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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ),,,,,,單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用,,前言,一、為什么要開這門課,?,,二、為什么選擇,MCS-51,單片機(jī),?,,三、單片機(jī)和其他課程的關(guān)系,,四、如何學(xué)好本課程,?,,五、課程內(nèi)容,,六、要求,,一、為什么要開這門課,?,電專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。,,廣泛的應(yīng)用：,,,在控制與檢測(cè)方面,,,是一個(gè)重要的分支（單片機(jī)與,PLC,）,,作為開發(fā)新產(chǎn)品和改造老產(chǎn)品的首選微機(jī)系統(tǒng),,作為,高級(jí)工程技術(shù)人員,必須掌握。,,二、為什么選擇,MCS-51,單片機(jī),?,歷史長(zhǎng)、應(yīng)用廣、技術(shù)成熟

2、,,兼容性好,,現(xiàn)在的單片機(jī)集成度高，主要是軟件編程,,作為檢測(cè)與控制，8位機(jī)是主流,,,三、和其他課程的關(guān)系,電路,,電子----數(shù)字與模擬,,（后續(xù)課程的基礎(chǔ)）,,控制與檢測(cè)技術(shù),,（專業(yè)課）,,,四、如何學(xué)好本課程,?,熱愛—關(guān)鍵,,基礎(chǔ)—保證,,關(guān)注與交流—加快,,實(shí)驗(yàn)—重要的一步,,動(dòng)手—掌握應(yīng)用技術(shù)的前提,,,五、課程內(nèi)容,共分,12,章內(nèi)容：,,微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器基礎(chǔ),,輸入,/,輸出接口基礎(chǔ)、單片機(jī)基礎(chǔ),,程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)應(yīng)用、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、,I/O,口擴(kuò)展、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)的,C,語言設(shè)計(jì),,六、要求：,認(rèn)真：,上課認(rèn)真,,作業(yè)認(rèn)真,,交流：,和老師的交流,,同學(xué)之間

3、的交流,,第,1,章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),,,,主要介紹,微型計(jì)算機(jī),的基本問題,,（,Micro Computer---,MC,),,,1,．,1,微型計(jì)算機(jī)概述,,1,．,2,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,1,．,3,數(shù)字電路基礎(chǔ),,1,．,4,計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼,,,,,1,．,1,微型計(jì)算機(jī)概述,一、發(fā)展,,二、分類,,三、特點(diǎn),,四、應(yīng)用,,五、發(fā)展趨勢(shì),,一、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,六個(gè)時(shí)期：,,第一時(shí)期（,1971,～,1973,年）,,4,位或,8,位,低檔微處理器和微機(jī)；,,,第二時(shí)期（,1973,～,1977,年）,,8,位,中高檔微處理器和微機(jī)；,,,第三時(shí)期（,1978,～,1984,年

4、）,,16,位,微處理器和微機(jī)；,,,,第四時(shí)期（,1985,～,1992,年）,,32,位,微處理器和微機(jī)；,,,第五時(shí)期（,1993,～,1999,年）,,超級(jí),32,位,Pentium,微處理器和微機(jī),,第六時(shí)期（,2000,年以后）,,新一代,64,位,微處理器,Merecd,和微機(jī),,二、,MC,的分類,共有,4,種分類方法。,,1,按微處理器的位數(shù)（字長(zhǎng)）分,,4,位機(jī)、,8,位機(jī)、,16,位機(jī)、,32,位機(jī)、,64,位機(jī),,2,按微型計(jì)算機(jī)的用途分,,通用機(jī)和專用機(jī)兩類,,,3,、按微型計(jì)算機(jī)的檔次分,,低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī),,4,、按微型計(jì)算機(jī)的組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模分,,單片機(jī)

5、、單板機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī),,,三、,MC,特點(diǎn),（,1,）體積小、重量輕、功耗低,,（,2,）可靠性高、使用環(huán)境條件要求低,,（,3,）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便、適應(yīng)性強(qiáng),,（,4,）性能價(jià)格比高,,四、,MC,應(yīng)用,（,1,）科學(xué)計(jì)算,,（,2,）數(shù)據(jù)處理和與信息管理,,（,3,）,CAD,、,CAM,、,CAA,和,CAI,的應(yīng)用,,（,4,）過程控制和儀器儀表智能化,,,（,5,）軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,,（,6,）多媒體系統(tǒng)和信息高速公路,,（,7,）家用電器和家庭自動(dòng)化,,（,8,）人工智能的應(yīng)用,,五、,MC,發(fā)展趨勢(shì),多級(jí)流水線結(jié)構(gòu),,芯片上存儲(chǔ)器管理技術(shù),,虛擬存儲(chǔ)技術(shù),,并行處理的哈佛

6、結(jié)構(gòu),,RISC,結(jié)構(gòu),,整片集成技術(shù),,1,．,3,數(shù)字電路基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)由大量的數(shù)字電路組成，它所處理的是二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，即只有,0,和,1,兩種狀態(tài)信號(hào)。,,所有的數(shù)據(jù)、程序和各種邏輯控制部分都是由大量能記錄這兩種狀態(tài)的電子器件和能實(shí)現(xiàn),0,、,1,基本邏輯控制的單元組成的。,,這種基本的邏輯控制電路包括,邏輯門電路,、,組合邏輯電路,（編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等）和,時(shí)序電路,（觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器等）。,,包括：,一、基本的門電路,,二、三態(tài)門與緩沖器,,三、觸發(fā)器與鎖存器,,,一、基本的門電路,在數(shù)字電路中，所謂“門”就是實(shí)現(xiàn)一些基本邏輯關(guān)系的電路。,,最基本的邏輯關(guān)系可歸納為,

7、與、或、非,三種，所以最基本的邏輯門為,與門、或門和非門,。,,,1,．“與”邏輯關(guān)系及與門電路,,2,．“或“邏輯關(guān)系及或門電路,,3,．“非”邏輯關(guān)系及非門（反相器）,,二、三態(tài)門與緩沖器,三態(tài)門有三種輸出狀態(tài)，即高電平（,1,），低電平（,0,）和高阻態(tài)，其中高阻態(tài)也稱為浮空狀態(tài)。,,,,,典型的,TTL,三態(tài)門集成電路,：,常用的三態(tài)門芯片有,74LS240,、,241,、,242,、,244,、,245,、,366,、,367,等。,,,如：,74LS244,、,74LS245,,,,,,三、觸發(fā)器與鎖存器,觸發(fā)器是一種具有記憶功能的器件，有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示,1,和,0,。,,

8、在數(shù)字電路中，常用來構(gòu)成寄存器、計(jì)數(shù)器等部件。,,觸發(fā)器有多種形式，常用的有,R-S,觸發(fā)器、,D,觸發(fā)器、,J-K,觸發(fā)器及,T,觸發(fā)器等。以計(jì)算機(jī)中常用的,D,觸發(fā)器,為例說明觸發(fā)器的工作原理。,,,,,D,觸發(fā)器工作波形：,,,,,1,．,2,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),一、微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu),,二、微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,三、微型計(jì)算機(jī)的主要術(shù)語及性能指標(biāo),,,一、微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu),MC,機(jī)是由,硬件,和,軟件,兩大部分組成。,,硬件,是指為組成計(jì)算機(jī)而有機(jī)聯(lián)系的電子、電磁、機(jī)械、光學(xué)的元件、部件或裝置的總和，它是有型的物理實(shí)體。,,軟件,是相對(duì)于硬件而言的，從狹義的角度看，軟件

9、包括計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需要的各種程序；而從廣義角度講，軟件還包括手冊(cè)、說明書和有關(guān)資料。,,1,、硬件基本結(jié)構(gòu),,MC,由,運(yùn)算器,、,控制器,、,存儲(chǔ)器,、,輸入設(shè)備,及,輸出設(shè)備,五大部分組成。,,,運(yùn)算器,+,控制器,+,存儲(chǔ)器,=,主機(jī),；,,輸入,+,輸出設(shè)備則稱為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備（簡(jiǎn)稱“,外設(shè),”）；,,運(yùn)算器,+,控制器,=,中央處理單元,CPU,（Central Process Unit）。,,2,．微型計(jì)算機(jī)的軟件,計(jì)算機(jī)能夠脫離人的直接控制而自動(dòng)地操作與運(yùn)算，還必須要有軟件。,,軟件是指使用和管理計(jì)算機(jī)的各種程序（,Program,），而程序是由一條條,指令,（,Instruct

10、ion,）組成的。,,程序的集合構(gòu)成了計(jì)算機(jī)中的,軟件系統(tǒng)。,,（,1,）指令,控制計(jì)算機(jī)完成各種操作的命令稱為指令。,,例如：,ADD A,，,#38,,指令分成,操作碼,和,操作數(shù),兩大部分。,,操作碼,表示該指令執(zhí)行何種操作，,操作數(shù),表示參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址。,,（,2,）程序,為了計(jì)算一個(gè)數(shù)學(xué)式，或者要控制一個(gè)生產(chǎn)過程，需要事先制定計(jì)算機(jī)的計(jì)算步驟或操作步驟。計(jì)算步驟是由一條條指令來實(shí)現(xiàn)的。這種一系列指令的有序集合稱為程序。編制程序的過程稱為程序設(shè)計(jì)：例如，計(jì)算,63+56+36+14=,？ 編制的程序如下：,,,MOV A,，,#63,,ADD A,，,#5

11、6,,ADD A,，,#36 ADD A,，,#14,,（,3,）匯編語言、高級(jí)語言和機(jī)器語言,匯編語言與機(jī)器語言的對(duì)照：,,MOV A,，,#63 0111 0100,,0011 1111,,ADD A,，,#56 0010 0100,,0011 1000,,ADD A,，,#36 0010 0100,,0010 0100,,ADD A,，,#14,,0010 0100,,0000 1110,,,（,4,）匯編、編譯與解釋程序,,3,．硬件和軟件的關(guān)系,微機(jī)系統(tǒng)是硬件和軟件有機(jī)結(jié)合的整體。計(jì)算機(jī)的硬件和軟件是密可不分

12、但又相互獨(dú)立的。,,硬件是基礎(chǔ),,軟件是靈魂,,二、微處理器、,MC,、,MC,系統(tǒng),微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是不同的概念，有必要對(duì)它們加以說明。,,1,、微處理器,--CPU,微處理器是利用微電子技術(shù)將計(jì)算機(jī)的核心部件（運(yùn)算器和控制器）集中做在一塊集成電路上的一個(gè)獨(dú)立芯片。它具有解釋指令、執(zhí)行指令和與外界交換數(shù)據(jù)的能力。,,無論那種,CPU,，其內(nèi)部基本組成總是大同小異，其內(nèi)部包括三部分：運(yùn)算器、控制器、內(nèi)部寄存器陣列（工作寄存器組）,,,典型微處理器結(jié)構(gòu)圖,：,,,（,1,）運(yùn)算器：,,算術(shù)邏輯運(yùn)算單元和累加器、標(biāo)志寄存器、二十進(jìn)制調(diào)整電路,,（,2,）控制器：,,控制器包括

13、指令寄存器,IR,、指令譯碼器,ID,和定時(shí)與控制電路三部分。,,（,3,）內(nèi)部寄存器陣列,,（,4,）程序計(jì)數(shù)器,,功能：,可以進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算；,,可保存小量數(shù)據(jù)；,,能對(duì)指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作；,,能和存儲(chǔ)器、外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；,,提供整個(gè)系統(tǒng)所需要的定時(shí)和控制；,,可以響應(yīng)其他部件發(fā)來的中斷請(qǐng)求,,使用：,,內(nèi)部的寄存器,---,名字（符號(hào)）、大小、特殊性,,,（關(guān)鍵是使用）,,,2,、微型計(jì)算機(jī),由：,CPU,、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（,I/O）,口電路構(gòu)成，各部分之間通過總線（,Bus）,連接。,,（,1,）,CPU,：,CPU,是微型計(jì)算機(jī)的核心，它的性能決定了整個(gè)微型計(jì)算的

14、各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。,,微處理器本身不能構(gòu)成獨(dú)立工作的系統(tǒng)，也不能獨(dú)立執(zhí)行程序，必須配上,存儲(chǔ)器、外部輸入,/,輸出接口,構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)方能工作。,,（,2,）存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器是微型計(jì)算機(jī)的重要組成部分，是用來存放程序和數(shù)據(jù)的，,計(jì)算機(jī)有了存儲(chǔ)器才具備記憶的能力。,,存儲(chǔ)器是由存儲(chǔ)器單元組成的,—,由地址確定。,,從應(yīng)用的角度講，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，,CPU,對(duì)存儲(chǔ)器的操作只有“,讀”和“寫,”操作。,,（,3,）輸入,/,輸出接口電路,輸入,/,輸出接口作,橋梁,，起到,信息轉(zhuǎn)換與協(xié)調(diào),的作用。,,從應(yīng)用的角度講，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，,CPU,對(duì),I/O,口的操作只有“,讀”和“寫,” 。,,操作時(shí)對(duì),端口

15、號(hào),的操作。,,（,4,）總線,所謂總線，就是在微型計(jì)算機(jī)各芯片之間或芯片內(nèi)部各部件之間傳輸信息的一組公共通信線 。,,微型計(jì)算機(jī)總線的種類非常多，可分為內(nèi)部總線、元件級(jí)總線、系統(tǒng)總線、外部總線四大類。,,在微型計(jì)算機(jī)中使用比較多的是元件級(jí)總線。,,計(jì)算機(jī)元件級(jí)總線包括,地址總線,AB,（,Address Bus,）、數(shù)據(jù)總線,DB,（,Data Bus,）、控制總線,CB,（,Control Bus,）,三種。,,,地址線總線：,,三態(tài)單向,A15,～,A0 1K=1024,,數(shù)據(jù)線：,,三態(tài)雙向,D7,～,D0,,控制線：,,/RD,、,/WR,、,,三態(tài)門,,3,、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以微

16、型計(jì)算機(jī)為主體，配上外部輸入/輸出設(shè)備、外圍設(shè)備、電源、系統(tǒng)軟件一起構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)，稱為,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,,,三、常用的術(shù)語,二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制,,位、字節(jié)、半字節(jié)、字,,字長(zhǎng),,CPU,、存儲(chǔ)器、,I/O,口,,總線：,AB,、,DB,、,CB,,地址空間、,I/O,口口地址,,,1,．,4,計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼,計(jì)算機(jī)在工作過程中就是對(duì)數(shù)據(jù)的處理。,,計(jì)算機(jī)是一個(gè)典型的數(shù)字化設(shè)備，它只能識(shí)別,0,和,1,，所有的計(jì)算機(jī)都是以二進(jìn)制數(shù)的形式進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作的。,,一、,計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及轉(zhuǎn)換,,二、,帶符號(hào)數(shù)的表示,,三、,計(jì)算機(jī)中常用的編碼,,,,一、數(shù)制及轉(zhuǎn)換,1,、 計(jì)算機(jī)中

17、的數(shù)制,,二進(jìn)制：0、1,,十六進(jìn)制：0-9、,A-F,,十進(jìn)制：0-9,,分別后綴,B,、,H,、,D,,運(yùn)算時(shí)分別為,:,,逢,2,進(jìn),1,、逢,10,進(jìn),1,、逢,16,進(jìn),1,,三者的關(guān)系：,P19,表,1-4,,2,不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,（1）二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù),,非常方便。,P19,表,1-4,,4,位二進(jìn)制數(shù)可用,1,位十六進(jìn)制數(shù)表示。如：,,,,（,2,）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù),十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)十分簡(jiǎn)單，只需將十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開即可。如：,,1F3DH=1×16,3,+15×16,2,+3×16,1,+13×16,0,=1×4096+15×256+3×16+13×1,

18、,=4096+3840+48+13,,=7997,,（,3,）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù),十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)：,,可用,除,16,取余數(shù)法,，即用,16,不斷去除待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)，直到商等于零為止。將所得的各次余數(shù)，依,倒序排列,，即可得到所轉(zhuǎn)換的十六進(jìn)制數(shù)。如將,38947,轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，其方法及算式如下：,,,,即38947=9823H。,,,,十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)：,,采用乘,16,取整的方法進(jìn)行 。,,0.7875,十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，其方法和算式如下：,,可得,0.7875D=0.C99H,,二、帶符號(hào)數(shù)的表示,1,．機(jī)器數(shù)與真值,,2,．機(jī)器數(shù)的原碼、反碼、

19、補(bǔ)碼,,3,．帶符號(hào)數(shù)溢出及其判斷方法,,1,．機(jī)器數(shù)與真值,在計(jì)算機(jī)中，用二進(jìn)制數(shù)表示有符號(hào)數(shù)，用最高位表示符號(hào)，其余的為數(shù)值位，這樣一組連同符號(hào)也編碼化的二進(jìn)制數(shù)稱為,機(jī)器數(shù)；,,對(duì)于正數(shù)，最高位規(guī)定為“,0”,，對(duì)于負(fù)數(shù)，最高位為“,1”,，,,機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)值大小稱為機(jī)器數(shù)的,真值。 如：,P21,例,,2,．機(jī)器數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼,（,1,）原碼：,,對(duì)于帶符號(hào)數(shù)來說，用最高位表示數(shù)的正負(fù)，其余各位表示數(shù)的絕對(duì)值，這種表示方法稱為,原碼表示法,，即僅將符號(hào)位數(shù)字化表示為,0,或,1,，數(shù)的絕對(duì)值與符號(hào)一起編碼，或者稱為,“符號(hào),-,絕對(duì)值”,的編碼。,,原碼表示的特點(diǎn)：,① 最高

20、位為符號(hào)位，正數(shù)為,0,，負(fù)數(shù)為,1,；,,②,8,位二進(jìn)制原碼表示數(shù)的范圍是,-127,～,+127,，十六位二進(jìn)制原碼表示數(shù)的范圍是,-32767,～,+32767,；,,③,0,的原碼有兩種表示方法，即,+0,和,-0,，設(shè)字長(zhǎng)為,8,位：,,,[+0],原,=00000000B,,[-0],原,=10000000B,,（,2,）反碼：,正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位為,1,，其數(shù)值部分按位取反。,,求,-56H,反碼的過程如下：,,對(duì)應(yīng)的原碼為,1 101 0110B,；按位求反后為,1 010 1001B,，即,-56H,的反碼為,1010 1001B,。,,,反碼的特點(diǎn)：,

21、① 反碼表示法中，最高位仍為符號(hào)位，正數(shù)為,0,，負(fù)數(shù)為,1,；,,② “,0”,有兩種表示方法：,,當(dāng)字長(zhǎng)是,8,位時(shí)，,[+0],反,=00000000B,，,[-0],反,=11111111B,,③ 8,位二進(jìn)制反碼表示數(shù)的范圍是,-127,～,+127,。,,④ 正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位為,1,，其數(shù)值部分按位取反。,,（,3,）補(bǔ)碼：,在計(jì)算機(jī)內(nèi)，帶符號(hào)數(shù)并不是用反碼表示，而是用補(bǔ)碼表示 。,,例：,56H-23H=56H-23H+100H,,=56H+100H-23H,,=56H+0DDH,,=1 33H,,=33H,,,,正數(shù)的補(bǔ)碼與反碼、原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于

22、它的反碼加,1,。,,補(bǔ)碼的特點(diǎn)：,,① 補(bǔ)碼表示中，最高位仍為符號(hào)位，正數(shù)為,0,，負(fù)數(shù)為,1,；,,②,0,僅有一種表示方法，即,[+0],補(bǔ),=[-0],補(bǔ)；,,,③,8,位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是,-128,～,+127,，十六位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是,-32768,～,+32767,；對(duì)于同一個(gè)數(shù)，作為,8,位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼和作為,16,位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼不同，這一點(diǎn)要特別注意。,,④ 注意：對(duì)于,8,位二進(jìn)制數(shù),10000000B,，若為補(bǔ)碼表示為,[-128],補(bǔ)，若為原碼表示,[-0],原，若為反碼表示為,[-127],反；,,,P24,表,1-5,,從表,1-5,可以看出，,

23、8,位二進(jìn)制數(shù)，,,無符號(hào)數(shù),表示范圍是,0,～,255,；,,有符號(hào)數(shù)：,,原碼表示范圍,-127,～,+127,；,,反碼表示范圍是,-127,～,+127,；,,補(bǔ)碼表示范圍是,-128,～,+127,。,,3,．帶符號(hào)數(shù)溢出及其判斷方法,如前所述，帶符號(hào)數(shù)表示方法都有一定的范圍，對(duì)于,8,位的原碼、反碼和補(bǔ)碼表示的范圍分別為：,,原碼,-127,～,+127,（,0FFH,～,7FH,）,,反碼,-127,～,+127,（,80H,～,7FH,）,,補(bǔ)碼,-128,～,+127,（,80H,～,7FH,）,,當(dāng),8,位帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超過以上范圍時(shí)，就會(huì)出生,溢出,。,,,在微型計(jì)算

24、機(jī)中所有帶符號(hào)的數(shù)都是用補(bǔ)碼表示的。,,所謂溢出,，是指帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼加、減運(yùn)算的結(jié)果超出了補(bǔ)碼表示的范圍。若發(fā)生了溢出，則帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果必然是錯(cuò)誤的。,,（,2,）判斷溢出的方法,兩種方法：,,結(jié)果分析；,X=01000000B,，,Y=01000001B,,X+Y=,？,,利用最高位和次高位的進(jìn)位,/,借位狀態(tài)進(jìn)行“異或”來判斷的,。,,在微機(jī)中，可用多字節(jié)表示更大的數(shù)，避免產(chǎn)生溢出錯(cuò)誤。,,四、計(jì)算機(jī)中常用的編碼,,目前計(jì)算機(jī)中最常用的兩中編碼：,,美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（,ASCII,碼,）,,二,—,十進(jìn)制編碼（,BCD,碼,）。,,1,．美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（,ASCII,碼）,

25、P311,附錄,A,,如“,8”,的,7,位,ASCII,碼,0111000B,,奇校驗(yàn),ASCII,碼為,00111000B,；,,偶校驗(yàn),ASCII,碼為,10111000B,；,,2,、,BCD,碼,二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù),,0,～,9,,A,～,F,非法,,一個(gè)字節(jié),---8,位,,壓縮與非壓縮,,強(qiáng)調(diào)：,計(jì)算機(jī)只認(rèn)二進(jìn)制數(shù)，并不認(rèn)什么十六、十、,ASCII,、,BCD,碼等,,其他數(shù)的大小和性質(zhì)需要人來分析,,1111 1111B,多大？什么性質(zhì)的數(shù)？,,無符號(hào)：,255,,帶符號(hào)：負(fù)數(shù),-1,,BCD,碼：無效,,ASCII,碼： “,DEL”,鍵的,ASCII,碼,,總結(jié)：,本章從

26、微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展開始，對(duì)微機(jī)的基本概念、硬件結(jié)構(gòu)、工作原理、系統(tǒng)組成、應(yīng)用特點(diǎn)等知識(shí)作了相應(yīng)的概述；介紹了計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法，重點(diǎn)介紹了二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)指數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的相關(guān)概念及各類數(shù)制之間相互轉(zhuǎn)換的方法、無符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)的機(jī)器內(nèi)部表示、,BCD,碼和,ASCII,碼等。通過本章的學(xué)習(xí)，要重點(diǎn)掌握以下幾個(gè)方面：,,① 微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)：,CPU,、存儲(chǔ)器、,I/O,口、總線；,,② 微型計(jì)算機(jī)的軟件：源程序、匯編（編譯）程序、目標(biāo)程序；,,③ 計(jì)算機(jī)的數(shù)值及轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)；,,④ 帶符號(hào)數(shù)的表示：原碼、反碼、補(bǔ)碼；,,⑤ 計(jì)算機(jī)中的常用的編碼：,ASCII,

27、碼、,BCD,碼。,,本章是微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。,,第,2,章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器基礎(chǔ),,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的器件，是微機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分。計(jì)算機(jī)的工作依賴于存儲(chǔ)器中的程序和數(shù)據(jù)。包括：,,2,．,1,存儲(chǔ)器系統(tǒng),,2,．,2,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述,,2,．,3,典型存儲(chǔ)器芯片介紹,,2,．,4,堆棧,,,2,．,1,存儲(chǔ)器系統(tǒng),,2,．,2,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述,一、分類,,二、存儲(chǔ)器芯片的一般結(jié)構(gòu),,三、主要性能指標(biāo),,四、存儲(chǔ)器地址空間的結(jié)構(gòu)形式,,一、分類,1,．按用途分,,內(nèi)部存儲(chǔ)器,,外部存儲(chǔ)器,,,2,．按存儲(chǔ)器性質(zhì)分,,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,RAM,,只讀存儲(chǔ)器,ROM,,,,,

28、二、存儲(chǔ)器芯片的一般結(jié)構(gòu),由存儲(chǔ)體、地址譯碼器、控制邏輯電路、數(shù)據(jù)緩沖器,4,部分組成,,,三、主要性能指標(biāo),存儲(chǔ)容量、存取速度、功耗 、可靠性 、性能,/,價(jià)格比,,,存儲(chǔ)容量：,,存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù),×,每個(gè)單元的存儲(chǔ)位數(shù),,,四、存儲(chǔ)器地址空間的結(jié)構(gòu)形式,存儲(chǔ)器用于存放程序與數(shù)據(jù)。,,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由一個(gè)個(gè)單元組成，每個(gè)單元有一個(gè)編號(hào)（稱為地址），一個(gè)單元存放一個(gè),8,位的二進(jìn)制數(shù)（一個(gè)字節(jié)）。,,計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器地址空間有兩種結(jié)構(gòu)形式：,普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu),。,,,,2,．,3,典型存儲(chǔ)器芯片介紹,一、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,(SRAM),,二、紫外線擦除可編程,ROM(EPROM,）,,三、電

29、擦除可編程,ROM(EEPROM),,,一、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,(SRAM),,二、紫外線擦除可編程,ROM(EPROM,,,三、電擦除可編程,ROM(EEPROM)98C64,,,,A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0,,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,,可用十六進(jìn)制數(shù)表示為：,,0000H,～,1FFFH,。,,2,．,4,堆棧,微型計(jì)算機(jī)中的堆棧是讀寫存儲(chǔ)器,RAM,中的一個(gè)特殊區(qū)域，是一組按照,“先進(jìn)后出”,的方式工作的、用于暫存信息的存儲(chǔ)單元。,,所謂,堆棧,是在存儲(chǔ)器中開辟

30、一個(gè)區(qū)域，用來存放需要暫時(shí)保存的數(shù)據(jù)。,,,1,．堆棧的作用,,2,．堆棧操作,堆棧有兩種操作方式。,,將數(shù)據(jù)送入堆棧稱為,推入操作,，又叫,壓入操作,，如推入指令,PUSH A,執(zhí)行把累加器,A,內(nèi)容推入堆棧的操作。,,把堆棧中內(nèi)容取出來的操作稱為,彈出操作，,如彈出指令,POP A,執(zhí)行把棧頂內(nèi)容送回,A,的操作。,,,3,．堆棧指針,,4,．注意,（,1,）先進(jìn)入的內(nèi)容要后彈出，保證返回寄存器的內(nèi)容不發(fā)生錯(cuò)誤。如：,,PUSH A,,PUSH B,,POP A,,POP B,,,（,2,）,PUSH,和,POP,的指令要成對(duì)，若不匹配的話，會(huì)造成返回主程序的地址出錯(cuò)。如：,,PUSH A

31、,,PUSH B,,···,,POP B,,RET,,本章小結(jié),① 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類：,SRAM,、,EPROM,、,EEPROM,、,Flash Memory,；,,② 存儲(chǔ)器的主要指標(biāo)：存儲(chǔ)器容量、存儲(chǔ)容量和地址線的關(guān)系；,,③ 典型的存儲(chǔ)器芯片：,SRAM6264,、,EPROM2764,、并行,EEPROMNMC98C64A,；,,④ 堆棧：作用、操作、堆棧指針。,,,,,第,3,章 輸入,/,輸出接口基礎(chǔ),,3,．,1 MC,接口與接口技術(shù),,3,．,2 CPU,與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式,,3,．,3,串行通信,,3,．,4,中斷,,3,．,5,可編程的定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,,3,．

32、,1,微型計(jì)算機(jī)接口與接口技術(shù),MC,中接口是必須的。,,MC,接口包括硬件接口的設(shè)計(jì)和編制使這些電路按要求工作的驅(qū)動(dòng)程序。,,一、接口的基本概念,,二、,I/O,接口的端口及編址,,三、,I/O,接口的發(fā)展,,一、接口的基本概念,所謂接口，就是指兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間、,計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間,、計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件之間起連接作用的邏輯電路，是,CPU,與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。,,接口是連接,CPU,和外設(shè)之間的一個(gè),橋梁,。,,1,．,MC,接口和,I/O,設(shè)備之間的信號(hào),把計(jì)算機(jī)與外設(shè)間的這種交換數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制命令的過程統(tǒng)稱為通信,（,Communication,）。,,,MC,與外設(shè)間的信號(hào)：,,

33、,數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息。,,,（,1,）數(shù)據(jù)信息 ：,,,數(shù)字量 、模擬量 、開關(guān)量,,（,2,）狀態(tài)信息：,外設(shè)提供的,,（,3,）控制信息：,,MC,提供給外設(shè)的,,,數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息的含義不同，但都是,數(shù)據(jù),；,,,,在接口中，這三種信息進(jìn)入不同的寄存器：,數(shù)據(jù)緩沖器、狀態(tài)寄存器、控制寄存器。,,,3,．設(shè)置,I/O,接口的原因,（,1,）速度的不匹配,,（,2,）時(shí)序的不匹配,,（,3,）信息格式不匹配,,（,4,）信息類型與電平的不匹配,,4,．接口的功能,（,1,）對(duì)輸入,/,輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖、隔離和鎖存,,（,2,）對(duì)信號(hào)的形式和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行交換與匹配,,（,

34、3,）提供信息相互交換的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào),,（,4,）根據(jù)尋址信息選擇相應(yīng)的外設(shè),,,二、,I/O,接口的端口及編址,1,．端口,,所謂端口，是指,I/O,接口中供,CPU,直接存取訪問的那些寄存器或某些硬件特定電路。,,一個(gè),I/O,接口總要包括若干個(gè)端口。,,2,．端口編址方式,,（,1,）端口統(tǒng)一編址,,,(2),端口獨(dú)立編址,,三、,I/O,接口的發(fā)展,（,1,）簡(jiǎn)單接口,,（,2,）可編程接口,,（,3,）智能接口和通用外圍接口,,（,4,）功能接口板,,,總之，,MC,接口技術(shù)發(fā)展較快，正沿著提高集成度、增強(qiáng)功能、加大靈活性、適應(yīng)性、提高智能化程度的道路發(fā)展，將給用戶帶來更大的方便。,

35、,3,．,2 CPU,與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式,外圍設(shè)備與微機(jī)之間的信息傳送實(shí)際上是,CPU,與接口之間的信息傳送。傳送的方式不同，,CPU,對(duì)外設(shè)的控制方式不同，從而使接口電路的結(jié)構(gòu)及功能也不同。,,MC,和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送有四種方式，即,無條件方式、查詢方式、中斷方式、直接存儲(chǔ)器存取方式（,DMA,方式）。,,一、無條件傳輸方式,,,二、程序查詢傳輸方式,對(duì)應(yīng)條件傳送，一個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程由３個(gè)環(huán)節(jié)組成：,,①,CPU,從接口中讀出狀態(tài)字；,,②,CPU,檢測(cè)狀態(tài)字的對(duì)應(yīng)位是否滿足“就緒”條件，如果不滿足，則回到前一步讀出狀態(tài)字；,,③ 如果狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“就緒”狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。,,,

36、,,三、中斷傳輸方式,,在中斷傳送方式下，外設(shè)具有申請(qǐng),CPU,服務(wù)的主動(dòng)權(quán)，當(dāng)輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好或者輸出設(shè)備可以接收數(shù)據(jù)時(shí)，便可以向,CPU,發(fā)中斷請(qǐng)求，使,CPU,暫時(shí)停下目前的工作而和外設(shè)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，等輸入操作或者輸出操作結(jié)束以后，,CPU,繼續(xù)進(jìn)行原來的工作,。,,四、,DMA,傳輸方式,DMA,方式也要利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線來傳送數(shù)據(jù)。原先這些總線是由,CPU,管理的，但當(dāng)外設(shè)需要利用,DMA,方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，接口電路可以向,CPU,提出請(qǐng)求，要求,CPU,讓出對(duì)總線的控制權(quán)，用一種稱為,DMA,控制器的專用硬件接口電路來取代,CPU,臨時(shí)接管總線，控制外

37、設(shè)和存儲(chǔ)器之間直接進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳送，而不要,CPU,進(jìn)行干預(yù)。,,3,．,3,串行通信,并行通信與串行通信：,,包括：,一、串行通信數(shù)據(jù)傳送的方向,,二、串行通信的方式,,三、串行接口芯片,UART,和,USART,,四、調(diào)制解調(diào)器,,一、串行通信數(shù)據(jù)傳送的方向,單工、半雙工、全雙工,,,二、串行通信的方式,常用的通信方式有兩種：同步方式和異步方式，也稱同步通信和異步通信。,,1,．異步通信,,,,例如，傳送一個(gè),7,位的,ASCII,碼字符，再加上一個(gè)起始位、一個(gè)奇偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位組成的一幀共,10,位。傳輸字符“,E”,的,ASCII,碼的波形。,,,2,．同步通信,,3,比較,①

38、從硬件設(shè)備的要求看,,② 從數(shù)據(jù)的傳輸效率看,,4,．串行傳送速率,--,波特率,所謂的,波特率，,是指每秒鐘內(nèi)所傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為波特（,Bd,），實(shí)際上它是傳送每一位信息所用時(shí)間內(nèi)的倒數(shù)。,,如果一個(gè)串行字符由１個(gè)起始位，７個(gè)數(shù)據(jù)位，１個(gè)奇偶校驗(yàn)位和１個(gè)停止位等,10,個(gè)數(shù)位構(gòu)成，每秒鐘傳送,120,個(gè)字符，則實(shí)際傳送的波特率為：,,10,位,/,字符,×120,字符,/,秒＝,1200,位,/,秒＝,1200,波特,,傳送每位信息所占用的時(shí)間：,,１秒,/1200,＝,0.833,毫秒,,常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率：,110,、,300,、,600,、,1000,、,1200,、,240

39、0,、,4800,、,9600,和,19200,波特。它也是國(guó)際上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波特率。同步傳送的波特率高于異步方式，可達(dá)到,64000,波特。,,三、串行接口芯片,UART,和,USART,,由于計(jì)算機(jī)是按并行方式傳送數(shù)據(jù)的，當(dāng)它采用串行方式與外部通信時(shí)，必須進(jìn)行串并行變換。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需通過并行輸入、串行輸出移位寄存器將,CPU,送來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)后，再?gòu)拇袛?shù)據(jù)線上發(fā)送出去；接收數(shù)據(jù)時(shí)，則需經(jīng)串行輸入、并行輸出移位寄存器，將接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后送到,CPU,去。,,異步收發(fā)器,UART,、,,通用同步異步收發(fā)器,USART,。,,四、調(diào)制解調(diào)器,,１．幅度調(diào)制,,２

40、．頻率鍵移調(diào)制（,FSK,）,,3,．,4,中斷,中斷技術(shù)是,MC,在實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制中不可缺少的一個(gè)很重要的技術(shù)。而中斷系統(tǒng)是為,MC,具有對(duì)外界異步發(fā)生的事件能夠及時(shí)處理的功能而設(shè)置的。,,一臺(tái),MC,的中斷系統(tǒng)是否完善，是反映其功能強(qiáng)弱的一個(gè)重要標(biāo)志。,,,一、概述,,二、中斷處理過程,,一、概述,（,1,）中斷,---,過程（主程序與中斷程序）,,（,2,）中斷源：內(nèi)部與外部（硬件）,,（,3,）中斷申請(qǐng)（中斷請(qǐng)求）、中斷響應(yīng),,（,4,）中斷服務(wù)程序、中斷服務(wù)程序入口地址,,（,5,）可屏蔽中斷與非屏蔽中斷,,（,6,）中斷的開放與禁止,,（,7,）中斷優(yōu)先級(jí)與中斷嵌套,,,二、中

41、斷處理過程,（,1,）中斷請(qǐng)求,,（,2,）中斷優(yōu)先權(quán)判別,,（,3,）中斷響應(yīng),,（,4,）中斷處理,,（,5,）中斷返回,,,3,．,5,可編程的定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,計(jì)算機(jī)在工作過程，需要知道從某個(gè)時(shí)間開始經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間之后做什么；或從某個(gè)時(shí)間開始，記幾個(gè)數(shù)之后做什么。,,一、概述,,二、可編程定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器工作原理,,一、,概述,1,．定時(shí)和計(jì)數(shù)是同一回事,,,都是一個(gè)計(jì)數(shù)的問題。,,2,．系統(tǒng)定時(shí)的分類,,（,1,）軟件定時(shí),,（,2,）不可編程的硬件定時(shí),,（,3,）可編程的硬件定時(shí),,二、可編程定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器工作原理,核心部件：計(jì)數(shù)器（加法或減法）,,第,4,章 單片機(jī)概述,

42、一、概述,,二、常用的單片機(jī)產(chǎn)品,,三、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),,四、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)概述,,,,一、概述,1.,定義：,,采用一定的,工藝手段,將,CPU,、存儲(chǔ)器、,I/O,口集成,在一個(gè)芯片上。,,2.,特點(diǎn)：,,抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬 ；,,可靠性高；,,控制功能很強(qiáng)，數(shù)值計(jì)算能力較差；,,指令系統(tǒng)比通用微機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單；,,更新?lián)Q代速度比通用微機(jī)處理器慢多。,,3.,應(yīng)用：,智能儀表中的應(yīng)用,,機(jī)電一體化中的應(yīng)用,,實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用,,軍工領(lǐng)域的應(yīng)用,,分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用,,民用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用,,4.,發(fā)展趁勢(shì),,CPU,的改進(jìn),,存儲(chǔ)器的發(fā)展,,片內(nèi),I/O,的改進(jìn),,外圍電路內(nèi)裝

43、化,,低功耗與工作電壓范圍加寬,,低噪聲與高可靠性技術(shù),,ISP,及,IAP,,二、常用的單片機(jī)產(chǎn)品,,MCS,單片機(jī),,AVR,單片機(jī),,PIC,單片機(jī),,MSP,單片機(jī),,ARM,處理器,,DSP,處理器,,三、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),,,,四、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)概述,,開發(fā)環(huán)境的軟硬件構(gòu)成,,,有關(guān)的軟件平臺(tái)：,PROTEL,：,,PROTEUS,：,,WAVE,：,,KEIL C51,：,,,單片機(jī)的在線編程,,,ISP---,在線系統(tǒng)編程,,IAP---,在線應(yīng)用編程,,,,,第,5,章,MCS-51,系列單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu),,5.1,總體結(jié)構(gòu),,5.2 CPU,,5.3,存儲(chǔ)器,,5.4,硬

44、件資源,,5.5,輔助電路及時(shí)序,,2.1,總體結(jié)構(gòu),包括三個(gè)問題：,,一、系列問題,,二、內(nèi)部結(jié)構(gòu),,三、外部引腳,,四、總線圖,,一、系列問題,講到單片機(jī)都有個(gè)系列問題,,MCS-51,：,,,基本型,,51,子系列,(8031\8051\8751),,,增強(qiáng)型,,52,子系列,(8032\8052\8752),,,特殊型,,,所有的基礎(chǔ)都是,基本型。,,二、內(nèi)部結(jié)構(gòu),P87,8位的,CPU,；,,128,個(gè)字節(jié)的片內(nèi),RAM,；,,4,K,字節(jié)的片內(nèi),ROM,程序存儲(chǔ)器(8031無),,外部的,RAM,和,ROM,的尋址范圍為64,K,,21,個(gè)字節(jié)的專用寄存器,,4個(gè)8位并行,I/O,

45、口,,1,個(gè)全雙工的串行口,,2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,,5個(gè)中斷源、2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí),,111條指令。,,內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：,,三、外部引腳及說明（,P88,）：,P3,口第二功能：,,（,P89,）,,,四、總線圖,,,,,,,,,,,,,2.2 CPU,,CPU,又稱為微處理器,，,是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，它決定了單片機(jī)的重要功能特性。它由,運(yùn)算器,和,控制器,兩大部分組成。,,對(duì),CPU,的使用就是對(duì),CPU,中的寄存器的使用。,,有關(guān)的寄存器,累加器,ACC,,寄存器,B,,程序狀態(tài)字,PSW,（,P91,）,,布爾處理器,C,,程序計(jì)數(shù)器,PC,,數(shù)據(jù)指針,DPTR,,堆棧指針,S

46、P,,2.3,存儲(chǔ)器,從物理結(jié)構(gòu)上可分為,2,部分：,,一、程序存儲(chǔ)器,,1,、編址與訪問,,2,、程序的7個(gè)特殊入口地址,,二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,,,1,、編址與訪問,,2,、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,,3,、特殊功能寄存器塊,,,,一、程序存儲(chǔ)器,,程序存儲(chǔ)器通常存放程序指令、常數(shù)及表格等，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不能修改其中的數(shù)據(jù) 。,,1．編址與訪問（,P93,）,,,2．程序的幾個(gè)特殊地址,:,復(fù)位 0000,H,,外部中斷0 0003,H,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出 000,BH,,外部中斷1 0013,H,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,1,

47、溢出 001,BH,,串行口中斷 0023,H,,（,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2溢出 002,BH,）,,二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則存放緩沖數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可修改其中的數(shù)據(jù)。,,包括,:,,,1,、編址與訪問,,2,、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,,3,、特殊功能寄存器塊,,1．編址與訪問（,P94,）,,,2,、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（,P95,）,,,00H,～,1FH,,20H,～,2FH,,30H,～,7FH,,堆棧：,,片內(nèi),RAM,、初始化時(shí),SP=07H,,向上生長(zhǎng)的,,一般程序的開始：,,MOV SP,，,#60H,,3,、特殊功能寄存器塊（,P96,）,特殊功能寄存

48、器又稱為專用寄存器,,專用于控制、管理片內(nèi)算術(shù)邏輯部件、并行,I/O,口、串行,I/O,口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。,,5.4,硬件資源,一、并行口,,二、中斷系統(tǒng),,三、定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,,四、串行接口,,,一、并行口,在,MCS-51,單片機(jī)內(nèi)部包含有四個(gè)并行的,I/O,口：,,P0,口、,P1,口、,P2,口和,P3,口,,結(jié)構(gòu)與操作,,,1,、,P1,口：,,2,、,P3,口：,,3,、,P0,口：,,4,、,P2,口：,,二、中斷系統(tǒng),,1．中斷源,外部中斷：,外部中斷0,/INT0,,外部中斷1,/INT1,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷：,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0,TF0

49、,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1,TF1,,串行口中斷：,串行口,RI,、,TI,,,2．中斷控制,設(shè)置了4個(gè)專用寄存器用于中斷控制，用戶通過設(shè)置其狀態(tài)來管理中斷系統(tǒng)。,,（,1,）定時(shí)器控制寄存器（,TCON）,,（2）,串行口控制寄存器（,SCON）,（3）,中斷允許控制寄存器（,IE）,,（4）,中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（,IP）,,3,、中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu),優(yōu)先級(jí)排列如下(,從高到低,）：,,外部中斷0,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出,,外部中斷1,,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出,,串行口中斷,,,4,、中斷響應(yīng),中斷服務(wù)程序入口地址：,,外部中斷,0 0003H,,定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,0,溢出,

50、000BH,,外部中斷,1 0013H,,定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,1,溢出,001BH,,串行口,0023H,,,三、定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,包括,2,個(gè),16,位的定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,,,1,、結(jié)構(gòu),,2,、控制寄存器,,3,、工作方式,,1,、結(jié)構(gòu),,2,、控制寄存器,—3,個(gè),（,1,）定時(shí)器控制寄存器（,TCON,）,,,,,（,2,）工作方式控制寄存器（,TMOD,）,,,,,,（,3,）中斷允許控制寄存器（,IE,）,,,,,,,3,、工作方式,—4,種,方式,0,：,13,位,,,,方式,1,：,16,位,,,,方式,2,：初值自動(dòng)裝入的,8,位,,,,方式,3,

51、：,8,位,,,四、 串行接口,1,個(gè)全雙工的串行口。,,,1,、結(jié)構(gòu),,2,、控制寄存器,,3,、工作方式,,,一、結(jié)構(gòu),,,二、控制寄存器,,,三、工作方式,,,5.5,輔助電路及時(shí)序,一、時(shí)鐘電路,,二、復(fù)位電路,,三、時(shí)序,,一、時(shí)鐘電路,,二、復(fù)位電路,,三、時(shí)序,（,1,）振蕩周期,,（,2,）狀態(tài)周期,,（,3,）機(jī)器周期,,（,4,）指令周期,,外部晶振的,2,分頻是,MCS-51,單片機(jī)的內(nèi)部,時(shí)鐘周期,，,6,個(gè)時(shí)鐘周期,構(gòu)成了單片機(jī)的,1,個(gè)機(jī)器周期,。,,,,,第,6,章,MCS-51,單片機(jī)指令系統(tǒng),,6.1,概述,,6.2,指令系統(tǒng)基礎(chǔ),,6.3,指令系統(tǒng),,6.4

52、,偽指令,,6.1,概述,,一、指令和指令系統(tǒng),,二、程序與程序設(shè)計(jì),,三、操作數(shù)的類型,,一、指令和指令系統(tǒng),指令；,,指令系統(tǒng)；,,匯編語言指令格式；,,指令屬性。,,二、程序與程序設(shè)計(jì),編程問題；,,編譯問題；,,機(jī)器碼的存放問題；,,,通過例子說明：,,完成：,30H+45H=,？,,三、操作數(shù)類型,計(jì)算機(jī)在工作過程中，主要是對(duì)數(shù)據(jù)的處理，即對(duì)操作數(shù)的處理。,,操作數(shù)的類型有三種：,,1,．立即數(shù),,2,．寄存器操作數(shù),,3,．存儲(chǔ)器操作數(shù),,6.2,指令系統(tǒng)基礎(chǔ),,一、概述,,二、指令描述約定,,三、尋址方式,,一、概述,111,條指令。,,從功能上分：,,數(shù)據(jù)傳送類指令（,29,條

53、,）,,算術(shù)運(yùn)算類指令（,24,條,）,,邏輯運(yùn)算類指令（,24,條,）,,控制轉(zhuǎn)移類指令（,17,條,）,,位操作類指令（,17,條,）,,,從空間屬性上分：,,單字節(jié)指令（,49,條,）,,雙字節(jié)指令（,45,條,）,,最長(zhǎng)的三字節(jié)指令（,17,條,）,,從時(shí)間屬性上可分：,,單機(jī)器周期指令（,64,條,）,,雙機(jī)器周期指令（,45,條,）,,四機(jī)器周期指令（,2,條,） 。,,二、指令描述約定,Rn、,@,Ri,,direct,,#,data、,#,data16,,addr16、addr11、rel,,bit、,/,bit,,DPTR、A、B、C,,(,X)、,((,X)),,三、尋址方

54、式,,1,、概述,,尋址,就是尋找指令中操作數(shù)或操作數(shù)所在的地址。,,所謂,尋址方式,就是如何找到存放操作數(shù)的地址，把操作數(shù)提取出來的方法 。它是計(jì)算機(jī)的重要性能指標(biāo)之一，也是匯編語言程序設(shè)計(jì)中最基本的內(nèi)容之一。,,2,、尋址方式說明,,立即尋址,,寄存器器尋址,,直接尋址,,寄存器間接尋址,,基寄存器加變址寄存器間接尋址,,相對(duì)尋址,,位尋址,,6.3,指令系統(tǒng),111條指令，,42,種操作助記符，描述,33,種操作功能 。,從功能講,：,,一、數(shù)據(jù)傳送（,29,）,,二、算術(shù)運(yùn)算（,24,）,,三、邏輯操作（,24,）,,四、控制轉(zhuǎn)移（,17,）,,五、位操作（,17,）,,一、數(shù)據(jù)傳送類

55、,(P127),共29條。,,按其操作方式，又可把它們分為三種：,數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)交換,和,棧操作,。,,助記符：,MOV、MOVX、MOVC、,,XCH、XCHD、SWAP、,,PUSH、POP。,,應(yīng)用舉例：,1,、,把片內(nèi),RAM6AH,單元內(nèi)容傳送到片外,RAM300H,單元。,,2,、,把片外,I/O,口,2000H,數(shù)據(jù)讀入片內(nèi),RAM40H,單元。,,3,、,把片外,I/O,口,2000H,數(shù)據(jù)讀入片外,RAM4000H,單元。,,,4,、,把外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,2040H,單元內(nèi)容和片外,RAM2230H,單元互換。,,5,、,已知片內(nèi),RAM50H,單元中存放數(shù)據(jù)為,0AAH,，設(shè)

56、堆棧指針為,30H,，把此數(shù)據(jù)值壓入堆棧，然后再?gòu)椈氐?40H,單元中。,,,6,、,試說明下述程序中每一條指令的作用，已知,A,中內(nèi)容為,34H,。,,MOV R6,，,#29H,,XCH A,，,R6,,SWAP A,,XCH A,，,R6,,二、算術(shù)運(yùn)算類,(P132),加、減、乘、除基本四則運(yùn)算和增量（加1）、減量（減1）運(yùn)算。,,助記符,:,ADD、ADDC、INC、DA,,SUBB、DEC、,,MUL、DIV,共8種操作助記符。,,應(yīng)用舉例：,1,、,將片內(nèi),RAM40H,和,41H,單元內(nèi)容相加，結(jié)果放,42H,。,,2,、,將片外,RAM2000H,和,2

57、001H,單元兩,BCD,碼內(nèi)容相加，結(jié)果放,2002H,。,,3,、,試編寫計(jì)算,1234H+0FE7H,的程序，將和的高,8,位存入片內(nèi),RAM41H,，低,8,位存入,40H,。,,,4,、,把上例中的加法運(yùn)算改為減法，其他要求相同 。,,5,、,設(shè)被加數(shù)存入片內(nèi),RAM30H,～,32H,單元中，加數(shù)存入片內(nèi),RAM40H,～,42H,，低位在前，高位在后，各單元中均為壓縮的,BCD,碼。將結(jié)果之和分別存入,50H,～,52H,單元中。,,6,、,把,R1R0,和,R3R2,中的兩個(gè),4,位,BCD,碼數(shù)相加，結(jié)果送,R5R4,中。,,,7,、,試編寫計(jì)算,17H×68H,的程序，將乘

58、積的高,8,位存入,31H,，低,8,位存入,30H,。,,8,、,設(shè)被減數(shù)和減數(shù)均為壓縮的,BCD,碼，分別存入,R3,、,R4,中，其差值也存入,R3,中 。,,9,、,4,位,BCD,碼減法。,,三、邏輯運(yùn)算類（,P137,）,包括清除、求反、移位及與、或、異或等操作。,,這類指令有：,,CLR、CPL,,RL、RLC、RR、RRC,,ANL、ORL、XRL,,共9種操作助記符。,,應(yīng)用舉例：,1,、,把累加器,A,中低,4,位（高,4,位清,0,）送入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的,3000H,單元。,,,2,、,將累加器,A,的低,4,位的狀態(tài)通過,P1,口的高,4,位輸出。,,,,3,、,編程將

59、片內(nèi),RAM21H,單元的低,3,位和,20H,單元的低,5,位合并為一個(gè)字節(jié)送片內(nèi),RAM30H,，要求,21H,的低,3,位放在高位上。,,,4,、,把在,R4,和,R5,中的兩字節(jié)數(shù)（作為一個(gè)字）取補(bǔ)（高位在,R4,中）,,,四、控制轉(zhuǎn)移類（,P140,）,通過轉(zhuǎn)移類指令實(shí)現(xiàn)判斷的功能。,,控制轉(zhuǎn)移類指令包括：,,無條件轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令,,指令助記符：,AJMP、LJMP、SJMP、JMP,,JZ、JNZ、CJNE、DJNZ,,ACALL、LCALL、RET、RETI、NOP,,共13種操作助記符。,,應(yīng)用舉例：,1,、,將累加器,A,的低,4,位取反,4,次，高,4,位不

60、變，每變換一次從,P1,口輸出。,,2,、,如果累加器,A,中存放待處理命令編號(hào)（,0~7,），程序存儲(chǔ)器中存放著標(biāo)號(hào)為,PMTB,的轉(zhuǎn)移表首地址，則執(zhí)行下面的程序，將根據(jù),A,中命令編號(hào)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理程序。,,,3,、,延時(shí)程序,,DL,：,MOV 30H,，,#03H,,DL0,：,MOV 31H,，,#0F0H,,DL1,：,DJNZ 31H,，,DL1,,DJNZ 30H,，,DL0,,,RET,,五、位操作類（,P144,）,以進(jìn)位標(biāo)志,C,作為累加器,C,。,,要和字節(jié)操作類指令區(qū)別開來。,,指令助記符有：,MOV、CLR、CPL、SETB、ANL、ORL、JC、JNC、JB、

61、JNB、JBC,，,共11種操作助記符。,,應(yīng)用舉例：,1,、,將累加器的,ACC.5,與,00H,位相與后，通過,P1.4,輸出。,,2,、,比較片內(nèi),RAM40H,、,50H,中兩個(gè)無符號(hào)數(shù)的大小，若,40H,中的數(shù)小則把片內(nèi),RAM,中的位地址,40H,置,1,；若,50H,中數(shù)小，則把片內(nèi),RAM,中的位地址,50H,置,1,；若相等則把片內(nèi),RAM,中的位地址,20H,置,1,。,,6.4,偽指令,匯編程序?qū)τ脜R編語言寫的源程序進(jìn)行匯編時(shí)，還要提供一些匯編用的指令，例如要指定程序或數(shù)據(jù)存放的起始地址；要給一些連續(xù)存放的數(shù)據(jù)確定單元等等。但是，這些指令在匯編時(shí)并不產(chǎn)生目標(biāo)代碼，不影響程

62、序的執(zhí)行，所以稱為偽指令,,,ORG,定位偽指令,,DB,定義字節(jié)偽指令,,DW,定義字偽指令,,EQU,賦值偽指令,,END,匯編結(jié)束偽指令,,,,,第,7,章,MCS-51,單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì),,本章介紹了匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本問題，包括：,,7,．1 程序設(shè)計(jì)概述,,7,．2 順序結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì),,7,．3 分支結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì),,7,．4 循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì),,7,．5 查表程序設(shè)計(jì),,7,．,6,子程序設(shè)計(jì),,7,．1 程序設(shè)計(jì)概述,,,,,7,．2 順序結(jié)構(gòu)的程序,,順序結(jié)構(gòu)程序是一種最簡(jiǎn)單、最基本的程序，按照程序編寫的順序逐條依次執(zhí)行，直到程序結(jié)束。這是程序的最基

63、本的形式，任何程序都離不開這種形式。,,例：,將片內(nèi),RAM 20H,單元中,,的數(shù)拆成兩段，每段,4,位，,,并將其分別存入,21H,、,,22H,單元中。低,4,位存,,在,21H,單元，高,4,位存,,在,22H,單元,,例：,,將,R3,中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非壓縮的,BCD,碼，存放在片內(nèi),60H,～,62H,。,,分析：,R3,中的二進(jìn)制數(shù),0,～,255,，一個(gè),3,位的數(shù)字：,,a2a1a0=a2*100+a1*10+a0,,除,100,商為,a2,，余數(shù)除,10,，商為,a1,，余數(shù)即為,a0,。,,7,．3 分支結(jié)構(gòu)的程序,,分支結(jié)構(gòu)程序是利用條件轉(zhuǎn)移指令，使程序執(zhí)行到某一指

64、令時(shí)，根據(jù)條件是否滿足，來改變程序執(zhí)行的順序。,,編寫分支結(jié)構(gòu)的程序主要在于正確使用轉(zhuǎn)移指令。,,編寫分支結(jié)構(gòu)的程序的關(guān)鍵是確定好,分支條件。,,可用于分支結(jié)構(gòu)的指令：,JZ/JNZ,：,A,的內(nèi)容為,0/,不為,0,轉(zhuǎn)移,,CJNE,：比較不相等轉(zhuǎn)移,,DJNZ,：減,1,不為,0,轉(zhuǎn)移,,JC/JNC,：,C,的內(nèi)容為,0/,不為,0,轉(zhuǎn)移,,JB/JNB,：某一位為,1/,為,0,轉(zhuǎn)移,,JBC,：某一位為,1,轉(zhuǎn)移并清零,,例：,編制程序使,y,按下式賦值：,,,例：,設(shè)外部存儲(chǔ)器單元,,ST1,和,ST2,存放兩個(gè),,不帶符號(hào)的二進(jìn)制,,數(shù)，找出其中的大,,數(shù)存入,ST3,單元。,,

65、例：,,空調(diào)機(jī)在制冷時(shí)，若排出空氣比吸入空氣溫度低,8℃,，則認(rèn)為工作正常，否則認(rèn)為工作故障，并設(shè)置故障標(biāo)志。,,設(shè)片內(nèi),RAM40H,中存放吸入空氣溫度值，,41H,中存放排除空氣溫度值。若（,40H,）,-,（,41H,）≥,8℃,，則空調(diào)機(jī)制冷正常，在,42H,單元中存放“,0”,。否則在,42H,單元中存放“,FFH”,，以示故障（在此,42H,單元被設(shè)定為故障標(biāo)志）。,,,為了可靠地監(jiān)控空調(diào)機(jī),,的工作情況，應(yīng)做兩次,,減法，第一次減法,,（,40H,）,-,（,41H,），,,若,C=1,，則肯定有故障；,,第二次減法用兩個(gè)溫度的,,差值減去,8℃,，若,C=1,，說,,明溫差小于

66、,8℃,，空調(diào)機(jī)也,,不正常工作。,,7,．4 循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序,,循環(huán)程序是強(qiáng)制,CPU,重復(fù)執(zhí)行某一指令序列的一種程序結(jié)構(gòu)形式。,,循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序一般由5部分組成：,初始化，循環(huán)體（處理部分）、循環(huán)修改、循環(huán)控制,(,繼續(xù)循環(huán)嗎？）,和,結(jié)束部分。,,,關(guān)鍵：,循環(huán)體（做什么）,-,變化量,--,如何變化,—,初始化、控制與判斷,,,,,,例：,1,、,工作單元清,0,。,,2,、,多個(gè)單字節(jié)數(shù)據(jù)求和。,,3,、,設(shè)在,DAT,開始的片內(nèi),RAM,中存放,10,個(gè)無符號(hào)字節(jié)數(shù)，找出最大值,,,并暫存在,A,中。,,4,、,10,個(gè)數(shù)，去掉一個(gè)最大值、一個(gè)最小值，求剩余,8,個(gè)數(shù)的平均值。,,例：多重循環(huán),設(shè)計(jì)軟件延時(shí)：,,12MHZ,，,1ms,,,冒泡程序。,,注意循環(huán)結(jié)構(gòu)：,,7,．5 查表程序,,查表法是對(duì)一些復(fù)雜的函數(shù)運(yùn)算如,sinx,等，事先把其全部可能范圍的函數(shù)值按一定的規(guī)律編成表格存放在計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)器中。當(dāng)用戶程序中需要用到這些函數(shù)時(shí)，直接按編排好的索引值（或程序號(hào)）尋找答案。,,在控制應(yīng)用場(chǎng)合或智能儀器儀表中，經(jīng)常使用查表法。,,例：,1,、已知數(shù)據(jù),0,～,