第1章 基礎(chǔ)知識(shí) 【單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課件】免費(fèi)下載培訓(xùn)課件

1、n了解單片機(jī)的分類和發(fā)展歷史。n了解單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用。n掌握計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制和碼制。n掌握微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與基本原理。 n不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換和有符號(hào)數(shù)的加減法運(yùn)算。n微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程。 n1.1 1.1 嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī) n1.2 1.2 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用 n1.3 1.3 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ) n1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理n本章小結(jié)本章小結(jié) n習(xí)題習(xí)題 n1.1.1 1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的概念 n1.1.2 1.1.2 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展 n1.1.3 1.1.3 單片機(jī)的特

2、點(diǎn)、分類及發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的特點(diǎn)、分類及發(fā)展趨勢(shì) 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介n第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)于1946年問(wèn)世 。n計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異，至今已經(jīng)歷了由電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)到大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)四代 。n單片機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，它使計(jì)算機(jī)從海量數(shù)值計(jì)算進(jìn)入到智能化控制領(lǐng)域 。計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步發(fā)展形成通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。 基本概念基本概念n嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是面對(duì)測(cè)控對(duì)象，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的統(tǒng)稱，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)(Embedded System) 。n通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要滿足海量、高速數(shù)值處理，兼顧控制功能；嵌入式計(jì)算機(jī)系

3、統(tǒng)主要滿足測(cè)控對(duì)象的控制功能，兼顧數(shù)值處理。 n嵌入式系統(tǒng)最顯著的特點(diǎn)是面對(duì)工控領(lǐng)域的測(cè)控對(duì)象?？刂茖?duì)象對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集、處理、控制的速度要求是有限的，而對(duì)控制方式與控制能力的要求是無(wú)限的。n為了實(shí)現(xiàn)海量高速數(shù)值計(jì)算，通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的要求是無(wú)限的，而對(duì)計(jì)算機(jī)的控制功能的要求是有限的。 n在數(shù)字信號(hào)處理(DSP)領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)也要求高速處理能力，在多媒體技術(shù)的外設(shè)管理領(lǐng)域的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也要求良好的控制能力，但兩者存在本質(zhì)的差別。 n工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 n通用CPU模塊。 n嵌入式微處理器(Embedded Processor)。 n嵌入式微控制器(Embedded Mic

4、rocontrollers)。 嵌入式微控制器是嵌入式系統(tǒng)概念廣泛使用后，給傳統(tǒng)單片機(jī)定位的稱呼。 單片機(jī)是經(jīng)典的嵌入式系統(tǒng)，它具有唯一的專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng) 。 國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)是Intel的MCS-51系列，其中8051已被許多廠家作為基核，發(fā)展了許多兼容系列，所有這些系列都統(tǒng)稱為80C51系列。 n第一階段(19741976)初始階段。以4位單片機(jī)為主，功能比較簡(jiǎn)單。如1974年美國(guó)Fairchild公司生產(chǎn)的第一臺(tái)單片機(jī)F8，采用雙片形式，功能簡(jiǎn)單。 n第二階段(19761978)探索階段。單芯片形式，低檔8位單片機(jī)。如1976年美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的MC

5、S-48系列單片機(jī)，這是第一臺(tái)完全的8位單片機(jī)。MCS-48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，此后，各種8位單片機(jī)紛紛應(yīng)運(yùn)而生。n第三階段(19781982)完善階段。提高電路的集成度，增加8位單片機(jī)的功能。如Intel公司在MCS-48基礎(chǔ)上推出了完善的高檔8位單片機(jī)系列MCS-51。n第四階段(19821990) 鞏固和發(fā)展階段。鞏固發(fā)展8位單片機(jī)、推出16位單片機(jī)、向微控制器發(fā)展，強(qiáng)化了智能控制器的特征 。 如將ADC、DAC、PWM、WDT、DMA集成到單片機(jī) 。n第五階段(1990至今) 全面發(fā)展階段。適合不同領(lǐng)域要求的單片機(jī)，如各種高速、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)運(yùn)算能力的8 位/16位/32位通用型

6、單片機(jī)，還有用于單一領(lǐng)域的廉價(jià)的專用型單片機(jī)。 單片機(jī)的主要特點(diǎn)單片機(jī)的主要特點(diǎn) n集成度高 n控制功能強(qiáng) n可靠性高 n低功耗、低電壓 n外部總線豐富 n功能擴(kuò)展性強(qiáng) n體積小、成本低 n性價(jià)比高 單片機(jī)的分類單片機(jī)的分類 n按單片機(jī)數(shù)據(jù)處理位數(shù)來(lái)劃分 4位單片機(jī) 8位單片機(jī) 16位單片機(jī) 32位單片機(jī) n按單片機(jī)適用范圍來(lái)劃分 通用型單片機(jī) 專用型單片機(jī) n按單片機(jī)并行總線來(lái)劃分 總線型單片機(jī)（如AT89C51 ） 非總線型單片機(jī)（如AT89C2051 ） 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)nCMOS化單片機(jī)將具有更低的功耗、更低的電壓。 n高性能化精簡(jiǎn)指令集(RISC)結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)將得

7、到廣泛應(yīng)用 。n高可靠性提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力 。 n大容量化擴(kuò)大片內(nèi)存儲(chǔ)器容量。 n多功能化把眾多的各種外圍功能器件集成在片內(nèi)，如模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器 等。 n串行擴(kuò)展技術(shù) SPI、I2C、Microwire、1-Wire等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化。 n1.2.1 1.2.1 智能儀器的應(yīng)用智能儀器的應(yīng)用 n1.2.2 1.2.2 通信設(shè)備的應(yīng)用通信設(shè)備的應(yīng)用 n1.2.3 1.2.3 家用電器的應(yīng)用家用電器的應(yīng)用 n1.2.4 1.2.4 工業(yè)控制的應(yīng)用工業(yè)控制的應(yīng)用 n單片機(jī)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，可以提高

8、測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度；簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，減小體積，提高其性價(jià)比。例如：溫度智能控制儀表、醫(yī)用儀表、汽車電子設(shè)備、數(shù)字示波器等。n例如，在普通模擬示波器的基礎(chǔ)上用單片機(jī)進(jìn)行改造而成的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，克服了普通模擬示波器的缺點(diǎn)，并增加了許多功能，如可以顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息，可以長(zhǎng)期貯存波形，可以在打印機(jī)或繪圖儀上制作硬拷貝以供編制文件使用，可以將采集的波形和操作人員手工或示波器全自動(dòng)采集的參考波形進(jìn)行比較，波形信息可用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理。 n單片機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合促使通信設(shè)備的智能控制水平大大提高，廣泛應(yīng)用于通信的各個(gè)領(lǐng)域。例如：調(diào)制解調(diào)器、 機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、移動(dòng) 機(jī)、固定 機(jī)等。n例如

9、，傳統(tǒng)的 機(jī)只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的撥號(hào)、響鈴、通話等功能，使用單片機(jī)后，可以開發(fā)出來(lái)電顯示、存儲(chǔ) 號(hào)碼、時(shí)鐘顯示、免提、重?fù)?、聲控等功能。功能更多的無(wú)繩 機(jī)、錄音 機(jī)、可視 機(jī)等多功能 機(jī)也已走進(jìn)人們的生活。 n傳統(tǒng)的家電配上單片機(jī)以后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛(ài)；單片機(jī)使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。例如：洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)、微波爐、電視機(jī)、錄像機(jī)、音響設(shè)備、程控玩具、游戲機(jī)等。n例如，單片機(jī)控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)集洗滌、脫水于一體，能自動(dòng)完成洗衣全過(guò)程，并有多種洗滌程序供用戶自由選擇，能任意調(diào)節(jié)工作時(shí)間，顯示工作狀態(tài)、洗滌時(shí)間和脫水時(shí)間，能自動(dòng)處理脫水不平衡，具有各種

10、故障和高低電壓自動(dòng)保護(hù)功能，工作結(jié)束或電源故障會(huì)自動(dòng)斷電以確保安全。目前，有的全自動(dòng)洗衣機(jī)還采用了模糊技術(shù)，即洗衣機(jī)能對(duì)傳感器提供的信息進(jìn)行邏輯推理，自動(dòng)判斷衣服質(zhì)地、重量、臟污程度，從而自動(dòng)選擇最佳的洗滌時(shí)間、進(jìn)水量、漂洗次數(shù)、脫水時(shí)間，并顯示洗滌劑的用量，達(dá)到整個(gè)洗滌過(guò)程自動(dòng)化，使用方便，節(jié)能節(jié)水。 n機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。n單片機(jī)廣泛用于導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置、飛機(jī)上各

11、種儀表的控制、計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)傳輸、機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理。例如，在這些實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器，單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。n在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。 n在教育部倡導(dǎo)的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽中，有一道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車

12、的題目，參賽者用51系列單片機(jī)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)并取得了較好的成績(jī)。該設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89C51和AT89C2051芯片為核心部件，利用光電檢測(cè)技術(shù)、超聲波測(cè)距、電渦流檢測(cè)技術(shù)并配合一套獨(dú)特的軟件實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車識(shí)別并選擇正確的行進(jìn)路線、電機(jī)的方向和速度控制、自動(dòng)尋找光源、判斷并自動(dòng)躲避障礙物、時(shí)間顯示、蜂鳴器報(bào)警等功能。 電動(dòng)車控制方案如下圖所示。 智能電動(dòng)車控制方案 n1.3.1 1.3.1 數(shù)制數(shù)制 n1.3.2 1.3.2 有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的編碼有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的編碼 n1.3.3 1.3.3 二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼 n數(shù)制是指數(shù)的制式，是人們利用符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的科學(xué)方法。n數(shù)制有很多種，在計(jì)算機(jī)中

13、常用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制和十六進(jìn)制。 n十進(jìn)制中共使用09十個(gè)數(shù)字符號(hào)(稱為數(shù)碼)，數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱為基數(shù)。十進(jìn)制的基數(shù)為10，任何一個(gè)十進(jìn)制數(shù)都可用這十個(gè)數(shù)碼的組合來(lái)表示。 n十進(jìn)制數(shù)一般有以下特點(diǎn)：l有09十個(gè)數(shù)字符號(hào)，基數(shù)為10，各位的權(quán)為10n(n為整數(shù))。l運(yùn)算規(guī)則是加法逢十進(jìn)一、減法借一為十。l用后綴D(Decimal)表示十進(jìn)制數(shù)，通常對(duì)十進(jìn)制數(shù)可不加后綴。 n任一個(gè)數(shù)中每一位的值可用該位的數(shù)字乘以基數(shù)的冪次來(lái)表示，基數(shù)的冪次稱為權(quán)。n十進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)是以10為底的冪，任何一個(gè)十進(jìn)制數(shù)都可用權(quán)展開式來(lái)表示。例如：十進(jìn)制數(shù)1986.129可如下式展開： 1986.129=1103+9

14、102+8101+6100+110-1 +210-2+910-3 上式中100、101、102、103分別稱為0權(quán)位、1權(quán)位、2權(quán)位、3權(quán)位。 n二進(jìn)制中共使用0、1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)。 n二進(jìn)制數(shù)一般有以下特點(diǎn)：l有0、1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)，基數(shù)為2，各位的權(quán)為2n(n為整數(shù))。 l運(yùn)算規(guī)則是加法逢二進(jìn)一、減法借一為二。 l用后綴B(Binary)表示二進(jìn)制數(shù)。n二進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)是以2為底的冪，任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)都可用權(quán)展開式來(lái)表示。例如：二進(jìn)制數(shù)1011.11可如下式展開： 1011.11B=123+022+121+120+12-1+12-2 =11.75 由上式可知，二進(jìn)制數(shù)1011.11B相當(dāng)于十進(jìn)

15、制數(shù)11.75。 n十六進(jìn)制中共使用09及AF十六個(gè)數(shù)字符號(hào)，其中AF相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的1015。 n十六進(jìn)制數(shù)一般有以下特點(diǎn)：l有09及AF十六個(gè)數(shù)字符號(hào)，基數(shù)為16，各位的權(quán)為16n(n為整數(shù))。 l運(yùn)算規(guī)則是加法逢十六進(jìn)一、減法借一為十六。 l用后綴H(Hexadecimal)表示十六進(jìn)制數(shù)。 n十六進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)是以16為底的冪，任何一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)都可用權(quán)展開式來(lái)表示。例如：十六進(jìn)制數(shù)5D6E.4可如下式展開：5D6E.4H=5163+13162+6161+14160+416-1 =23918.25 由上式可知，十六進(jìn)制數(shù)5D6E.4相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)23918.25。 十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六

16、進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111Fn二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)采用“四位合一位”法 n十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)采用“一位分四位”法 n二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后相加 n十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后相加 n十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)采用“除以2取余”法n十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù)采用“除以16取余”法n十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)采用“乘2取整”法 n十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制小數(shù)采用“乘

17、16取整”法 【例1】 將十進(jìn)制整數(shù)100轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)。解：用2連續(xù)除100，直至商小于2，算式如下： 運(yùn)算結(jié)果：100=1100100B。 【例2】 將十進(jìn)制小數(shù)0.618轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)。解：用2連續(xù)乘以0.618，小數(shù)部分為0或保留4位小數(shù)，算式如下： 運(yùn)算結(jié)果：0.6180.1001B。 基本概念基本概念n在計(jì)算機(jī)中把有符號(hào)數(shù)、字母、數(shù)字和字符用二進(jìn)制代碼按一定規(guī)律編排，使每組代碼具有特定的含義，稱為計(jì)算機(jī)編碼。 n有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的正負(fù)號(hào)分別用有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的正負(fù)號(hào)分別用“+”+”和和“-”-”來(lái)表示。一來(lái)表示。一般規(guī)定最高位為般規(guī)定最高位為符號(hào)位符號(hào)位，最高位為，最高位為“0”0

18、”表示正數(shù)，為表示正數(shù)，為“1”1”表示負(fù)數(shù)，這種把符號(hào)數(shù)值化的數(shù)稱為表示負(fù)數(shù)，這種把符號(hào)數(shù)值化的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)，而原來(lái)的，而原來(lái)的數(shù)值稱為機(jī)器數(shù)的數(shù)值稱為機(jī)器數(shù)的真值真值。n有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)有三種表示法，即有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)有三種表示法，即原碼原碼、反碼反碼和和補(bǔ)碼補(bǔ)碼。 n原碼的表示方法： 正數(shù)的符號(hào)位用“0”表示。 負(fù)數(shù)的符號(hào)位用“1”表示。n0的原碼有兩種表示形式： +0原= 00000000 -0原= 10000000n原碼的特點(diǎn)： 原碼表示簡(jiǎn)單直觀，但0的表示不唯一，加減運(yùn)算復(fù)雜。n8位二進(jìn)制數(shù)的原碼能表示的范圍為 11111111B01111111B (-127+127) n反碼的

19、表示方法： 正數(shù)的反碼與原碼表示形式相同。 負(fù)數(shù)的反碼的符號(hào)位為1，數(shù)值位按位取反。n0的反碼有兩種表示形式。 +0反= 00000000 -0反= 11111111n8位二進(jìn)制數(shù)的反碼能表示的范圍為 10000000B01111111B (-127+127)n補(bǔ)碼的表示方法： 正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼表示形式相同。 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼的符號(hào)位為1，數(shù)值位按位求反加1。n0的補(bǔ)碼只有一種表示形式： +0補(bǔ)= -0補(bǔ)= 00000000n補(bǔ)碼的特點(diǎn)： 0的表示唯一，加減運(yùn)算方便。n8位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼能表示的范圍為 10000000B01111111B (-128+127) n補(bǔ)碼的加法運(yùn)算規(guī)則： X+Y補(bǔ)=

20、X補(bǔ)+Y補(bǔ)n補(bǔ)碼的減法運(yùn)算規(guī)則： X-Y補(bǔ)=X補(bǔ)-Y補(bǔ)=X補(bǔ)+-Y補(bǔ)n在計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)一般用補(bǔ)碼表示，無(wú)論是加法還是減法都可采用加法運(yùn)算，而且是連同符號(hào)位一起進(jìn)行運(yùn)算的，運(yùn)算的結(jié)果仍為補(bǔ)碼。 【例8】 真值X1=+17，X2=+25，求X1-X2的值。解：X1補(bǔ)=00010001 -X2補(bǔ)=11100111 X1-X2補(bǔ)=X1補(bǔ)+-X2補(bǔ)=11111000 用二進(jìn)制加法運(yùn)算如下： X1-X2=X1-X2補(bǔ)補(bǔ)=-88D n在計(jì)算機(jī)中對(duì)數(shù)字、字母和字符用二進(jìn)制代碼進(jìn)行編碼的方法很多，二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)越長(zhǎng)，所能編碼的數(shù)字、字母和字符就越多。n常用的二進(jìn)制編碼有BCD碼、ASCII碼等。 n用二進(jìn)制編

21、碼表示的十進(jìn)制數(shù)稱為二-十進(jìn)制數(shù)，簡(jiǎn)稱BCD(Binary Coded Decimal)碼。 nBCD碼保留了十進(jìn)制的權(quán)，用四位二進(jìn)制數(shù)給09這10個(gè)數(shù)字編碼。nBCD碼種類較多，如有8421碼、2421碼和余3碼等。n最常用的是 8421BCD碼(以后簡(jiǎn)稱BCD碼)，組成它的4位二進(jìn)制數(shù)碼的權(quán)分別是8、4、2、1。 十進(jìn)制數(shù)8421碼十進(jìn)制數(shù)8421碼十進(jìn)制數(shù)8421碼00000 60110 120001001010001 70111 130001001120010 81000 140001010030011 91001 150001010140100 1000010000 16000101

22、1050101 1100010001 1700010111nBCD碼的加減法運(yùn)算與十進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則相同，加法為逢十進(jìn)一、減法為借一為十。 nBCD碼加法運(yùn)算的修正原則： 若和的低4位大于9或低4位向高4位有進(jìn)位，則低4位加6；若高4位大于9或高4位向最高位有進(jìn)位，則高4位加6。nBCD碼減法運(yùn)算的修正原則： 若差的低4位大于9或低4位向高4位有借位，則低4位減6；若高4位大于9或高4位向最高位有借位，則高4位減6。 nASCII碼(Ameriacan Standard Coded for Information Interchange)是“美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼”的簡(jiǎn)稱，已成為國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)編碼。

23、 nASCII碼采用7位二進(jìn)制編碼，可為128個(gè)字符編碼，這128個(gè)字符分為兩類。l圖形字符包括10個(gè)十進(jìn)制數(shù)符、52個(gè)大小寫英文字母和34個(gè)其它字符，共計(jì)96個(gè)。圖形字符具有特定的形狀，可以在顯示器上顯示。l控制字符包括回車、換行、退格等，共32個(gè)?？刂谱址麤](méi)有特定的形狀但有一定的控制作用，不能在顯示器上顯示。 字字 高高低低 符符 位位 位位0123456700000101001110010111011100000NULDLESP0P、p10001SOHDC1!1AQaq20010STXDC2“2BRbr30011ETXDC3#3CScs40100EOTDC44DTdt50101ENQNA

24、K%5EUeu60110ACKSYN&6FVfv70111BELETB7GWgw81000BSCAN(8HXhx91001HTEM)9IYjyA1010LFSUB*：JZjzB1011VTESC+；KkC1100FFFS，Ll|D1101CRGS- -=MmE1110SORS. NnF1111SIUS/?OoDELn1.4.1 1.4.1 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) n1.4.2 1.4.2 微型計(jì)算機(jī)的工作原理微型計(jì)算機(jī)的工作原理 n微型計(jì)算機(jī)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，一般把二者構(gòu)成的系統(tǒng)稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 n微型計(jì)算機(jī)的硬件主要是由CPU(運(yùn)算器和控制器)、存儲(chǔ)器、

25、I/O接口和I/O設(shè)備組成，各組成部分之間通過(guò)地址總線AB (Address Bus)、數(shù)據(jù)總線DB (Data Bus)、控制總線CB (Control Bus)聯(lián)系在一起。n微型計(jì)算機(jī)的軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。軟件與硬件相輔相成，共同構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，缺一不可。 CPU 運(yùn)算器 控制器 器 程序存儲(chǔ)器 ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 輸入/輸出設(shè)備 I/O 接口 DB CB 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)形式?？偩€結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活性好、易于擴(kuò)展、便于故障檢測(cè)和維修。 ABn指令是對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)出的一條條工作命令，命令它執(zhí)行規(guī)定的操作，程序是實(shí)現(xiàn)既定任務(wù)的指令序列。 n把程序和

26、數(shù)據(jù)送到具有記憶功能的存儲(chǔ)器中保存起來(lái)，計(jì)算機(jī)工作時(shí)只要給出程序中第一條指令的地址，控制器就可依據(jù)存儲(chǔ)程序中的指令順序周而復(fù)始地取出指令、分析指令、執(zhí)行指令，直到執(zhí)行完全部指令為止。 n微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程就是逐條執(zhí)行指令的過(guò)程。由于執(zhí)行每一條指令，都包括取指令與執(zhí)行指令兩個(gè)基本階段，所以，微機(jī)的工作過(guò)程，也就是不斷地取指令和執(zhí)行指令的過(guò)程。n17+15的加法運(yùn)算程序如下： 存儲(chǔ)地址 機(jī)器語(yǔ)言程序 匯編語(yǔ)言程序 注釋 0000H 74 11 MOV A,#11H;數(shù)11H送入累加 器A 0002H 24 0F ADD A,#0FH;數(shù)0FH與累加器A中的11H 相加,和送入累加器A 000

27、4H 80 FE SJMP ;暫停 ALU O I2 I1 A ID IR PLA DR 0000H 01110100 00010001 00100100 00001111 10000000 11111110 RA 存儲(chǔ)器 0006H 0003H 0004H 0005H 0002H 0001H AR AB DB PC 1 n開始執(zhí)行程序時(shí)，必須先給程序計(jì)數(shù)器PC賦以第1條指令的首地址0000H，然后就進(jìn)入第一條指令的取指令階段。n取第一條指令的步驟如下： 把程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容0000H送到地址寄存器AR。 程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送入AR后，PC自動(dòng)加1，即由0000H變?yōu)?001H。此時(shí)AR的

28、內(nèi)容并沒(méi)有變化。 把地址寄存器AR的內(nèi)容0000H通過(guò)地址總線AB送至存儲(chǔ)器，經(jīng)地址譯碼器譯碼，選中存儲(chǔ)器相應(yīng)的0000H單元。 CPU控制器發(fā)出讀命令。 在讀命令控制下，把所選中的0000H單元中的內(nèi)容即第1條指令的操作碼74H讀到數(shù)據(jù)總線DB上。 把讀出的內(nèi)容74H經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB送到數(shù)據(jù)寄存器DR。 因取出的是指令的操作碼，故把數(shù)據(jù)寄存器DR的內(nèi)容74H送到指令寄存器IR，然后再送到指令譯碼器ID。這就完成了第一條指令的取指令階段，然后轉(zhuǎn)入第一條指令的執(zhí)行階段。 n經(jīng)過(guò)對(duì)操作碼74H譯碼后，CPU識(shí)別出這個(gè)操作碼是把下一個(gè)存儲(chǔ)單元中的操作數(shù)送入累加器A的雙字節(jié)指令，所以，執(zhí)行第一條指令就必

29、須把指令第2字節(jié)中的操作數(shù)取出來(lái)。n取第一條指令操作數(shù)的步驟如下： 把程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容0001H送到地址寄存器AR。 程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送到AR后，PC自動(dòng)加1，變?yōu)?002H。此時(shí)AR中的內(nèi)容并沒(méi)有變化。 把地址寄存器AR的內(nèi)容0001H通過(guò)地址總線AB送至存儲(chǔ)器，經(jīng)地址譯碼器譯碼，選中存儲(chǔ)器相應(yīng)的0001H單元。 CPU控制器發(fā)出讀命令。 在讀命令控制下，將選中的0001H單元的內(nèi)容11H讀到數(shù)據(jù)總線DB上。 把讀出的內(nèi)容11H經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB送到數(shù)據(jù)寄存器DR。 因CPU已知這時(shí)讀出的是操作數(shù)，且指令要求把它送到累加器A，故把數(shù)據(jù)寄存器DR的內(nèi)容11H經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到累加器A中，于

30、是第一條指令執(zhí)行完畢，進(jìn)入第二條指令的取指令階段。 n計(jì)算機(jī)按規(guī)模、性能、用途和價(jià)格來(lái)分類，可分為巨、大、中、小、微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)技術(shù)已發(fā)展成通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支，嵌入式系統(tǒng)一般可分為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、通用CPU模塊、嵌入式微處理器和嵌入式微控制器四類。單片機(jī)是經(jīng)典的嵌入式系統(tǒng)，它具有專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)。n單片機(jī)主要特點(diǎn)：集成度高、控制功能強(qiáng)、可靠性高、低功耗、低電壓、外部總線豐富、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、體積小、性價(jià)比高。單片機(jī)按數(shù)據(jù)處理位數(shù)可分為4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)和32位機(jī)，按適用范圍可分為通用型和專用型，按并行總線可分為總線型和非總線型。n在計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制和十六進(jìn)制。不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換都有一定的規(guī)則，如二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)采用“四位合一位