1微型计算机基础知识

输入设备
存储器
运算器
输出设备
控制器 计算机基本组成框图
① 输入设备：人机器，键盘、鼠标等； ② 输出设备：机器人，显示器、打印机等； ③ 存储器：存放数据、程序代码的设备。
(1) 分类：内存、外存(磁盘、光盘)； (2) 单位：1存储单元大小=1字节(Byte)＝8位(Bit) (3) 寻址：1个单元 地址编号 (4) 容量：“字节数×位数”或“**K”字节
大规模集成电路计算机(第四代)：微 型计算机；巨型计算机；计算机网络 与分布式处理；软件工程；数据库技 术；人工智能；应用深入到人类生活 的各个领域；
第五代计算机：光子计算机、DNA分 子计算机、人工智能等。
§1.1 计算机发展简史
计算机的特点： 自动运算； 运算速度快； 运算精度高； 具有记忆和逻辑判断能力； 通用性强。
§1.4 数制及码制
2、数制之间的转换 (1) 二进制转换为十进制 将二进制按权展开相加。 例：将二进制数10110.111转换为十进制
§1.4 数制及码制
(2)十进制数转换为二进制数 对十进制的整数部分采用“除2取余法”； 对十进制的小数部分采用“乘2取整法”。 例：将十进制数67.625转换为二进制
87C196KB 87C196KC
§1.2 单片机发展概况
3、单片机的特点
① 体积小、功能全面； ② 可靠性高：总线在片内抗干扰；体积小易于进行电
磁屏蔽处理。 ③ 使用方便：硬件设计简单；开发工具及资料很全。 ④ 性价比高：印制板小、接插件少、调试简单。 ⑤ 易于产品化：适用于工业环境、开发周期短。
§1.1 计算机发展简史
电子计算机的分类: 按处理对象分：电子模拟计算机；电子
数字计算机；混合计算机 按性能规模分：巨型机；大型机；中型
机；小型机；微型机；工作站 按功能用途分： 通用计算机；专用计算
机
§1.1 计算机发展简史
微型计算机的分类： 按微型计算机字长分：4位机；8位机；
16位机；32位机；64位机 按结构形式分：单片机；单板机；多板
② 微处理器MPU(Micro Proceeding Unit)：集 成在一个芯片上的CPU，微处理器是中央 处理器的微型化；
③ 外部设备(Peripheral)： 输入设备+输出设备+外存；
§1.2 计算机的一些基本概念
④ 输入/输出接口(I/O Interfacing)： (1) 使用接口的原因：CPU与外设之间的工作方式、
当的接口电路使CPU与所有外设相连。所谓“总 线”是指计算机中某类信息流通的公共通道。
§1.2 计算机的一些基本概念
(3) 总线分类：
– 数据总线(Data Bus或DB)：传输数据信息，双向。DB 的宽度(位数、根数)决定CPU并行输入/出二进制数据 的位数(8位机、16位机、32位机等等)；
– 地址总线(Address Bus或AB)：CPU向外传递地址信息， 单向。寻址能力为2n，其中n是AD的位数(根数)；
§1.2 单片机发展概况
2、单片机发展简史
① 代表生产商：Intel、Motorola、Zilog、TI、 NEC等等；
② Intel公司的著名三系列单片机：
(1) MCS-48：76年推出的8位机，10余种型号、3组 类型；
(2) MCS-51：80年推出的第二代8位机，应用最广； (3) MCS-96：83年推出的16位单片机，主要用于高
速工业领域，可分四大组。
§1.2 单片机发展概况
1985年，16位改进型单片机8096BH系列，与 基本型相比8096BH型单片机的外部数据总线 宽度可以是8 位和( 或者)16 位；
1987年，CMOS型单片机80C196系列，其性能 是8096-90 和8096BH的两倍；
1988年，外部数据总线宽度为8 位的8098单片 机；
§1.2 单片机发展概况
4、单片机的应用领域 MCS-96系列单片机的典型应用是闭环控制和中
等速度范围内的数字信号处理。MCS-96系列产 品已被广泛应用于以下几个领域： （1）工业方面：直流、交流电动机控制，工 业机器人，离散与连续过程控制，直接数字控 制，智能传感器，机电仪一体化控制等。 （2）仪器仪表方面：智能仪器，医疗器械， 色谱仪，数字示波器等。
– 控制总线(Control Bus或CB)：传递控制信息，单向。 CPU向其它部件传递控制信号、某些部件向CPU发送 请求信号等。
§1.2 计算机的一些基本概念
⑥ 微型计算机(Microcomputer)：
(1) 组成：微处理器+存储器+接口电路； (2) 单板机：上述功能集中在一块印刷板上； (3) 单片机：上述功能集中在一块芯片上；
§1 微型计算机基础知识
主要内容
– 计算机发展简史 – 单片机发展概况 – 几个计算机的基本概念 – 数制与码制 – 计算机的硬件和软件
§1.1 计算机发展简史
1、电子计算机的定义 电子计算机是一种能够根据程序指令和要
求，自动进行高速的数值运算和逻辑运算，同
§1.1 计算机发展简史
1946年2月在美国、宾夕法尼亚大学， 第一台全自动电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）即"电 子数字积分计算机"诞生了。
机
§1.1 计算机发展简史
计算机的应用领域： 科学计算：进行数值计算，针对计算数据量大 数据处理：对数据输入或输出量尤其巨大而计 过程控制：在工业生产过程中进行自动控制，
§1.1 计算机发展简史
计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助制 造（CAM）：可使大量的图形实现交互式 操作。
计算机网络：现代计算机技术与通信技 术紧密结合的产物。如因特网 （Internet）。
电平、速度的不匹配，从而不能直接连接；
(2) 接口功能：协调CPU与外设之间的工作速度，对传 送的信息进行锁存和缓冲及工作电平的转换
(3) 接口形式：一般为大规模可编程芯片组。 ⑤ 总线(Bus)： (1) 为什么要用总线：若每种外设都用一组线路与
CPU连接，那么连线错综复杂难以实现； (2) 何谓总线：为简化电路，常用一组线路，配以适
1989年，增强型CMOS单片机80C196KC系列， 增加了外设事务服务器(PTS) ，大大改进了I/O 处理能力 ；
1991年，适于电机控制的单片机80C196MC， 用PTS 处理几乎所有的I/O 操作。
§1.2 单片机发展概况
MCS-96系列单片机具有很多种类型。按 引脚数量可分为48个引脚封装和68个引脚 封装两类；按片内有无A/D 转换器可分为 片内有A/D 转换器和片内无A/D 转换器两 类；按片内程序存储器的类型又可分为片 内有只读存储器ROM 、片内有可擦除的 只读存储器EPROM 和片内无程序存储器 三类；若按制造工艺及型号分类，有基本 (-90) 型、改进(BH)型和CMOS型三类。
⑦微型计算机系统(Microcomputer System)：
(1) 组成：微型计算机+外设+软件+电源； (2) 典型：流行的PC机。
⑧ 字长(Word Length)： 计算机能并行处理二进制数的位数，即数据总线的宽
度。
§1.2 单片机发展概况
定义： 它是在一块芯片上集成了中央处理器
(CPU)、只读存贮器(ROM)、输入/输出 接口、可编程定时器/计数器等，有的甚 至包含A/D转换器。总而言之，一块单片 机芯片，就相当于一台微型计算机。
4
脚
48 引 改脚 进 型
68 引 脚
无 A/D 有A/D 无A/D 有A/D 无A/D
有A/D
无A/D 有A/D
CHMOS型 （均有A/D转换器 均为68引脚）
片内无程序 存储器
8094-90 8095-90 8096-90 8097-90 8094BH 8095BH
8098 8096BH 8097BH 80C196 80C196KB 80C196KC
§1.2 单片机发展概况
1、单片机概念 单片微型计算机(Single-Chip
Microcomputer)，简称单片机； 微控制器（Microcontroller); 嵌入式微控制器（Embedded
MicroController）。
§1.2 计算机的一些基本概念
1、计算机的基本组成
冯.诺依曼结构：将指令、数据、地址储 存在统一存储器中，统一编址，依靠指 令计数器提供的地址对指令、数据、地 址进行区分。
§1.1 计算机发展简史
2、电子计算机发展回顾
电子管计算机(第一代)：机器语言或符号机 器语言，科学计算应用为主；
晶体管计算机(第二代)：高级语言，管理程 序与操作系统；应用扩展至事务处理领域；
集成电路计算机(第三代)：远程终端联机 系统，更完整的系统软件与更广泛的应用
§1.1 计算机发展简史
片内ROM 8394-90 8395-90 8396-90 8397-90 8394BH 8395BH
8398 8396BH 8397BH 83C196 83C196KB 83C196KC
片内EPROM 8794-90 8795-90 8796-90 8797-90 8794BH 8795BH 8798 8796BH 8797BH 87C196
§1.2 计算机的一些基本概念
④ 运算器：
(1) 功能：算术运算、逻辑运算、移位循环等操作； (2) 组成：加法器、寄存器、移位器、控制电路等。
⑤ 控制器：
(1) 功能：协调计算机各部分有序地进行工作； (2) 组成：逻辑电路、时序电路等。
§1.2 计算机的一些基本概念
2、几个常用术语
① 中央处理器CPU(Central Proceeding Unit)： 运算器+控制器。计算机的核心部分；
§1.4 数制及码制
(3)十六进制转换为十进制 将十六进制按权展开相加 例：将十六进制数ACE.8H转换为十进制
数
§1.4 数制及码制
(4)十进制数转换为十六进制数 整数部分采用“除十六取余法” 小数部分采用“乘十六取整法” 例：将3269.854转换为十六进制数（小数
点后取四位）
§1.4 数制及码制
1、数制
① 二进制：
(1) 基本单元：“0”、“1”； (2) 位(Bit)：二进制数的每一位； (3) 字节(Byte)：8位二进制数； (4) 字(Word)：16位二进制数； (5) 使用原因：易于用逻辑电路的两种状态产生。
§1.4 数制及码制
② 其它数制：
(1) 16进制：
数
§1.4 数制及码制
3、二进制编码 (1) 8421BCD码(2进制-10进制编码) 使用4位二进制数表示一位10进制数； 为有权码，从高至低位每一位的权分别
为8、4、2、1。
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8421 BCD码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
（3）家用电器：高级电子玩具，录像机，洗 衣机，空调器的温度控制等。
（4）通讯方面：调制解调器，智能通讯设备 等。
（5）导航与控制方面：导弹控制，鱼雷制导 控制，智能武器装置，航天导航系统等。
（6）数据处理方面：智能图形终端，彩色和 黑白复印机，硬磁盘控制器，磁带机，打印机 等。
（7）汽车方面：引擎控制, 防滑刹车, 排气控 制等。
§1.4 数制及码制
(5)二进制数转换为十六进制数 以小数点为起点分别向左、向右按四位
一组分段。不足四位，整数部分在左边 添0，小数部分在右边添0，然后将四位 的二进制数转换为对应的十六进制数。 例：将二进制数110101.10101转换为十六 进制数
§1.4 数制及码制
(6)十六进制数转换为二进制数 每位十六进制数转换为四位二进制数 例：将十六进制数AC.98H转换为二进制
– 基本单元：0～9、A、B、C、D、E、F；
– 使用原因：4位二进制数1位16进制数，弥补二进 制表示数过长的缺陷；
二进制
16进制
0000
0
0001 ……
1 ……
1110
E
1111
F
§1.4 数制及码制
(2) 不同进制数的表示法：一般在数字后加大写英 文后缀表示。
– B(Binary)：二进制，如00000001B; – H(Hexadecimal)：16进制，如12EAH； – D(Decimal)：10进制，如20D、19(缺省)