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1964-1971 第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多 终端计算机和计算机网络。
1971- 第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片 微型计算机，外部设备多样化。
1981- 第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。
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二、计算机发展趋势
• 微型化─ 便携式、低功耗
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五、计算机主要技术指标
• 字长： CPU能并行处理二进制的数据位数
8位机、16位机、32位机和64位机。
• 内存容量：存储单元能容纳的二进制数的位数
容量单位：1K=210=1024，1M=220=1KK 8K、64K、16M、64M。
• 运算速度：CPU处理速度
时钟频率、主频、每秒运算次数 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。
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“-”。
•有符号数通常使用三种表示方法：
1、原码
• 最高位为符号位，0表示 “+”，1表示“－”。 数值位与真值数值位相同。
原码表示简单直观,但0的表示不唯一，加减运算复杂。
2、反码
• 正数的反码与原码相同
• 负数的反码符号不变，数值按位取反
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3、补码 • 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。
• 补码表示的优点： 0的表示唯一，加减运算方便。
Y-X=Y+[-X]补
计算机中的数均采用补码表示！
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1.5 编码
1、 BCD码 二进制代码表示的十wenku.baidu.com制数。
8421 BCD码
I
Y
i
y
1010 LF SUB *
:
J
Z
j
z
1011 VT ESC +
；K
[
k
{
1100 FF FS
，＜
L
\
l
¦
1101 CR GS －
=
M
]
m
}
1110 SO RS ·
＞
N
↑
2020/5/217111
SI
US
/
？O
_
n
～
o 26DEL
1.6 数据单位及存储形式
• 位：Bit 数据最小单位 • 字节：Byte 8位二进制数定义为一字节 • 字长：组成计算机一个字的位数
!
1
A
Q
a
q
0010 STX DC2 ”
2
B
R
b
r
0011 ETX DC3 #
3
C
S
c
s
0100 EOT DC4 $
4
D
T
d
t
0101 ENQ NAK %
5
E
U
e
u
0110 ACK SYN &
6
F
V
f
v
0111 BEL ETB ’
7
G
W
g
w
1000 BS CAN (
8
H
X
h
x
1001 HT EM
)
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第一章 单片机基础知识
学习目标：
1．掌握数制及其转换方法。 2．了解数据表示方法及其编码。 3．了解单片机基础知识。
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2
1.1 单片机的发展及特点
一、什么是单片机？
单片机就是单片微型计算机, 是将计算机的中央处理 器(CPU)、存储器（ROM,RAM）、输入/输出（I/O）接 口等集成在一小块硅片上的微型机。
8位机其一个存储单元表示0－255范围的 数
8位机、16位机、32位机和64位机。
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7 0111
7
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1100
C
13
1101
D
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1110
E
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1111 19 F
三、不同进位计数制之间的转换
1、十进制数转换成二、十六进制数
整数转换法
“除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。 每除一次取一个余数，从低位排向高位。
1. 39转换成二进制数
39 =100111B
2 39
到最低位。举例：
1. 0.625转换成二进制数
0.625
×2
1.250 ×2
1 (b-1)
0.5 0 ×2
0 (b-2)
1.0
1 (b-3)
• 0.625 = 0.101B
2. 0.625转换成十六进制数 0.625 × 16 = 10.0 0.625 = 0.AH
3. 208.625 转换成十六进制 数208.625 = D0.AH
单片机作为工业控制和数据处理的计算机，它的 结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的,也 被称为“微控制器”、 “微处理器”（Microcontroller, Micro-processor）。
主要有：4位、8位、16位、32位等
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单片机发展概况
• 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列
1 （ b0）
2 19
1 （ b1）
29
1 （ b2）
24 22
0 （ b3） 0 （ b4）
21
1 （ b5）
0 2020/5/27
2. 208转换成十六进制 数
208 = D0H
16 208 16 13
余0 余 13 =DH
0
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十进制数转换成二、十六进制数
小数转换法
• “乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0 或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排
• 巨型化─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、 高速度
• 智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理 能力
• 系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、软件兼容和 升级
• 网络化─ 网络计算机和信息高速公路
• 多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控 制、故障分散、资源共享)
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三、单片机的特点及应用
1. 采用哈佛体系结构 2. 采用面向控制的指令系统 3. 引脚功能服用 4. 片内RAM作寄存器 5. 类型齐全 6. 功能通用 • 具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。
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8
三、单片机的特点及应用
• 单片机主要应用于工业检测与控制、计算 机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用 电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系 统。
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• 存储器：记忆，由存储单元组成。
包括：ROM、 RAM
• 总线BUS ：在微型计算机各个芯片之间或芯 片内部之间传输信息的一组公共通信线。
包括：数据总线DB：双向，宽度决定了微机的位数。 地址总线AB：单向，决定CPU的寻址范围。 控制总线CB：单向
• I/O接口：数据输入输出。
包括：输入接口、 输出接口
例：求十进制数876的BCD码 [876]BCD = 1000 0111 0110
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2、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。
行 列
000
001
010
011
100
101
110
111
0000 NUL DLE SP
0
@
P
、
p
0001 SOH DC1
系列8098/8096、80C198/80C196
• 90年代初-至今 16位单片机高档32位单片机
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6
三、单片机的特点及应用
• 突出特点——存储器结构
计算机有两种存储结构： 哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开。 普林斯顿结构：程序存储器和数据存储器合并。
单片机采用哈佛结构体系
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三、微型计算机系统组成
微处理器 (CPU)
运算器 控制器
微型计算机 （主机）
硬件
存储器 (内存)
RAM ROM
输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) (I/O接口)
总线 (AB、DB、CB)
微
输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪…)
型
外部设备 输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…)
• 内存存取时间：内存读写速度
50nS 、70nS 、200nS 。
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1.3 数制及其转换
一、进位计数制
使用有限个基本数码来表示数据，按进位 的方法进行计数称为进位计数制。
包含两大要素：基数和位权
基数：用来表示数据基本数码的个数J，≧此数后必 须进位。
位权：数码在表示数据时所处的数位所具有的固定 值J i。 简称“权”。
2、二进制B
• 符号集：0、1 规则：逢二进一。
3、十六进制H
• 符号集：0～9、A～F 规则：逢十六进一。
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二、进位计数制的说明
• 1、十进制用于计算机输入输出，人机交互。
二进制为机器中的数据形式。
十六进制用于表示二进制数。
• 2、不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不 带下标。
• 中央处理器 CPU
运算器和控制器集成在一个芯片上 运算器：实现算术运算或逻辑运算 包括：算术逻辑单元ALU、累加器A、暂存寄存器TR、 标志寄存器F或 PSW、通用寄存器GR 控制器：中枢部件，控制计算机中的各个部件工作 包括：指令寄存器 IR、指令译码器ID、程序计数器
PC、定时与控制电路
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如:101、101D、1表011-B2、-110不1H同、进1位0记1H数制对照表
十进制 二进制 十六进制 十进制 二进制 十六进制
0 0000
0
1 0001
1
2 0010
2
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1000
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1001
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4 0100
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5 0101
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6 0110
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2、其他进制数转换成十进制数
• 先展开，然后按照十进制运算法则求和。 举例：
1011.1010B=1×23+1×21+1×20+1×2-1 +1×2-3=11.625
DFC.8H=13×162+15×161+12×160+8×16-1 = 3580.5
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1.4 带符号数的表示方法
• 单片机开发系统有单片单板机和仿真器。 实现单片机应用系统的硬、软件开发。
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1.2 计算机基础知识
一、 发展概况
1946-1958 第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语 言、汇编语言编程。
1958-1964 第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器, 磁盘作外存 储器，开始使用高级语言编程。
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单片机组成框图
ROM
RAM
CPU
时钟
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定时器/ 计数器
I/O接口 电路
4
二、单片机发展史
单片机属于微型机，微型计算机的发展形成 两大分支：
1、独立使用式微机（ PC机）：PC机系统全力实现 海量高速数据处理，兼顾控制功能。
2、嵌入式微机单片机：单片机系统全力满足测控对 象的测控功能，兼顾数据处理能力。
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1、 十进制D • 符号集：0～9 规则：逢十进一。
例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1 • 加权展开式以10为基数，各位系数为0～9。
103 102 101 100 10-1 位权 一般表达式：
• ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+…
计
外围设备
辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)
算
机
辅助设备 电源电路
系
时钟电路
统
系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)
软件 应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…)
2020/5程/27序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)
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三、微型计算机系统组成
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四、微型计算机组成
• 1978-1983 高档8位单片机 Intel MCS-51系列：
• -51子系列：8031/8051/8751 • -52子系列：8032/8052/8752
• 低 功 耗 型 8 0 C31 高 性 能 型 8 0 C252 廉 价 型 89C2051/1051
• 1983- 90年代初 16位单片机 Intel MCS-96
1971- 第四代大规模集成电路计算机。出现微型计算机、单片 微型计算机，外部设备多样化。
1981- 第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。
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二、计算机发展趋势
• 微型化─ 便携式、低功耗
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五、计算机主要技术指标
• 字长： CPU能并行处理二进制的数据位数
8位机、16位机、32位机和64位机。
• 内存容量：存储单元能容纳的二进制数的位数
容量单位：1K=210=1024，1M=220=1KK 8K、64K、16M、64M。
• 运算速度：CPU处理速度
时钟频率、主频、每秒运算次数 6MHz、12MHz、24MHz、100MHz、300MHz。
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“-”。
•有符号数通常使用三种表示方法：
1、原码
• 最高位为符号位，0表示 “+”，1表示“－”。 数值位与真值数值位相同。
原码表示简单直观,但0的表示不唯一，加减运算复杂。
2、反码
• 正数的反码与原码相同
• 负数的反码符号不变，数值按位取反
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3、补码 • 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。
• 补码表示的优点： 0的表示唯一，加减运算方便。
Y-X=Y+[-X]补
计算机中的数均采用补码表示！
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1.5 编码
1、 BCD码 二进制代码表示的十wenku.baidu.com制数。
8421 BCD码
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1010 LF SUB *
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1011 VT ESC +
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1100 FF FS
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o 26DEL
1.6 数据单位及存储形式
• 位：Bit 数据最小单位 • 字节：Byte 8位二进制数定义为一字节 • 字长：组成计算机一个字的位数
!
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A
Q
a
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0010 STX DC2 ”
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0011 ETX DC3 #
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0100 EOT DC4 $
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0101 ENQ NAK %
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0110 ACK SYN &
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1000 BS CAN (
8
H
X
h
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1001 HT EM
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第一章 单片机基础知识
学习目标：
1．掌握数制及其转换方法。 2．了解数据表示方法及其编码。 3．了解单片机基础知识。
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1.1 单片机的发展及特点
一、什么是单片机？
单片机就是单片微型计算机, 是将计算机的中央处理 器(CPU)、存储器（ROM,RAM）、输入/输出（I/O）接 口等集成在一小块硅片上的微型机。
8位机其一个存储单元表示0－255范围的 数
8位机、16位机、32位机和64位机。
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1100
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1101
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1111 19 F
三、不同进位计数制之间的转换
1、十进制数转换成二、十六进制数
整数转换法
“除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。 每除一次取一个余数，从低位排向高位。
1. 39转换成二进制数
39 =100111B
2 39
到最低位。举例：
1. 0.625转换成二进制数
0.625
×2
1.250 ×2
1 (b-1)
0.5 0 ×2
0 (b-2)
1.0
1 (b-3)
• 0.625 = 0.101B
2. 0.625转换成十六进制数 0.625 × 16 = 10.0 0.625 = 0.AH
3. 208.625 转换成十六进制 数208.625 = D0.AH
单片机作为工业控制和数据处理的计算机，它的 结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的,也 被称为“微控制器”、 “微处理器”（Microcontroller, Micro-processor）。
主要有：4位、8位、16位、32位等
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单片机发展概况
• 1976-1978 初级8位单片机 Intel MCS-48 系列
1 （ b0）
2 19
1 （ b1）
29
1 （ b2）
24 22
0 （ b3） 0 （ b4）
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1 （ b5）
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2. 208转换成十六进制 数
208 = D0H
16 208 16 13
余0 余 13 =DH
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十进制数转换成二、十六进制数
小数转换法
• “乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0 或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排
• 巨型化─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、 高速度
• 智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理 能力
• 系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、软件兼容和 升级
• 网络化─ 网络计算机和信息高速公路
• 多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控 制、故障分散、资源共享)
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三、单片机的特点及应用
1. 采用哈佛体系结构 2. 采用面向控制的指令系统 3. 引脚功能服用 4. 片内RAM作寄存器 5. 类型齐全 6. 功能通用 • 具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。
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三、单片机的特点及应用
• 单片机主要应用于工业检测与控制、计算 机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用 电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系 统。
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• 存储器：记忆，由存储单元组成。
包括：ROM、 RAM
• 总线BUS ：在微型计算机各个芯片之间或芯 片内部之间传输信息的一组公共通信线。
包括：数据总线DB：双向，宽度决定了微机的位数。 地址总线AB：单向，决定CPU的寻址范围。 控制总线CB：单向
• I/O接口：数据输入输出。
包括：输入接口、 输出接口
例：求十进制数876的BCD码 [876]BCD = 1000 0111 0110
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2、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。
行 列
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0000 NUL DLE SP
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0001 SOH DC1
系列8098/8096、80C198/80C196
• 90年代初-至今 16位单片机高档32位单片机
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三、单片机的特点及应用
• 突出特点——存储器结构
计算机有两种存储结构： 哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开。 普林斯顿结构：程序存储器和数据存储器合并。
单片机采用哈佛结构体系
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三、微型计算机系统组成
微处理器 (CPU)
运算器 控制器
微型计算机 （主机）
硬件
存储器 (内存)
RAM ROM
输入/输出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…) (I/O接口)
总线 (AB、DB、CB)
微
输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪…)
型
外部设备 输出设备(显示器、打印机、绘图仪、…)
• 内存存取时间：内存读写速度
50nS 、70nS 、200nS 。
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1.3 数制及其转换
一、进位计数制
使用有限个基本数码来表示数据，按进位 的方法进行计数称为进位计数制。
包含两大要素：基数和位权
基数：用来表示数据基本数码的个数J，≧此数后必 须进位。
位权：数码在表示数据时所处的数位所具有的固定 值J i。 简称“权”。
2、二进制B
• 符号集：0、1 规则：逢二进一。
3、十六进制H
• 符号集：0～9、A～F 规则：逢十六进一。
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二、进位计数制的说明
• 1、十进制用于计算机输入输出，人机交互。
二进制为机器中的数据形式。
十六进制用于表示二进制数。
• 2、不同进位制数以下标或后缀区别,十进制数可不 带下标。
• 中央处理器 CPU
运算器和控制器集成在一个芯片上 运算器：实现算术运算或逻辑运算 包括：算术逻辑单元ALU、累加器A、暂存寄存器TR、 标志寄存器F或 PSW、通用寄存器GR 控制器：中枢部件，控制计算机中的各个部件工作 包括：指令寄存器 IR、指令译码器ID、程序计数器
PC、定时与控制电路
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如:101、101D、1表011-B2、-110不1H同、进1位0记1H数制对照表
十进制 二进制 十六进制 十进制 二进制 十六进制
0 0000
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2、其他进制数转换成十进制数
• 先展开，然后按照十进制运算法则求和。 举例：
1011.1010B=1×23+1×21+1×20+1×2-1 +1×2-3=11.625
DFC.8H=13×162+15×161+12×160+8×16-1 = 3580.5
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1.4 带符号数的表示方法
• 单片机开发系统有单片单板机和仿真器。 实现单片机应用系统的硬、软件开发。
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1.2 计算机基础知识
一、 发展概况
1946-1958 第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语 言、汇编语言编程。
1958-1964 第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器, 磁盘作外存 储器，开始使用高级语言编程。
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单片机组成框图
ROM
RAM
CPU
时钟
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定时器/ 计数器
I/O接口 电路
4
二、单片机发展史
单片机属于微型机，微型计算机的发展形成 两大分支：
1、独立使用式微机（ PC机）：PC机系统全力实现 海量高速数据处理，兼顾控制功能。
2、嵌入式微机单片机：单片机系统全力满足测控对 象的测控功能，兼顾数据处理能力。
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1、 十进制D • 符号集：0～9 规则：逢十进一。
例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1 • 加权展开式以10为基数，各位系数为0～9。
103 102 101 100 10-1 位权 一般表达式：
• ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+…
计
外围设备
辅助存储器(磁带、磁盘、光盘)
算
机
辅助设备 电源电路
系
时钟电路
统
系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…)
软件 应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…)
2020/5程/27序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)
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三、微型计算机系统组成
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四、微型计算机组成
• 1978-1983 高档8位单片机 Intel MCS-51系列：
• -51子系列：8031/8051/8751 • -52子系列：8032/8052/8752
• 低 功 耗 型 8 0 C31 高 性 能 型 8 0 C252 廉 价 型 89C2051/1051
• 1983- 90年代初 16位单片机 Intel MCS-96