绪论 单片机基础知识（2）（课件）-《单片机技术及应用(第4版)》(高等教育出版社) 同步精品课堂

绪论 单片机基础知识（2） 单片机技术及应用 同步精品课堂 高等教育出版社第 4 版 1 了解微型计算机常用数制（十进制、二进制、十六进制）及其特点 了解单片机中数的表示（位、字节、字长） 掌握数制之间的转换方法（二进制与十进制、十六进制的相互转换） 二进制数的运算规则 51系列单片机片内RAM各区域的功能和地址分配 数制转换方法的灵活运用 51系列单片机存储结构的复杂性和各部分的协同工作原理 在单片机的世界里，数制和数的表示是基础中的基础。不同的数制在计算机中有着不同的应用，而单片机的存储结构则决定了数据的存储和处理方式。 让我们一起深入学习这些知识，揭开单片机的神秘面纱。 数制的概念 微型计算机中常用的数制有 3 种，即十进制、二进制和十六进制。数学中把计数制中所用到数码符号的个数称为基数。 十进制数 由 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 十个数码符号构成，基数为 10；进位规则是 “逢十进一”，一般在数的后面加字母 D 表示这个数是十进制数。 对于任意的 4 位十进制数，可以写成如下形式： D3D2D1D0=D3x+D2×10²+D1x+D0x 示例： 例如:1234D=1×+2x10²+3x+4x 二进制数 只由 0 和 1 两个数码符号组成，基数是 2；进位规则是 “逢二进一”，一般在数的后面加字母 B 表示这个数是二进制数。 对于任意的 4 位二进制数，可以写成如下形式 示例： 例如:1011B=1×+0×+×+1×=11D 十六进制数 由 16 个数码符号构成，即 0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F，其中 A、B、C、D、E、F 分别代表十进制数 10、11、12、13、14、15，基数是 16；进位规则是 “逢十六进一”，一般在数的后面加字母 H 表示这个数是十六进制数。 对于任意的 4 位十六进制数，可以写成如下形式： 示例： 例如:2FCBH=2×+15×+12×+11×=12235D ​=×+×+×+× 数制间的转换 - 二进制转十进制 方法：把二进制数按权展开、相加即得十进制数。 例题：10010110B = ______ D 150 数制间的转换 - 十进制转二进制 方法：十进制数除以2，余数为权位上的数，得到商继续除以2，直到商为0终止，然后反向取余数。 例题：例如(67)D → ( )B 1000011 数制间的转换 - 十六进制转二进制 方法：十六进制数转换成二进制数的方法是从左至右将待转换的十六进制数的每个数码依次用 4 位二进制数表示 例题：例如(032)H → ( )B 00110010 数制间的转换 - 二进制转十六进制 方法：二进制转十六进制时，4位二进制数按权展开相加得到1位十六进制数，不足四位补0。 例题：例如(1010110)B → ( )H 56 二进制数的运算 - 算术运算 加法运算：运算规则为0+0=0；1+0=0+1=1；1+1=10（向高位有进位）。 减法运算：运算规则为0−0=0；1−0=1；1−1=0；0−1=1（向高位借 1）。 乘法运算：运算规则为0×0=0；0×1=1×0=0；1×1=1。 除法运算：除法运算是乘法运算的逆运算，与十进制数运算规则类似，从被除数最高位开始取出与除数相同的位数，减去除数。 二进制数的运算 - 逻辑运算 与：与运算常用符号 “∧” 表示，运算规则为 0∧0=0；1∧0=0；0∧1=0；1∧1=1。 或：或又称为逻辑加，常用符号 “∨” 表示，其运算规则为0∨0=0；1∨0=1；0∨1=1；1∨1=1。 非：非运算又称逻辑取反，常用运算符号 “¬” 表示，运算规则为¬0=1，¬1=0。 异或：异或又称半加，即不考虑进位的加法，常用运算符号 “⊕” 表示，运算规则为0⊕0=0；1⊕0=1；0⊕1=1；1⊕1=0。 单片机中数的表示 位（bit）：是单片机中表示数的最小数据单位，单片机中位操作非常频繁，使用位操作命令可以使单片机某一端口输出高、低电平，控制输出设备完成不同的动作（如指示灯点亮、蜂鸣器发声、电动机转动等）。 字节（Byte）：每 8 位二进制数组成一个字节，通常用 B 表示。由于 51 系列单片机的数据线是 8 位的，因此单片机中字节操作非常频繁，单片机 P0~P3 是 8 位端口，可以直接输出一个字节的数据。 字长：字节是单片机内部进行数据处理的基本单位，它由若干位二进制数组成，通常与单片机内部的寄存器、数据总线宽度一致，每个字包含的位数称为字长，若干个字节定义为一个字，不同类型的单片机具有不同的字长，51 系列单片机的字长是一个字节，即 8 位。 51 系列单片机的存储结构 - 片内 RAM（IDATA） 128 个单元（SFR 区）：SFR 实质上是一些具有特殊功能的片内 RAM 单元，字节地址为80H FFH，SFR 总数为 21 个，离散地分布在该区域，其中有些 SFR 可以进行位寻址。 低128个单元（DATA 区）：是单片机内部真正的 RAM 存储器，用于存放程序执行时的各种变量和临时数据。包括工作寄存器组（00H 1FH）、位寻址区（20H 2FH）和普通 RAM 区（30H 7FH）。 51系列单片机片内RAM共有 256 个单元，通常按功能分为低 128 个单元和高 128 个单元，低128个单元地址为00H 7FH，高128个单元地址为80H FFH。 51 系列单片机的存储结构 - 片外 RAM（XDATA） 片外 RAM 可以根据需要进行扩展，需要 16 条地址线、8 条数据线。 不进行扩展操作时，P2 口作为普通的双向 I/O 口使用。 51系列单片机最多可扩充64KB(=B)片外 RAM 存储器空间，称为 XDATA 存储空间,在其内分页寻址操作时，称为 PDATA 区。 进行扩展操作时，P2口加上P0口组成16位的地址线（A15~A0），P0口的8条数据线分时复用，首先传送8位地址（A7~A0），然后再由PO口传送8位数据（D7~D0）。 51 系列单片机的存储结构 - 程序存储器（CODE） 当AT89S51单片机外围引脚 时，程序计数器PC在OOOOH~OFFFH(4KB)片内ROM空间内寻址，则执行片内程序存储器中存储的程序； 单片机中的程序存储器（FlashROM）用于存放编写好的程序和程序执行过程中不会改变的数据。 当 时，程序计数器PC在0OOOH~FFFFH（64KB）片外ROM空间内寻址，则执行片外程序存储器中存储的程序。 51 系列单片机常用寄存器介绍 程序计数器（Program Counter, PC） 是一个16 位计数器，它的作用是控制程序的执行顺序。其内容为将要执行指令的地址，寻址范围达 64KB。PC 有自动加 1 功能，从而实现程序的顺序执行。PC 不占据 RAM 单元，它在物理上是独立的，是不可寻址的寄存器，因此用户无法对它进行读写，但可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。 累加器（Accumulator, ACC） 为 8 位寄存器，是最常用的特殊功能寄存器。它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。 51 系列单片机常用寄存器介绍 堆栈指针（Stack Pointer, SP） 是一个 8 位的特殊功能寄存器。堆栈是一个特殊的存储区，用来暂存数据和地址，它是按 “先进后出” 的原则存取数据的。 堆栈区域对应CPU的内存映射 随堂检测1 微型计算机中常用的数制有哪些？ 答案：微型计算机中常用的数制有十进制、二进制和十六进制。 二进制数1101B转换为十进制数是多少？ 答案：1101B=1×+1×+0×+1×=13D 随堂检测2 51系列单片机片内 RAM 低 128 个单元分为哪几个区域？ 答案：51 系列单片机片内 RAM 低 128 个单元分为工作寄存器组（00H 1FH）、 位寻址区（20H 2FH）和普通 RAM 区（30H 7FH）。 请简述二进制加法运算规则。 答案：二进制加法运算规则为0+0=0；1+0=0+1=1；1+1=10（向高位有进位）。 1 分组讨论，讨论数制转换在单片机编程中的实际应用场景。分析 51 系列单片机存储结构对程序设计的影响。 3. 二进制数的运算 1. 数制 绪论 单片机基础知识（2） 2. 数制间的转换 二进制转十进制 十进制转二进制 十六进制转二进制 二进制转十六进制 算术运算 逻辑运算 十进制数 二进制数 十六进制数 4. 51 系列单片机的存储结构 片内 RAM（IDATA） 片外 RAM（XDATA） 程序存储器（CODE） 感谢观看 25 $$