微机原理及应用课程

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1、微机原理及应用东华大学机械工程学院教师:杨向萍2010年9月~12月第一章计算机基础知识1.1概述1.2计算机中的数1.3数字逻辑电路1.1-1计算机的发展概况----通用计算机1.电子数字计算机2.晶体管计算机3.集成电路计算机4.大规模集成电路计算机(LSI)重要分支:微处理器（CPU）和微型计算机5.智能化计算机计算机的发展方向:未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。1.1-2嵌入式计算机系统的定义与发展定义:嵌入式系统应定义为“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。3个基本

2、要素:嵌入性、专用性与计算机系统按形态可分为:设备级（工控机）、板级（单板、模块）和芯片级（MCU、SoC）将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代Intel公司的MCS48和MCS51就是单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）;MCS51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。。1.1-3微型计算机的概念微型计算机系统硬件微型计算机（主机）微处理器(CPU)软件外围设备运算器控制器存储器(内存)RAMROM外部设备辅助设备输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪…)输出设备(显示器、打印机、绘图

3、仪、…)辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)输入/输出接口(PIO、SIO…)(I/O接口)总线(AB、DB、CB)系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…)程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)电源电路时钟电路1.1-4单片机简介单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。单片机开发系统：单片单板机、仿真器、软件仿真开发具有三高优势：集成度高、可靠性高、性价比高主要应用于：工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、

4、通讯设备、家用电器等。特别适合于嵌入式微型机应用系统。1.1-5本课程的学习特点及安排学习特点：了解芯片工作原理、结构，掌握其引脚的作用、学会编制程序、系统维修为芯片级调换课程安排：上课、实验、考试报告：单片机发展及应用报告成绩：平时与考试两部分参考资料实验指导书1.2计算机中的数1.2-1进位计数制一.十进制ND有十个数码0～9、逢十进一。二.二进制NB两个数码:0、1,逢二进一。三.十六进制NH十六个数码:0～9,A～F,逢十六进一。不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不带下标。如:101、101D、101B、101

5、H、101H1.2-2数制的转换1二进制数转换成十进制数按权展开2十进制整数转换成二进制整数用2去除十进制数3十进制小数转换二进制小数用2去乘十进制数4任意进制数转换十进制数5二进制数与十六进制数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。1.2-3二进制编码BCD码(BinaryCodedDecimal)二进制代码表示的十进制数。一.8421BCD码二、字母与字符编

6、码美国标准信息交换码ASCII码，用于计算机与计算机、计算机与外设之间传递信息。1.2-4二进制数的运算1.一位加法规则减法规则乘法规则2.八位二进制加法规则减法规则乘法规则3.一位二进制逻辑运算规则4.八位二进制逻辑运算规则逻辑与、或、非、异或1.2-5带符号数的表示法机器数：连同符号位一起作为能被机算机识别的一个数。真值：机器数所代表的数值称为机器数的真值。举例:一个8位机器数与它的真值对应关系如下：真值：X1=+84=+1010100BX2=-84=-1010100B机器数：[X1]机=01010100[X2]机=1

7、1010100机器中，数的符号用“0”、“1”表示。最高位作符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”。（一）机器数与真值最高位为符号位，0表示“+”，1表示“－”。例8位原码机器数：真值：x1=+1010100Bx2=－1010100B机器数：[x1]原=01010100[x2]原=11010100原码表示简单直观,但0的表示不唯一，为了把减法运算转换成加法运算就引进了反码和补码。（二）机器数的三种表示方法：1.原码(TrueForm)正数的反码与原码表示相同。负数反码符号位为1，数值位为原码数值各位取反。例8位反码机器

8、数：x=+4：[x]原=00000100[x]反=00000100x=-4：[x]原=10000100[x]反=111110112.反码（One’sComplement）3.补码（Two’sComplement）0的表示唯一正数的补码表示与原码相同。负数补码的符号位为1，数值位等于反码加1