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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 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。 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 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38947转换为十六进制数，其方法及算式如下： 即38947=9823H 0.2.2 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、16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= [X1]原 X2=-5= [X2]原 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FFFFH～7FFFH(-32767～32767)。原码数0000H和8000H的数值部分相同、符号位相反，它们分别为+0和-0。 原码表示简单易懂，而且与真值的转换方便。但若是两个异号数相加，或两个同号数相减，就要做减法。为了把减运算转换为加运算，从而简化计算机的结构，就引进了反码和补码。 (2)反码 正数的反码与原码相同； 负数反码：符号位不变，数值部分按位取反。 例 求8位反码机器数： x1= +4 [x1]原= [x1]反=＝04H x2= -4 [x2]原= [x2]反= = FBH (3)补码 正数的补码与原码相同；负数补码为其反码加1。 例：求 8位补码机器数： x1=+4： [x1]原=[x1]反=[x1]补=04H x2= - 4： [x2]原 = [x2]反 = [x2]补 = [x