单片机原理与接口技术

单片机原理及接口技术

机械电子工程学院热能系

学习内容第1章 计算机基础知识 第2章 MCS-51单片机结构和原理 第3章 MCS-51单片机的指令系统 第4章 汇编语言程序设计基础 第5章 MCS-51中断系统 第6章 MCS-51单片机的定时/计数器 第7章 MCS-51单片机系统扩展 第8章 人-机通道配置与接口技术 第9章 D/A与A/D接口技术 第10章 串行接口技术

考核方式1、 考 试 ： 70%;

2、课堂考勤：10%;

3、平时作业：10%;4、 实 验： 10%。

第1章 计算机基础知识1.1 数制与编码 计算机在处理数字和字符时需要解决的三个问题： ①数制及其转换； ②带符号数与无符号数的表示方法及其运算； ③数字和字符的表示，即编码。 1.1.1数制及其转换 数制定义：按进位的方式进行计数，称为进位计数制。 十进制数特点逢十进一。 1、进位制中数的表示 (1)十进制数 ◆ 有十个不同的数码符号0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。 ◆ 按“逢十进一”来决定其实际数值。

573 .46 5 10 2+7 101+3 10 0+4 10-1+6 10-2式中10称为十进制的基数, 102、101、100、10-1称为各数的位权。

(2)二进制数 ◆有两个不同的数码符号0,1。 ◆按“逢二进一”来决定其实际数值。 ◆计算机中8位二进制数编为一组叫做一个字节(Byte)。 ◆1024个字节称为1KB,1024 KB (1024=210)称为1MB, 1024MB称为1GB,1024GB称为1TB。(110 .101) 2 1 22+ 21+0 20+ 2-1+0 2-2+ 2-3=(6.625) 1 1 1 10

(3)十六进制 ◆有十六个不同的数码符号0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F, 用A~F六个英文字母分别表示数字10~15。 ◆按“逢十六进一”来决定其实际的数值。 ◆1101B;1202D;23A4H。(7 AE.B5)16 7 16 2+ 161+ 16 0+ 16-1+5 16-2 (1966 .707 )10 10 14 11

问：1101B;1202D;23A4H分别代表什么进制？

2、不同数制之间的转换 (1)二进制转换为十进制数 方法：按权展开求和。 例1-2:111.101B =1×22 +1×21+1×20 +1×2-1 + 0×2-2 +1× 2 –3 =4+2+1+0.5+0.125=7.625D (2)十进制数转换为二进制数 方法：整数部分除二取余，小数部分乘二取整例1-3:将十进制数45转换成二进制数。 2 45 2 22 11 2 2 5 2 2 2 1 0 余数 1 0 1 1 0 1

结果 45D = 101101B

例1-4:将十进制小数0.6875转换成二进制小数。 0.6875 × 2 最高位 取 1 1.3750 0.375 × 2 取 0 取 1 0.750 × 2 1. 50 0.5 × 2 1. 0

最低位

取 1

结果：从上至下写成从左至右0.6875D=0.1011B。

( 3)十六进制数与二进制数之间的转换:

十六进制数转换为二进制：

91001

A

B . 7

C

5H

1010 1011 . 0111 1100 0101B

二进制数转换十六进制数:

0001 1011 1110 0011 . 1001 0111 1000B 1 B E 3 . 9 7 8H

1.1.2 二进制数的编码 1、机器数与真

值 有符号数的最高位为符号位(0表示正数，1表示负数)。 +1010110B 01010110B -1101001B 11101001B

一个数在计算机中的表示形式叫做机器数，这个数本身 称为机器数的真值。机器只认识二进制数：0、1。 这是因为，电路状态常常有两种情况，如：电路的通、 断；高电平、低电平；可用1 、0 表示。 2、原码 正数的符号用“0‖表示，负数的符号用“1―表示，符号位 之后是数值的大小，这样的机器数叫原码。 0有两种表示方法： +0 —— 00000000 -0 —— 10000000

3. 反码 规定正数的反码等于原码；负数的反码是将原码的符号位不 变，数值位各位取反。 例1-10:求x=+0101000B和y=-0101000B的原码和反码。 解：[x]原=00101000B, [y]原=10101000B 12 [x]反=00101000B , [y]反=11010111B 0的反码： +0 —— 00000000 B 3 -0 —— 11111111 B 4. 补码 补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也 可倒拨9点。即是说-9的操作可用+3来实现，在12点里：3、 -9互为补码。 规定：正数的补码等于原码。 负数的补码求法：1)反码 + 1 2)公式：[X]补 = 2n + X (X<0)

例：设X =-0101110B,则[X]原 = 10101110 B 则[X]补 = [X]反 + 1 = 11010001 + 00000001 = 11010010 B [+0]补=[-0]补=00000000

1.1.3 带符号二进制数的运算 [ X+Y ]补=[X]补+ [Y]补 [ X-Y ]补= [ X]补 +[(-Y)]补 补码的作用？补码的表示范围？ 作用：减法→加法 8位补码的范围： –128 ~ +127。 -128的补码是10000000B? 由于计算机中表示数据的字长(位数)有一定限制，所以数据 的表示应有一个范围。 如字长8位时； 补码范围-128~+127; 若运算结果超出这个范围，便溢出。

例：[98]补： 01100010 [25]补：+)0 0 0 1 1 0 0 1

[123]补 0未溢出 0 例：

011110110

Cs+1 ⊕ Cs(未溢出)

[85]补：[132]补：

0101010110000100

[47]补：+) 0 0 1 0 1 1 1 1

溢出 0

1

Cs+1⊕Cs (溢出) 错：两个正数相加和为负数。

例： [- 85]补： 10101011 [- 47]补：+)1 1 0 1 0 0 0 1 [- 132]补：1 0 1 1 1 1 1 0 0 溢出 1 0 Cs+1⊕Cs 错：两个负数相加和为正数。例： [- 19]补： 10010011 [- 79]补：+)1 1 0 0 1 1 1 1 [- 98]补： 1 0 1 0 1 1 0 1 0 未溢出 1 0 Cs+1⊕Cs 错：两个负数相加和为正数。 总之：结果正确(无溢出)时，Cs+1 = Cs 结果错误(溢出)时，Cs+1 ≠ Cs 溢出判断：溢出 = Cs+1 ⊕ Cs(即结果是0为无溢出;1为有溢出)

1.1.4 二-十进制编码 BCD码是一种二进制编码的十进制数，8421BCD码。 用四位二进制码表示一位十进制数码。 8421BCD码是用0000~1001来表示0~9十个数码。 作用：使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行，可 用于高精度的计算。表1-1 常用二-十进制编码

十进制数0

8421BCD码0000

十进制数5

8421BCD

码0101

12 3 4

00010010 0011 0100

67 8 9

01100111 1000 1001

例1-14:将1927转换成四位8421BCD码。 1927=(0001 1001 0010 0111)BCD 思考：将1927的BCD码与其等值的二进制数比较，你认为 BCD码与二进制数相同吗？ 压缩BCD码:每一位用4位二进制表示，一个字节表示两位十进 制数；例如10010110B表示十进制数96D。 非压缩BCD码用1个字节表示一位十进制数，高四位总是0000, 低4位的0000~1001表示0~9;例如00001000B表示十进制数8。

1.1.5 ASCII码

ASCII码是一种国际标准信息交换码，它是American Standard Code for Information Interchange的缩写。ASCII码用来表示非数值数据(逻辑数据和字符数据);

利用7位二进制编码来代表符号。