1、单片机原理与接口技术 南昌大学科学技术学院,第一章 计算机基础知识概述,1.1 计算机系统组成1.2 单片机系统组成1.3 数制与编码,1.1 计算机系统组成,图 1-1 计算机系统组成,一、什么是单片机 单片机是单片微计算机的简称，把CPU、RAM、ROM或E2PROM以及I/O口集成到一片半导体芯片上。这样一块芯片就构成了一台计算机，故称为单片机。它和微型机没有本质的区别。单片机是计算机的一个分支，在国外单片机被称为微控制器（Microcontroller）。,1.2 单片机系统组成,二、单片机的发展,第一阶段（19741976）：单片机采用双片形式，即需另加其它外围电路才能构成完整的微型
2、计算机。 eg:仙童公司的F8+3851第二阶段（19761978）：低性能的单片机阶段。单片机由一片芯片构成，性能低。eg: MCS-48(Intel)；8048，8035(I/O少，存贮器容量小)；第三阶段（1978）：高性能单片机阶段。CPU、并行口、串行口、定时器、RAM、ROM、A/D、多级中断处理，RAM、ROM容量大，I/O种类数量多，寻址范围大。eg: MCS-518031、Motorona6801、ZilogZ8第四阶段（1982）8位单片机巩固发展及16位单片机推出。eg: MCS-518031 ， MCS-968096（8098）,三、单片机应用系统的结构,1、基本系统,
3、单片机+输入/输出设备无扩展的ROM，RAM，I/O等。,2、扩展系统,单片机内部资源有限，要求较高的单片机系统需外扩展ROM、RAM、I/O，甚至A/D、D/A等。,四、常用的单片机产品,目前生产单片机的厂商主要有Intel公司、Motorola公司、Philips公司、ATMEL公司、WinBond公司、Microchip公司、AMD公司、Zilog公司等。,五、单片机的应用与选择,1、单片机的特点（1）小巧灵活、成本低、易于产品化 （2）可靠性高、适用的温度范围宽 （3）易扩展、控制功能强 （4）指令系统相对简单，较易掌握 2、单片机的应用领域 （1）在智能仪表中的应用 （2）在机电一体
4、化中的应用 （3）在实时控制中的应用 （4）在军工领域的应用 （5）在分布式多机系统中应用 （6）民用电子产品中的应用,一、计算机的数制,1.3 数制与编码,逢r 进位，数的第i个数位对应于一个固定的值rn， rn 称为该位的“权”。小数点左面各位的权是一个基数r 的正次幂，小数点右面各位的权是一个基数r 的负次幂。常用的数制有：二进制(Binary) 、八进制(Octadic) 、十进制(Decimal)和十六进制(Hexadecimal)，分别用B、O、D和H表示。,eg1：十进制数 r =10 其权为：，102，101，100，101，102， (987.32)10= 9102 + 81
5、01 + 7100 + 310-1 + 210-2,eg2：二进制数 r =2 其权为：，22，21，20，2-1，2-2， (1011.101)2 =123 +022 + 121 + 1 20 + 1 21 + 022+ 1 23,eg3：八进制数 r =8 其权为：，82，81，80，8-1，8-2， (70613.304)8 =784 +083 + 682 + 1 81 + 3 80 + 3 81+ 082 + 4 83,eg4：十六进制数 r =16 其权为：，162，161，160，16-1，16-2， (-A0.8F)16 = -（10161 +0160 + 8161 + 1516
6、2,二、计算机的码制,BCD（Binary Coded Decimal）码为用二进制表示的十进制数。,常用二进制编码的十进制数有：8421码、2421码、5211码 、余3码,ASCII码（American Standard Code for Information Interchange），即美国信息交换标准码。ASCII码为一种8位代码，但采用7位代码编码（一般其最高位为0），共可编码为128个字符编码。,eg：7（0111、1101），（1100、1011）,三、各数制间的转换,1、余数法,此方法适合于整数部分转换。 数M 是r 进制数，转换成 t 进制数的整数，除以t , 取余数。,e
7、g：十进制数62转换为二进制数, (62)10=(111110)2,2、取整法,此方法适合于小数部分转换。 数M 是 r 进制数，转换成 t 进制数的小数，乘以t , 取整数。,eg：十进制数0.375转换为二进制数,同理： （0.375） 10=（0.3）8= 0.（38-1）0.3758=3.000 整数为3,（0.375） 10=（0.6）16= 0.（616-1）0.37516=6.000 整数为6,eg：676.53转换为十六进制数,0.5316=8.48 整数为8 0.4816=7.68 整数为7 0.6816=10.88 整数为A, （676.49）10 =（2A4.87A）16
8、,3、二进制与十六进制间的转换,四、计算机中数的表示方法,1、真值和机器数,真值： 直接用正号“ + ”和负号“ - ”来表示的二进制数。 机器数：一个数在机器中的表示形式。,2、带符号数的表示,eg: 11001010 = -(26 + 23 +21 )= -74,3、无符号数的表示,无符号数没有符号位，机器的全部有效位都用来表示数的大小。,（11001010 ）2= （202）10,4、原码、补码、反码,模数 一个计量器的容量。 eg：一个n位二进制数它的容量为2n ,所以它的模数为2n。 同余 如果两个整数a、b,当用某一个正整数M（模）去除所得余数相等时，则称 a 和 b 对模 M 是
9、同余的。 eg：16 = 4（mod 12) 即：16和4对12是同余，即16点钟和4点钟在以12为模的钟面上，其指示是一样的。 若 x = + xn-2 xn-3x1x0 则： x补 = 0xn-2 xn-3x1x0,（2）补码,当x为纯小数时，x = x-1x-2x-n-1,当x为正数时，补码与原码相同。 当x为负数时， 2n+x= 2n|x| 性质：x+y补= x补 + y补 x -y补= x补 - y补,（3）反码,5、逻辑运算,逻辑乘又称逻辑与，常用“”运算符表示，逻辑乘运算法则为：00 = 0； 10 = 01 = 0； 11 = 1两个二进制数进行逻辑乘，其运算方法类似于二进制算术运算。,逻辑加又称逻辑或，常用算符“”表示，逻辑加的运算规则为：00 = 0；10 = 01 = 1；11 = 1,逻辑异或又称为半加，是不考虑进位的加法，常采用“ ” 算符表示。逻辑异或的运算规则为：0 0 = 1 1 = 0； 1 0 = 0 1 = 1,
