第1章__微機基礎(chǔ)知識__李朝青--單片機原理及接口技術(shù)(第3版)ppt課件

1、設(shè)計者：劉艷玲設(shè)計者：劉艷玲19:34目 錄& 第第1 1章章 微機基礎(chǔ)知識微機基礎(chǔ)知識& 第第2 2章章 89C5189C51單片機硬件結(jié)構(gòu)和原理單片機硬件結(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 匯編語言程序設(shè)計知識匯編語言程序設(shè)計知識& 第第5 5章章 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)& 第第6 6章章 定時器及應(yīng)用定時器及應(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 單片機小系統(tǒng)及擴展單片機小系統(tǒng)及擴展& 第第9章章 應(yīng)用系統(tǒng)配置及接口技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)配置及接口技術(shù)&am

2、p; 第第10章章 系統(tǒng)實用程序系統(tǒng)實用程序參考資料參考資料Exit19:34第一章第一章 微機基礎(chǔ)知識微機基礎(chǔ)知識1.1 1.1 微處理器、微機和單片機的概念微處理器、微機和單片機的概念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)在計算機中的表示數(shù)據(jù)在計算機中的表示1.4 89C511.4 89C51單片機單片機 1.5 1.5 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題19:341.1 1.1 微處理器、微機和單片機的概念微處理器、微機和單片機的概念Back*1.1.21.1.2 存儲器和輸入輸出接口存儲器和輸入輸出接口*1.1.11.1.1 微處理器微處理器( (機機) )的組

3、成的組成19:34概念概念1 1、微處理器、微處理器3 3、單片機、單片機2 2、微型計算機、微型計算機19:34微處理器微處理器(Microprocessor)(Microprocessor)是小型計算機或微型計算機的控制和處理部分。是小型計算機或微型計算機的控制和處理部分。 又稱中央處理單元又稱中央處理單元CPUCPU（Central Processing Central Processing UnitUnit）。）。19:34微型計算機微型計算機（Microcomputer,Microcomputer,簡稱微機簡稱微機 MCMC）是具有完整運算及控制功能的計算機。是具有完整運算及控制功能

4、的計算機。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。存儲器存儲器接口適配器（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 微機的組成微機的組成 微處理器由控制器、運算器和若干個寄存器組成；微處理器由控制器、運算器和若干個寄存器組成；/設(shè)備與微處理器的連接需要通過接口適配器設(shè)備與微處理器的連接需要通過接口適配器(即即/接口接口)；存儲器是指微機內(nèi)部的存儲器存儲器是指微機內(nèi)部的存儲器(RAM、ROM和和EPROM等芯片等芯片)。19:34單片機單片機（Single-Chip Microcompu

5、terSingle-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、定時器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)口、定時器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成單片微型計算機。成單片微型計算機。微處理器微處理器RAM RAM ROMROMI/OI/O口口定時器定時器單片微型計算機單片微型計算機Back19:341.1.1 1.1.1 微處理器（機）的組成微處理器（機）的組成Back2 1、運算器、運算器2 2 2、控制器、控制器2 3 3、CPUCPU中的主要寄存器中的主要寄存器19:34計算機的模型計算機的模型微處理單元與存儲

6、器及微處理單元與存儲器及I/OI/O接口組成的計算機模型如接口組成的計算機模型如 圖圖1-21-2所示。所示。 圖中只畫出圖中只畫出CPUCPU主要的寄存器和控制電路，并且假設(shè)所有的計數(shù)器、寄主要的寄存器和控制電路，并且假設(shè)所有的計數(shù)器、寄存器和總線都是存器和總線都是8 8位寬度。位寬度。 ALUALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分除在微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線相互聯(lián)系以外，還通過外、計數(shù)器、寄存器和控制部分除在微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線相互聯(lián)系以外，還通過外部總線和外部的存儲器和輸入部總線和外部的存儲器和輸入/ /輸出接口電路聯(lián)系。輸出接口電路聯(lián)系。 外部總線一般分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，統(tǒng)稱為

7、系統(tǒng)總線。外部總線一般分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，統(tǒng)稱為系統(tǒng)總線。 存儲器包括存儲器包括RAMRAM和和ROMROM。 微計算機通過輸入微計算機通過輸入/ /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。! 19:34圖圖1-2 一個計算機模型一個計算機模型19:341 1、運算器、運算器Back1 1）、組成）、組成2 2）、作用作用3 3）、ALUALU的兩個主要的輸入來源的兩個主要的輸入來源4 4）、運算器的兩個主要功能）、運算器的兩個主要功能19:341 1）運算器的組成）運算器的組成算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元( (簡稱簡稱ALUALU）Back運算器運算器累加

8、器累加器 寄存器寄存器19:342 2）運算器的作用運算器的作用是把傳送到微處理器的數(shù)據(jù)進行運算或邏輯是把傳送到微處理器的數(shù)據(jù)進行運算或邏輯運算。運算。舉例舉例ALUALU可對兩個操作數(shù)進行加、減、與、或、可對兩個操作數(shù)進行加、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)行不同的運算操作是由不同控制線上執(zhí)行不同的運算操作是由不同控制線上的信息所確定的。的信息所確定的。Back19:34例如：例如： 兩個數(shù)（兩個數(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

9、，執(zhí)放在數(shù)據(jù)寄存器中，執(zhí)行兩數(shù)相加運算的控制線發(fā)出行兩數(shù)相加運算的控制線發(fā)出“加加”操作信操作信號，號，ALUALU即把兩個數(shù)相加并把結(jié)果（即把兩個數(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。Back19:343 3）ALUALU的兩個主要的輸入來源的兩個主要的輸入來源輸入來源輸入來源數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器累加器累加器Back19:344 4）運算器的兩個主要功能運算器的兩個主要功能（1 1）執(zhí)行各種算術(shù)運算。）執(zhí)行各種算術(shù)運算。（2 2）執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試。）執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試。如零值測試或兩個值的比較。如

10、零值測試或兩個值的比較。Back19:342 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Back19:34Back控制器的組成控制器的組成程序計數(shù)器程序計數(shù)器指令寄存器指令寄存器指令譯碼器指令譯碼器時序產(chǎn)生器時序產(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19:342 2）作用）作用它是發(fā)布命令的它是發(fā)布命令的“決策機構(gòu)決策機構(gòu)”，即協(xié)，即協(xié)調(diào)和指揮整個計算機系統(tǒng)的操作。調(diào)和指揮整個計算機系統(tǒng)的操作。Back19:343 3）控制器的主要功能）控制器的主要功能對指令進行譯碼或測試，

11、并產(chǎn)生相應(yīng)對指令進行譯碼或測試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作。的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作。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)流動的方向。備之間數(shù)據(jù)流動的方向。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。Back19:343 3、CPUCPU中的主要寄存器中的主要寄存器1 1）累加器（）累加器（A A）2 2）數(shù)據(jù)寄存器（）數(shù)據(jù)寄存器（DRDR）3 3）指令寄存器（）指令寄存器（IRIR）4 4）指令譯碼器（）指令譯碼器（IDID）6 6）地址寄存器（）地址寄

12、存器（ARAR）5 5）程序計數(shù)器（）程序計數(shù)器（PCPC）Back19:341 1）累加器（）累加器（A A）Back在算術(shù)和邏輯運算時，它具有雙重功能：在算術(shù)和邏輯運算時，它具有雙重功能： 運算前，用于保存一個操作數(shù)；運算前，用于保存一個操作數(shù)； 運算后，用于保存所得的和、差或邏輯運算結(jié)果。運算后，用于保存所得的和、差或邏輯運算結(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。19:342 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）是通過數(shù)據(jù)總）是通過數(shù)據(jù)總線（線（DBUSDBUS）向存儲器（）向存儲器（M M）和輸入

13、）和輸入/ /輸出設(shè)輸出設(shè)備備I/OI/O送（寫）或取（讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。送（寫）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。Back19:343 3）指令寄存器（）指令寄存器（IRIR）指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄當(dāng)執(zhí)行一條指令時先把它從內(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。Back19:344 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，由二進制數(shù)字組指令分為操作碼和地址碼字段，由二進制數(shù)字組成。當(dāng)執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行成。當(dāng)執(zhí)行任

14、何給定的指令，必須對操作碼進行譯碼，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。的特定信號。Back19:345 5）程序計數(shù)器（）程序計數(shù)器（PCPC） 通常又稱為指令地址計數(shù)器。通常又稱為指令地址計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前，必須將其起始地址，即程在程序開始執(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，當(dāng)執(zhí)行指令時，

15、CPUCPU將自動修改將自動修改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，所以修改的過程通常是簡單的加過程通常是簡單的加1 1操作。操作。Back19:346 6）地址寄存器）地址寄存器 （ARAR）地址寄存器用來保存當(dāng)前地址寄存器用來保存當(dāng)前CPUCPU所要訪問的內(nèi)存單元所要訪問的內(nèi)存單元或或I/OI/O設(shè)備的地址。設(shè)備的地址。因為內(nèi)存（因為內(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保存地

16、址信息，差別，所以必須使用地址寄存器來保存地址信息，直到內(nèi)存（直到內(nèi)存（I/OI/O設(shè)備）讀設(shè)備）讀/ /寫操作完成為止。寫操作完成為止。Back19:341.1.2 1.1.2 存儲器和輸入輸出接口存儲器和輸入輸出接口1 1、存儲器、存儲器2 2、I/OI/O接口及外設(shè)接口及外設(shè)Back19:341 1、存儲器、存儲器 如圖如圖1-41-4所示。所示。 地址總線、數(shù)據(jù)總線和若干控制線把存儲器和微處理器連接起地址總線、數(shù)據(jù)總線和若干控制線把存儲器和微處理器連接起來。來。 存儲器從存儲器從CPUCPU接收控制信號，以確定存儲器執(zhí)行讀接收控制信號，以確定存儲器執(zhí)行讀/ /寫操作。寫操作。 地址總線

17、將地址總線將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單元?？梢源_定唯一的存儲單元。 數(shù)據(jù)總線用來傳送存儲器到數(shù)據(jù)總線用來傳送存儲器到CPUCPU或或CPUCPU到存儲器的數(shù)據(jù)信息到存儲器的數(shù)據(jù)信息。19:34Back圖圖1-4 隨機存取存儲器隨機存取存儲器19:342 2、I/OI/O接口及外設(shè)接口及外設(shè)每個外設(shè)與微處理器的連接必須經(jīng)過接口每個外設(shè)與微處理器的連接必須經(jīng)過接口適配器（適配器（I/OI/O接口）。接口）。每個每個I/OI/O接口及其對應(yīng)的外設(shè)都有一個固定接口及其對應(yīng)的外設(shè)都有一個固定的地址，在的地址，在CPUCP

18、U的控制下實現(xiàn)對外設(shè)的輸入的控制下實現(xiàn)對外設(shè)的輸入（讀）和輸出（寫）操作。（讀）和輸出（寫）操作。Back19:341.2 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計算機中常用編碼計算機中常用編碼 19:34 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)制計數(shù)的進位制計數(shù)的進位制* 2 2、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換19:341. 1. 數(shù)制數(shù)制計數(shù)的進位制計數(shù)的進位制Back* 1.1.二進制：二進制：是是“0”0”和和“1”1”這樣的數(shù)、逢這樣的數(shù)、逢2 2進位。按權(quán)展開時權(quán)的基進位

19、。按權(quán)展開時權(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（十進制數(shù)）（十進制數(shù)）* 2.2.十進制十進制：是：是“0”0”“9”“9”之間的數(shù)、逢之間的數(shù)、逢1010進位。按權(quán)展開時權(quán)的進位。按權(quán)展開時權(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 * 3.3.十六進制：十六進制：是是“0”0”“9”“9”，“A,B,C,D,

20、E,F”A,B,C,D,E,F”之間的數(shù)、逢之間的數(shù)、逢1616進進位。按權(quán)展開時權(quán)的基數(shù)為位。按權(quán)展開時權(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=453D19:342 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、二進制、十六進制轉(zhuǎn)化成十進制：、二進制、十六進制轉(zhuǎn)化成十進制：將二、十六進制數(shù)按權(quán)展開相加即為相應(yīng)的十進制數(shù)。將二、十六進制數(shù)按權(quán)展開相加即為相應(yīng)的十進制數(shù)。如：如：1101=11101=12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1

21、+1+12 20 0 =13D=13D如：如：1FH=11FH=116161 1+15+1516160 0 =31D=31D2 2、十進制轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：、十進制轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：將十進制數(shù)除將十進制數(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、十進制轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)：、十進制轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)：將十進制數(shù)除將十進制數(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、二進制轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)：、二進制轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)：將二進制數(shù)以小數(shù)點為界四位一分，不足補將二進制數(shù)以小數(shù)點為

22、界四位一分，不足補0 0，用一位十六進制數(shù)代，用一位十六進制數(shù)代替四位二進制數(shù)。替四位二進制數(shù)。如：如：1 1 0011 0011 11001100 B= B=0001 0001 00110011 11001100 B= B= 1 13 3C C H H5 5、十六進制轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：、十六進制轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：將十六進制數(shù)以小數(shù)點為界，用四位二進制數(shù)代替一位十六進制數(shù)。將十六進制數(shù)以小數(shù)點為界，用四位二進制數(shù)代替一位十六進制數(shù)。如：如：D D4 4E E H= H=11011101 01000100 11101110 B B2 11 余數(shù)余數(shù) 2 5 1 2 2 1 2 1 0 0 116 1

23、00 余數(shù)余數(shù) 16 6 4 0 6 19:34 1.2.2 計算機中常用編碼計算機中常用編碼Back1. BCD（Binary Coded Decimal）碼）碼二十進制二十進制碼碼2. ASCII（American Standard Code for Information Interchange）碼）碼19:341. BCD（Binary Coded Decimal）碼）碼二十進制碼二十進制碼Back*BCD碼是一種二進制形式的十進制碼，也稱二碼是一種二進制形式的十進制碼，也稱二-十進制碼。它用十進制碼。它用4位二進制數(shù)表示位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)，位十進制數(shù)，最常用的是最常用的是84

24、21BCD碼，見表碼，見表1-2。8421BCD碼用碼用0000H1001H代表十進制數(shù)代表十進制數(shù)09，運算法則是逢十進一。運算法則是逢十進一。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。19:34表表 1-2 8421 BCD碼表碼表Back十進制數(shù)8421BCD碼二進制數(shù)十進制數(shù)8421BCD碼二進制數(shù)000000000810001000100010001910011001200100010100001 00001010300110011110001 000110114

25、01000100120001 0010 1100501010101130001 0011 1101601100110140001 01001110701110111150001 0101111119:342. ASCII（American Standard Code for Information Interchange）碼）碼BackASCII碼是一種字符編碼，是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼是一種字符編碼，是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡稱，見表碼的簡稱，見表1-3。它由。它由7位二進制數(shù)碼構(gòu)成，共位二進制數(shù)碼構(gòu)成，共有有128個字符。個字符。ASCII碼主要用于微機與外設(shè)通信。當(dāng)微機與碼主要用于微機與外

26、設(shè)通信。當(dāng)微機與ASCII碼制的鍵盤、打印機及碼制的鍵盤、打印機及CRT等連用時，均以等連用時，均以ASCII碼形式進行數(shù)據(jù)傳輸。碼形式進行數(shù)據(jù)傳輸。例如，當(dāng)按微機的某一鍵時，鍵盤中的單片機便將例如，當(dāng)按微機的某一鍵時，鍵盤中的單片機便將所按的鍵碼轉(zhuǎn)換成所按的鍵碼轉(zhuǎn)換成ASCII碼傳入微機進行相應(yīng)處理。碼傳入微機進行相應(yīng)處理。19:34Back表表 1-3 ASCII碼字符表碼字符表 高位低位0123456789ABCDEF00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000NULSOHSTXETXEOTENQ

27、ACKDELBSHTLFVTFFCRSOSI1001DLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUS2010SP!“#$%&()*+,-。、30110123456789：；?4100ABCDEFGHIJKLMNO5101PQRSTUVWXYZ6110、abcdefghijklmno7111pqrstuvwxyz|DEL19:34 1.3 數(shù)據(jù)在計算機中的表示數(shù)據(jù)在計算機中的表示Back 1.3.1 有符號數(shù)有符號數(shù) 1.3.2 無符號數(shù)無符號數(shù)19:34 1.3.1 有符號數(shù)有符號數(shù) 有符號的8位二進制數(shù)用最高位D7表示數(shù)的正或負(fù)， 0代表“+”，

28、1代表“-”， D7稱為符號位，D6D0為數(shù)值位。BackD7D6 D0符號位數(shù)值位上述的8位帶符號二進制數(shù)又有3種不同表達形式，即原碼、反碼和補碼。在計算機中，所有有符號數(shù)都是以補碼形式存放的。19:34Back1. 原碼原碼 一個二進制數(shù)，用最高位表示數(shù)的符號，其后各位表示數(shù)值一個二進制數(shù)，用最高位表示數(shù)的符號，其后各位表示數(shù)值本身，這種表示方法稱為原碼。本身，這種表示方法稱為原碼。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=01011010B；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

29、原碼相同。 符號位一定為符號位一定為0，其余位為數(shù)值位。，其余位為數(shù)值位。 負(fù)數(shù)的反碼符號位為負(fù)數(shù)的反碼符號位為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=10100101B19:343. 補碼補碼正數(shù)的補碼與原碼相同。正數(shù)的補碼與原碼相同。負(fù)數(shù)的補碼符號位為負(fù)數(shù)的補碼符號位為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。補碼的表示范圍是補碼的表示范圍是-128+127例如例如:

30、X=-1011010B X 補補=10100110B通常計算機中的數(shù)用補碼表示，用補碼進行運算。一個很通常計算機中的數(shù)用補碼表示，用補碼進行運算。一個很明顯的優(yōu)點是減法可以用補碼的加法來運算。明顯的優(yōu)點是減法可以用補碼的加法來運算。這里還要特別提示這里還要特別提示“溢出溢出”的概念。溢出與進位不同，溢的概念。溢出與進位不同，溢出是指有符號數(shù)的運算結(jié)果超出了數(shù)出是指有符號數(shù)的運算結(jié)果超出了數(shù)-128+127的表示的表示范圍，破壞了符號位。范圍，破壞了符號位。 Back19:344 機器數(shù)與真值機器數(shù)與真值 機器數(shù)：機器數(shù)： 計算機中以二進制形式表示的數(shù)。計算機中以二進制形式表示的數(shù)。 真值：真值

31、： 機器數(shù)所代表的數(shù)值。機器數(shù)所代表的數(shù)值。例如，機器數(shù)例如，機器數(shù)10001010B，它的真值為，它的真值為138（無符號數(shù)）（無符號數(shù)）-10（原碼）（原碼）-117（反碼）（反碼）-118（補碼）（補碼）【例【例15】怎樣根據(jù)真值求補碼，或根據(jù)補碼求真值？】怎樣根據(jù)真值求補碼，或根據(jù)補碼求真值？答：答： 只有兩種求補碼的方法：只有兩種求補碼的方法： 一是求負(fù)數(shù)的補碼，用絕對值一是求負(fù)數(shù)的補碼，用絕對值“取反加取反加1”來求補碼；來求補碼；二是求負(fù)數(shù)（補碼）的真值，可先將該補碼數(shù)用二是求負(fù)數(shù)（補碼）的真值，可先將該補碼數(shù)用“取反加取反加1”的方法得到其的方法得到其絕對值，再在絕對值前添加一

32、負(fù)號。絕對值，再在絕對值前添加一負(fù)號。Back19:34 無符號的無符號的8位二進制數(shù)沒有符號位，從位二進制數(shù)沒有符號位，從D7D0皆為數(shù)值位，所以皆為數(shù)值位，所以8位無符號二進制數(shù)的位無符號二進制數(shù)的表示范圍是表示范圍是0+255。 8位二進制數(shù)碼的不同表達含義見表位二進制數(shù)碼的不同表達含義見表1-4 。Back 1.3.2 無符號數(shù)無符號數(shù)19:34Back表表 1-4 數(shù)的表示方法數(shù)的表示方法Back8位二十進制數(shù)無符號數(shù)原碼反碼補碼0000 00000+0+0+00000 00011+1+1+10000 00102+2+2+20111 1100124+124+124+1240111 1

33、101125+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 1111255-127-0-119:34Back 1.4 89C51單片機單片機 Back 51系列單片機有多種型號的產(chǎn)品，如普通型（系列單片機有多種型號的產(chǎn)品，如普通型（51子系列）子系列）80C51、8

34、0C31、87C51和和89C51等，增強型（等，增強型（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器的配置上。80C31片內(nèi)沒有程序存儲器，片內(nèi)沒有程序存儲器，80C51內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部設(shè)有4 KB的掩膜的掩膜ROM程序存儲器。程序存儲器。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4 KB的閃速的閃速E2PROM。51增強型的程序存儲器容量為普通型的增強型的程序存儲器容量為普通型的2倍。倍。通常以通常以8C51代表這一系列的單

35、片機，代表這一系列的單片機，其中其中=0掩膜掩膜ROM = 7EPROM/OTPROM = 9Flash ROM19:34Back 1.4 89C51單片機單片機 Back89系列單片機已經(jīng)在片內(nèi)增加系列單片機已經(jīng)在片內(nèi)增加4 KB或或8 KB的的Flash ROM，而且整個，而且整個89C51/89C52芯片比芯片比87C51便宜得多。所以現(xiàn)在已經(jīng)沒有人使用便宜得多。所以現(xiàn)在已經(jīng)沒有人使用80C31或或87C51開發(fā)產(chǎn)品了。開發(fā)產(chǎn)品了。單片機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)用特點專門設(shè)計單片機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)用特點專門設(shè)計的，能

36、最好地滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行以及非凡的控制品的，能最好地滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行以及非凡的控制品質(zhì)要求。因此，單片機是發(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)與單片機已深入到國民經(jīng)濟眾多技術(shù)領(lǐng)域，從天上到地下，從軍事、工業(yè)到嵌入式系統(tǒng)與單片機已深入到國民經(jīng)濟眾多技術(shù)領(lǐng)域，從天上到地下，從軍事、工業(yè)到家庭日常生活。在人類進入信息時代的今天，難以想像，沒有單片機的世界將會怎樣！家庭日常生活。在人類進入信息時代的今天，難以想像，沒有單片機的世界將會怎樣！本教程以本教程以ATM

37、EL、PHILIPS和和SST等公司的等公司的89系列單片機中的系列單片機中的AT89C51/P89C51/SST89E554（以下簡稱為（以下簡稱為89C51)為典型機，講述單片機的硬件結(jié)構(gòu)、原為典型機，講述單片機的硬件結(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擴展擴展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)不同存儲器容量）的務(wù)選擇所需不同檔次（片內(nèi)不同存儲器容量）的89系列單片機。系列單片機。19:34Back 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

38、機和單片機、微機和單片機?2. 單片機有哪些特點單片機有哪些特點?3. 微型計算機怎樣執(zhí)行一個程序微型計算機怎樣執(zhí)行一個程序?4. 將下列各二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)及十六進制數(shù)。將下列各二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)及十六進制數(shù)。 11010B 110100B 10101011B 11111B5. 將下列各數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)及將下列各數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)及ASCII碼。碼。129D 253D 01000011BCD 00101001BCD6. 將下列十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)和十進制數(shù)。將下列十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)和十進制數(shù)。 5AH 0AE7.D2H 12BEH 0A85.6EH7. 將下列十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成將下列十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成8421BCD碼。碼。 22 986.71 1234 678.9519:34Back 1.5 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 Back8. 什么叫原碼、反碼及補碼？什么叫原碼、反碼及補碼？9. 已知原碼如下，寫出其補碼和反碼