微机原理及单片机应用技术概述

微机原理与接口技术

概述

§1－1计算机的应用与发展概述一、计算机

1、计算机诞生背景、时间

ENIAC（ElectronicNumbericalIntegratorAndComputer）

2、分类（按硬件组成）巨型机大型机中型机小型机微型机单片机3、发展

划分依据

发展(四代)

发展方向：第五代“非冯·

诺依曼”体系

第六代从根本上(组成、体系、方法)发生改变

神经计算机光计算机生物计算机硬件特性软件特性第一代电子管计算机时代第二代晶体管计算机时代第三代集成电路计算机时代第四代(超)大规模集成电路计算机时代二、微型计算机

1、诞生

1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片。该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算机，标志了世界第一台微型计算机的诞生。

2、特点

3、微机的核心——微处理器（CPU）

4、发展（以字长和微处理器型号）

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

字长：16位（1986-1992）字长：32位（1993-至今）

字长：64位字长：4位

字长：8位5、发展趋势中央处理器更小的布线宽度，集成更多的晶体管系统存储器CPU集成更多的高速二级缓存容量更大、速度更快多媒体系统显卡性能更高、图形技术、大尺寸显示器、数字式音箱网络整机个性化无线技术（红外、蓝牙）ABDBCBCPU

存储器I/O接口外设（微型计算机组成框图）三、微机的基本组成1、CPU（核心）

按照程序指令的要求控制计算机各功能部件协调工作。因此，其决定了整个微型机的各项关键技术指标。功能：可进行算术逻辑运算；具有接收或发送数据给存储器和外设的能力；可暂存少量数据；可对指令进行译码并执行指令；提供整个系统所需的定时和控制信号；可响应其它部件发出的中断请求。组成：

ALU（算术逻辑单元）：完成算术运算和逻辑运算等。寄存器控制器（定时与控制逻辑）2、总线

计算机系统中各部件之间传送信息的公共通道，是由若干条通信线和起隔离、驱动作用的各种三态门器件组成。分类（按功能）地址总线（AB）：传送地址。CPU在地址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址(单向)。

AB的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间的大小。例：数据总线（DB）：传送数据信息。

CPU的数据存储器/IO接口字长：DB的位数控制总线（CB）：传送控制信号和时序信号。8位机的地址总线为16位，其最大可寻址空间为

。

=65536=64KB

内存容量的计算：16条地址线可访问：64KB。另：1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB20条地址线可访问：=1MB3、存储器

用来存放当前正在使用的或经常使用的程序和数据。4、I/O接口是保证数据、控制与状态信息在CPU和I/O设备之间正常传送的电路。连接外设备和系统总线，完成信号转换、数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作。例：显示器卡：完成显示器与总线的连接。声卡：完成声音的输入/输出。网卡：完成网络数据的转换。扫描卡：连接扫描仪到计算机。调制解调器卡：模拟信号与数字信号相互转换。键盘接口、打印机接口等。

232接口：串行数据接口。

USB接口：通用串行接口。5、I/O设备统称外部设备，简称外设。

输入设备（Input）键盘、鼠标、扫描仪、数码相机

输出设备

（Output）

显示器、打印机、绘图仪辅助存储器：磁盘、光盘、U盘、移动硬盘……可I可O。四、计算机的工作原理逐条地从存储器中取出程序中的指令，并执行指令规定的操作。控制器、ALU将指令码变成控制信号序列，控制信号发向关的部件，控制完成指令规定的操作。读出指令存储器控制器外设分析指令，控制完成ALU数据读入结果存入五、80C51系列8位单片机

1、发展

3次飞跃

2、AT89系列单片机的特点及分类

3、单片机与微机的异同微机：CPU、存储器、I/O接口、定时器等组合在一起，配上机箱、外设等。功能强大单片机：以上的所有部件集成在一块芯片上，体积小、可靠性高，功能不如微机强大，针对专门的控制对象概述

§1－4计算机的数制与编码

计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的，二进制数只有两个数字0和1，这与我们日常生活中所使用的十进制数是不同的。计算机中常用的数制人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写，也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介绍这几种常用的进制。十进制数——D

十进制数是大家熟悉的，用0，1，2，…，8，9十个不同的符号来表示数值，它采用的是“逢十进一，借一当十”的原则。

2、二进制数——B

运算规则是“逢二进一，借一当二”。

例：二进制数1011.1表示如下：(1011.1)B=1×23+0×22+1×

21+1×

20+1×

2-13、八进制数——O例：(467.6)O=4×82+6×81+7×

80+6×

8-14、十六进制数——H

用0-9、A-F十五个字符来数值，逢十六进一。各位的权值为计算机中数制的转换二进制、八进制、十六进制十进制

(1)

B、O、HD

按二进制的位权展开相加即可

(2)

D

B、O、H

（以二进制为例）整数转换采用除2取余法、小数转换采用乘2取整法（八进制、十六进制同理可得）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转换成二进制。

(136.625)D=(10001000.101)B

二进制八进制、十六进制

(1)BO“三位化一体”从小数点开始向两边分别进行每三位分一组，向左不足三位的，从左边补0；向右不足三位的，从右边补0。

(2)BH“四位化一体”从小数点开始向两边分别进行每四位分一组，向左不足四位的，从左边补0；向右不足四位的，从右边补0。

例：将(1000110.01)B

转换为八进制数和十六进制数。

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：将(352.6)O转换为二进制数。

352.6011101010110=(11101010.11)B符号数的表示法机器数与真值

机器数：机器中编码表示的数。符号位(0正1负)+数值位真值：书写时实际表示的数。原码

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

=01111011B[X2]原

=11111011B8位原码数值范围：(-)1111111B～(+)1111111B

FFH(-127)～

7FH(127)

其中，00H=80H=016位原码数值范围：FFFFH～

7FFFH反码：正数：反码=原码负数：原码除符号位按位取反[X1]反

=01111011B[X2]反

=10000100B补码：正数：补码=原码负数：原码除符号位按位取反再加1[X1]补

=[X1]原

=[X1]反

[X2]补

=10000101B=[X1]反

+1

“扫描法”：从最低位→最高位扫描，保留第一个“1”前的所有位，以后的取反。符号位依然是“0正1负”。例：[-123]补

=机器数（补码）：若最高位=0，则数为正，其余位即为此数绝对值若最高位=1，则数为负，其余位求补才为此数绝对值。8位补码数范围：80H～7FH（-128～+127）

16位补码数范围：8000H～7FFFH

（-32768～+32767）补码数的扩展：符号位向左扩展正数补0，负数补1例：68用8位二进制补码表示：

44H

用16位二进制补码表示：

0044H-68用8位二进制补码表示：

BCH

用16位二进制补码表示：

FFBCH补码的运算：

看书上的例子