：(467.6)O=4×82+6×81+7×

80+6×

8-14、十六進(jìn)制數(shù)——H

用0-9、A-F十五個字符來數(shù)值，逢十六進(jìn)一。各位的權(quán)值為計(jì)算機(jī)中數(shù)制的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制十進(jìn)制

(1)

B、O、HD

按二進(jìn)制的位權(quán)展開相加即可

(2)

D

B、O、H

（以二進(jìn)制為例）整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法（八進(jìn)制、十六進(jìn)制同理可得）例：(11101.101)B=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875例：136.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。

(136.625)D=(10001000.101)B

二進(jìn)制八進(jìn)制、十六進(jìn)制

(1)BO“三位化一體”從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足三位的，從右邊補(bǔ)0。

(2)BH“四位化一體”從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足四位的，從右邊補(bǔ)0。

例：將(1000110.01)B

轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。

001

000

110

.01001000110.0100(106.2)O(46.4)H(3)O、HB

采用“一位化三位（四位）”的方法。例：將(352.6)O轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

352.6011101010110=(11101010.11)B符號數(shù)的表示法機(jī)器數(shù)與真值

機(jī)器數(shù)：機(jī)器中編碼表示的數(shù)。符號位(0正1負(fù))+數(shù)值位真值：書寫時實(shí)際表示的數(shù)。原碼

X1=123=+1111011BX2=-123=-1111011B[X1]原

=01111011B[X2]原

=11111011B8位原碼數(shù)值范圍：(-)1111111B～(+)1111111B

FFH(-127)～

7FH(127)

其中，00H=80H=016位原碼數(shù)值范圍：FFFFH～

7FFFH反碼：正數(shù)：反碼=原碼負(fù)數(shù)：原碼除符號位按位取反[X1]反

=01111011B[X2]反

=10000100B補(bǔ)碼：正數(shù)：補(bǔ)碼=原碼負(fù)數(shù)：原碼除符號位按位取反再加1[X1]補(bǔ)

=[X1]原

=[X1]反

[X2]補(bǔ)

=10000101B=[X1]反

+1

“掃描法”：從最低位→最高位掃描，保留第一個“1”前的所有位，以后的取反。符號位依然是“0正1負(fù)”。例：[-123]補(bǔ)

=機(jī)器數(shù)（補(bǔ)碼）：若最高位=0，則數(shù)為正，其余位即為此數(shù)絕對值若最高位=1，則數(shù)為負(fù)，其余位求補(bǔ)才為此數(shù)絕對值。8位補(bǔ)碼數(shù)范圍：80H～7FH（-128～+127）

16位補(bǔ)碼數(shù)范圍：8000H～7FFFH

（-32768～+32767）補(bǔ)碼數(shù)的擴(kuò)展：符號位向左擴(kuò)展正數(shù)補(bǔ)0，負(fù)數(shù)補(bǔ)1例：68用8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示：

44H

用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示：

0044H-68用8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示：

BCH

用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示：

FFBCH補(bǔ)碼的運(yùn)算：

看書上的例子