單片微型計(jì)算機(jī)概述

第1章

單片微型計(jì)算機(jī)概述1.1單片微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概況1.2微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念1.3單片機(jī)的特點(diǎn)1.4計(jì)算機(jī)中的數(shù)和編碼1.1單片微型計(jì)算機(jī)發(fā)展概況單片機(jī)體積小、功能強(qiáng)、功耗低、可靠性高和性價(jià)比高的特點(diǎn)，在過程控制、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能儀器、家用電器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通訊等方面得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)經(jīng)歷了一位、4位、8位、16位及32位的發(fā)展階段，世界上一些著名的半導(dǎo)體器件廠家都開發(fā)了單片機(jī)如Intel、Motorola、Zilog、Philips等。單片機(jī)的品種日益增加，在眾多的通用型單片機(jī)里，以Intel公司的MCS系列單片機(jī)最為著名。返回本章首頁1.2微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念 圖1-1微處理器、微計(jì)算機(jī)和微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系返回本章首頁1.3單片機(jī)的特點(diǎn)（1）體積小、重量輕、功耗低、功能強(qiáng)、性價(jià)比高。（2）數(shù)據(jù)大都在單片機(jī)內(nèi)部傳送，運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。（3）結(jié)構(gòu)靈活，易于組成各種微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。（4）應(yīng)用廣泛，既可用于工業(yè)自動(dòng)控制等場合，又可用于測量儀器、醫(yī)療儀器及家用電器等領(lǐng)域。返回本章首頁1.4計(jì)算機(jī)中的數(shù)和編碼1.4.1計(jì)數(shù)制 1.4.2二進(jìn)制數(shù)（用B表示）1.4.3十六進(jìn)制數(shù)（用H表示）1.4.4不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1.4.5數(shù)制書寫約定1.4.6計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示 1.4.7計(jì)算機(jī)常用編碼返回本章首頁1.4.1計(jì)數(shù)制日常生活中廣泛使用的數(shù)為十進(jìn)制數(shù)，這是一種逢十進(jìn)一的計(jì)數(shù)方法。用的數(shù)制還有二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制等。基數(shù)小于10的計(jì)數(shù)制，可用十進(jìn)制相應(yīng)的數(shù)碼作為它的數(shù)字符號(hào)，一個(gè)數(shù)一般由多個(gè)數(shù)碼組成。數(shù)碼在數(shù)中的位置不同，其值也不同。返回本節(jié)1.4.2二進(jìn)制數(shù)（用B表示）以2為基數(shù)的數(shù)制稱為二進(jìn)位計(jì)數(shù)制，它只包括0和1兩個(gè)數(shù)碼，很容易用電子元件的兩種不同的狀態(tài)來表示，例如，用高電平表示1，用低電平表示0。所以，計(jì)算機(jī)中通常采用二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)的計(jì)數(shù)特征：逢二進(jìn)一，運(yùn)算簡單。在加、減、乘、除四則運(yùn)算中，乘法實(shí)質(zhì)上是做移位加法，除法則是移位減法。返回本節(jié)1.4.3十六進(jìn)制數(shù)（用H表示）為了書寫和閱讀方便，經(jīng)常采用十六進(jìn)制數(shù)作為二進(jìn)制的縮寫形式。十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表如表1-1所示。在計(jì)數(shù)時(shí)，逢十六進(jìn)一，這樣書寫長度短，且可方便將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或?qū)⒍M(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。表1-1十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)對(duì)照表返回本節(jié)1.4.4不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1．二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制基本方法：將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開式，利用十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則求和，即可得到等值的十進(jìn)制數(shù)。2．十進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換l

十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)l

十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)l

帶小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)3．二進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，從低位開始，每四位一組，然后將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。如最后一組不足四位，需在左邊補(bǔ)0。用同樣方法可將二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制小數(shù)。只是分組應(yīng)從小數(shù)點(diǎn)右邊開始分成四位一組。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，將每位十六進(jìn)制數(shù)直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。返回本節(jié)1.4.5數(shù)制書寫約定在書寫計(jì)算機(jī)程序時(shí)，一般不用基數(shù)作為下標(biāo)來區(qū)分各種進(jìn)制，而是用相應(yīng)的英文字母作后綴來表示各種進(jìn)制的數(shù)。例如：B（Binary）——表示二進(jìn)制數(shù)。

D（Decimal）——表示十進(jìn)制數(shù)，一般D可省略，即無后綴的數(shù)字為十進(jìn)制數(shù)。

H（Hexadecimal）——表示十六進(jìn)制數(shù)。返回本節(jié)1.4.6計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示1．原碼、反碼和補(bǔ)碼l

原碼：在符號(hào)位中用0表示正、用1表示負(fù)的二進(jìn)制數(shù)，稱為原碼。例如，x1=＋1110111B，[x1]原=01110111Bx2=－1110111B，[x2]原=11110111B數(shù)0可是＋0或－0。因此，0在原碼中形式：[＋0]原=00000000B，[－0]原=10000000Bl

反碼：正數(shù)的反碼=原碼；負(fù)數(shù)的反碼=原碼的符號(hào)位不變而數(shù)值按位取反。所謂按位取反，即將各位的1變成0，0變成1。例如，x1=＋13，[x1]反=[＋13]原=00001101B。又如，x2=－13，[x2]原=[－13]原=10001101B，[x2]反=[－13]反=11110010B。l

補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼=原碼；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼＋1。例如，x1=＋1101101B，[x1]補(bǔ)=[＋13]原=01101101B。又如，x2=－1101101B，[x2]反=10010010B，[x2]補(bǔ)=10010011B。在補(bǔ)碼表示中，“0”是唯一的。即[±0]補(bǔ)=00000000B2．?dāng)?shù)的小數(shù)點(diǎn)表示方法

l

定點(diǎn)表示法：表示小數(shù)點(diǎn)的位置是固定不變的。分為純整數(shù)和純小數(shù)兩類。數(shù)符尾數(shù)·純整數(shù)表示方法純小數(shù)表示方法數(shù)符·尾數(shù)其格式如下所示：l

浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法中小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的。任意二進(jìn)制數(shù)N一般可表示為：N=2P×S一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)分為階碼和尾數(shù)兩部分，二者各有表示正負(fù)的階符和數(shù)符，常用存儲(chǔ)格式：階符階碼數(shù)符尾數(shù)在微計(jì)算機(jī)中常用的浮點(diǎn)數(shù)表示有：（1）四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)格式（如圖1-2所示），它由一個(gè)字節(jié)指數(shù)（EXP）、三個(gè)字節(jié)尾數(shù)構(gòu)成，共用四個(gè)存儲(chǔ)單元。（2）三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)格式（如圖1-3所示）。圖1-2四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)格式

D7D6……D0第一字節(jié)第二字節(jié)第三字節(jié)第四字節(jié)階符Pf階碼

數(shù)符Sf尾數(shù)高字節(jié)尾數(shù)中字節(jié)尾數(shù)低字節(jié)

圖1-3三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)格式第一字節(jié)第二字節(jié)第三字節(jié)數(shù)符Sf階符Pf階碼尾數(shù)高字節(jié)尾數(shù)低字節(jié)D7D6D5……D0

返回本節(jié)1.4.7計(jì)算機(jī)常用編碼常見的編碼有BCD碼、ASCII碼等。1．二—十進(jìn)制編碼是一種用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)，稱BCD碼。BCD碼用標(biāo)準(zhǔn)的8421的純二進(jìn)制碼的十六個(gè)狀態(tài)中的十個(gè)（如表1-2所示）。用BCD碼表示十進(jìn)制數(shù)，只要將每位十進(jìn)制數(shù)用適當(dāng)?shù)乃奈欢M(jìn)制碼代替即可。表1-2BCD編碼2．字母和符號(hào)的編碼微機(jī)