单片机应用课件第1章

第1章基础知识第1章基础知识1.1微型计算机的组成及工作原理1.2单片机概述1.3计算机中的数制与编码1.4二进制数的运算第1章基础知识1.1微型计算机的组成及工作原理1.1.1微型计算机基本概念1.(CPU)2.微型计算机主要部件:微处理器、内部存储器、输入/输出I/O接口主要功能：数据处理、程序存储、与外部设备进行信息交换第1章基础知识1.1微型计算机的组成及工作原理1.1.2微型计算机系统的组成微处理器CPUROMRAMI/O接口外部设备ABDBCB第1章基础知识1.1微型计算机的组成及工作原理1.1.3微型计算机工作原理根据冯·诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为:存储程序和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据,通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的一条条指令,加以分析并执行规定的操作。第1章基础知识1.2单片机概述1.2.1单片机的概念1.名称2.通用单片机和专用单片机3.单片机与单片机系统4.单片机应用系统与单片机开发系统5.单片机的程序设计语言和软件第1章基础知识1.2单片机概述1.2.2单片机的发展1.发展概述2.MCS--51单片机系列见附表３.80C51单片机系列第1章基础知识1.2单片机概述1.2.2.2MCS--51单片机系列按其内部资源配置的不同,分为两个子系列和四种类型第1章基础知识1.2单片机概述1.2.3单片机的应用1.应用的特点a.控制系统在线应用b.软硬件结合c.应用现场环境恶劣d.应用的广泛性及重要意义2.应用的领域a.工业自动化b.仪器仪表c.家用电器d.信息和通信产品e.军事装备第1章基础知识1.3计算机中的数制与编码1.3.1按进位原则进行计数的方法,称为进位计数制。十进制数有两个主要特点:（1）有10个不同的数字符号:0、1、2、…、9;（2）低位向高位进位的规律是“逢十进一”。因此,同一个数字符号在不同的数位所代表的数值是不同的。如555.5中4个5分别代表500、50、5和0.5,这个数可以写成555.5=5×102+5×101+5×100+5×10-1式中的10称为十进制的基数,10２、101、100、10-1称为各数位的权。第1章基础知识任意一个十进制数N都可以表示成按权展开的多项式:inmiimmnnnnddddddN1010...1010...1010111002211其中,di是0～9共10个数字中的任意一个,m是小数点右边的位数,n是小数点左边的位数,i是数位的序数。例如,543.21可表示为543.21=5×102+4×101+3×100+2×10-1+1×10-2第1章基础知识一般而言,对于用R进制表示的数N,可以按权展开为inmiimmnnnnRaRaRaRaRaRaN111002211......式中,ai是0、1、…、（R-1）中的任一个,m、n是正整数,R是基数。在R进制中,每个数字所表示的值是该数字与它相应的权Ri的乘积,计数原则是“逢R进一”。第1章基础知识1.当R=2时,称为二进位计数制,简称二进制。在二进制数中,只有两个不同数码:0和1,进位规律为“逢二进一”。任何一个数N,可用二进制表示为inmiimmnnnnaaaaaaN22...22...22111002211例如,二进制数1011.01(1011.01)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2第1章基础知识2.当R=8时,称为八进制。在八进制中,有0、1、2、…、7共8个不同的数码,采用“逢八进一”的原则进行计数。如（503)8(503)8=5×82+0×81+3×80第1章基础知识3.当R=16时,称为十六进制。在十六进制中,有0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F共16个不同的数码,进位方法是“逢十六进一”。例如,（3A8.0D）16（3A8.0D)16=3×162+10×161+8×160+0×16-1+13×16-2第1章基础知识各种进位制的对应关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F7111771610000201081000108第1章基础知识1.3.2不同进制间的相互转换1.二、八、十六进制转换成十进制例1将数(10.101)2,(46.12)8,(2D.A4)16转换为十进制。（10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625(46.12)8=4×81+6×80+1×8-1+2×8-2=38.15625(2D.A4)16=2×161+13×160+10×16-1+4×16-2=45.64062第1章基础知识2.十进制数转换成二、八、十六进制数任意十进制数N转换成R进制数,需将整数部分和小数部分分开,采用不同方法分别进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。(1)整数部分:除基取余法。分别用基数R不断地去除N的整数,直到商为零为止,每次所得的余数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最低有效数字,最后得到的为最高有效数字。第1章基础知识例2将（168)10转换成二、八、十六进制数。第1章基础知识(2)小数部分:乘基取整法。分别用基数R(R=2、8或16）不断地去乘N的小数,直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止,每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。最初得到的为最高有效数字,最后得到的为最低有效数字。第1章基础知识故：(0.645)10=(0.10100)2=(0.51217)8=(0.A51EB)16第1章基础知识例4将（168.645)10转换成二、八、十六进制数。根据例2、例3可得（168.645)10=(10101000.10100)2=(250.51217)8=(A8.A51EB)16第1章基础知识3.由于23=8,故可采用“合三为一”的原则,即从小数点开始分别向左、右两边各以3位为一组进行二—八换算:若不足3位的以0补足,便可将二进制数转换为八进制数。反之,采用“一分为三”的原则,每位八进制数用三位二进制数表示,就可将八进制数转换为二进制数。例5将（101011.01101)2转换为八进制数。101011.01101053.32即（101011.01101)2=(53.32)8第1章基础知识例6将(123.45)8转换成二进制数。123.45001010011.100101即（123.45)8=(1010011.100101)第1章基础知识例7将（110101.011)2转换为十六进制数。00110101.011035.6即（110101.011)2=(35.6)16第1章基础知识例8将（4A5B.6C)16转换为二进制数。4A5B.6C0100101001011011.01101100即（4A5B.6C)16=(100101001011011.011011)2第1章基础知识1.4二进制数的运算1.4.1二进制数只有0和1两个数字,其算术运算较为简单,加、减法遵循“逢二进一”、“借一当二”的原则。1.加法运算规则:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(有进位)第1章基础知识例1求1001B+1011B。第1章基础知识2.减法运算规则:0-0=0;1-1=0;1-0=1;0-1=1(有借位)例2求1100B-111B。第1章基础知识3.规则:0×0=0;0×1=1×0=0;1×1=1例3求1011B×1101B。第1章基础知识即10100101B/1111B=1011B4.除法运算规则:0/1=0;1/1=1例4求10100101B/1111B第1章基础知识1.4.2二进制数的逻辑运算1.“与”“与”运算是实现“必须都有,否则就没有”这种逻辑关系的一种运算。运算符为“·”,其运算规则如下:0·0=0,0·1=1·0=0,1·1=1例5若X=1011B,Y=1001B,求X·Y。100110011011.即X·Y=1001B第1章基础知识2.“或”“或”运算是实现“只要其中之一有,就有”这种逻辑关系的一种运算,其运算符为“+”。“或”运算规则如下:0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=1例6若X=10101B,Y=01101B,求X+Y。101010110111101+即X+Y=11101B第1章基础知识3.“非”运算“非”运算是实现“求反”这种逻辑的一种运算，如变量A的“非”运算记作。其运算规则如下:A10,01例7若A=10101B,求。ABBA0101010101第1章基础知识4.“异或”“异或”运算是实现“必须不同,否则就没有”这种逻辑的一种运算,运算符为“”。其运算规则是:011,101,110,000例8若X=1010B,Y=0110B,求XY。101001101100即XY=1100B第1章基础知识1.4.3带符号数的表示1.计算机在数的运算中,不可避免地会遇到正数和负数,那么正负符号如何表示呢？由于计算机只能识别0和1,因此,我们将一个二进制数的最高位用作符号位来表示这个数的正负。规定符号位用“0”表示正,用“1”表示负。例如,X=-1101010B,Y=+1101010B,则X表示为:11101010B,Y表示为01101010B。第1章基础知识2.数的码制设X=Xn-2Xn-3…X1X0，其中Xi是一位二进制数I=1,2…..n-2•若X=+Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］原=0Xn-2Xn-3…X1X0=X;若X=－Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］原=1Xn-2Xn-3…X1X0。［+0］原=00000000B,而［-0］原=10000000B,•若X=+Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］反=［X］原若X=－Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］反=1Xn-2Xn-3…X1X0。［+0］反=00000000B,而［-0］反=11111111B•若X=+Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］补=［X］原若X=－Xn-2Xn-3…X1X0,则［X］补=［X］反＋１。第1章基础知识•补码在计算机中的应用［Ｘ＋Ｙ］补＝［Ｘ］补＋［Ｙ］补［Ｘ－Ｙ］补＝［Ｘ＋（－Ｙ）］补＝［Ｘ］补＋［－Ｙ］补［－Ｙ］补＝［Ｙ］连同符号位一起求反＋１在补码运算中，符号位一起加入计算，溢出部分不影响计算结果，但不能超出可表示的范围。第1章基础知识1.4.4定点数和浮点数1.定点法定点法中约定所有数据的小数点隐含在某个固定位置。对于纯小数,小数点固定在数符与数值之间;对于整数,则把小数点固定在数值部分的最后面,其格式为纯小数表示:数符.尾数数符尾数.小数点数符尾数.小数点第1章基础知识2.浮点法中,数据的小数点位置不是固定不变的,而是可浮动的。因此,可将任意一个二进制数NN=±M·2±E其中,M为尾数,为纯二进制小数,E称为阶码。可见,一个浮点数有阶码和尾数两部分,且都带有表示正负的阶码符与数符,其格式为数符阶符阶Ｅ尾数M第1章基础知识1.４.5BCD码和ASCII码1BCD码十进制数8421BCD码十进制数8421BCD码00000501011000160110200107011130011810004010091001表1.28421BCD编码表第1章基础知识例1写出69.25的BCD码。根据表1.2,可直接写出相应的BCD码:69.25=（01101001.00100101）BCD第1章基础知识1.5.2ASCII码表1.3ASCII码表