单片机原理、接口及应用——嵌入式系统技术基础+课件及习题答案.ppt

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1、第0章计算机的基础知识单片机原理、接口及应用内容提要★微型计算机的基本结构和工作原理★计算机中的数制与码制★小结0.1.1微机的系统结构微机系统软件硬件主机外围设备微处理器（CPU）运算器控制器寄存器存储器（内存）RAMROM输入/输出接口（I/O接口）并行、串行接口定时器、A/D、D/A总线系统软件应用软件程序设计语言外部设备辅助设备输入设备输出设备辅助存储器电源电路时钟电路CPU是计算机的控制核心，它的功能是执行指令，完成算数运算、逻辑运算，并对整机进行控制。存储器用于存储程序和数据。输入/输出

2、接口（又称I/O接口）是CPU和外设之间相连的逻辑电路，外设必须通过接口才能和CPU相连。不同的外设所用接口不同。每个I/O接口也有一个地址，CPU通过对不同的I/O接口进行操作来完成对外设的操作。存储器、I/O接口和CPU之间通过总线相连。用于传送程序或数据的总线称为数据总线；地址总线用于传送地址，以识别不同的存储单元或I/O接口；控制总线用于控制数据总线上数据流送的方向、对象等。0.1.2微机的基本工作原理存储程序、执行程序是微机的工作原理，取指令，译码，执行是微机的基本工作过程。单片机是微型计

3、算机的一种，是将计算机主机（CPU、存储器和I/O接口）集成在一小块硅片上的微机，又称微控制器。它专为工业测量与设计而设计，具有三高优势（集成度高、可靠性高、性价比高），他的特点是小而全(体积小，功能全），主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器、仪表、通信设备、家用电器等，特别适合于嵌入式微型机应用系统。0.1.3微机的主要技术指标微型计算机主要有如下一些技术指标：字长：CPU并行处理数据位，由此定为8位机、16位机、32位机等。存储容量：存储器单元数，例如256B、8KB、1MB等（1B即

4、一个字节，也就是一个8位二进制数，是计算机数据的基本单位）。运算速度：CPU处理速度，它和内部的工艺结构以及外接的时钟频率有关。时钟频率：在CPU极限频率以下，时钟频率越高，执行指令速度越快，对单片机而言，有6MHz、12MHz、24MHz等。0.2.1计算机中的数计算机中的数字电路具有两种不同的稳定状态且能相互转换，即“0”和“1”两种状态。计算机处理的一切信息均用二进制数表示，但是二进制数书写起来太长，所以微型计算机中的二进制数都采用十六进制来缩写。十六进制数用0～9、A～F等16个数码表示十进

5、制数0～15。为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制，在数的后面加一个字母以进行区别。用B（binary）表示二进制数制；D（decimal）或不带字母表示十进制数制；H（hexadecimal）表示十六进制数制。表0-1不同进位记数制对照表二进制数和十六进制数间的相互转换将二进制数从右（最低位）向左每4位为1组分组，若最后一组不足4位，则在其左边添加0，以凑成4位，每组用1位十六进制数表示。如：1111111000111B→1111111000111B→0001111111000111B＝

6、1FC7H十六进制数转换位二进制数，只需用4位二进制数代替1位十六进制数即可。如：3AB9H=0011101010111001B十六进制数和十进制数间的相互转换将十六进制数按权展开相加，如：1F3DH=163×1＋162×15＋161×3＋160×13=4096×1＋256×15＋16×3＋1×13=4096＋3840＋48＋13=7997十进制整数转换为十六进制数可用出16取余法，即用16不断地去除待转换的十进制数，直至商等于0为止。将所得的各次余数，依倒叙排列，即可得到所转换的十六进制数。如将3

7、8947转换为十六进制数，其方法及算式如下：即38947=9823H0.2.2计算机中数的几个概念1.机器数与真值机器数：机器中数的表示形式，它将数的正、负符号和数值部分一起进行二进制编码，其位数通常为8的整数倍。真值：机器数所代表的实际数值的正负和大小，是人们习惯表示的数。2。数的单位位（bit）：一个二进制数中的1位，其值不是1便是0。字节（Byte）：一个字节，就是一个8位的二进制数。字（Word）：两个字节，就是一个16位的二进制数。双字：两个字，即四个字节，一个32位二进制数。只有8位、1

8、6位或32位机器数的最高位才是符号位。0.2.3计算机中的有符号数的表示有符号数有原码、反码和补码三种表示法。1.原码数值部分用其绝对值，正数的符号位用“0”表示，负数的符号位用“1”表示。如：X1=＋5=+00000101B[X1]原=00000101BX2=-5=-00000101B[X2]原=10000101B符号位8位原码数的范围为FFH～7FH（-127～127）。原码数00H和80H的数值部分相同、符号位相反，它们分别为+0和-0。16位原码数的数值范围为