单片机简明高职类教材

MCS-51 单片机原理及应用教程 清华大学出版社刘迎春 主编本书主要内容l单片机基础知识l单片机的组成与结构分析lMCS-51 单片机的指令系统l单片机的程序设计lMCS-51单片机的中断系统l定时/计数器l单片机的串行通信及接口lMCS-51单片机的系统扩展l接口技术lMCS-51兼容机及串行总线扩展第1章 单片机的基础知识 微型计算机的系统组成 单片机概述 不同计数制之间的转换 数的表示方法 思考练习题1.1 微型计算机的系统集成1.1 微型计算机的系统组成 1.1.1 主机 主机一般由运算器、控制器和主存储器组成。 1. 运算器运算器是进行算术和逻辑运算的部件，它由完成加法运算的加法器 、存放操作数和运算结果的寄存器和累加器等组成。 2. 控制器 它是整个计算机硬件系统的指挥中心，根据不同的指令产生不 同的动作，指挥整个机器有条不紊地自动地进行工作。 3. 主存储器 主存储器又称为内存储器，它由大量的存储单元组成，用以 存储大量的数据及程序。 1.1.2 外部设备1. 输入设备目前常用的有键盘、软驱、磁带机、光驱等 2. 输出设备常用的有显示器、打印机、绘图仪等 3.外存储器 常用的外存有磁带、磁盘、光盘，其中磁盘又可分为硬盘及软 盘。 1.2 单片机概述1.2.1 单片机的发展概况第一阶段 (19711976) 第二阶段 (1976 1979) 第三阶段 (19791982) 第四阶段 (1982 1990) 第五 阶段 (1990 至今) 1.2.2 单片机的应用1. 在工业测控中的应用 2. 在智能产品中的应用 3. 在计算机网络与通信技术中的应用1.2.3 单片机的发展趋势1.3 不同计数制之间的转换1.3.1 十进制数一个十进制数，它的数值是由数码0，1，2，8，9来表示的。数 码所处的位置不同，代表数的大小也不同。 例如：53478=5×104+3×103+4×102+7×101+8×100，对应于：1.3.2 二进制数二进制是按“逢二进一”的原则进行计数的。二进制数的基为“2” ，即其使用的数码为0、1，共两个。二进制数的权是以2为底的幂。 例如：10110100=1×27+0×26+1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+0×20， 对应于： 其各位的权为1，2，4，8，即以2为底的0次幂、1次幂、2次 幂等。 (10110100)21×27+0×26+1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+0×20=1801.3.3 十六进制数十六进制数的基为16，即基数码共有l6个：0，1，2，3，4，5，6，7 ，8，9，A，B，C，D，E，F。其中A，B，C，D，E，F分别代表 值为十进制数中的10，11，12，13，14，15。十六进制的权为以16 为底的幂。 例如：4F8E=4×163+F×162+8×161+E×160=20366，对应于：常用计数制表示数的方法比较 十进制二进制十六进制0 00 1 11 2 102 3 113 4 1004 5 1015 6 1106 7 1117 8 10008 9 10019 10 1010A 11 1011B 12 1100C 13 1101D 14 1110E 15 1111F 16 1000010 1.3.4 不同进制数之间的转换1. 十进制数转换成二进制数的方法就是用2去除该十进制数，得商和余数，此余数为二进制代码的最小 有效位(LSB)或最低位的值；再用2除该商数，又可得商数和余数，则 此余数为LSB左邻的二进制代码(次低位)。依此类推，从低位到高位 逐次进行，直到商是0为止，就可得到该十进制数的二进制代码。 除二取余法 1.3.4 不同进制数之间的转换例如：将(67)10转换成二进制数，过程如下：即：(67)10=(1000011)2。1.3.4 不同进制数之间的转换1. 十进制数转换成二进制数的方法将已知十进制的小数乘以2之后，可能有进位，使整数位为1(当该小 数大于0.5时)，也可能没有进位，其整数位仍为零。该整数位的值为 二进制小数的最高位。再将乘积的小数部分乘以2，所得整数位的值 为二进制小数的次高位。依此类推，直到满足精度要求或乘2后的小 数部分为0为止。 乘二取整法 例如：将(0.625)10转换成二进制数，其过程如下：即：(0.625)10=(0.101)2 1.3.4 不同进制数之间的转换2. 二进制数转换为十进制数的方法将二进制数转换成十进制数时，只要将二进制数各位的权乘以各位的 数码(0或1)再相加即可。 例如：将(1101.1001)2制转换成十进制数： (1101.1001)21×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+0×2-3+1×2-4 8+4+0+1+0.5+0+0+0.0625=(13.5625)101.3.4 不同进制数之间的转换3. 二进制与十六进制数之间的转换方法1)二进制数转换成十六进制数 例如：把(101101101.1100101)2转换成十六进制数。即：(101101101.1100101)2=(16D.CA)16。1.3.4 不同进制数之间的转换2)十六进制数转换成二进制数 将十六进制数转换成二进制数时，只要将每1位十六进制数用4位相应 的二进制数表示即可完成转换。 例如：将(ECA16)16转换成二进制数。即：(ECA16)16=(11101100101000010110)2。1.3.5 二进制数的算术运算规则 1. 二进制加法基本规则0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=0向邻近高位有进位 1+1+1=1向邻近高位有进位2. 二进制减法基本规则0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1向邻近高位有借位3. 二进制乘法基本规则0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=14. 二进制除法基本规则1/1=1 0/1=01. 逻辑与运算基本规则00=0 10=01=0 11=12. 逻辑或运算基本规则00=0 10=01=1 11=11.3.6 逻辑运算3. 逻辑非运算基本规则/0=1 /1=04. 逻辑异或运算基本规则00=11=0 10=01=11.4.1 真值与机器数单片机用来表示数的形式称为机器数，也称为机器码。而 把对应于该机器数的算术值称为真值。 设： N1=+1010101N2=-1010101 这两个数在机器中表示为： N1：01010101 N2：110101011.4 数的表示方法在计算机中还有一种数的表示方法，即机器中的全部有 效位均用来表示数的大小，此时无符号位，这种表示方 法称为无符号数的表示方法。 1.4.2 原码、反码、补码1. 原码表示法原码表示法是最简单的一种机器数表示法，只要把 真值的符号部分用0或1表示即可。 例如：真值为+34与-34的原码形式为： +34原=00100010 -34原=10100010 0的原码有两种形式： +0原=00000000 -0原=100000001.4 数的表示方法8位二进制数原码的表示范围为： 1111111101111111，对应于-127+127。 2. 反码表示法反码是二进制数的另一种表示形式，正数的反码与原码相 同；负数的反码是将其原码除符号位外按位求反。即原来 为1变为0，原来为0变为1。 例如： +34反=+34原=00100010 -34原=10100010，-34反=11011101 0的反码也有两种形式： +0反=00000000 -0反=111111118位二进制数反码的表示范围为：1000000001111111，对 应于-127+127。 1.4 数的表示方法3. 补码表示法1.4 数的表示方法正数的补码表示方法与原码相同，负数的补码表示方法为它的反码 加1。 例如：-21原=10010101 -21反=11101010 -21补=11101011 0的补码只有一种表示方法，即+0补=-0补=00000000。 8位二进制数的补码所能表示的范围为1000000101111111，对应于- 128+127。1.4.3 BCD码十进制8421BCD码二进制0 000000001 000100012 001000103 001100114 010001005 010101016 011001107 011101118 100010009 1001100110 0001 0000101011 0001 0001101112 0001 0010110013 0001 0011110114 0001 0100111015 0001 010111111.4.4 ASCII码ASCII码是一种8位代码，最高位一般用 于奇偶校验，用其余的7位代码来对128 个字符编码，其中