广东省技工学校文化理论课教案首页代号a3.docx
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广东省技工学校文化理论课教案首页代号a3
广东省技工学校文化理论课教案（首页）（代号A—3）
共8页
科目
单片机与可编程控制器
第一章节课题：
微型计算机基础
授课日期
2005-9-5
课时
2
班级
授课方式
讲授法
作业题数
拟用时间
2
教学目的
熟悉微处理器、微型计算机、微型计算机系统的概念，熟悉微型计算机的硬件结构组成、微型计算机的基本工作原理和工作过程；掌握计算机中常用的数制及数制间的转换，熟悉计算机中常用的编码BCD和ASCII码及其特点，熟悉数据在计算机中的表示方法，即带符号数（原码、反码及补码）和无符号数；熟悉存储器的常用术语及容量表示方法
选
用
教
具
挂
图
重
点
微型计算机系统的工作原理、工作过程、硬件组成，单片机的基本概念，数制及数制间的转换，计算机中常用的编码BCD和ASCII码，原码、反码及补码的概念及转换，半导体存储器的常用术语及容量表示方法。
难
点
微型计算机系统的工作原理、工作过程、硬件组成，计算机中常用的编码BCD和ASCII码，原码、反码及补码的概念及转换，半导体存储器的常用术语及容量表示方法。
教学回顾
通过对《电子技术基础》的学习，学生熟悉、掌握基本电子电路的基本知识，了解超大规模集成电路应用，进一步熟悉了解微型计算机的概念、原理，微型计算机系统的硬件组成结构，工作原理、工作过程，初步了解微型计算机系统的基本工作过程，理解单片机的概念，半导体存储器的常用术语：
位、字节、字的概念含义，掌握半导体存储器容量的计算方法。
掌握计算机中常用数制、编码的表示及转换，数的表示法。
让学生了解单片机的发展历史及应用领域，完成课后思考题。
说
明
审阅签名：
第一章微型计算机的基础知识
1.1计算机中的数制与编码
1.1.1数制
数制即进位计数制，常用的数制有二进制、十进制、十六进制，如表1.1。
表1.1十进制数、二进制数、十六进制数对照表
十进制
二进制
十六进制
十进制
二进制
十六进制
0
0000
0
8
1000
8
1
0001
1
9
1001
9
2
0010
2
10
1010
A
3
0011
3
11
1011
B
4
0100
4
12
1100
C
5
0101
5
13
1101
D
6
0110
6
14
1110
E
7
0111
7
15
1111
F
由上表可以看出十进制共有十个元素，计数进位是逢十进一，由此引出二进制数、十六进制数的进位方法。
1.不同的进制的进位规则不同
二进制有两个数码即0和1，逢二进一；
十进制有10个数码即0，1，2，3…，8，9，逢十进一；
十六进制有16个数码即0~9，A~F，逢十六进一。
2.数码在不同的位置其权不同
任意一个ｒ进制数Ｎ可表示为：
Ｎ＝∑（Ｄi×ｒi）
式中Ｄi为该数制的基本数码，ｒｉ是权，ｒ是基数，基数不同所表示的进制数不同。
3.为了区分不同的数制，可在数的右下角注明数制，或者在数的后面加一字母，通常用B表示二进制，D表示十进制（通常不加字母），H表示十六进制。
1.1.2数制之间的相互转换
1．二进制、十六进制转换十进制
方法：
将二进制、十六进制数的基数与相应位置的权相乘然后相加即可，例1.1，例1.2。
例1.1 把二进制数10101.1011B转换成相应的十进制数。
解：
10101.1011B＝1×24＋１×22＋1×20＋1×2-1＋1×2-3＋1×2-4＝21.6875D
例1.2 把十六进制数0F3DH转换成为相应的十进制数。
解：
0F3DH＝F×162＋3×161＋D×160＝15×256＋3×16＋13×1＝3901D
2．十进制数转换成为二进制数
方法：
整数部分采用除２取余法，小数部分采用乘２取整法，例1.3。
例1.3把十进制数15.75转换成为对应二进制数。
解：
整数部分15：
所以整数15相当于二进制数1111B；
小数部分0.75：
0.75×2＝1.5…1第一整数
0.5×2＝1.0……1第二整数
小数0.75相当于二进制数0.11B，因此十进制数15.75＝1111.11B
3．二进制数和十六进制数间的相互转换
方法：
以小数点为基准，整数部分向左，小数部分向右，每四位二进制数对应一位十六进制数，不足四位添0凑四位，例1.4，例1.5。
例1.4 将二进制数1111000111.100101B转换成为十六进制数.
解：
1111000111.100101B＝001111000111.10010100B＝3C7.94H
例1.5将十六进制数2FB5H转换成为二进制数
解：
2FB5H＝0010111110110101B
1.1.3计算机中数的表示和编码
１．带符号数的表示法
在微型计算机中将数最高位作为符号位，用0表示正数，1表示负数，称符号的数值化。
一个带符号的数在计算机中可以有原码、反码和补码3种表示方法。
微型计算机中带有符号的数均是以补码形式来存放的。
补码仍然把最高位来表示符号位，正数的补码与反码、原码相同；负数的补码即符号位不变，其余各位求反后再加1，对于８位二进制数来说，补码表示的范围为－128～＋127。
２．二进制编码
（1）BCD码
（2）ASCII码
1.2微型计算机的基本结构和工作原理
1.2.1微型计算机中常用的术语
1．位（bit）
位是计算机所能表示的最基本、最小的数据单位。
有两种状态：
0和1。
2．字节（Byte）
字节是微机计算机中存放数据单位，1Byte＝8bit。
3．字（Word）和字长
字是计算机内部进行数据处理的基本单位，计算机的每一个字所包含的二进制数的位数称为字长，常把一个字长定为16位。
常用的信息单位：
1KB＝1024B＝210B；1MB＝1024KB＝220B；1GB＝1024MB＝230B。
1.2.2微型计算机的基本结构
微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口等组成，相互之间通过三组总线（Bus）（即AB、DB和CB）来连接。
１．中央处理单元（CPU）
CPU由运算器和控制器组成，是计算机的核心部件。
２．存储器
存储器是存放程序和数据的装置。
按读写工作方式可分为RAM和ROM。
半导体存储器的结构如图1.2所示
RAM可进行读/写操作，断电后所存信息立即消失，在单片机系统中用作数据存储器。
ROM只能读出信息，即使在断电情况信息也不会丢失。
在单片机系统中ROM只存放程序、常数及数据表，因此又把它称为程序存储器。
ROM依其写入的情况可分为掩膜ROM，PROM，EPROM和EEPROM四类。
3．输入/输出接口（I/O接口）
I/O接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。
，大多数接口电路已标准化、系列化，一般是可编程的。
4．总线（Bus）
总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。
总线是一组传输线的集合，根据传递信息种类，分为地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线AB（AddressBus）
AB是一种由CPU向外发出的单向通信总线，用于给存储器或输入/输出接口提供地址码，以选择相应的存储单元或寄存器。
地址总线的根数决定了CPU的寻址范围。
数据总线DB（DataBus）
DB是用于实现CPU、存储器及I/O接口之间数据信息交换的双向通信总线。
数据总线的宽度决定微型计算机的位数。
控制总线CB（ControlBus）
CB是在传输与交换数据时起管理控制作用的一组单向信号线。
如读信号、写信号、中断请求信号等。
1.2.3微型计算机的工作原理
1.2.4
以微型计算机执行第N条指令的工作过程来说明计算机工作原理。
取指令的过程：
①CPU把PC中第N条指令所在存储单元的地址通过AB送到存储器的地址译码器，选中第N个存储单元；
②CPU通过CB向存储器发出读取数据的控制信号；
③存储器中被选中的存储单元的内容送到DB上，CPU通过DB读入指令代码。
分析、执行指令过程：
①CPU读取指令代码后进行译码；
②CPU根据译码结果发出为完成此指令所需要的控制信号；
③执行指令所规定的操作，同时PC的内容自动加1，计算机又进入下一条（第N+1条）指令的取指令过程。
1.3单片机的发展概况
1.3.1单片机的概念
1.3.2
单片机是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。
从某种意义上说，一块单片机芯片就是一台计算机。
1.3.2单片机的发展状况
单片机的发展历史：
第一阶段，4位单片机；
第二阶段，低中档8位单片机（1974~1978年）；
第三阶段，高档8位单片机（1978~1982年）；
第四阶段，16位和超8位单片机（1982年至今）。
单片机将向大容量、高性能、低电压、低功耗、低价格以及外围接口电路内装化等方向发展。
1.4单片机的特点和应用
1.4.1单片机的特点
集成度高、控制功能强，结构合理（大多采用Harvard结构），抗干扰能力强，指令丰富。
1.4.2单片机的应用
工业控制、机电一体化设备、智能仪器仪表、信息通信技术、家用电器。
1.4.3单片机应用实例
以遥控及数字调谐电视接收机应用为例
1.5MCS-51系列单片机
表1.4MCS-51系列单片机分类表
在课堂上，以提问的形式完成课本10页1-1、1-2、1-4、1-5、1-8、1-10练习题。
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