微机原理与单片机应用1-1

微机原理与单片机应用吴栋南京师范大学物理科学与技术学院本课程要学的内容：1．计算机的基础知识（绪论，数制及转换，逻辑电路，二进制运算等）2．微机的组成电路，工作原理3．8086汇编语言程序设计4．8086外部接口芯片的工作原理5．单片机工作原理6.单片机汇编语言设计7.单片机C语言程序设计8.单片机应用技术绪论1、电子计算机发展简史（1）1946-1958第一代:电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言、汇编语言编程。世界上第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndcalculator），1946年由美国宾夕法尼亚大学研制，字长12位，运算速度5000次/秒，使用18800个电子管、1500个继电器，功耗150kw，占地170m2，重达30吨，造价100万美元。见下页图。（2）1958-1964第二代:晶体管计算机。磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。（3）1964-1971第三代：集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。（4）1971-第四代：大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。（5）1981-第五代：人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。2、计算机发展趋势微型化─便携式、低功耗高性能─尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度智能化─模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力系列化、标准化─便于各种计算机硬、软件兼容和升级网络化─网络计算机和信息高速公路多机系统─大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、 故障分散、资源共享)绪论微型计算机系统硬件微型计算机（主机）微处理器(CPU)软件外围设备运算器控制器存储器(内存)RAMROM外部设备辅助设备输入设备(键盘鼠标、扫描仪、摄像头…)输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…)辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…)(I/O接口)总线(AB、DB、CB)系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…)程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)电源电路时钟电路绪论3、微型计算机系统的组成与结构运算器

控制器寄存器组

内存储器总线输入输出接口电路外部设备软件微处理器微型计算机微型计算机系统微处理器、微型计算机、微型计算机系统之间的联系与区别：单片机简介：单片机即单片微型计算机，是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口等)集成在一小块硅片上的微型机。单片机为工业测控而设计，又称微控制器。具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。特别适合于嵌入式微型机应用系统。单片机实验系统用于实现单片机应用系统的硬、软件学习与开发。绪论4、计算机主要技术指标字长：CPU并行处理二进制的数据位数如：8位机、16位机、32位机和64位机。内存容量：内存中能够存储的二进制信息的数量，位/字节/字。 容量单位：1K=210=1024，1M=220=1KK,

1G=230=1KM，1T=240=1KG。运算速度：CPU处理速度 相关参数：时钟频率、主频、每秒运算次数 如：100MHz、3.2GHz。内存存取周期：内存读写速度 如：50nS

、70nS、200nS。绪论5、计算机主要应用领域计算机应用通常分成如下各个领域科学计算，数据处理，实时控制，计算机辅助设计，人工智能，……由于微型计算机具有如下特点体积小、价格低，工作可靠、使用方便、通用性强……所以，微型计算机可以分为两个主要应用方向：用于数值计算、数据处理及信息管理方向通用微机，例如：PC微机功能越强越好、使用越方便越好用于过程控制及智能化仪器仪表方向专用微机，例如：单片机、工控机可靠性高、实时性强程序相对简单、处理数据量小6、本门课程的研究内容及其地位与作用研究内容：微机系统与单片机的组成与结构、工作原理及应用方法与技术。本门课程在专业知识结构中的地位与作用：绪论7、学习方法建议复习并掌握先修课的有关内容课堂：听讲与理解、适当笔记。课后：认真阅读教材和参考书、独立完成作业。实验：充分准备、勤于动手实践。考核:理论成绩、实验成绩8、学习资源书籍网络硬件绪论第1章计算机基础知识1.1数制1.1.1数制的基本概念数制是人们利用符号来记数的科学方法，计算机科学中经常使用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。（1）十进制(decimalsystem):有十个数码0～9、逢十进一。十进制是人们最熟悉的计数体制。（2）二进制(binarysystem):两个数码:0、1,逢二进一。二进制为计算机中的数据表示形式。（3）八进制(octavesystem)有八个数码0～7、逢八进一。（4）十六进制(hexadecimalsystem)十六个数码:0～9,A～F,逢十六进一。八进制和十六进制能够简化二进制数的表示。不同进制数以下标或后缀来区别,十进制数可不带下标。如:101、101D、101B、101O、101H十进制数据表达式

例1234.5=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1

加权展开式以10为基数，各位系数为0～9。 一般表达式：ND=dn-1×10n-1+dn-2×10n-2+…+d0×100+d-1×10-1+…二进制数据表达式 例1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3

加权展开式以2为基数，各位系数为0、1。 一般表达式：

NB=bn-1×2n-1+bn-2×2n-2+…+b0×20+b-1×2-1+…第1章计算机基础知识十六进制数据表达式 例：DFC.8=13×162+15×161+12×160+8×16-1

展开式以16为基数，各位系数为0～9，A～F。

一般表达式：

NH=hn-1×16n-1+hn-2×16n-2+…+h0×160+h-1×16-1+…进位计数制的一般表达式：an-1an-2…a1a0●a-1…a-m=an-1×rn-1+an-2×rn-2+…+a1×r1＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-m其中r称为数制的基，rn-1、rn-2、…、r1、r0、r-1、…、r-m称为各位的权，an-1、an-2、…、a1、a0、a-1、…、a-m称为各位的系数。第1章计算机基础知识第1章计算机基础知识1.1.2数制之间的转换（1）二、十六进制数转换成十进制数各位的系数乘以各位的权，然后全部加起来。 举例：1011.1010B=1×23+1×21+1×20+1×2-1+1×2-3=11.625DFC.8H=13×162+15×161+12×160+8×16-1=3580.5（2）二进制与十六进制数之间的转换

24=16，四位二进