单片微机原理及应用

单片微机原理及应用课件第一页，共三十八页，2022年，8月28日以单片机为核心的应用系统广泛应用于：家用电器；工业过程控制；仪器仪表；网络及通信；航空、汽车等领域等。第二页，共三十八页，2022年，8月28日单片机系统的组成CPUABDBCB存储器接口部件键盘显示器数码管打印机定时计数器第三页，共三十八页，2022年，8月28日单片机系统硬件部分软件部分单片机芯片外围器件CPU内存中断控制逻辑通用接口运算器寄存器组控制器并行I/O口串行UART定时/计数器ADC0809、DAC0832825382518255A、81552764、6264指令系统应用程序第四页，共三十八页，2022年，8月28日§1.4计算机中的数和编码计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数的形式表示的。它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器具有逻辑性。一、数制1、常用数制（1.）十进制数：1985=1000+900+80+5=1×103+9×102+8×101+5×100

特点：有0~9十个不同的符号。逢十进一。一般用下脚标D表示，如1985D,或无下脚标。第五页，共三十八页，2022年，8月28日

（2.）二进制数：特点：有0，1两个不同的符号。逢二进一。二进制数的下脚标为B

例如：对于整数，

1001B=1×23+0×22+0×21+1×20=9D

对于小数，0.101B=1×2-1+0×2-2+1×2-3=0.625D

二进制数每一位的权是：以小数点分界，…..24,23,22,21,20.2-1,2-2,2-3,……第六页，共三十八页，2022年，8月28日

（3.）十六进制数：有0~9，A,B,C,D,E,F共十六个不同的符号。逢十六进位。用下脚标“H”表示十六进制数。例：327H=3×162+2×161+7×160=807D3AB.11H

=3×162+A×161+B×160+1×161+1×16-2

=939.0664D

第七页，共三十八页，2022年，8月28日2、数制的转换（1.）二进制转换为十进制数方法:按权展开。111.101B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2

+1×2–3=4+2+1+0.5+0.125=7.625D（2.）十进制数转换为二进制数方法：整数部分除二取余，小数部分乘二取整第八页，共三十八页，2022年，8月28日45余数22111051211001222222即45=（101101）2例1、将十进制数45转换成二进制数。第九页，共三十八页，2022年，8月28日例2：十进制小数部分的转换:乘二取整0.6875×2最高位取11.37500.375×2取00.750×2取11.500.5×2最低位取11.0从上至下写成从左至右10110.6875D=0.B第十页，共三十八页，2022年，8月28日二进制数转换成八进制数与上述类似。（3.）十六进制数与二进制数之间的转换:十六进制数转换为二进制：9AB.7C5H100110101011.011111000101B

二进制数转换十六进制数:0001101111100011.100101111000B1BE3.978H第十一页，共三十八页，2022年，8月28日二、数码1、机器数与真值机器只认识二进制数：0、1。这是因为，电路状态常常有两种情况，如：电路的通、断；高电平、低电平；可用0、1表示。在机器中，这种0、1、0、1的表现形式称为机器数。机器数分为无符号数、带符号数。无符号数如：00000001、10010011、01010010、……等等，范围：00H~ FFH。有符号数如：+1010110B、-1101001B、等等01010110B、11101001B第十二页，共三十八页，2022年，8月28日2、机器数的编码及运算对带符号数而言，有原码、反码、补码之分，计算机内一般使用补码。（1）原码将数“数码化”，原数前“+”用0表示，原数前“-”用1表示，数值部分为该数本身，这样的机器数叫原码。设X——原数；则[X]原=X（X0）[X]原=2n-1–X（X0），n为字长的位数。如，[+3]原=00000011B[-3]原=27-（-3）=10000011B0有两种表示方法：00000000——+010000000——-0原码最大、最小的表示：+127、-128第十三页，共三十八页，2022年，8月28日（2）反码规定正数的反码等于原码；负数的反码是将原码的数值位各位取反。[X]反=X（X0）[X]反=（2n–1）+X（X0）如，[+4]反=[+4]原=00000100B[-4]反=(28–1)+(-5)=11111111-00000101=11111010B

反码范围：-128~+127两个0：+0——00000000B-0——11111111B第十四页，共三十八页，2022年，8月28日运用补码可使减法变成加法。规定：正数的补码等于原码。负数的补码求法：1）反码+12）公式：[X]补=2n+X（X<0）如，设X=-0101110B，则[X]原=10101110B则[X]补=[X]反+1=11010001+00000001=11010010B如，[+6]补=[+6]原=00000110B[-6]补=28+（-6）=10000000–00000110=11111010B8位补码的范围–128~+127。0的个数：只一个，即00000000而10000000B是-128的补码。原码、反码、补码对照表：见下表123（3）补码补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可倒拨9点。即是说-9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为补码。第十五页，共三十八页，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+0+0+0000000011+1+1+1.....01111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-127..........11111110254-126-1-211111111255-127-0-1第十六页，共三十八页，2022年，8月28日（4）补码的运算当X≥0时，[X]补=[X]反=[X]原[[X]补]补=[X]原[X]补+[Y]补=[X+Y]补[X-Y]补=[X+（-Y）]补例：已知

X=52Y=38求X-Y

方法1：减法：

X-Y=52-38=1400110100

-）0010011000001110第十七页，共三十八页，2022年，8月28日方法2：加法

X-Y=[[X-Y]补]补=[[X]补+[-Y]补]补=[[52]补+[-38]补]补=[14]补=14

[52]补：00110100

[-38]补：+）11011010100001110

自然丢失计算机在做算术运算时，必需检查溢出，以防止发生错误

第十八页，共三十八页，2022年，8月28日(5)运算的溢出问题由于计算机中表示数据的字长（位数）有一定限制，所以数据的表示应有一个范围。如字长8位时；补码范围-128~+127若运算结果超出这个范围，便溢出。例：[98]补：01100010[25]补：+）00011001

[123]补001111011未溢出00

Cs+1Cs（未溢出）

第十九页，共三十八页，2022年，8月28日[85]补：01010101

[47]补：+）00101111[132]补：10000100溢出01

Cs+1Cs（溢出）错：两个正数相加和为负数。

[-85]补：10101011[-47]补：+）11010001

[-132]补：101111100溢出10

Cs+1Cs

错：两个负数相加和为正数。第二十页，共三十八页，2022年，8月28日[-19]补：01010101

[-79]补：+）10110001[-98]补：11001111未溢出11

Cs+1Cs错：两个负数相加和为正数。总之：结果正确（无溢出）时，Cs+1=Cs结果错误（溢出）时，Cs+1≠Cs溢出判断：溢出=Cs+1Cs（即结果是0为无溢出；1为有溢出）第二十一页，共三十八页，2022年，8月28日1、

（6）

十进制数的编码对机器：二进制数方便，对人：二进制数不直观，习惯于十进制数。在编程过程中，有时需要采用十进制运算，但机器不认识十进制数。怎么办？可以将十进制的字符用二进制数进行编码：

0

00005010110101111100016011010112

00107011111003001181000110140100910011110

这叫做二进制数对十进制编码——BCD码。上述每4位二进制数表示一个十进制字符，这4位中各位的权依次是：8、4、2、1——8421BCD码。第二十二页，共三十八页，2022年，8月28日BCD码的运算：例、18+）321

00011000+）00000011

00011011

B是非BCD码（错）需进行十进制调整：

00011000

+）0000001100011011（个位大于9，应进1）

+）0110（加6使进1）00100001（结果形如21）第二十三页，共三十八页，2022年，8月28日BCD码加法规则：两个BCD数相加时，“某位”的和小于10则保持不变；两个BCD数相加时，“某位”的和大于9，则和数应加6修正。BCD码减法规则：两个BCD数相减时，“某位”的差未发生借位，则差数保持不变；两个BCD数相减时，“某位”发生了借位，其差应减6修正。这里“某位”指BCD数中的“个位”、“十位”、“百位”、……第二十四页，共三十八页，2022年，8月28日加法举例：

01100101（65）

+）10010111（97）11111100

+）01100110（加66调整）101100010（162）减法举例：00110100（34）

-）00010101（15）00011111

-）0110（减6调整）00011001（29）第二十五页，共三十八页，2022年，8月28日（7）字符信息的表示计算机能识别0、1、0、1、……；这些0、1、0、1、……有的代表数值，有的仅代表要处理的信息（如字母、标点符号、数字符号等文字符号），所以，计算机不仅要认识各种数字，还要能识别各种文字符号。人们事先已对各种文字符号进行二进制数编码。如，美国信息交换标准码——ASCII码，用一个字节表示一个字符。低7位是字符的ASCII码值；最高位是通信时的校验位。

第二十六页，共三十八页，2022年，8月28日第二十七页，共三十八页，2022年，8月28日综上所述,计算机中的数可以有各种不同的表示方法,计算机中以一个字节为一个单元保存数据,一个字节为8位二进制数,可以有256种组合,也就是可以表示256个数据,我们称它为机器数,每一个机器数实际表示的是什么,要看采用的是那种表示方法。第二十八页，共三十八页，2022年，8月28日二、定点数和浮点数

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定点表示法：表示小数点的位置是固定不变的。分为纯整数和纯小数两类。数符尾数·纯整数表示方法纯小数表示方法数符·尾数其格式如下所示