第1章微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、2021-11-4設(shè)計(jì)者：劉艷玲設(shè)計(jì)者：劉艷玲2021-11-4目 錄& 第第1 1章章 微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)& 第第2 2章章 89C5189C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理& 第第3 3章章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)& 第第4 4章章 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)知識(shí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)知識(shí)& 第第5 5章章 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)& 第第6 6章章 定時(shí)器及應(yīng)用定時(shí)器及應(yīng)用& 第第7章章 89C51串行口及串行通信技術(shù)串行口及串行通信技術(shù)& 第第8章章 單片機(jī)小系統(tǒng)及擴(kuò)展單片機(jī)小系統(tǒng)及擴(kuò)展& 第第9章章 應(yīng)用系統(tǒng)配置及接口技術(shù)應(yīng)

2、用系統(tǒng)配置及接口技術(shù)& 第第10章章 系統(tǒng)實(shí)用程序系統(tǒng)實(shí)用程序參考資料參考資料Exit2021-11-4第一章第一章 微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 1.1 微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的概念微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的概念Back1.2 1.2 常用數(shù)制和編碼常用數(shù)制和編碼1.3 1.3 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示1.4 89C511.4 89C51單片機(jī)單片機(jī) 1.5 1.5 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題2021-11-41.1 1.1 微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的概念微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的概念Back*1.1.21.1.2 存儲(chǔ)器和輸入輸出接口存儲(chǔ)器和輸入輸出接口*1.1.11.1

3、.1 微處理器微處理器( (機(jī)機(jī)) )的組成的組成2021-11-4概念概念1 1、微處理器、微處理器3 3、單片機(jī)、單片機(jī)2 2、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)2021-11-4微處理器微處理器(Microprocessor)(Microprocessor)是小型計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)的控制和處理部分。是小型計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)的控制和處理部分。 又稱(chēng)中央處理單元又稱(chēng)中央處理單元CPUCPU（Central Processing Central Processing UnitUnit）。）。2021-11-4微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer,Microcomputer,簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī) M

4、CMC）是具有完整運(yùn)算及控制功能的計(jì)算機(jī)。是具有完整運(yùn)算及控制功能的計(jì)算機(jī)。包括包括微處理器微處理器(CPU)(CPU) 如圖如圖1-11-1所示。所示。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器接口適配器（輸入輸出接口電路）接口適配器（輸入輸出接口電路）輸入輸入/ /輸出（輸出（I/OI/O）設(shè)備。）設(shè)備。圖圖1-1 微機(jī)的組成微機(jī)的組成 微處理器由控制器、運(yùn)算器和若干個(gè)寄存器組成；微處理器由控制器、運(yùn)算器和若干個(gè)寄存器組成；/設(shè)備與微處理器的連接需要通過(guò)接口適配器設(shè)備與微處理器的連接需要通過(guò)接口適配器(即即/接口接口)；存儲(chǔ)器是指微機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是指微機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器(RAM、ROM和和EPROM等芯片等芯片)。2

5、021-11-4單片機(jī)單片機(jī)（Single-Chip MicrocomputerSingle-Chip Microcomputer） 是將微處理器、一定容量是將微處理器、一定容量RAMRAM和和ROMROM以及以及I/OI/O口、定時(shí)器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)口、定時(shí)器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)。成單片微型計(jì)算機(jī)。微處理器微處理器RAM RAM ROMROMI/OI/O口口定時(shí)器定時(shí)器單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)Back2021-11-41.1.1 1.1.1 微處理器（機(jī)）的組成微處理器（機(jī)）的組成Back2 1、運(yùn)算器、運(yùn)算器2 2 2、控制器、控制器2 3 3、CPUC

6、PU中的主要寄存器中的主要寄存器2021-11-4計(jì)算機(jī)的模型計(jì)算機(jī)的模型微處理單元與存儲(chǔ)器及微處理單元與存儲(chǔ)器及I/OI/O接口組成的計(jì)算機(jī)模型如接口組成的計(jì)算機(jī)模型如 圖圖1-21-2所示。所示。 圖中只畫(huà)出圖中只畫(huà)出CPUCPU主要的寄存器和控制電路，并且假設(shè)所有的計(jì)數(shù)器、寄主要的寄存器和控制電路，并且假設(shè)所有的計(jì)數(shù)器、寄存器和總線(xiàn)都是存器和總線(xiàn)都是8 8位寬度。位寬度。 ALUALU、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分除在微處理器內(nèi)通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相互聯(lián)系以外，還通過(guò)外、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分除在微處理器內(nèi)通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相互聯(lián)系以外，還通過(guò)外部總線(xiàn)和外部的存儲(chǔ)器和輸入部總線(xiàn)和外部的存儲(chǔ)器和輸入/ /

7、輸出接口電路聯(lián)系。輸出接口電路聯(lián)系。 外部總線(xiàn)一般分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)，統(tǒng)稱(chēng)為系統(tǒng)總線(xiàn)。外部總線(xiàn)一般分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)，統(tǒng)稱(chēng)為系統(tǒng)總線(xiàn)。 存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)器包括RAMRAM和和ROMROM。 微計(jì)算機(jī)通過(guò)輸入微計(jì)算機(jī)通過(guò)輸入/ /輸出接口電路可與各種外圍設(shè)備聯(lián)接輸出接口電路可與各種外圍設(shè)備聯(lián)接。! 2021-11-4圖圖1-2 一個(gè)計(jì)算機(jī)模型一個(gè)計(jì)算機(jī)模型2021-11-41 1、運(yùn)算器、運(yùn)算器Back1 1）、組成）、組成2 2）、作用）、作用3 3）、）、ALUALU的兩個(gè)主要的輸入來(lái)源的兩個(gè)主要的輸入來(lái)源4 4）、運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能）、運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能202

8、1-11-41 1）運(yùn)算器的組成）運(yùn)算器的組成算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元( (簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)ALUALU）Back運(yùn)算器運(yùn)算器累加器累加器 寄存器寄存器2021-11-42 2）運(yùn)算器的作用運(yùn)算器的作用是把傳送到微處理器的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算或邏輯是把傳送到微處理器的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算或邏輯運(yùn)算。運(yùn)算。舉例舉例ALUALU可對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行加、減、與、或、可對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。ALUALU執(zhí)行不同的運(yùn)算操作是由不同控制線(xiàn)上執(zhí)行不同的運(yùn)算操作是由不同控制線(xiàn)上的信息所確定的。的信息所確定的。Back2021-11-4例如：例如： 兩

9、個(gè)數(shù)（兩個(gè)數(shù)（7 7和和9 9）相加，在相加之前，操作）相加，在相加之前，操作數(shù)數(shù)9 9放在累加器中，放在累加器中，7 7放在數(shù)據(jù)寄存器中，執(zhí)放在數(shù)據(jù)寄存器中，執(zhí)行兩數(shù)相加運(yùn)算的控制線(xiàn)發(fā)出行兩數(shù)相加運(yùn)算的控制線(xiàn)發(fā)出“加加”操作信操作信號(hào)，號(hào)，ALUALU即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果（即把兩個(gè)數(shù)相加并把結(jié)果（1616）存入）存入累加器，取代累加器前面存放的數(shù)累加器，取代累加器前面存放的數(shù)9 9。Back2021-11-43 3）ALUALU的兩個(gè)主要的輸入來(lái)源的兩個(gè)主要的輸入來(lái)源輸入來(lái)源輸入來(lái)源數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器累加器累加器Back2021-11-44 4）運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能（

10、1 1）執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。）執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。（2 2）執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試。）執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試。如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。Back2021-11-42 2、控制器、控制器1 1）、控制器的組成）、控制器的組成2 2）、控制器的作用）、控制器的作用3 3）、控制器的主要功能）、控制器的主要功能Back2021-11-4Back控制器的組成控制器的組成程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器指令寄存器指令寄存器指令譯碼器指令譯碼器時(shí)序產(chǎn)生器時(shí)序產(chǎn)生器操作控制器操作控制器1 1）控制器的組成）控制器的組成2021-11-42 2）作用）作用它是發(fā)布命令的它是發(fā)布命

11、令的“決策機(jī)構(gòu)決策機(jī)構(gòu)”，即協(xié)，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。Back2021-11-43 3）控制器的主要功能）控制器的主要功能對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。指揮并控制指揮并控制CPUCPU、內(nèi)存和輸入、內(nèi)存和輸入/ /輸出設(shè)輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。條指令在內(nèi)存中的位置。Back2021-11-43 3、CPUCPU中的主要寄存器中的主要寄存器

12、Back2021-11-41 1）累加器（）累加器（A A）Back在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)，它具有雙重功能：在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)，它具有雙重功能： 運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)；運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)； 運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。累加器是微處理器中最繁忙的寄存器。累加器是微處理器中最繁忙的寄存器。2021-11-42 2）數(shù)據(jù)寄存器（）數(shù)據(jù)寄存器（DRDR）數(shù)據(jù)（緩沖）寄存器（數(shù)據(jù)（緩沖）寄存器（DRDR）是通過(guò)數(shù)據(jù)總）是通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)（線(xiàn)（DBUSDBUS）向存儲(chǔ)器（）向存儲(chǔ)器（M M）和輸入）和輸入/ /輸出設(shè)輸出設(shè)備備I/OI/O送

13、（寫(xiě)）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。送（寫(xiě)）或取（讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。Back2021-11-43 3）指令寄存器（）指令寄存器（IRIR）指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令譯碼器中。存器中，然后再傳送到指令譯碼器中。Back2021-11-44 4）指令譯碼器（）指令譯碼器（IDID）指令分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)字組指令分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)字組成。當(dāng)執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行成。當(dāng)執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)

14、行譯碼，以便確定所要求的操作。譯碼，以便確定所要求的操作。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向控制器發(fā)出具體操作操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。的特定信號(hào)。Back2021-11-45 5）程序計(jì)數(shù)器（）程序計(jì)數(shù)器（PCPC） 通常又稱(chēng)為指令地址計(jì)數(shù)器。通常又稱(chēng)為指令地址計(jì)數(shù)器。在程序開(kāi)始執(zhí)行前，必須將其起始地址，即程在程序開(kāi)始執(zhí)行前，必須將其起始地址，即程序的第一條指令所在的內(nèi)存單元地址送到序的第一條指令所在的內(nèi)存單元地址送到PCPC。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPUCPU將自動(dòng)修

15、改將自動(dòng)修改PCPC的內(nèi)容，使之總是的內(nèi)容，使之總是保存將要執(zhí)行的下一條指令的地址。保存將要執(zhí)行的下一條指令的地址。由于大多數(shù)指令都是按順序執(zhí)行的，所以修改的由于大多數(shù)指令都是按順序執(zhí)行的，所以修改的過(guò)程通常是簡(jiǎn)單的加過(guò)程通常是簡(jiǎn)單的加1 1操作。操作。Back2021-11-46 6）地址寄存器）地址寄存器 （ARAR）地址寄存器用來(lái)保存當(dāng)前地址寄存器用來(lái)保存當(dāng)前CPUCPU所要訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)存單元所要訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)存單元或或I/OI/O設(shè)備的地址。設(shè)備的地址。因?yàn)閮?nèi)存（因?yàn)閮?nèi)存（I/OI/O設(shè)備）和設(shè)備）和CPUCPU之間存在著速度上的之間存在著速度上的差別，所以必須使用地址寄存器來(lái)保存地址信息，差別

16、，所以必須使用地址寄存器來(lái)保存地址信息，直到內(nèi)存（直到內(nèi)存（I/OI/O設(shè)備）讀設(shè)備）讀/ /寫(xiě)操作完成為止。寫(xiě)操作完成為止。Back2021-11-41.1.2 1.1.2 存儲(chǔ)器和輸入輸出接口存儲(chǔ)器和輸入輸出接口1 1、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器2 2、I/OI/O接口及外設(shè)接口及外設(shè)Back2021-11-41 1、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器 如圖如圖1-41-4所示。所示。 地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和若干控制線(xiàn)把存儲(chǔ)器和微處理器連接起地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和若干控制線(xiàn)把存儲(chǔ)器和微處理器連接起來(lái)。來(lái)。 存儲(chǔ)器從存儲(chǔ)器從CPUCPU接收控制信號(hào)，以確定存儲(chǔ)器執(zhí)行讀接收控制信號(hào)，以確定存儲(chǔ)器執(zhí)行讀/ /寫(xiě)操作。寫(xiě)操作。 地址

17、總線(xiàn)將地址總線(xiàn)將8 8位地址信息送入地址譯碼器，地址譯碼器的輸出位地址信息送入地址譯碼器，地址譯碼器的輸出可以確定唯一的存儲(chǔ)單元?？梢源_定唯一的存儲(chǔ)單元。 數(shù)據(jù)總線(xiàn)用來(lái)傳送存儲(chǔ)器到數(shù)據(jù)總線(xiàn)用來(lái)傳送存儲(chǔ)器到CPUCPU或或CPUCPU到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信息到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信息。2021-11-4Back圖圖1-4 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2021-11-42 2、I/OI/O接口及外設(shè)接口及外設(shè)每個(gè)外設(shè)與微處理器的連接必須經(jīng)過(guò)接口每個(gè)外設(shè)與微處理器的連接必須經(jīng)過(guò)接口適配器（適配器（I/OI/O接口）。接口）。每個(gè)每個(gè)I/OI/O接口及其對(duì)應(yīng)的外設(shè)都有一個(gè)固定接口及其對(duì)應(yīng)的外設(shè)都有一個(gè)固定的地址，在

18、的地址，在CPUCPU的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的輸入的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的輸入（讀）和輸出（寫(xiě)）操作。（讀）和輸出（寫(xiě)）操作。Back2021-11-41.2 1.2 常用數(shù)制和編碼常用數(shù)制和編碼Back* 1.2.1 數(shù)制及數(shù)制間轉(zhuǎn)換數(shù)制及數(shù)制間轉(zhuǎn)換 * 1.2.2計(jì)算機(jī)中常用編碼計(jì)算機(jī)中常用編碼 2021-11-4 1.2.1 數(shù)制及數(shù)制間轉(zhuǎn)換數(shù)制及數(shù)制間轉(zhuǎn)換Back* 1. 1. 數(shù)制數(shù)制計(jì)數(shù)的進(jìn)位制計(jì)數(shù)的進(jìn)位制* 2 2、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換2021-11-41. 1. 數(shù)制數(shù)制計(jì)數(shù)的進(jìn)位制計(jì)數(shù)的進(jìn)位制Back* 1.1.二進(jìn)制：二進(jìn)制：是是“0”0”和和“1”1”這樣的數(shù)、

19、逢這樣的數(shù)、逢2 2進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為數(shù)為2 2。用后綴字母。用后綴字母“B”B”表示。表示。如：如：1001=11001=12 23 3+0+02 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =9=9（十進(jìn)制數(shù)）（十進(jìn)制數(shù)）* 2.2.十進(jìn)制十進(jìn)制：是：是“0”“9”0”“9”之間的數(shù)、逢之間的數(shù)、逢1010進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為基數(shù)為1010。用后綴字母。用后綴字母“D”D”表示。表示。如：如：1135=11135=110103 3+1+110102 2+3+310101 1+5+510100 0 * 3.3.十六進(jìn)制：十六進(jìn)制：

20、是是“0”“9”0”“9”，“A,B,C,D,E,F”A,B,C,D,E,F”之間的數(shù)、逢之間的數(shù)、逢1616進(jìn)進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為1616。用后綴字母。用后綴字母“H”H”表示。表示。如：如：1C5H=11C5H=116162 2+12+1216161 1+5+516160 0 =453D=453D2021-11-42 2、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換Back1 1、二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制：、二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制：將二、十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)相加即為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。將二、十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)相加即為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。如：如：1101=11101=

21、12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =13D=13D如：如：1FH=11FH=116161 1+15+1516160 0 =31D=31D2 2、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：將十進(jìn)制數(shù)除將十進(jìn)制數(shù)除2 2取余，商為取余，商為0 0止余數(shù)倒置。止余數(shù)倒置。如：如：11D=1011B11D=1011B 3 3、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：將十進(jìn)制數(shù)除將十進(jìn)制數(shù)除1616取余，商為取余，商為0 0止余數(shù)倒置。止余數(shù)倒置。如：如：100D=64H100D=64H4 4、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：將二

22、進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界四位一分，不足補(bǔ)將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界四位一分，不足補(bǔ)0 0，用一位十六進(jìn)制數(shù)代，用一位十六進(jìn)制數(shù)代替四位二進(jìn)制數(shù)。替四位二進(jìn)制數(shù)。如：如：1 1 0011 0011 11001100 B= B=0001 0001 00110011 11001100 B= B= 1 13 3C C H H5 5、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：將十六進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，用四位二進(jìn)制數(shù)代替一位十六進(jìn)制數(shù)。將十六進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，用四位二進(jìn)制數(shù)代替一位十六進(jìn)制數(shù)。如：如：D D4 4E E H= H=11011101 01000100 11101110 B B2 11 余數(shù)余

23、數(shù) 2 5 1 2 2 1 2 1 0 0 116 100 余數(shù)余數(shù) 16 6 4 0 6 2021-11-4 1.2.2 計(jì)算機(jī)中常用編碼計(jì)算機(jī)中常用編碼Back*BCD（Binary Coded Decimal）碼）碼二十進(jìn)制二十進(jìn)制碼碼*ASCII（American Standard Code for Information Interchange）碼）碼2021-11-41. BCD（Binary Coded Decimal）碼）碼二十進(jìn)制碼二十進(jìn)制碼Back*BCD碼是一種二進(jìn)制形式的十進(jìn)制碼，也稱(chēng)二十碼是一種二進(jìn)制形式的十進(jìn)制碼，也稱(chēng)二十進(jìn)制碼。它用進(jìn)制碼。它用4位二進(jìn)制數(shù)表示位二

24、進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，最位十進(jìn)制數(shù)，最常用的是常用的是8421BCD碼，見(jiàn)表碼，見(jiàn)表1-2。8421BCD碼用碼用0000H1001H代表十進(jìn)制數(shù)代表十進(jìn)制數(shù)09，運(yùn)算法則是逢十進(jìn)一。運(yùn)算法則是逢十進(jìn)一。8421BCD碼每位的權(quán)分別碼每位的權(quán)分別是是8，4，2，1，故得此名。，故得此名。例如，例如，1 649的的BCD碼為碼為0001 0110 0100 1001。2021-11-4表表 1-2 8421 BCD碼表碼表Back十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼二進(jìn)制數(shù)000000000810001000100010001910011001200100010100001

25、 00001010300110011110001 00011011401000100120001 0010 1100501010101130001 0011 1101601100110140001 01001110701110111150001 010111112021-11-42. ASCII（American Standard Code for Information Interchange）碼）碼BackASCII碼是一種字符編碼，是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼是一種字符編碼，是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡(jiǎn)稱(chēng)，見(jiàn)表碼的簡(jiǎn)稱(chēng)，見(jiàn)表1-3。它由。它由7位二進(jìn)制數(shù)碼構(gòu)成，共位二進(jìn)制數(shù)碼構(gòu)成，共有有128個(gè)

26、字符。個(gè)字符。ASCII碼主要用于微機(jī)與外設(shè)通信。當(dāng)微機(jī)與碼主要用于微機(jī)與外設(shè)通信。當(dāng)微機(jī)與ASCII碼制的鍵盤(pán)、打印機(jī)及碼制的鍵盤(pán)、打印機(jī)及CRT等連用時(shí)，均以等連用時(shí)，均以ASCII碼形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。碼形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如，當(dāng)按微機(jī)的某一鍵時(shí)，鍵盤(pán)中的單片機(jī)便將例如，當(dāng)按微機(jī)的某一鍵時(shí)，鍵盤(pán)中的單片機(jī)便將所按的鍵碼轉(zhuǎn)換成所按的鍵碼轉(zhuǎn)換成ASCII碼傳入微機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理。碼傳入微機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理。2021-11-4Back表表 1-3 ASCII碼字符表碼字符表 高位低位0123456789ABCDEF00000001001000110100010101100111100010011010

27、101111001101111011110000NULSOHSTXETXEOTENQACKDELBSHTLFVTFFCRSOSI1001DLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUS2010SP!“#$%&()*+,-。、30110123456789：；?4100ABCDEFGHIJKLMNO5101PQRSTUVWXYZ6110、abcdefghijklmno7111pqrstuvwxyz|DEL2021-11-4 1.3 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示Back 1.3.1 有符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù) 1.3.2 無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)2021-11

28、-4 1.3.1 有符號(hào)數(shù)有符號(hào)數(shù) 有符號(hào)的8位二進(jìn)制數(shù)用最高位D7表示數(shù)的正或負(fù)， 0代表“+”，1代表“-”， D7稱(chēng)為符號(hào)位，D6D0為數(shù)值位。BackD7D6 D0符號(hào)位數(shù)值位上述的8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)又有3種不同表達(dá)形式，即原碼、反碼和補(bǔ)碼。在計(jì)算機(jī)中，所有有符號(hào)數(shù)都是以補(bǔ)碼形式存放的。2021-11-4Back1. 原碼原碼 一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，用最高位表示數(shù)的符號(hào)，其后各位表示數(shù)值一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，用最高位表示數(shù)的符號(hào)，其后各位表示數(shù)值本身，這種表示方法稱(chēng)為原碼。本身，這種表示方法稱(chēng)為原碼。原碼的表示范圍是原碼的表示范圍是-127+127例如例如:X=+1011010B X原原=010110

29、10B；X=-1011010B X原原=11011010B2. 反碼反碼 正數(shù)的反碼與原碼相同。正數(shù)的反碼與原碼相同。 符號(hào)位一定為符號(hào)位一定為0，其余位為數(shù)值位。，其余位為數(shù)值位。 負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位為負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位為1，數(shù)值位將其原碼的數(shù)值位逐位求反。，數(shù)值位將其原碼的數(shù)值位逐位求反。 反碼的表示范圍是反碼的表示范圍是-127+127例如例如:X=-1011010B X 原原=11011010B X 反反=10100101B2021-11-43. 補(bǔ)碼補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同。正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼符號(hào)位為負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼符號(hào)位為1，數(shù)值位將其原碼的數(shù)值位逐位求反，數(shù)值位將其原碼的數(shù)值

30、位逐位求反后加后加1，即負(fù)數(shù)的反碼加，即負(fù)數(shù)的反碼加1。補(bǔ)碼的表示范圍是補(bǔ)碼的表示范圍是-128+127例如例如: X=-1011010B X 補(bǔ)補(bǔ)=10100110B通常計(jì)算機(jī)中的數(shù)用補(bǔ)碼表示，用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算。一個(gè)很通常計(jì)算機(jī)中的數(shù)用補(bǔ)碼表示，用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算。一個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn)是減法可以用補(bǔ)碼的加法來(lái)運(yùn)算。明顯的優(yōu)點(diǎn)是減法可以用補(bǔ)碼的加法來(lái)運(yùn)算。這里還要特別提示這里還要特別提示“溢出溢出”的概念。溢出與進(jìn)位不同，溢的概念。溢出與進(jìn)位不同，溢出是指有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超出了數(shù)出是指有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超出了數(shù)-128+127的表示的表示范圍，破壞了符號(hào)位。范圍，破壞了符號(hào)位。 Back2021-11

31、-44 機(jī)器數(shù)與真值機(jī)器數(shù)與真值 機(jī)器數(shù)：機(jī)器數(shù)： 計(jì)算機(jī)中以二進(jìn)制形式表示的數(shù)。計(jì)算機(jī)中以二進(jìn)制形式表示的數(shù)。 真值：真值： 機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)值。機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)值。例如，機(jī)器數(shù)例如，機(jī)器數(shù)10001010B，它的真值為，它的真值為138（無(wú)符號(hào)數(shù)）（無(wú)符號(hào)數(shù)）-10（原碼）（原碼）-117（反碼）（反碼）-118（補(bǔ)碼）（補(bǔ)碼）【例【例15】怎樣根據(jù)真值求補(bǔ)碼，或根據(jù)補(bǔ)碼求真值？】怎樣根據(jù)真值求補(bǔ)碼，或根據(jù)補(bǔ)碼求真值？答：答： 只有兩種求補(bǔ)碼的方法：只有兩種求補(bǔ)碼的方法： 一是求負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，用絕對(duì)值一是求負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，用絕對(duì)值“取反加取反加1”來(lái)求補(bǔ)碼；來(lái)求補(bǔ)碼；二是求負(fù)數(shù)（補(bǔ)碼）的真值，可

32、先將該補(bǔ)碼數(shù)用二是求負(fù)數(shù)（補(bǔ)碼）的真值，可先將該補(bǔ)碼數(shù)用“取反加取反加1”的方法得到其的方法得到其絕對(duì)值，再在絕對(duì)值前添加一負(fù)號(hào)。絕對(duì)值，再在絕對(duì)值前添加一負(fù)號(hào)。Back2021-11-4 無(wú)符號(hào)的無(wú)符號(hào)的8位二進(jìn)制數(shù)沒(méi)有符號(hào)位，從位二進(jìn)制數(shù)沒(méi)有符號(hào)位，從D7D0皆為數(shù)值位，所以皆為數(shù)值位，所以8位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示范圍是表示范圍是0+255。 8位二進(jìn)制數(shù)碼的不同表達(dá)含義見(jiàn)表位二進(jìn)制數(shù)碼的不同表達(dá)含義見(jiàn)表1-4 。Back 1.3.2 無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)2021-11-4Back表表 1-4 數(shù)的表示方法數(shù)的表示方法Back8位二十進(jìn)制數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼0000 000

33、00+0+0+00000 00011+1+1+10000 00102+2+2+20111 1100124+124+124+1240111 1101125+125+125+1250111 1110126+126+126+1260111 1111127+127+127+1271000 0000128-0-127-1281000 0001129-1-126-1271000 0010130-2-125-1261111 1100252-124-3-41111 1101253-125-2-31111 1110254-126-1-21111 1111255-127-0-12021-11-4Back 1.4

34、89C51單片機(jī)單片機(jī) Back 51系列單片機(jī)有多種型號(hào)的產(chǎn)品，如普通型（系列單片機(jī)有多種型號(hào)的產(chǎn)品，如普通型（51子系列）子系列）80C51、80C31、87C51和和89C51等，增強(qiáng)型（等，增強(qiáng)型（52子系列）子系列）80C32、80C52、87C52和和89C52等。它等。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲(chǔ)器的配置上。們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲(chǔ)器的配置上。80C31片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，80C51內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部設(shè)有4 KB的掩膜的掩膜ROM程序存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器。87C51是將是將80C51片內(nèi)的片內(nèi)的ROM換成換成EPROM，89C51則換成則換成

35、4 KB的閃速的閃速E2PROM。51增強(qiáng)型的程序存儲(chǔ)器容量為普通型的增強(qiáng)型的程序存儲(chǔ)器容量為普通型的2倍。倍。通常以通常以8C51代表這一系列的單片機(jī)，代表這一系列的單片機(jī)，其中其中=0掩膜掩膜ROM = 7EPROM/OTPROM = 9Flash ROM2021-11-4Back 1.4 89C51單片機(jī)單片機(jī) Back89系列單片機(jī)已經(jīng)在片內(nèi)增加系列單片機(jī)已經(jīng)在片內(nèi)增加4 KB或或8 KB的的Flash ROM，而且整個(gè)，而且整個(gè)89C51/89C52芯片比芯片比87C51便宜得多。所以現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有人使用便宜得多。所以現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有人使用80C31或或87C51開(kāi)發(fā)產(chǎn)品了。開(kāi)發(fā)產(chǎn)品了。單

36、片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)單片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，能最好地滿(mǎn)足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行以及非凡的控制品的，能最好地滿(mǎn)足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行以及非凡的控制品質(zhì)要求。因此，單片機(jī)是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。質(zhì)要求。因此，單片機(jī)是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多技術(shù)領(lǐng)域，從天上到地下，從軍事、工業(yè)到嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多技術(shù)領(lǐng)域，從天上到地下，從軍事、工業(yè)到家庭日常生活。在人

37、類(lèi)進(jìn)入信息時(shí)代的今天，難以想像，沒(méi)有單片機(jī)的世界將會(huì)怎樣！家庭日常生活。在人類(lèi)進(jìn)入信息時(shí)代的今天，難以想像，沒(méi)有單片機(jī)的世界將會(huì)怎樣！本教程以本教程以ATMEL、PHILIPS和和SST等公司的等公司的89系列單片機(jī)中的系列單片機(jī)中的AT89C51/P89C51/SST89E554（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為89C51)為典型機(jī)，講述單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、原為典型機(jī)，講述單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、原理、接口技術(shù)、編程及其應(yīng)用技術(shù)。舍棄理、接口技術(shù)、編程及其應(yīng)用技術(shù)。舍棄80C31擴(kuò)展擴(kuò)展EPROM的傳統(tǒng)模式，而依據(jù)目標(biāo)任的傳統(tǒng)模式，而依據(jù)目標(biāo)任務(wù)選擇所需不同檔次（片內(nèi)不同存儲(chǔ)器容量）的務(wù)選擇所需不同檔次（片內(nèi)

38、不同存儲(chǔ)器容量）的89系列單片機(jī)。系列單片機(jī)。2021-11-4Back 1.5 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 Back1. 什么是微處理器、什么是微處理器、CPU、微機(jī)和單片機(jī)、微機(jī)和單片機(jī)?2. 單片機(jī)有哪些特點(diǎn)單片機(jī)有哪些特點(diǎn)?3. 微型計(jì)算機(jī)怎樣執(zhí)行一個(gè)程序微型計(jì)算機(jī)怎樣執(zhí)行一個(gè)程序?4. 將下列各二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)及十六進(jìn)制數(shù)。將下列各二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)及十六進(jìn)制數(shù)。 11010B 110100B 10101011B 11111B5. 將下列各數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)及將下列各數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)及ASCII碼。碼。129D 253D 01000011BCD 00101001BCD6. 將下列十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。將下列十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。 5AH 0AE7.D2H 12BEH 0A85.6EH7. 將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成8421BCD碼。碼。 22 986.71 1234 678.952021-11-4Back 1.5 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 Back8. 什么叫原碼、反碼及補(bǔ)碼？什么叫原碼、反碼及補(bǔ)碼？9. 已知原碼如下，寫(xiě)出其