微机基础知识(改).ppt

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1、多媒体演示系统多媒体演示系统4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术目 录&第第1 1章章 微机基础知识微机基础知识&第第2 2章章 89C5189C51单片机硬件结构和原理单片机硬件结构和原理&第第3 3章章 指令系统指令系统&第第4 4章章 汇编语言程序设计知识汇编语言程序设计知识&第第5 5章章 中断系统中断系统&第第6 6章章 定时器及应用定时器及应用&第第7章章 89C51串行口及串行通信技术串行口及串行通信技术&第第8章章 单片机小系统及扩展单片机小系统及扩展&第第9章章 应用系统配置及接口技术应用系统配置及接口技术&第第10章章 系统实用程序系统实用程序参考资

2、料参考资料Exit4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术第一章第一章 微机基础知识微机基础知识1.1 1.1 微处理器、微机和单片机的概念微处理器、微机和单片机的概念Back1.2 1.2 常用数制和编码常用数制和编码1.3 1.3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示1.4 89C511.4 89C51单片机单片机 1.5 1.5 思考题与习题思考题与习题4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术1 1、微处理器、微处理器3 3、单片机、单片机2 2、微型计算机、微型计算机1.1 微处理器、微机和单片机的概念微处理器、微机和单片机的概念4/16/2

3、023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术微处理器微处理器(Microprocessor)(Microprocessor)是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。又称中央处理单元又称中央处理单元CPUCPU（Central Processing Central Processing UnitUnit）。）。4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术微型计算机微型计算机（Microcomputer,Microcomputer,简称微机简称微机 MCMC）是具有完整运算及控制功能的计算机。是具有完整运算及控制功能的计算机。包括包括

4、微处理器微处理器(CPU)(CPU)如图如图1-11-1所示。所示。存储器存储器接口适配器（输入输出接口电路）接口适配器（输入输出接口电路）输入输入/输出（输出（I/OI/O）设备。）设备。图图1-1 微机的组成微机的组成 微处理器由控制器、运算器和若干个寄存器组成；微处理器由控制器、运算器和若干个寄存器组成；/设备与微处理器的连接需要通过接口适配器设备与微处理器的连接需要通过接口适配器(即即/接口接口)；存储器是指微机内部的存储器存储器是指微机内部的存储器(RAM、ROM和和EPROM等芯片等芯片)。4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术单片机单片机（Single-Ch

5、ip MicrocomputerSingle-Chip Microcomputer）是将微处理器、一定容量是将微处理器、一定容量RAMRAM和和ROMROM以及以及I/OI/O口、定时器等电路集成在一块芯片上，构口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成单片微型计算机。成单片微型计算机。微处理器微处理器RAM RAM ROMROMI/OI/O口口定时器定时器单片微型计算机单片微型计算机Back4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back单片机特点：单片机特点：体积小、体积小、重量轻重量轻功耗低、功能强功耗低、功能强速度快、抗干扰能力强速度快、抗干扰能力强适用于实时测控系统适

6、用于实时测控系统AT89C51ATMEL4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术AT89C51ATMEL4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术C8051F020CYGNAL4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术 BackPIC16C55 MICROCHIP4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术BackMSP430F449 TI公司公司4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术BackMC9S12DG1284/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术1.2 1.2 常用数制和编

7、码常用数制和编码Back*1.2.1 数制及数制间转换数制及数制间转换*计算机中常用编码计算机中常用编码 4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术 1.2.1 数制及数制间转换数制及数制间转换Back*1.1.数制数制计数的进位制计数的进位制*2 2、不同数制之间的转换、不同数制之间的转换4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术1.1.数制数制计数的进位制计数的进位制Back*1.1.二二进进制制：是是“0”0”和和“1”1”这这样样的的数数、逢逢2 2进进位位。按按权权展展开开时时权权的的基基数为数为2 2。用后缀字母。用后缀字母“B”B”表示。表示。

8、如：如：1001=11001=12 23 3+0+02 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =9=9（十进制数）（十进制数）*2.2.十十进进制制：是是“0”“9”0”“9”之之间间的的数数、逢逢1010进进位位。按按权权展展开开时时权权的的基数为基数为1010。用后缀字母。用后缀字母“D”D”表示。表示。如：如：1135=11135=110103 3+1+110102 2+3+310101 1+5+510100 0*3.3.十十六六进进制制：是是“0”“9”0”“9”，“A,B,C,D,E,F”A,B,C,D,E,F”之之间间的的数数、逢逢1616进进位。按权展开时权的基数为位

9、。按权展开时权的基数为1616。用后缀字母。用后缀字母“H”H”表示。表示。如：如：1C5H=11C5H=116162 2+12+1216161 1+5+516160 0=453D=453D4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术2 2、不同数制之间的转换、不同数制之间的转换Back1 1、二进制、十六进制转化成十进制：、二进制、十六进制转化成十进制：将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。如：如：1101=11101=12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0 =13D=13D如：如：

10、1FH=11FH=116161 1+15+1516160 0 =31D=31D2 2、十进制转换成二进制数：、十进制转换成二进制数：将十进制数除将十进制数除2 2取余，商为取余，商为0 0止余数倒置。止余数倒置。如：如：11D=1011B11D=1011B 3 3、十进制转换成十六进制数：、十进制转换成十六进制数：将十进制数除将十进制数除1616取余，商为取余，商为0 0止余数倒置。止余数倒置。如：如：100D=64H100D=64H4 4、二进制转换成十六进制数：、二进制转换成十六进制数：将将二二进进制制数数以以小小数数点点为为界界四四位位一一分分，不不足足补补0 0，用用一一位位十十六六进

11、进制制数数代代替四位二进制数。替四位二进制数。如：如：1 1 0011 0011 11001100 B=B=0001 0001 00110011 11001100 B=B=1 13 3C C H H5 5、十六进制转换成二进制数：、十六进制转换成二进制数：将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替一位十六进制数。将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替一位十六进制数。如：如：D D4 4E E H=H=11011101 01000100 11101110 B B2 11 余数余数 2 5 1 2 2 1 2 1 0 0 116 100 余数余数 16 6 4 0 6 4/16/2023

12、单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术 1.2.2 计算机中常用编码计算机中常用编码Back1.BCD（Binary Coded Decimal）码码二二十十进进制制码码2.ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码）码4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术1.BCD（Binary Coded Decimal）码）码二十进制码二十进制码Back*BCD码码是是一一种种二二进进制制形形式式的的十十进进制制码码，也也称称二二十十进进制制码码。它它用用4位位二二进进制制数数表表示示1位位十十进进制制数数

13、，最最常用的是常用的是8421BCD码，见表码，见表1-2。8421BCD码用码用0000H1001H代表十进制数代表十进制数09，运算法则是逢十进一。，运算法则是逢十进一。8421BCD码每位的权分码每位的权分别是别是8，4，2，1，故得此名。，故得此名。例如，例如，1 649的的BCD码为码为0001 0110 0100 1001。4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术表表 1-2 8421 BCD码表码表Back十进制数8421BCD码二进制数十进制数8421BCD码二进制数0000000008100010001000100019100110012001000101

14、00001 00001010300110011110001 00011011401000100120001 0010 1100501010101130001 0011 1101601100110140001 01001110701110111150001 010111114/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术2.ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码）码BackASCII码是一种字符编码，是美国信息交换标准代码码是一种字符编码，是美国信息交换标准代码的简称，见表的简称，见表1-3。它由。它由7位

15、二进制数码构成，共有位二进制数码构成，共有128个字符。个字符。ASCII码主要用于微机与外设通信。当微机与码主要用于微机与外设通信。当微机与ASCII码制的键盘、打印机及码制的键盘、打印机及CRT等连用时，均以等连用时，均以ASCII码形式进行数据传输。码形式进行数据传输。例如，当按微机的某一键时，键盘中的单片机便将例如，当按微机的某一键时，键盘中的单片机便将所按的键码转换成所按的键码转换成ASCII码传入微机进行相应处理。码传入微机进行相应处理。4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back表表 1-3 ASCII码字符表码字符表 高位低位0123456789ABCD

16、EF00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000NULSOHSTXETXEOTENQACKDELBSHTLFVTFFCRSOSI1001DLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUS2010SP!“#$%&()*+,-。、30110123456789：；?4100ABCDEFGHIJKLMNO5101PQRSTUVWXYZ6110、abcdefghijklmno7111pqrstuvwxyz|DEL4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术 1.

17、3 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示Back 1.3.1 有符号数有符号数 1.3.2 无符号数无符号数4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术 1.3.1 有符号数有符号数有符号的8位二进制数用最高位D7表示数的正或负，0代表“+”，1代表“-”，D7称为符号位，D6D0为数值位。BackD7D6 D0符号位数值位上述的8位带符号二进制数又有3种不同表达形式，即原码、反码和补码。在计算机中，所有有符号数都是以补码形式存放的。4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back1.原码原码 一个二进制数，用最高位表示数的符号，其后各位表示数值一个二进

18、制数，用最高位表示数的符号，其后各位表示数值本身，这种表示方法称为原码。本身，这种表示方法称为原码。原码的表示范围是原码的表示范围是-127+127例如例如:X=+1011010B X原原=01011010B；X=-1011010B X原原=11011010B2.反码反码 正数的反码与原码相同。正数的反码与原码相同。符号位一定为符号位一定为0，其余位为数值位。，其余位为数值位。负数的反码符号位为负数的反码符号位为1，数值位将其原码的数值位逐位求反。，数值位将其原码的数值位逐位求反。反码的表示范围是反码的表示范围是-127+127例如例如:X=-1011010B X 原原=11011010B X

19、 反反=10100101B4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术3.补码补码正数的补码与原码相同。正数的补码与原码相同。负数的补码符号位为负数的补码符号位为1，数值位将其原码的数值位逐位求反，数值位将其原码的数值位逐位求反后加后加1，即负数的反码加，即负数的反码加1。补码的表示范围是补码的表示范围是-128+127例如例如:X=-1011010B X 补补=10100110B通常计算机中的数用补码表示，用补码进行运算。一个很通常计算机中的数用补码表示，用补码进行运算。一个很明显的优点是减法可以用补码的加法来运算。明显的优点是减法可以用补码的加法来运算。这里还要特别提示这里

20、还要特别提示“溢出溢出”的概念。溢出与进位不同，溢的概念。溢出与进位不同，溢出是指有符号数的运算结果超出了数出是指有符号数的运算结果超出了数-128+127的表示的表示范围，破坏了符号位。范围，破坏了符号位。Back4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术4 机器数与真值机器数与真值机器数：机器数：计算机中以二进制形式表示的数。计算机中以二进制形式表示的数。真值：真值：机器数所代表的数值。机器数所代表的数值。例如，机器数例如，机器数10001010B，它的真值为，它的真值为138（无符号数）（无符号数）-10（原码）（原码）-117（反码）（反码）-118（补码）（补码）【

21、例【例15】怎样根据真值求补码，或根据补码求真值？】怎样根据真值求补码，或根据补码求真值？答：答：只有两种求补码的方法：只有两种求补码的方法：一是求负数的补码，用绝对值一是求负数的补码，用绝对值“取反加取反加1”来求补码；来求补码；二是求负数（补码）的真值，可先将该补码数用二是求负数（补码）的真值，可先将该补码数用“取反加取反加1”的方法得到其的方法得到其绝对值，再在绝对值前添加一负号。绝对值，再在绝对值前添加一负号。Back4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术无符号的无符号的8位二进制数没有符号位，从位二进制数没有符号位，从D7D0皆为数值位，所以皆为数值位，所以8位

22、无符号二进制数的位无符号二进制数的表示范围是表示范围是0+255。8位二进制数码的不同表达含义见表位二进制数码的不同表达含义见表1-4。Back 1.3.2 无符号数无符号数4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back表表 1-4 数的表示方法数的表示方法Back8位二十进制数无符号数原码反码补码0000 00000+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+12

23、7+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 1111255-127-0-14/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back 1.4 89C51单片机单片机 Back 51系列单片机有多种型号的产品，如普通型（系列单片机有多种型号的产品，如普通型（51子系列）子系列）80C51、80C31、87C51和和89C51等，增强型（等，增强型（52子系列）子

24、系列）80C32、80C52、87C52和和89C52等。它等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。80C31片内没有程序存储器，片内没有程序存储器，80C51内部设有内部设有4 KB的掩膜的掩膜ROM程序存储器。程序存储器。87C51是将是将80C51片内的片内的ROM换成换成EPROM，89C51则换成则换成4 KB的闪速的闪速E2PROM。51增强型的程序存储器容量为普通型的增强型的程序存储器容量为普通型的2倍。倍。通常以通常以8C51代表这一系列的单片机，代表这一系列的单片机，其中其中=0掩膜掩膜ROM =7EPROM/

25、OTPROM =9Flash ROM4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back 1.4 89C51单片机单片机 Back89系列单片机已经在片内增加系列单片机已经在片内增加4 KB或或8 KB的的Flash ROM，而且整个，而且整个89C51/89C52芯片比芯片比87C51便宜得多。所以现在已经没有人使用便宜得多。所以现在已经没有人使用80C31或或87C51开发产品了。开发产品了。单片机是典型的嵌入式系统，从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，单片机是典型的嵌入式系统，从体系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能最好地满足面对控制对象

26、、应用系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。能最好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。因此，单片机是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。因此，单片机是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。嵌入式系统与单片机已深入到国民经济众多技术领域，从天上到地下，从军事、工业到家嵌入式系统与单片机已深入到国民经济众多技术领域，从天上到地下，从军事、工业到家庭日常生活。在人类进入信息时代的今天，难以想像，没有单片机的世界将会怎样！庭日常生活。在人类进入信息时代的今天，难以想像，没有单片机的世界将会怎样！本教程以本教程以ATMEL、PHILIPS和和S

27、ST等公司的等公司的89系列单片机中的系列单片机中的AT89C51/P89C51/SST89E554（以下简称为（以下简称为89C51)为典型机，讲述单片机的硬件结构、原为典型机，讲述单片机的硬件结构、原理、接口技术、编程及其应用技术。舍弃理、接口技术、编程及其应用技术。舍弃80C31扩展扩展EPROM的传统模式，而依据目标任的传统模式，而依据目标任务选择所需不同档次（片内不同存储器容量）的务选择所需不同档次（片内不同存储器容量）的89系列单片机。系列单片机。4/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back 1.5 思考题与习题思考题与习题 Back1.什么是微处理器、什么

28、是微处理器、CPU、微机和单片机、微机和单片机?2.单片机有哪些特点单片机有哪些特点?3.微型计算机怎样执行一个程序微型计算机怎样执行一个程序?4.将下列各二进制数转换为十进制数及十六进制数。将下列各二进制数转换为十进制数及十六进制数。11010B 110100B 10101011B 11111B5.将下列各数转换为十六进制数及将下列各数转换为十六进制数及ASCII码。码。129D 253D 01000011BCD 00101001BCD6.将下列十六进制数转换成二进制数和十进制数。将下列十六进制数转换成二进制数和十进制数。5AH 0AE7.D2H 12BEH 0A85.6EH7.将下列十进制

29、数转换成将下列十进制数转换成8421BCD码。码。22 986.71 1234 678.954/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术Back 1.5 思考题与习题思考题与习题 Back8.什么叫原码、反码及补码？什么叫原码、反码及补码？9.已知原码如下，写出其补码和反码（其最高位为符号位）。已知原码如下，写出其补码和反码（其最高位为符号位）。X原原=01011001 X原原=00111110 X原原=11011011 X原原=1111110010.当微机把下列数看成无符号数时，它们相应的十进制数为当微机把下列数看成无符号数时，它们相应的十进制数为多少？若把它们看成是补码，最

30、高位为符号位，那么相应的多少？若把它们看成是补码，最高位为符号位，那么相应的十进制数是多少？十进制数是多少？10001110 10110000 00010001 011101014/16/2023 单片机技术单片机技术单片机技术单片机技术1.李朝青李朝青.单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术(简明修订版简明修订版).北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，19992.李朝青李朝青.单片机学习辅导测验及解答讲义单片机学习辅导测验及解答讲义.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，20033.李朝青李朝青.单片机单片机&DSP外围数字外围数字IC技术手册

31、技术手册.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，20024.何立民何立民.单片机高级教程单片机高级教程.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，19995.何立民何立民.I2C总线应用系统设计总线应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，20046.张俊谟张俊谟.单片机中级教程单片机中级教程.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，19997.张迎新，等张迎新，等.单片机初级教程单片机初级教程.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，19998.余永权余永权.Flash单片机原理及

32、应用单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，北京：电子工业出版社，19979.潘琢金，等潘琢金，等.C8051F高速高速SOC单片机原理及应用单片机原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，200210.李刚李刚.ADC8系列单片机原理与应用技术系列单片机原理与应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，200211.李群芳，等李群芳，等.单片微型计算机与接口技术单片微型计算机与接口技术.北京：北京：电子工业出版社，电子工业出版社，200112.朱定华，等朱定华，等.单片微机原理与应用单片微机原理与应用.北京：清华大学出版社，北京：北方交通大学出版社，北京：清华大学出版社，北京：北方交通大学出版社，200313.李维祥李维祥.单片机原理与应用单片机原理与应用.天津：天津大学出版社，天津：天津大学出版社，200114.肖洪兵，等肖洪兵，等.跟我学用单片机跟我学用单片机.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，200215.钱逸秋钱逸秋.单片机原理与应用单片机原理与应用.北京：电子工业出版社，北京：电子工业出版社，2002参考资料参考资料4/16/2023