单片微机基础知识

单片微机基础知识第一页，共二十一页，2022年，8月28日2一、简介计算机的发展经历了四个发展阶段：§1-1单片机概述集成电路

电子管晶体管大规模集成电路

计算机的发展方向：一是向高档机方向发展，高速、高性能二是向微型化方向发展，可靠、价廉、体积小

单片机是计算机微型化发展的一个分支，其含义：

●单片微型计算机SCM（Singlechipmicrocomputer)第二页，共二十一页，2022年，8月28日3

●微控制器（Microcontroller)，简写为MCU

MicrocontrollerUnit

●嵌入式单片机（EmbeddedMicrocontroller)定义：单片机是由微型计算机（PC机）发展而来，把CPU、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上，具有存储、运算、输入输出功能的计算机。二、单片机的发展历程经历了4位机、8位低档机、8位高档机、16位机等

●4位机——1975年由美国Taxas仪器公司推出，主要用于仪表方面。●低档8位机——1976～1978年由Intel公司开发的MCS-48系列低档8位机，用于工业控制，推广很快第三页，共二十一页，2022年，8月28日4

●高档8位机——1978～1983年由Intel公司推出的第二代单片机MCS-51系列高档8位机，应用更广泛。●16位机——1983年Intel公司推出的MCS-96系列16位机，有准16位机8098/8398/8798（内部运算为16位，外部接口为8位）及完全的16位机80C196。●32位机——也在不断出现并投入使用。三、单片机的应用

1、工业控制——数控机床，数据采集，测控系统

2、智能仪表

3、家用电器——模糊控制全自动洗衣机

4、电信产品——手机，通信产品

返回第四页，共二十一页，2022年，8月28日5一、数制及转换计数的进位制，计数方法用不同的基数作为计数的体制，有十进制，二进制等§1-2数制和码制

1、十进制（Decimal)

以10为基数，用0、1、2……9表示，逢十进一，如：

1275=1×103+2×102+7×101+5×100

上式叫按权展开式

2、二进制（Binary)

以2为基数，用0、1两个数码表示，逢二进一

10011B=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20=19

十进制转换为二进制用“除2取余逆排法”第五页，共二十一页，2022年，8月28日6

3、十六进制（Hexadecimal)

用0、1……9、A、B、C、D、E、F表示，逢十六进一

1个16进制数写成4位2进制数，叫“一拉四”

4E6H=010011100110B

反过来，4位2进制数写成1位16进制数，叫“四合一”

101011110011B=AF3H

16进制数是2进制数的缩写，要注意后缀标识

16进制与10进制之间的转换通过2进制进行：

（十六进制数）

（十进制数）

二进制数第六页，共二十一页，2022年，8月28日7二、带符号数的表示

计算机中符号是如何处理的？用数据的最高位作符号位，该位为0表示正，1为负无符号数有符号数8位数据表示数的范围：00H～7FH，表示正数+0～+12780H～FFH，表示负数-0～-12716位数据表示数的范围：0000H～7FFFH，+0～+327678000H～FFFFH，-0～-32767

D7

D6D5D4D3D2D1D0符号位数值位

例如：+74=01001010B=4AH-74=11001010B=CAH第七页，共二十一页，2022年，8月28日8三、原码、反码、补码

1、原码真值的概念X=+5=+0000101B

X=-5=-0000101B

由真值求原码[X]原

=[±5]原=

00000101B

10000101B

2、反码

如：[-24]反

=[10011000B]反=

11100111B

正数的反码=原码负数的反码=符号位不变，其它位按位求反

3、补码

如：[-24]补

=[-24]反+1=

11100111B+1

=

11101000B

正数的补码=原码负数的补码=反码+1第八页，共二十一页，2022年，8月28日9

在计算机中，带符号数一般用补码表示，且运算结果也用补码表示，符号数字化了，符号位参加运算。例：35–24=11

用减法00100011B35-00011000B24

————————————————

00001011B

11

用加法00100011B35+11101000B[-24]补

——————————————————

1

00001011B

11

自然丢失11111011B[-5]补

+11111001B[-7]补

——————————————————

1

11110100B

补码

求：

-5+（-7）=-12

结果为补码，求原码：10001011B+1=10001100=-12

第九页，共二十一页，2022年，8月28日10

结果为负数时，将结果的数值部分按位求反+1，求得原码，即结果求补。

计算机中只能使用二进制数，所有在计算机中使用的字符和数字都要用特定的二进制编码表示，编码方法很多，常用的有ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）和BCD码。四、BCD码

（BinaryCodedDecimal)

1、BCD码的概念用四位二进制数表示一个十进制数码的编码方法，称为二-十进制码，即BCD码。BCD码表示的数叫BCD数，即二进制编码的十进制数。常用8421BCD码：十进制数0123456789BCD码0000000100100011010001010110011110001001第十页，共二十一页，2022年，8月28日11注意BCD数与二进制数的差别：（45）BCD=01000101B=45H

（45）2=00101101B=2DH

D7

D6D5D4D3D2D1D01286432168421请熟记8位二进制数各位的权重：

2、BCD码的运算

BCD码运算时，每组4位二进制数之间应是“逢十进一”，但计算机只按二进制运算，进位规则4位一组是“逢十六进一”，这样结果会出错，如何解决？低位BCD码向高位BCD码有进位或本位>9，则在该位+6调整。第十一页，共二十一页，2022年，8月28日12例：用BCD码表示并运算47+35=8201000111B47+00110101B35

01111100B

7CH

————————————————

+

0110B

6

个位>9，+6调整

————————————————

10000010B82

例：用BCD码表示并运算81+9881+10011000B98

100011001B

119

————————————————

+

01100000B

60H

十位有进位，+6调整

————————————————————

000101111001B

179

减法运算时，有借位或>9，则-6调整。第十二页，共二十一页，2022年，8月28日13例：用BCD码表示并运算34–9=2500110100B34-00001001B9

00101011B

2BH

————————————————

-

0110B

6

个位有借位，-6调整

————————————————

00100101B25

在51单片机指令中，有专门的十进制调整指令：

DAA注意只用于BCD码加法运算，不能用于减法运算。

第十三页，共二十一页，2022年，8月28日这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：多板机

主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPU第十四页，共二十一页，2022年，8月28日CPUCPU芯片内存条存储器接口存储器芯片输入输出接口输入输出接口芯片定时计数器芯片A/D、D/A芯片单板机

印刷电路板第十五页，共二十一页，2022年，8月28日

单硅晶片CPU存储器控制电路定时器时钟电路I/O口单片机第十六页，共二十一页，2022年，8月28日17第十七页，共二十一页，2022年，8月28日18第十八页，共二十一页，2022年，8月28日19第十九页，共二十一页，2022年，8月28日

八位二进制数所能表示的数据范围机器数无符号数原码反码补码000000000