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第一章 单片机基础知识

第一章 单片机基础知识. 第一章 单片机基础知识. ● 1.1 单片机概述. ● 1.2 微型计算机中数的表示方法. ● 1.3 二进制数的运算. ● 1.4 微机的码制和编码. 习题与思考题. 第一章 单片机基础知识. 1.1 单片机概述. 1.1.1 微处理器、微型计算机和单片机的概念. ◆ 微处理器（ MP ） 就是传统计算机的 CPU ，是集成在同一块芯片上的具有运算和控制功能的中央处理器，简称 MP ，它是构成微型计算机系统的核心部件。. 4004 微处理器. 第一章 单片机基础知识.

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第一章 单片机基础知识

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  1. 第一章 单片机基础知识 第一章 单片机基础知识 ● 1.1 单片机概述 ●1.2 微型计算机中数的表示方法 ● 1.3 二进制数的运算 ● 1.4 微机的码制和编码 习题与思考题

  2. 第一章 单片机基础知识 1.1 单片机概述 1.1.1微处理器、微型计算机和单片机的概念 ◆微处理器（MP）就是传统计算机的CPU，是集成在同一块芯片上的具有运算和控制功能的中央处理器，简称MP，它是构成微型计算机系统的核心部件。 4004微处理器

  3. 第一章 单片机基础知识 ◆微型计算机（MC）是以微处理器为核心，再配上存储器、I/O接口和中断系统等构成的整体。它们可以集中装在同一块或数块印刷电路板上。

  4. 第一章 单片机基础知识 ◆微型计算机系统（MCS）是指以微型计算机为核心，配上外围设备、电源和软件等，能独立工作的完整计算机系统。

  5. 第一章 单片机基础知识 ◆单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)是将微处理器、处理器、I/O接口和中断系统集成在同一块芯片上，具有完整功能的微型计算机。软件程序存放在片内或片外扩展的只读存储器内。 CF745 单片机

  6. 第一章 单片机基础知识 1.1.2 单片机的发展状况 单片机自1974年美国仙童公司研制出世界上第一台微型计算机F8开始，其发展过程大致可以分为以下几个阶段： ◆第一代单片机（1974~1976年）：制造工艺落后，集成度较低，而且采用双片形式，典型代表产品Fairchild公司的F8系列机和Intel公司的3870系列机。

  7. 第一章 单片机基础知识 ◆第二代单片机（1976~1978年）：单块芯片，但性能低、品种少、寻址范围有限、应用范围也不广。典型Intel 公司的MCS-48系列机。 ◆第三代单片机（1979~1982年）：8位单片机的成熟阶段。存储容量大、寻址范围广，而且中断源、并行I/O口、定时器/计数器的个数都有了不同程度的增加，集成了全双工串行通信接口电路，指令系统反面增设了乘除法和比较指令。典型代表有Intel公司的MCS-51系列机。

  8. 第一章 单片机基础知识 ◆第四代单片机（1983年以后）：8位单片机向高性能方面发展，出现了工艺先进、集成度高、内部功能更强和运算速度更快的16位单片机（可以使用C语言）。典型代表有Intel公司的MCS-96系列机和NC公司的HPC16040系列机。 最近几年的单片机发展处于8位机和16位机并行发展的状态，它们都在向高性能、高运算速度、增加自身存储能力方向发展。

  9. 第一章 单片机基础知识 1.1.3 ATMEL89系列单片机简介 ATMEL89系列（AT89）单片机是美国ATMEL公司生产的8位高性能单片机，主要技术优势是内部含有可编程Flash存储器，用户可以很方便的进行程序的擦写操作，在嵌入式控制领域中被广泛的应用。AT89系列单片机与工业标准MCS-51系列单片机的指令组和引脚是兼容的，因而可替代MCS-51系列单片机使用。AT89系列单片机可分为标准型、低档型和高档型三种类型。

  10. AT89C52 型 号 AT89C51 AT89C1051 AT89C2051 AT89S8252 档次 标准型 低档型 高档型 Flash/KB 4 8 1 2 8 片内RAM/KB 128 256 64 128 256 I/O/条 32 32 15 15 32 定时器/个 2 3 1 2 3 中断源/个 6 8 3 6 9 串行接口/个 1 1 1 1 1 M加密/级 3 3 2 2 3 片内振荡器 有 有 有 有 有 EEPROM/KB 无 无 无 无 无 表1-1 AT89系列单片机概况

  11. 第一章 单片机基础知识 1.2 微机中数的表示方法及数制间的转换 按进位原则进行计数的方法, 称为进位计数制 一般而言, 对于用 R 进制表示的数 N , 可以按权展开为 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”。

  12. 第一章 单片机基础知识 1.2.1 微型计算机中的常用数制 ◆十进制数 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”。 例如：543.21可表示为： 543.21=5×102+4×101+3×100+2×10-1+1×10-2 式中的10称为十进制的基数, 10２、101、100、10-1称为各数位的权。

  13. 第一章 单片机基础知识 ◆二进制 二进制数有两个主要特点： （1）在二进制数中, 只有两个不同数码: 0和1,基数是2。 （2）进位规律为“逢二进一”，一般在数后面用符号B表 示是二进制数。 例如, 二进制数 1011.01 可表示为 (1011.01)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2

  14. 第一章 单片机基础知识 ◆十六进制数 十六进制数有两个主要特点： （1）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，基数是16。 （2）进位方法是“逢十六进一”。一般在数的后边加一个字母H表示是 十六进制数。 例如, （3A8.0D）16可表示为： （3A8.0D)16=3×162+10×161+8×160+0×16-1+ 3×16-2

  15. 第一章 单片机基础知识 1.2.2 数制间的转换 进位计数制的一般表达式：Nr= an-1rn-1+an-2rn-2+ … +a1r1＋a0r0＋a-1r-1…＋a-mr-m一个r1进制的数转换成r2进制数的方法：先展开，然后按r2进制的运算法则求和计算。 ◆二进制数与十六进制数的转换 24=16 ，四位二进制数对应一位十六进制数。 例如：3AF.2H = 001110101111.0010 = 1110101111.001B 3 A F 2 1111101.11B = 01111101.1100 = 7D.CH 7 D C

  16. 第一章 单片机基础知识 2、十进制 二进制 ◆二进制数与十进制数间的转换 1、二进制 十进制 例如： 1011.1010B=1×23+1×21+1×20+1×2-1+1×2-3=11.625 （先展开，然后按照十进制运算法则求和。） 39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 1 （ b0） 2 19 1 （ b1） 2 9 1 （ b2） 2 4 0 （ b3） 2 2 0 （ b4） 2 1 1 （ b5） 0 ● 整数转换法 “除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。

  17. 第一章 单片机基础知识 ●小数转换法 “乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。 1. 0.625转换成二进制数 0.625 × 2 1.250 1 (b-1) × 2 0.5 0 0 (b-2) × 2 1.0 1 (b-3) 0.625 = 0.101B

  18. 第一章 单片机基础知识 ◆十六进制数与十进制数间的转换 1、十六进制 十进制 DFC.8H =13×162+15×161+12×160+8×16-1 = 3580.5 （先展开，然后按照十进制运算法则求和） 2、十进制 十六进制 • 208转换成十六进制数 • 208 = D0H • 16 208 余 0 • 16 13 余 13 = DH • 0 ● 整数转换法 “除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。

  19. 第一章 单片机基础知识 ●小数转换法 “乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。 0.625转换成十六进制数 0.625 × 16 = 10.0 0.625 = 0.AH

  20. 第一章 单片机基础知识 1.3 二进制数的运算 1.3.1 算术运算 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)

  21. 第一章 单片机基础知识 例 ：求 1001B+1011B。

  22. 第一章 单片机基础知识 2. 减法运算 规则: 0-0=0; 1-1=0; 1-0=1; 0-1=1(有借位) 例 ：求1100B-111B。

  23. 第一章 单片机基础知识 3. 乘法运算 规则: 0×0=0; 0×1=1×0=0; 1×1=1 例 ：求1011B×1101B。

  24. 第一章 单片机基础知识 4. 除法运算 规则: 0/1=0; 1/1=1 例 ：求10100101B/1111B

  25. 第一章 单片机基础知识 1.3.2 逻辑运算 1. 逻辑与运算 “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 若X=1011B, Y=1001B, 求X·Y。 . 即 X·Y=1001B

  26. 第一章 单片机基础知识 2. 逻辑或运算 “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 若X=10101B, Y=01101B, 求X+Y。 10101 01101 11101 + 即 X+Y=11101B

  27. 第一章 单片机基础知识 A 3. 逻辑非运算 “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: 例 若A=10101B, 求 。

  28. 第一章 单片机基础知识 4. 逻辑异或运算 “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: 例 若X=1010B, Y=0110B, 求XY。 1010 0110 1100 即 XY=1100B

  29. 第一章 单片机基础知识 1.4 微机的码制和编码 1.4.1 原码、反码和补码 • ◆原码 • 当正数的符号位用0表示, 负数的符号位用1表示, 数值部分用真值的绝对值来表示的二进制机器数称为原码, 用［X］原表示, 设X为整数。  • 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=2n-1-X。 • 其中, X为n-1位二进制数, Xn-2、Xn-3、 …、X1、X0为二进制数0或1。例如+115和-115在计算机中（设机器数的位数是8）其原码可分别表示为 • ［+115］原= 01110011B; ［-115］原= 11110011B

  30. 第一章 单片机基础知识 可见, 真值X与原码［X］原的关系为 值得注意的是, 由于［+0］原=00000000B, 而［-0］原=10000000B, 所以数 0的原码不唯一。  8位二进制原码能表示的范围是: -127~+127。

  31. 第一章 单片机基础知识 ◆反码 一个正数的反码, 等于该数的原码; 一个负数的反码, 由它的正数的原码按位取反形成。反码用［X］反表示。  若X=-Xn-2Xn-3…X1X0, 则［X］反=1Xn-2Xn-3…X1X0。例如: X=+103, 则［X］反=［X］原=01100111B; X=-103, ［X］原=11100111B, 则［X］反=10011000B。

  32. 第一章 单片机基础知识 ◆补码 “模”是指一个计量系统的计数量程。如, 时钟的模为12。任何有模的计量器, 均可化减法为加法运算。仍以时钟为例, 设当前时钟指向11点, 而准确时间为7点, 调整时间的方法有两种, 一种是时钟倒拨4小时, 即11-4=7; 另一种是时钟正拨8小时, 即11+8=12+7=7。 由此可见, 在以12为模的系统中, 加8和减4的效果是一样的, 即 -4=+8（mod 12） 对于n位计算机来说, 数X的补码定义为 ：

  33. 第一章 单片机基础知识 即正数的补码就是它本身, 负数的补码是真值与模数相加而得。 例如, n=8时,  ［+75］补=01001001B ［-73］补=10000000 B- 01001001B=10110111B ［0］补=［+0］补=［-0］补=00000000B 可见, 数0的补码表示是唯一的。在用补码定义求负数补码的过程中, 由于做减法不方便, 一般该法不用。负数补码的求法: 用原码求反码, 再在数值末位加1, 即: ［X］补=［X］反+1。 例如: ［-30］补=［-30］反+1 =［+30］原+1=11100001+1=11100010B。 8位二进制补码能表示的范围为: -128 ~+127, 若超过此范围, 则为溢出。

  34. 第一章 单片机基础知识 1.4.2 微型机中常用的编码 ◆ BCD 码 BCD码(Binary Coded Decimal)二进制代码表示的十进制数。

  35. 第一章 单片机基础知识 ◆BCD码的运算 十进制调整：计算机实际按二进制法则计算，加入十进制调整操作，可计算BCD码。 十进制调整方法：当计算结果有非BCD码或产生进位或借位，进行加6或减6调整。

  36. 第一章 单片机基础知识 例：计算BCD码 78+69=？ 0111 1000 [78]BCD + 0110 1001+ [69]BCD 1110 0001 产生非BCD码和半进位 + 0110 0110 +66H调整 1 0100 0111 带进位结果：147 例：计算BCD码 38-29=？ 0011 1000 [38]BCD + 1101 0111- [29]BCD 10000 1111 产生非BCD + 1111 1010 -06调整 10000 1001 结果无借位：9

  37. 第一章 单片机基础知识 ◆ASCII码 ASCII码（American Standard Coded Iformation Interchange）是“美国信息交换标准代码”的简称，它由7位二进制数码构成，可表达27=128个字符，其中包括96个图形字符和32个控制字符，

  38. 第一章 单片机基础知识 附表

  39. 第一章 单片机基础知识 习题与思考题 1.1 什么是单片微型计算机？它与微处理器、微型计算机系统有何区别？ 答：单片机是将微处理器、存储器、I/O(Input/Output)接口和中断系统集成在同一块芯片上，具有完整功能的微型计算机，这块芯片就是其硬件。 微型计算机系统指以微型计算机为核心，配上外围设备、电源和软件等，构成能独立工作的完整计算机系统。 微处理器就是传统计算机的CPU，是集成在同一块芯片上的具有运算和逻辑控制功能的中央处理器，简称MP，它是构成微型计算机系统的核心部件。

  40. 第一章 单片机基础知识 1.2 单片机的发展分为哪几个阶段？各阶段的特点是什么？ 单片机的发展很快，每隔二三年就要更新换代一次，其发展过程大致可分为以下几个阶段。 (1) 第一代单片机(1974～1976年)：这是单片机发展的起步阶段。 (2) 第二代单片机(1976～1978年)：这一阶段生产的单片机已是单块芯片，但其性能低、品种少、寻址范围有限、应用范围也不广。 (3) 第三代单片机(1979～1982年)：这是8位单片机的成熟阶段。 (4) 第四代单片机(1983年以后)：这一阶段8位单片机向更高性能发展，同时出现了工艺先进、集成度高、内部功能更强和运算速度更快的16位单片机，它允许用户采用面向工业控制的专用语言，如C语言等。

  41. 型 号 AT89C51 AT89C52 AT89C1051 AT89C2051 AT89S8252 档次 标准型 低档型 高档型 Flash/KB 4 8 1 2 8 片内RAM/KB 128 256 64 128 256 I/O/条 32 32 15 15 32 定时器/个 2 3 1 2 3 中断源/个 6 8 3 6 9 串行接口/个 1 1 1 1 1 M加密/级 3 3 2 2 3 片内振荡器 有 有 有 有 有 EEPROM/KB 无 无 无 无 无 1.3 AT89系列单片机分为几类？各类的主要技术特点是什么？都有哪些型号？

  42. 第一章 单片机基础知识 1.4：单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）（ ）和（ ）三部分集成于一块芯片上。 答：CPU、存储器、I/O口 1.5：8051与8751的区别是： A、内部数据存储但也数目的不同 B、内部数据存储器的类型不同 C、内部程序存储器的类型不同 D、内部的寄存器的数目不同 答：C

  43. 本章结束 THANK YOU

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