考点1 单片机基础知识《单片机原理与应用》四川省（对口招生）电子信息类 知识点讲解

四川省（电子信息大类）对口招生《单片机原理与应用》 复习讲义 模块 1 单片机基础知识 【考纲要求】 1.知道什么是单片机。 2.掌握几种数制及其相互间的转换。 3.能对二进制数进行运算。 4.掌握带符号数的表示方法。 5.掌握单片机中的编码。 6.了解单片机的开发软件。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、单片机的概念 1.单片机是一种将CPU,RAM,ROM，定时器/计数器以及输入/输出(I/0)接口电路等基本部件集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。 2.应用场景：智能家居、工业控制、智能穿戴、汽车电子等嵌入式系统核心部件。 3.核心价值：以低成本、小体积实现特定的智能化控制功能。 二、单片机中的数制及其转换 1.单片机中常用数制有二进制，十进制和十六进制。 十进制数：我们生活中用得最多的数，由0~9组成，逢十进一。 二进制数：计算机能够识别的语言，由0、1组成，例如1010001001就是一个二进制数，逢二进一。 十六进制：由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F组成，逢十六进一。 计数制 数 码 进位关系 表示方法 二进制 0、1 逢二进一 (1010)2 八进制 0、1、2、3、4、5、6、7 逢八进一 (5362)8 十进制 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 逢十进一 (7889)10 十六进制 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 逢十六进一 (7C2F)16 注：A代表10，B代表11，C代表 12，D代表13，E代表14，F代表15。 2.各进制之间转换方法如下： (1)二进制数转换成十进制数的方法：按权展开再相加。 【例】将二进制数(101000100101)2转化为十进制数； 我们把每一位都标上号码，从右往左标，第一位从0开始标。如： 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 第11位 第10位 第9位 第8位 第7位 第6位 第5位 第4位 第3位 第2位 第1位 第0位 把每一位写作2的第几次方。如 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 第11位 第10位 第9位 第8位 第7位 第6位 第5位 第4位 第3位 第2位 第1位 第0位 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 每一位的数值与这一位相对应的2的次方相乘。如 1×211+0×210+1×29+0×28+0×27+0×26+1×25+0×24+0×23+1×22+0×21+1×20 =2048+512+32+4+1=(2597)10 所以(101000100101)2=(2597)10 从以上计算式可以看出，不用把每一位都写出，只要把是1的每一位的2的次方数写出相加就可以得到对应的十进制数。 附： 2n表（注：这个不用全部都记，只记得前几个就可以了，后面的依次乘以2就可以，比如你记得22，那么23=22×2，以此类推。） 2n 数值 2n 数值 2n 数值 2n 数值 20 1 25 32 210 1024 215 32768 21 2 26 64 211 2048 216 65536 22 4 27 128 212 4096 217 131072 23 8 28 256 213 8192 218 262144 24 16 29 512 214 16384 219 524288 20=1这个一定要记住。任何数的0次方都是1！！！ (2) 十六进制数转换成十进制数的方法： 两种方法： A先将十六进制转化为二进制数，再由所得的二进制数转化为相应的十进制数。 B十六进制数直接转化为十进制数。 用方法A，那么步骤就有两个： （1）将十六进制转化为二进制数； （2）由所得的二进制数转化为相应的十进制数。 【例】将十六进制数(7C2F)16转化为十进制。 首先转化为二进制数： 和八进制一样，来看十六进制-二进制转化表： 十六进制数 二进制数 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A（10） 1010 B（11） 1011 C（12） 1100 D（13） 1101 E（14） 1110 F（15） 1111 从上表可知呢(7C2F)16=(0111110000101111)2 接下来呢，二进制转化为十进制 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 214+213+212+211+210+25+23+22+21+20=16384+8192+4096+2048+1024+32+8+4+2+1=(31791)10。 最后得(7C2F)16=(31791)10。 下面来看方法B十六进制数直接转化为十进制数。 标出每一个数的位置，然后拿这个数和16的位置次方数相乘，最后相加得出和： 还是上面的例题： 【例】将十六进制数(7C2F)16转化为十进制。 先来标位置： 7 C（12） 2 F（15） 3 2 1 0 那么就是： 7×163+12×162+2×161+15×160=7×4096+12×256+2×16+15×1=28672+3072+32+15=((31791)10。和方法A得出的结果一样。 (3)十进制数转换成二进制数的方法：除2取余倒记法(整数)和乘2取整正记法(小数)。 采用基数2连续去除该十进制整数，直至商等于“0”为止，然后逆序排列所得余数。 【例】将十进制数(103)10转换为二进制数。 第一步：采用基数2连续去除该十进制整数，直至商等于“0”为止。 103÷2=51 余数为1 51÷2=25 余数为1 25÷2=12 余数为1 12÷2=6 余数为0 6÷2=3 余数为0 3÷2=1 余数为1 1÷2=0 余数为1（此处按照一般数学知识应为0.5，不是0。但在进制转换中，当除得的商为小数时，也就是不能被整除时，我们就认为商是0，余数是1） 第二步：逆序排列所得余数。 所谓“逆序排列”，就是从下往上排列。排列得结果：1100111 我们来用二进制转化十进制的方法验证下： 1 1 0 1 1 1 1 第6位 第5位 第4位 第3位 第2位 第1位 第0位 得：26+25+23+22+21+20=64+32+4+2+1=(103)10 所以(103)10= (1100111)2 (4)十进制数转换成十六进制数的方法：除16取余倒记法(整数)和乘16取整正记法(小数). (5)二进制数转换成八进制数和十六进制数的方法：3位合1位法和4位合1位法。 三、二进制数的运算 1.算术运算：与十进制数类似。 2.逻辑运算：逻辑与，逻辑或，逻辑非和逻辑异或。 逻辑与规则：全 1 为 1，有 0 为 0 逻辑或规则：有 1 为 1，全 0 为 0 逻辑非规则：1 变 0，0 变 1 四、单片机中的常用数据容量单位及其转换 1.数据单位：位(b)，字节(B)，字(W)等。 2.转换：1B=8b,1W=2B,1KB=1024B,1MB=1024KB. 五、带符号数的表示方法 1.单片机中带符号数的表示方法有原码，反码和补码，其中最常用的是补码。 2.字长为8位的定点整数，x的原码的表示范围为（-127 ，127） 正数的反码和原码一样，负数的反码把原码除符号位以外的所有位取反。 字长为8位的定点整数，x的反码的表示范围为（-127 ，127） 正数的补码是和原码相同，负数的补码把原码除符号位以外的所有为取反（反码），再加‘1’ 一个n+1位整数补码能表示的最大数是011…1，即2n-1；能表示的最小数为100…0，即-2n。所以它能表示的数值范围是：-2n≤ x≤ 2n-1 字长为8位的定点整数，x的补码的表示范围为（-128 ，127）。 3.真值、原码、反码、补码、移码等间的相互转化： 正数的原码是把真值的符号位改为‘0’，负数的原码把符号位改为‘1’。 正数的反码、补码和原码一样 负数的反码转为原码：把除符号位以外的所有位取反。 负数的补码转为原码：把除符号位以外的所有位取反，所得的真值，再减1。或者，把补码减一，然后将除符号位以外的所有位取反即可。 注意：0的补码不分正负，是00H; -128的补码是80H 8位补码表示带符号数的范围是-128~+127。 六、单片机中的常用编码 单片机中常用编码有BCD码和ASCII码。 BCD码有两种：压缩BCD码和非压缩BCD码。 压缩BCD码是用4位二进制数表示1位十进制数的BCD码； 非压缩BCD码是用8位二进制数表示1位十进制数的BCD码。 ASCII码是一种应用广泛的字符编码。 七、单片机开发软件 主流软件及功能： Keil C51 架构单片机的核心开发工具，支持代码编辑、编译、链接、仿真调试； Proteus：硬件电路仿真软件，可搭建单片机电路、联合 Keil 进行虚拟调试，无需实际硬件即可验证程序； 烧录软件：ISP 下载工具，用于将编译后的程序烧录到单片机芯片中。 基础操作：掌握新建工程、添加源文件、配置编译环境、下载程序、仿真调试的核心步骤。 【练习题】 一、填空题 1.单片机是一种将__________________，__________________,__________________，__________________以及__________________等基本部件集成在一块芯片上的微型计算机。 2.带符号数的表示方法有____________，____________和____________。 3.8位补码表示带符号数的范围是____________，0的补码是____________。 4.二进制数运算分为____________运算和逻辑运算，逻辑运算包括___________,___________,和___________等。 5.逻辑与运算规则是______________________，逻辑或运算规则是_____________________。 二、选择题 1.在数字后面加上大写字母B表示该数是（ ）。 A.十进制数 B.二进制数 C.八进制数 D.十六进制数 2.将33H转换成二进制数是（ ）。 A.00110011B B.01000100B C.11001100B D.00000111B 3. X=-1001001，则[x]原=（ ）。 A. 01001001 B B.1001001B C.11001001 B D.以上都不对 4.下列不是有效的8421BCD码的是（ ）。 A. 1001 B B.0011B C.1010B D. 0111B 5.将十进制数93转换成8421BCD码为（ ）。 A.10000011B B.10010011B C.10100011B D.10000001B 6.下列逻辑运算结果正确的是（ ）。 A.000A001=001 B.1001A0011=1011 C.0000V1111=0000 D.1010V0010=1010 7.8421BCD码1000 0011 0100B对应的数值为（ ）。 A.2100D B.834H C.2100H D.834D 8.十进制数9的ASCII码为（ ）。 A.56 B.57 C.58 D.以上都不对 三、计算题 1.将十进制数135,255,128分别转换成二进制数和十六进制数。 2. 将十六进制数68H,100H,3ADH分别转换为十进制数和二进制数。 3. 完成下列运算： 10101+1101= 11001-110= 1110x1011= 100110÷110= 4. 将十六进制数33H和BBH转换为二进制数。 5. 将十六进制数ABH和7FH转换为二进制数。 6. 将十六进制数CDH和80H转换为二进制数。 7.已知X=-23，写出X的原码，反码和补码。 【答案】 一、填空题 1.CPU、RAM、ROM、输入输出接口（I/O）、定时器 / 计数器 2.原码、反码、补码 3.-128 ~ +127；00000000B 4.算术；与、或、非 5.全 1 为 1，其余为 0；有 1 为 1，其余为 0 二、选择题 1.B 2.A 3.C 4.C 5.B 6.D 7.D 8.B 三、计算题 1. 135D：二进制 = 10000111B，十六进制 = 87H 255D：二进制 = 11111111B，十六进制 = FFH 128D：二进制 = 10000000B，十六进制 = 80H 2. 68H：十进制 = 104D，二进制 = 01101000B 100H：十进制 = 256D，二进制 = 100000000B 3ADH：十进制 = 941D，二进制 = 001110101101B 3. 10101+1101=100010B 11001-110=10011B 1110×1011=10011010B 100110÷110=110B（余数 0） 4. 33H=00110011B BBH=10111011B 5. ABH=10101011B 7FH=01111111B 6. CDH=11001101B 80H=10000000B 7. X=-23（8 位）： 原码 = 10010111B 反码 = 11101000B 补码 = 11101001B 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $