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1、多媒体演示系统多媒体演示系统设计者：刘艳玲Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术目 录& 第1章 微机基础知识& 第2章 89C51单片机硬件结构和原理& 第3章 指令系统& 第4章 汇编语言程序设计知识& 第5章 中断系统& 第6章 定时器及应用& 第7章 89C51串行口及串行通信技术& 第8章 单片机小系统及扩展& 第9章 应用系统配置及接口技术& 第10章 系统实用程序参考资料ExitDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术第一章 微机基础知识1.1 微处理器、微机和单片机的概念Back1.2 常用数制和编码1.3 数据在计算机中的表示1.4 89C51单片机 1.5
2、 思考题与习题Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1.1 微处理器、微机和单片机的 概念Back*1.1.2 存储器和输入输出接口*1.1.1 微处理器(机)的组成Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术概念1、微处理器3、单片机2、微型计算机Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术微处理器(Microprocessor)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CPU（Central Processing Unit）。Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术微型计算机（Microcomputer,简称微机 MC）是具有完整运算及控制功能的计
3、算机。包括微处理器(CPU)如图1-1所示。存储器接口适配器（输入输出接口电路）输入/输出（I/O）设备。图1-1 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； /设备与微处理器的连接需要通过接口适配器(即/接口)； 存储器是指微机内部的存储器(RAM、ROM和EPROM等芯片)。Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 单片机（Single-Chip Microcomputer）是将微处理器、一定容量RAM和ROM以及 I/O口、定时器等电路集成在一块芯片上， 构成单片微型计算机。微处理器 RAM ROM I/O口 定时器单片微型计算机BackDate单片机原理及接口技术
4、单片机原理及接口技术1.1.1 微处理器（机）的组成Back2 1、运算器2 2、控制器2 3、CPU中的主要寄存器Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术计算机的模型微处理单元与存储器及I/O接口组成的计算机模型如 图1-2所示。 图中只画出CPU主要的寄存器和控制电路，并且假设所有的计数器、寄存器和总线都是8位宽度。 ALU、计数器、寄存器和控制部分除在微处理器内通过内部总线相互联系以外，还通过外部总线和外部的存储器和输入/输出接口电路联系。 外部总线一般分为数据总线、地址总线和控制总线，统称为系统总线。 存储器包括RAM和ROM。 微计算机通过输入/输出接口电路可与各种外围设备联
5、接。! Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术图1-2 一个计算机模型Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、运算器Back1）、组成 2）、作用 3）、ALU的两个主要的输入来源 4）、运算器的两个主要功能Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1）运算器的组成算术逻辑单元(简称ALU）Back运算器累加器 寄存器Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2）运算器的作用是把传送到微处理器的数据进行运算或逻 辑运算。举例ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、 比较大小等操作，最后将结果存入累加器 。ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上 的信息所确定的
6、。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术例如：两个数（7和9）相加，在相加之前，操作数9放在累加器中，7放在数据寄存器中，执行两数相加运算的控制线发出“加”操作信号，ALU即把两个数相加并把结果（16）存入累加器，取代累加器前面存放的数9。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3）ALU的两个主要的输入来源输入来源数据寄存 器累加 器BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4）运算器的两个主要功能（1）执行各种算术运算。（2）执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试。如零值测试或两个值的比较。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2
7、、控制器1）、控制器的组成2）、控制器的作用3）、控制器的主要功能BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术Back控制器的组成程序计数器指令寄存器指令译码器时序产生器操作控制器1）控制器的组成Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2）作用它是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个计算机系统的操作。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3）控制器的主要功能对指令进行译码或测试，并产生相应 的操作控制信号，以便启动规定的动 作。指挥并控制CPU、内存和输入/输出设 备之间数据流动的方向。从内存中取出一条指令，并指出下一 条指令在内存中的位置。BackD
8、ate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3、CPU中的主要寄存器1）累加器（A）2）数据寄存器（DR）3）指令寄存器（IR）4）指令译码器（ID）6）地址寄存器（AR）5）程序计数器（PC）BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1）累加器（A）Back在算术和逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用于保存一个操作数；运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结 果。累加器是微处理器中最繁忙的寄存器。Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2）数据寄存器（DR）数据（缓冲）寄存器（DR）是通过数据总 线（DBUS）向存储器（M）和输入/输出设 备I/O送（写）或取（读）
9、数据的暂存单 元。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术3）指令寄存器（IR）指令寄存器用来保存当前正在执行的一条 指令。当执行一条指令时先把它从内存取到数据 寄存器中，然后再传送到指令译码器中。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4）指令译码器（ID）指令分为操作码和地址码字段，由二进制数字 组成。当执行任何给定的指令，必须对操作码 进行译码，以便确定所要求的操作。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码 器的输入。操作码一经译码后，即可向控制器发出具体操 作的特定信号。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术5）程序计数器（PC） 通常
10、又称为指令地址计数器。在程序开始执行前，必须将其起始地址，即 程序的第一条指令所在的内存单元地址送到 PC。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，使之总 是保存将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序执行的，所以修改 的过程通常是简单的加1操作。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术6）地址寄存器 （AR）地址寄存器用来保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。因为内存（I/O设备）和CPU之间存在着速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保存地址信息，直到内存（I/O设备）读/写操作完成为止。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1
11、.1.2 存储器和输入输出接 口1、存储器2、I/O接口及外设BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1、存储器 如图1-4所示。 地址总线、数据总线和若干控制线把存储器和微处理器连接 起来。 存储器从CPU接收控制信号，以确定存储器执行读/写操作。 地址总线将8位地址信息送入地址译码器，地址译码器的输出可以确定唯一的存储单元。 数据总线用来传送存储器到CPU或CPU到存储器的数据信息。Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术Back图1-4 随机存取存储器Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、I/O接口及外设每个外设与微处理器的连接必须经过接口 适配器（
12、I/O接口）。每个I/O接口及其对应的外设都有一个固 定的地址，在CPU的控制下实现对外设的 输入（读）和输出（写）操作。BackDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1.2 常用数制和编码Back* 1.2.1 数制及数制间转换 * 1.2.2计算机中常用编码 Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 1.2.1 数制及数制间转换Back*1. 数制计数的进位制*2、不同数制之间的转换Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1. 数制计数的进位制Back*1.二进制：是“0”和“1”这样的数、逢2进位。按权展开时权的 基数为2。用后缀字母“B”表示。如：1001=1
13、23+022+021+120 =9（十进制数）*2.十进制：是“0”“9”之间的数、逢10进位。按权展开时权 的基数为10。用后缀字母“D”表示。如：1135=1103+1102+3101+5100 *3.十六进制：是“0”“9”，“A,B,C,D,E,F”之间的数、逢16 进位。按权展开时权的基数为16。用后缀字母“H”表示。如：1C5H=1162+12161+5160 =453DDate单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术2、不同数制之间的转换Back1、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。 如：1101=123+122+021+120 =1
14、3D 如：1FH=1161+15160 =31D 2、十进制转换成二进制数： 将十进制数除2取余，商为0止余数倒置。 如：11D=1011B 3、十进制转换成十六进制数： 将十进制数除16取余，商为0止余数倒置。 如：100D=64H 4、二进制转换成十六进制数： 将二进制数以小数点为界四位一分，不足补0，用一位十六进制数 代替四位二进制数。 如：1 0011 1100 B=0001 0011 1100 B= 13C H 5、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。 如：D4E H=1101 0100 1110 B2 11 余数2 5 12 2
15、12 1 00 116 100 余数16 6 40 6 Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 1.2.2 计算机中常用编 码Back*BCD（Binary Coded Decimal）码二十进制 码 *ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术1. BCD（Binary Coded Decimal）码二十进制 码Back*BCD码是一种二进制形式的十进制码，也称二十 进制码。它用4位二进制数表示1位十进制数，最 常用的是8421BCD码，见表1-2。 8421BCD码用0000H1001H代表十进制数09 ，运算法则是逢十进一。8421BCD码每位的权分 别是8，4，2，1，故得此名。 例如，1 649的BCD码为0001 0110 0100 1001。Date单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术表 1-2 8421 BCD码表Back十进制数8421BCD码二进制数十进制数8421BCD码二进制数 000000000810001000 100010001910011001 200100010100001 00001010 300110011110001 00011011 401000100120001 0010 1100 5010
