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1、第一章 单片机的基础知识,第一节 不同进位计数制及其互换 第二节 带符号的二进制数 第三节 BCD码及文字符号代码 第四节 单片机系统的组成 第五节 8051单片机的结构 第六节 8051单片机的复位和低功耗工作方式,本章要点,本章主要介绍学习8051单片机所必须的一些预备知识，包括三种进位计数制间的互换、补码的基本知识。8051单片机的基本结构，程序存储器、数据存储器、特殊功能寄存器的组织方式，以及8051单片机的复位工作方式和低功耗工作方式。,第一节 不同进位计数制及其互换,一、二进制与十六进制的互换 二进制整数转换为十六进制数整数可从小数点开始向左，每四位为一组转换为一位的十六进制数。
2、二进制小数转换为十六进制数小数则从小数点开始向右，同样以四位为一组，每四位小数转换为一位的十六进制小数。 十六进制整数转换为二进制数，则一位十六进制数可转换为四位二进制数。 同样十六进制小数转换为二进制小数，也是一位十六进制小数转换为四位二进制小数。,二进制,十六进制,二、二进制与十进制数的互换,二进制整数,十进制整数,二进制整数转换为十进制整数，可按各位数的权，即底数为2的n-1次幂来确定， n表示该数的位数，例如二进制数为101010l0B，则十进制数为：,十进制整数转换为二进制整数，可采用逐次除以 2，余数反序排列，即第1次除以2的余数排在最低位。以25为例逐次除以2列式如下： 252=
3、12 余1 122=6 余0 62=3 余0 32=1 余1 12=0 余1 并按习惯将二进制数写成8位，可得 25=0001100lB。,二进制小数转换为十进制小数，可按底数为2的负n次幂来确定，n同样表示位数，例如求0.00110011B的十进制值。,十进制小数转换为二进制小数，采用小数部分逐次乘2，每次乘积若产生整数则将整数个位(即所为溢出位)按正序排列，小数部分继续乘2。以0.6875为例。 其小数点右边数逐次乘2 0.68752=1.375 小数点左边整数为1 0.3752=0.75 小数点左边整数为0 0,752=1.5 小数点左边整数为1 0.52=1 小数点左边整数为1 可得出
4、 0.6875=0.1Oll0000B,二进制小数,十进制小数,三、十六进制与十进制数的互换 十六进制整数转换为十进制整数可按各位数的权，即底数为16的 n 次幂来确定， n表示该数的位数。例如：,十进制整数转为十六进制整数采用逐次除以16，余数反序排列的方法。例如： 1356216=847 余10(记作0AH) 84716=52 余15(记作0FH) 5216=3 余4 316=0 余3 可得13562=34FAH,十六进制整数,十进制整数,十六进制小数转换为十进制小数，则按小数点以后各位的权，用底数为16的负 n次幂来确定，n 同样表示位数。,十进制小数转为十六进制小数采用小数部分逐次乘1
5、6，每次乘积若产生整数，则将所得整数按正序排列，例如十进制小数0.359375转换为十六进制数： 0.35937516=5.75 小数点左边整数为5 0.7516=12.0 小数点左边整数为0CH 可得 0.359375=0.5CH,十六进制小数,十进制小数,返回本章首页,第二节 带符号的二进制数,一、 带符号二进制数的表示方法 原码表示法：规定最高位为符号位，其余表示数值。 反码表示法：规定最高位为符号位，对于正数，其余各位表示数值。对于负数，其余各位应将1换成0，将0换成1，即所谓逐位取反。 补码表示法：仍然规定最高位定为符号位，对于正数，其余各位表示数值。对于负数，除符号位外，其余按原码
6、的各位值，逐位取反，全部取反后再加1，简称为取反加1。,带符号二进制数表示方法举例：,可见正数的反码和补码与原码完全相同。,第三节 BCD码及文字符号代码,一、BCD码 BCD 码以4位为一组，选用 0000B至1001B的十种状态代表0-9共10个数，舍弃二进制表示法中的其余6种状态。例如十进制数84.7的BCD码为： 8 4 . 7 0 1000 0100.0111 0000 BCD 码1001010001110010转换为十进制数为： 1001 0100.0111 0010 9 4 . 7 2,二、ASCII码 ASCII 码是美国信息交换标准代码的简称，共128个，用数码0000000
7、O-01111111 表示各种文字或符号，其中用于表示英文大小写字母的有52个，表示0至9数字的有10个，常用书写符号(！等等)和常用运算符号(如+、-、等)有32个，另外还有控制符号34个,共计128个。例如英文大写字母 A 的ASCII码为01000001，或写成十六进制为41H。,返回本章首页,第四节 单片机系统的组成,一、单片机系统的硬件 硬件是指构成单片机系统的所有电子、机械和磁性的部件及设备，包括中央处理单元、存储器、外围设备与输入输出接口。它的组成如图。,单片机系统的硬件组成,二、单片机系统的软件 软件是各种程序及数据的总称，它以数字形式存储在硬件之中，要单片机完成某项任务，首先
8、要把操作步骤按照单片机所能理解的语言编成程序，并通过编程器把程序连同原始数据存入（或称写入）单片机的ROM，然后在程序控制下，才能自动进行各种操作和运算。 软件可以用不同的语言编写，即机器语言、汇编语言和高级语言。,1机器语言：机器语言是以二进制数码表示的指令和数据的一种语言。它可以直接为单片机的CPU所识别，用其他语言编写的程序最后也要转换成机器指令，才能送入CPU执行运算,由于这种语言随机器的不同而异,故称之为机器语言。 2汇编语言：汇编语言是以助记符代替机器指令的一种语言，每条助记符都对应一条机器指令，目的是为了对写出来的指令容易阅读且直观易记。 3高级语言：高级语言是一种面向过程的语言
9、，面向过程是指这种语言只考虑解题的过程，只有在细节的地方才考虑使用的是什么机器，所使用的词和语句都尽量采用常用的单词、数学符号和表达式、比较符合人的习惯，但最终还是要转换为以机器语言表示的目标程序，才能使用。,返回本章首页,第五节 8051单片机的结构,一、8051单片机的内部结构 8051单片机内部包括(1)时钟振荡器(2)8位的CPU(3)128字节的RAM数据存储器 (4)4K字节的程序存储器(5)4个8位的并行IO端口(6)一个全双工异步串行通信口(UART)(7)两个16位的定时/计数器(8)5个中断源及两个优先级的中断结构。,二、外部引脚 8051单片机的引脚是面向用户的，所以使用
10、者需要熟悉各引脚的用途，以便正确接线。常用的8051芯片是用双列直插40脚封装。,三、时钟振荡器 时钟振荡器是单片机工作的原始动力,可以利用内部的振荡电路,在外围加接晶振和电容组成。也可从外部引入。 利用内部时钟电路组成的振荡器,利用片外的振荡器输入,四、程序存储器的组织 8051片内程序存储器有4KB，其地址为0000H-0FFFH。若需要可在片外扩充，其地址从0000H-0FFFFH。当EA为高电平时，则执行片内ROM程序到0FFFH后自动转到片外。EA为低电平时，则一开始就从片外0000H地址开始执行片外ROM的程序。,执行程序示意图,五、数据存储器的组织 8051单片机片内RAM有12
11、8单元，其地址为00H-7FH，内部特殊功能寄存器地址为80HFFH(但不是连续的)。如在片外扩充，地址为0000H-0FFFFH。,特殊功能寄存器 数据存储器中的特殊功能寄存器区实际上是单片机内部寄存器或IO口，只是按统一编址的原则，把它们的地址划定在片内存储区的 80-0FFH单元，所以80H-0FFH这一区域被定为特殊功能寄存器区，它不是用于存储一般的数据，而是用于实现对片内IO接口、定时器接口、串行口缓冲区等接口的输入和输出操作，特殊功能寄存器的地址并不连续，一部分尚未作具体的定义，没有定义的实际上也不存在。有一部分(指字节地址能被8整除的部分)可进行位寻址。在操作指令中可使用字节或位
12、的名称与使用字节或位的地址同样有效。,程序状态字寄存器 程序状态字寄存器PSW是特殊功能寄存器中的一个，其字节地址为0DOH，用来提供运算结果的特征标志。PSW的各位定义为： CY(PSW.7)为累加器A的进位标志，运算结果最高位有进位或借位时CY置1。 AC(PSW.6)为半进位标志，运算中低半字节产生进位时置1。 F0(PSW.5)为用户使用的备用标志位。 RSl， RS0（PSW.4和PSW.3）作为工作寄存器区选择控制位。按表1-3选择使用区。 OV(PSW2)为溢出标志位，有溢出时置1。 P(PSW0)为奇偶标志位，若“1”的个数为奇数该位置“1”，若为偶数该位置0。,六、堆栈 80
13、51单片机的堆栈，是从片内RAM中，由用户自行指定的一部分内存区，例如图中由用户指定从69H后的内存单元作为堆栈。,返回本章首页,第六节 8051单片机的复位和 低功耗工作方式,一、复位方式 1.复位目的与复位条件 复位目的：是对单片机的片内电路重新进行初始化，使有关部件都恢复到原先规定的初始状态。并使 PC=0000H，不论原来程序运行到什么地方，都将重新从0000H开始运行。 复位条件：必须在8051单片机的RST引脚，保持两个机器周期以上的高电平 。,2复位电路 由单片机提供的RST引脚，外接R、C元件组成复位电路。如下图所示。当S按钮按下时利用RC电路可保持RST有两个机器周期以上的高
14、电平 。,3 复位后某些特殊寄存器状态 寄存器 内容 寄存器 内容 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H PCON 00H PSW 00H TH0 00H SP 00H TL0 00H DPTR 0000H TH1 00H P0-P3 0FFH TL1 00H IP xxx00000H SCON 00H IE 0xx00000H SBUF 不定,二、低功耗工作方式 1待机（休闲）状态 待机（休闲）状态是一种低功耗的工作方式。 进入待机状态后，除中断功能外，停止其他工作，但片内RAM及特殊功能寄存器都要保持不变，I/O引脚保持原逻辑值，ALE、PSEN
15、保持逻辑高电平，停止取指。在这种状态下，工作电流可以从正常的20mA降到5mA，使系统能在低功耗下待命。 要使单片机进入待机（休闲）状态，可以利用片内特殊功能寄存器中的PCON，将其D0位IDL置1（MOV PCON，#01H），要退出可将IDL置0，或通过复位退出。,2.掉电保护状态 单片机掉电后可以投入备用电池，这时希望系统耗电尽量小，以增大电池的使用时间，为此掉电后，要使单片机进入掉电保护状态，这时工作电流大约只有75A。片内振荡器停振，所有功能部件停止工作，ALE、PSEN为低电平，仅保留片内RAM的数据信息。 要进入掉电保护状态，可将PCON寄存器中的D1位PD置1，要退出掉电保护状态，只能通过复位。,返回本章首页,
