《單片機(jī)基礎(chǔ)知識》PPT課件.ppt

第一章單片機(jī)基礎(chǔ)知識 1 1單片機(jī)概述 1 2數(shù)制及數(shù)碼 內(nèi)容提要 1 1單片機(jī)概述 一 什么是單片機(jī)單片機(jī)就是單片微型計算機(jī) Single ChipMicrocomputer 微型計算機(jī)系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成 輸入設(shè)備 運(yùn)算器 輸出設(shè)備 控制器 存儲器 這種計算機(jī)系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成 CPU CPU芯片 內(nèi)存條 存儲器接口 存儲器芯片 輸入輸出接口 輸入輸出接口芯片 定時計數(shù)器芯片 A D D A芯片 單板機(jī) 印刷電路板 單硅晶片 CPU 存儲器 控制電路 定時器 時鐘電路 I O口 單片機(jī) 1 體積小 重量輕 2 可靠性高 運(yùn)行速度快 抗干擾能力強(qiáng) 3 控制功能強(qiáng) 使用靈活 性價比高 4 易擴(kuò)展 易于開發(fā) 5 受集成度限制 片內(nèi)存儲器容量較小 一般內(nèi)ROM在8KB以下 內(nèi)RAM在256B以內(nèi) 單片機(jī)是應(yīng)工業(yè)測控的需要而誕生的 它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計的 故又稱單片微控制器 SingleChipMicrocontroller 單片機(jī)特點(diǎn) 以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于 家用電器 工業(yè)過程控制 儀器儀表 智能武器 航空 汽車等領(lǐng)域 二 單片機(jī)系統(tǒng)的組成 單片機(jī)系統(tǒng) 1 2數(shù)制及數(shù)碼 計算機(jī)只識別和處理數(shù)字信息 數(shù)字是以二進(jìn)制數(shù)的形式表示的 它易于物理實現(xiàn) 同時 資料存儲 傳送和處理簡單可靠 運(yùn)算規(guī)則簡單 使邏輯電路的設(shè)計 分析 綜合方便 使計算器具有邏輯性 一 數(shù)制1 常用數(shù)制 1 十進(jìn)制數(shù) 1985 1000 900 80 5 1 103 9 102 8 101 5 100特點(diǎn) 有0 9十個不同的符號 逢十進(jìn)一 一般用下腳標(biāo)D表示 如1985D 或無下腳標(biāo) 2 二進(jìn)制數(shù) 特點(diǎn) 有0 1兩個不同的符號 逢二進(jìn)一 二進(jìn)制數(shù)的下腳標(biāo)為B例如 對于整數(shù) 1001B 1 23 0 22 0 21 1 20 9D對于小數(shù) 0 101B 1 2 1 0 2 2 1 2 3 0 625D二進(jìn)制數(shù)每一位的權(quán)是 以小數(shù)點(diǎn)分界 24 23 22 21 20 2 1 2 2 2 3 3 十六進(jìn)制數(shù) 有0 9 A B C D E F共十六個不同的符號 逢十六進(jìn)位 用下腳標(biāo) H 表示十六進(jìn)制數(shù) 例 327H 3 162 2 161 7 160 807D3AB 11H 3 162 A 161 B 160 1 161 1 16 2 939 0664D 2 數(shù)制的轉(zhuǎn)換 1 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法 按權(quán)展開 111 101B 1 22 1 21 1 20 1 2 1 0 2 2 1 2 3 4 2 1 0 5 0 125 7 625D 2 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)方法 整數(shù)部分除二取余 小數(shù)部分乘二取整 45余數(shù) 22 1 11 0 5 1 2 1 1 0 0 1 2 2 2 2 2 2 即45 101101 2 例1 將十進(jìn)制數(shù)45轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 例2 十進(jìn)制小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換 乘二取整 0 6875 2 最高位取11 3750 0 375 2 取00 750 2 取11 50 0 5 2 最低位取11 0 從上至下寫成從左至右 1011 0 6875D 0 B 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)與上述類似 3 十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 9AB 7C5H 100110101011 011111000101B 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制數(shù) 0001101111100011 100101111000B 1BE3 978H 二 數(shù)碼1 機(jī)器數(shù)與真值機(jī)器只認(rèn)識二進(jìn)制數(shù) 0 1 這是因為 電路狀態(tài)常常有兩種情況 如 電路的通 斷 高電平 低電平 可用0 1表示 在機(jī)器中 這種0 1 0 1的表現(xiàn)形式稱為機(jī)器數(shù) 機(jī)器數(shù)分為無符號數(shù) 帶符號數(shù) 無符號數(shù)如 00000001 10010011 01010010 等等 范圍 00H FFH 有符號數(shù)如 1010110B 1101001B 等等 01010110B 11101001B 2 機(jī)器數(shù)的編碼及運(yùn)算對帶符號數(shù)而言 有原碼 反碼 補(bǔ)碼之分 計算機(jī)內(nèi)一般使用補(bǔ)碼 1 原碼將數(shù) 數(shù)碼化 原數(shù)前 用0表示 原數(shù)前 用1表示 數(shù)值部分為該數(shù)本身 這樣的機(jī)器數(shù)叫原碼 設(shè)X 原數(shù) 則 X 原 X X0 X 原 2n 1 X X0 n為字長的位數(shù) 如 3 原 00000011B 3 原 27 3 10000011B0有兩種表示方法 00000000 010000000 0原碼最大 最小的表示 127 128 2 反碼規(guī)定正數(shù)的反碼等于原碼 負(fù)數(shù)的反碼是將原碼的數(shù)值位各位取反 X 反 X X0 X 反 2n 1 X X0 如 4 反 4 原 00000100B 4 反 28 1 5 11111111 00000101 11111010B反碼范圍 128 127兩個0 0 00000000B 0 11111111B 運(yùn)用補(bǔ)碼可使減法變成加法 規(guī)定 正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼求法 1 反碼 12 公式 X 補(bǔ) 2n X X 0 如 設(shè)X 0101110B 則 X 原 10101110B則 X 補(bǔ) X 反 1 11010001 00000001 11010010B如 6 補(bǔ) 6 原 00000110B 6 補(bǔ) 28 6 10000000 00000110 11111010B8位補(bǔ)碼的范圍 128 127 0的個數(shù) 只一個 即00000000而10000000B是 128的補(bǔ)碼 原碼 反碼 補(bǔ)碼對照表 見下表 3 補(bǔ)碼補(bǔ)碼的概念 現(xiàn)在是下午3點(diǎn) 手表停在12點(diǎn) 可正撥3點(diǎn) 也可倒撥9點(diǎn) 即是說 9的操作可用 3來實現(xiàn) 在12點(diǎn)里 3 9互為補(bǔ)碼 八位二進(jìn)制數(shù)所能表示的數(shù)據(jù)范圍機(jī)器數(shù)無符號數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼000000000 0 0 0000000011 1 1 1 01111111127 127 127 12710000000128 0 127 12810000001129 1 126 127 11111110254 126 1 211111111255 127 0 1 4 補(bǔ)碼的運(yùn)算當(dāng)X 0時 X 補(bǔ) X 反 X 原 X 補(bǔ) 補(bǔ) X 原 X 補(bǔ) Y 補(bǔ) X Y 補(bǔ) X Y 補(bǔ) X Y 補(bǔ)例 已知X 52Y 38求X Y方法1 減法 X Y 52 38 1400110100 0010011000001110 方法2 加法X Y X Y 補(bǔ) 補(bǔ) X 補(bǔ) Y 補(bǔ) 補(bǔ) 52 補(bǔ) 38 補(bǔ) 補(bǔ) 14 補(bǔ) 14 52 補(bǔ) 00110100 38 補(bǔ) 11011010100001110 自然丟失計算機(jī)在做算術(shù)運(yùn)算時 必需檢查溢出 以防止發(fā)生錯誤 5 運(yùn)算的溢出問題由于計算機(jī)中表示數(shù)據(jù)的字長 位數(shù) 有一定限制 所以數(shù)據(jù)的表示應(yīng)有一個范圍 如字長8位時 補(bǔ)碼范圍 128 127若運(yùn)算結(jié)果超出這個范圍 便溢出 例 98 補(bǔ) 01100010 25 補(bǔ) 00011001 123 補(bǔ)001111011未溢出00Cs 1Cs 未溢出 85 補(bǔ) 01010101 47 補(bǔ) 00101111 132 補(bǔ) 10000100溢出01Cs 1Cs 溢出 錯 兩個正數(shù)相加和為負(fù)數(shù) 85 補(bǔ) 10101011 47 補(bǔ) 11010001 132 補(bǔ) 101111100溢出10Cs 1Cs錯 兩個負(fù)數(shù)相加和為正數(shù) 19 補(bǔ) 01010101 79 補(bǔ) 10110001 98 補(bǔ) 11001111未溢出11Cs 1Cs錯 兩個負(fù)數(shù)相加和為正數(shù) 總之 結(jié)果正確 無溢出 時 Cs 1 Cs結(jié)果錯誤 溢出 時 Cs 1 Cs溢出判斷 溢出 Cs 1Cs 即結(jié)果是0為無溢出 1為有溢出 1 6 十進(jìn)制數(shù)的編碼對機(jī)器 二進(jìn)制數(shù)方便 對人 二進(jìn)制數(shù)不直觀 習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù) 在編程過程中 有時需要采用十進(jìn)制運(yùn)算 但機(jī)器不認(rèn)識十進(jìn)制數(shù) 怎么辦 可以將十進(jìn)制的字符用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼 00000501011010111110001601101011200107011111003001181000110140100910011110這叫做二進(jìn)制數(shù)對十進(jìn)制編碼 BCD碼 上述每4位二進(jìn)制數(shù)表示一個十進(jìn)制字符 這4位中各位的權(quán)依次是 8 4 2 1 8421BCD碼 BCD碼的運(yùn)算 例 18 321 00011000 0000001100011011B是非BCD碼 錯 需進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整 00011000 0000001100011011 個位大于9 應(yīng)進(jìn)1 0110 加6使進(jìn)1 00100001 結(jié)果形如21 BCD碼加法規(guī)則 兩個BCD數(shù)相加時 某位 的和小于10則保持不變 兩個BCD數(shù)相加時 某位 的和大于9 則和數(shù)應(yīng)加6修正 BCD碼減法規(guī)則 兩個BCD數(shù)相減時 某位 的差未發(fā)生借位 則差數(shù)保持不變 兩個BCD數(shù)相減時 某位 發(fā)生了借位 其差應(yīng)減6修正 這里 某位 指BCD數(shù)中的 個位 十位 百位 加法舉例 01100101 65 10010111 97 11111100 01100110 加66調(diào)整 101100010 162 減法舉例 00110100 34 00010101 15 00011111 0110 減6調(diào)整 00011001 29 7 字符信息的表示計算機(jī)能識別0 1 0 1 這些0 1 0 1 有的代表數(shù)值 有的僅代表要處理的信息 如字母 標(biāo)點(diǎn)符號 數(shù)字符號等文字符號 所以 計算機(jī)不僅要認(rèn)識各種數(shù)字 還要能