何宏 单片机 第1章

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1、第1章计算机基础天津理工大学光电信息与电子工程系何宏第1章计算机基础1.1概述世界上第一台电子计算机诞生于1946年2月15日，它是美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电机系莫克利(J.Mauchly)教授及其同事们研制成功的ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer，电子数值积分和计算机)。ENIAC采用十进制运算，电路结构十分复杂，使用18000多个电子管，运行时耗电量达150kW，体积庞大，有85立方米,占地面积150平方米,重30吨,它只能存储750条指令,每秒钟只能进行360次乘法运算。价值40多万美元,计算机的发展经

2、历了从电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机到大规模和超大规模集成电路(VLSl)计算机这样四代的更替。小规模集成电路(smallscaleintegration，SSI)金属氧化物半导体(metaloxidesemiconductor，MOS)大规模集成电路(largescaleintegration，LSI)。1.1.1单片机的发展历史单片机的发展可以分为三个阶段20世纪70年代为单片机发展的初级阶段。典型代表:Intel公司的MCS-48系列单片机.例如Motorola公司的MC6801、6805，Zilog公司的Z8系列，Rockwell公司的6500/1

3、系列等。20世纪80年代为高性能单片机的发展阶段。典型代表:以Intel公司的MCS-51、MCS-96系列单片机，例如Motorola公司的MC68HC05，MOSTEK公司的68200以及NS公司的HPC16040等。20世纪90年代至今为单片机的高速发展阶段。世界上著名的半导体厂商都重视新型单片机的研制、生产和推广。单片机发展可归结为以下几个方面:1.增加字长，提高数据精度和处理的速度2.改进制作工艺，提高单片机的整体性能3.由复杂指令集CISC转向简单指令集RISC技术4.多功能模块集成技术，使一块“嵌入式”芯片具有多种功能5.微处理器与DSP技术结合6.融入

4、高级语言的编译程序7.低电压、宽电压、低功耗1.1.2单片机的应用领域和应用方式1.单片机在智能仪表中的应用2.单片机在机电一体化中的应用3.单片机在实时控制中的应用4.单片机在分布式多机系统中的应用5.单片机在家用电器等消费类领域中的应用1.2计算机中数据的表示1．二进制数一个二进制数具有两个基本特征：(1)具有两个不同的数字符号，即O和1；(2)逢二进位。例如：计算1101.1101的实际值（1101.1101）2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-1+1×2-2+0×2-3+1×2-4=(13.8125)102．十六进制数在计算机中，最

5、常用十六进制数。一个十六进制数的基本特点是：(1)具有16个数字符号，采用0-9和A-F；(2)逢16进位。例如：（FF0E）16=15×163＋15×162十O×161十14×160=（65294）10（A8.6C）16=10×161＋8×160十6×16-1十12×16-23.数制的转换（1）二进制与十六进制的转换（1101011110.1101010111）2转换为00110l0l1110．11010101110035E.D5C转换结果为：（35E．D5C）16例如：（8BC.7E）16转换为（100010111100．01111110）2（2）二进制与十进制转

6、换整数部分的转换方法是除2取余法，小数部分的转换方法是乘2取整法。例如，将十进制数206.385转成二进制数。前面已经做过：（206）10＝（11001110）2，(0.385)10＝（0.0110001）2那么，（206.385）10=（11001110．0110001）21.2.2计算机中数据的表示方法1．带符号数的表示方法一个数的最高位定为符号位。0表示正，用1表示负X＝（01011011）2＝＋91X＝（11011011）2＝－91连同一个符号位在一起作为一个数，就称为机器数，而它的数值称为机器数的真值。（1）原码正数的符号位用0表示，负数的符号位用l表示例如

7、，X=＋100「x」原=01100100Y=－100[Y]原=11100100（2）反码正数的反码表示与原码相同，负数的反码表示，为它的正数“按位取反”（连同符号位）。以8位二进制反码表示的数有以下特点：［＋6］反=00000110［一6］反=11111001［＋127］反=01111111［－127］反=10000000［＋0］反=00000000［－0］反=11111111①0有两种表示方法；②能表示的数值范围为＋127～－127；③一个带符号数由反码表示时，其最高位D7为符号位，0表示正数，1表示负数，后7位数为数值；对于负数，一定把它“按位取