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單片機原理及接口技術(shù) 第一章 微機基礎(chǔ)知識 §1-1 微處理器、微機和單片機的概念 §1-2 計算機中數(shù)制和編碼 §1-3 計算機中數(shù)的表示方法 §1-4 二進制數(shù)的運算 §1-1微處理器、微機和單片機的概念一、微處理器：（芯片） 微處理器（CPU）是微機的核心部件，完成控制和運算功能。 1.運算器（ALU）：完成算術(shù)運算和邏輯運算的場所 算術(shù)運算：加、減、乘、除，BCD碼運算 邏輯運算：與、或、異或、測試 2.控制器：由計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器、操作控制器。 負責(zé)整機控制，協(xié)調(diào)各部件工作。 二、微型計算機：（計算機） 三、微型計算機系統(tǒng) 微型計算機 輸入輸出設(shè)備 系統(tǒng)軟件 四、單片機 單片機的全稱為單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）。 將微處理器（CPU）、一定容量的ROM和RAM、定時/計數(shù)器、并/串行口等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成單片微型計算機，簡稱單片機。 第一階段：單片機初級階段。單片機的發(fā)展始于1974年，到了1976年，Intel公司推出了MCS-48系列單片機，將CPU、存儲器、I/O接口、定時器/計數(shù)器集成在一塊芯片上，使計算機完成了單芯片化。 第二階段：單片機完善階段。此階段單片機的功能及體系結(jié)構(gòu)得到了不斷的完善。 1980年，Intel公司在MCS-48系列單片機的基礎(chǔ)上增添了I/O串行口，增大了存儲器容量，完善了中斷系統(tǒng)（設(shè)置了5個中斷源，2個優(yōu)先級），定時器/計數(shù)器為16位的，在內(nèi)部存儲器上設(shè)置了位地址空間，提供位操作指令，推出了高性能的MCS-51系列單片機。 第三階段：微控制器形成階段。為了更高的測控應(yīng)用，需要對單片機的外圍接口電路進行增強與完善，如數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）、高速I/O接口、程序監(jiān)視定時器（WDT）等，盡量將外圍功能集成在芯片內(nèi)部。 第四階段：微控制器技術(shù)成熟階段。隨著技術(shù)的不斷成熟，國內(nèi)外對單片機的開發(fā)和研制競爭異常激烈，極大地豐富了微控制器的類型，功能不斷地完善，成本降低，外圍電路減少，可靠性不斷提高。 §1-2 計算機中數(shù)制和編碼 1、數(shù)制 所謂的數(shù)制是指數(shù)的制式，是人們利用符號計數(shù)的一種科學(xué)方法。 一個r進制數(shù)按權(quán)展開，其表達式為： 2、進制轉(zhuǎn)換 注意： 任何十進制整數(shù)都可以精確地轉(zhuǎn)換成一個二進制整數(shù)，但任何十進制小數(shù)卻不一定可以精確地轉(zhuǎn)換成一個二進制小數(shù)。 二進制數(shù)、八進制數(shù)、十進制數(shù)和十六進制數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系 §1-3 計算機中數(shù)的表示方法 以二進制形式 存儲和運算每類數(shù)據(jù)占據(jù)固定長度的二進制數(shù)位。處理整數(shù)（無符號數(shù)，帶符號數(shù)），浮點數(shù)。 一、機器數(shù)與真值 1.機器數(shù) 規(guī)定帶符號數(shù)的最高位為符號位，通常用“0”表示正數(shù)，“1”表示負數(shù)。 例如：8位計算機中+65D = 01000001B， -65D = 11000001B。 這些連同符號位一起作為能被計算機識別的數(shù)稱為機器數(shù)，而把這個數(shù)本身代表的真實值稱為機器數(shù)的真值（一般用十進制表示）。 2.機器數(shù)的字長 1word = 16bit 1byte = 8bit 1double word = 32bit 二、數(shù)的定點和浮點表示 用機器數(shù)來表示帶小數(shù)點的數(shù)通常有兩種表示方法，即定點表示法和浮點表示法。 三、帶符號數(shù) 用0表示正數(shù)，用1表示負數(shù)，這種表示數(shù)的方法，稱為帶符號數(shù)，帶符號數(shù)有3種表示形式。 例：N1 = +10101B，N2 = -10101B，試寫出N1和N2在8為字長的計算機中原碼。解： §1-4 二進制數(shù)的運算一、算術(shù)運算 1.加法運算 二進制加法運算的法則為： 0+0 = 0 1+0 = 0+1 = 1 1+1 = 10 （向近鄰高位有進位） 1+1+1 = 11 （向近鄰高位有進位） 例：設(shè)有兩個二進制數(shù)X =10110110，Y = 11011001，試求該兩個二進制數(shù)的相加和，X+Y= ？解： 按照二進制數(shù)加法運算法則，得到： 2.減法運算 二進制數(shù)減法法則： 0-0 = 0 1-0 = 1 1-1 = 0 0-1 = 1 （向近鄰高位借位1） 例：設(shè)有兩個二進制數(shù)X = 11011001，Y = 10010111，試求該兩個二進制數(shù)的相減，X-Y= ？解： 按照二進制數(shù)的減法法則，得到： 3.乘法運算 二進制數(shù)乘法法則： 1×0 = 0×1 = 0 1×1 = 1 4. 除法運算 除法運算是乘法運算的逆運算。與十進制數(shù)除法運算類似。 夠減，商1。不夠減商0，再多看一位。 二、邏輯運算 1. 邏輯乘（與）運算 其運算法則為： 0∧0 = 0 1∧0 = 0∧1 = 0 1∧1 = 1 例：設(shè)有兩個二進制數(shù)X =10110110，Y = 11011001，試求該兩個二進制數(shù)的邏輯與運算，X∧Y= ？解： 按照邏輯與運算法則，得到： 2. 邏輯加（或）運算 其運算法則為： 0∨0 = 0 1∨0 = 0∨1 = 1 1∨1 = 1 3. 邏輯非（取反）運算 其運算法則為： 4.邏輯異或運算 邏輯異或運算又稱為邏輯半加運算，是不考慮進位的加運算，其運算法則為： 相同為0，相異為1aH8紅軟基地

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