微型计算机系统基本知识

第1章微型计算机系统基本知识

微型计算机具有体积小，功耗低重量轻，价格低，可靠性高，开发使用简便等一系列优点，自问世以来得到了非常广泛的应用。1.1微型计算机和单片机概述第1页/共30页1.1.1微型计算机发展概况

⑴

PC机：PC机系统全力实现海量高速数据处理，兼顾控制功能。⑵单片机：单片机系统全力满足测控对象的测控功能，兼顾数据处理能力。形成两大分支：第2页/共30页1.1.280C51单片机概述

⒈什麽是单片机？

都是嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机系统。SingleChipMicroComputer→MicroControllerUnit

⒉单片机与嵌入式系统的关系

单片机与嵌入式芯片都是指微控制器第3页/共30页80C51优点：①性能价格比高；②操作方便的开发装置多；③国内技术人员熟悉；④芯片功能够用适用；⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。⒊80C51系列单片机

第4页/共30页1.2计算机中数的表示方法及运算

引言:

十进制数是人们习惯使用的进制。计算机只能“识别”二进制数。为了书写和识读方便，因此在计算机软件编制过程中需要用到十六进制数表示。十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相互转换和运算方法，是学习计算机必备的基础知识。第5页/共30页1.2.1二进制数和十六进制数基本概念

⒈十进制数主要特点：①基数是10。有10个数码（数符）构成：

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。②进位规则是“逢十进一”。【例】

1234.56

=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

=1000+200+30+4+0.5+0.06

上述，103、102、101、100、10-1、10-2

称为十进制数各数位的“权”。第6页/共30页⒉

二进制数

主要特点：①基数是2。只有两个数码：0和1。②进位规则是“逢二进一”。每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。二进制数用尾缀B（Binary）作为标识符。【例】111.11B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=7.75

其中，22、21、20、2-1、2-2

称为二进制数各数位的“权”

第7页/共30页⒊十六进制数

主要特点：①基数是16。共有16个数符构成：

0、1、…、9、A、B、C、D、E、F。其中，

A、B、C、D、E、F代表的数值分别为

10、11、12、13、14、15。②进位规则是“逢十六进一”。十六进制数用尾缀H表示。【例】A3.4H

=10×161+3×160+4×16-1

=160+3+0.25

=163.25

其中，163、162、161、160、16-1、16-2

称为十六进制数各数位的“权”。第8页/共30页十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表

十进制数十六进制数二进制数十进制数十六进制数二进制数000H0000B110BH1011B101H0001B120CH1100B202H0010B130DH1101B303H0011B140EH1110B404H0100B150FH1111B505H0101B1610H00010000B606H0110B1711H00010001B707H0111B1812H00010010B808H1000B1913H00010011B909H1001B2014H00010100B100AH1010B2115H00010101B第9页/共30页1.2.2数制转换

⒈二进制数与十六进制数相互转换

⑴二进制数转换成十六进制数

①整数部分：

自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代；

②小数部分：

自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；

第10页/共30页二进制十六进制二进制十六进制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115⑵十六进制数转换成二进制数每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。第11页/共30页②十进制数整数转换成十六进制数的方法：

除16取余法

⒊十进制数转换成二进制数、十六进制数①十进制小数转换成二进制小数的方法：

乘2取整法⑴整数部分的转换①十进制整数转换成二进制整数的方法：

除2取余法⑵小数部分的转换②十进制小数转换成十六进制小数的方法：

乘16取整法第12页/共30页1.2.3二进制数和十六进制数运算【例】 00110101B + 10011100B

⒈二进制数加法运算规则：0+0=0，0+1=1+0=1，

1+1=0（向高位进1）。11010001B第13页/共30页【例】 10110101B - 10011100B

规则：0–0=0，1–0=0，1–1=0，

0–1=1（向高位借1）。⒉二进制数减法运算

00011001B第14页/共30页

1101

⒊二进制数乘法运算

规则：0×0=0，1×0=0×1=0，1×1=1。【例】 1101B×1001B1110101B+1101

第15页/共30页【例】

1101√11101101⒋二进制数除法运算规则：0÷0=0，0÷1=0，1÷1=1。1-11011-1101100101第16页/共30页【例】 10110101B ∧ 10011100B⒌二进制数“与”运算规则：0∧0=0，1∧0=0，

1∧0=0，1∧1=1。00101001B第17页/共30页规则：0∨0=0，1∨0=0，

1∨1=0，0∨1=1。【例】 10110101B ∨ 10011100B⒍二进制数“或”运算B10111101第18页/共30页【例】 10110101B

⊕ 10011100B⒎二进制数“异或”运算规则：0⊕0=0，0⊕1=1，

1⊕0=1，1⊕1=0。B10010100第19页/共30页8.十六进制数运算

先将十六进制转换成二进制，再根据二进制运算法则进行运算，得出结果后，转换成十六进制，即可。第20页/共30页1.2.4

原码、反码和补码数的正负表示形式：D7=1表示负数，D7=0表示正数。D7D6D5D4D3D2D1D0

符号位数值位

第21页/共30页[X]反

=[X]原数值位取反，符号位不变。

在计算机中，机器数有三种表示方法：即原码、反码和补码。

采取补码运算，可以将减法转换成加法运算。①对于正数：[X]原=[X]反

=[X]补②对于负数：[X]补

=[X]反

+1第22页/共30页原码、反码和补码对应关系表

无符号二进制数无符号十进制数原码反码补码000000000+0+00000000011+1+1+1000000102+2+2+2……………01111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-12710000010130-2-125-126……………11111101253-125-2-311111110254-126-1-211111111255-127-0-1第23页/共30页1.3

常用编码

8421BCD码称为二—十进制数或BCD码(BinaryCodedDecimalCode)，用标识符[……]BCD表示。

特点：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。1.3.18421BCD码第24页/共30页⒈编码方法

二—十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符0～9用4位二进制码0000～1001表示而已；

每4位以内按二进制进位；

4位与4位之间按十进制进位。

⒉转换关系

⑴BCD码与十进制数相互转换关系

⑵BCD码与二进制数相互转换关系

BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。

第25页/共30页【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。解：01000011B=67=[01100111]BCD

需要指出的是:

决不能把[01100111]BCD误认为二进制码01100111B，二进制码01100111B的值为103，而[01100111]BCD

的值为67，显然两者是不一样的。第26页/共30页⒊BCD码运算

BCD码用4位二进制数表示，但4位二进制数最多可表示16种状态，余下6种状态，1010～1111在BCD编码中称为非法码或冗余码。在BCD码的运算中将会出现冗余码，需要作某些修正，才能得到正确的结果。

不过，这些修正不需要人工完成，单片机有专门用于修正BCD码运算的指令，我们只需了解这一问题。

第27页/共30页1.3.2

ASCII码美国信息交换标准代码：AmericanStandedCodeforInformationInterchange。

作用：用二进制编码表示各种字母和符号第28页/共30页ASCII编码表

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