第一章微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

授課教師：呂春曉Email：dllglcx@163.com山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2013年2月單片機(jī)原理與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)概述單片機(jī)：是一個(gè)最原始的機(jī)器人。單片機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小功耗小，可靠性高應(yīng)用范圍廣泛概述1.構(gòu)成智能化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)儀器的智能化自動(dòng)化

智能化儀表家用電器在計(jì)算機(jī)外設(shè)中的應(yīng)用

2.在工業(yè)控制領(lǐng)域中：用單片機(jī)構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與處理智能化工業(yè)過(guò)程控制第一章微機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)第一章微機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)§1.1微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的概念Back§1.2常用數(shù)制和編碼§1.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示§1.489C51單片機(jī)§1.5思考題與習(xí)題§1.1微處理器、微機(jī)和單片機(jī)的概念單片機(jī)：是將微處理器、一定容量隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）以及輸入或輸出（I/O）口、定時(shí)器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī)）。微機(jī)：具有完整運(yùn)算及控制功能的計(jì)算機(jī)。

圖1-1微機(jī)的組成1.1.1微處理器的組成-運(yùn)算器與控制器（1）運(yùn)算器：由運(yùn)算部件-算數(shù)邏輯單元（ALU）,累加器和寄存器。功能：1）執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算2）執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。圖1-2一個(gè)計(jì)算機(jī)模型對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。-指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入/輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。-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。-程序計(jì)數(shù)器指令寄存器操作控制器1.1.1微處理器的組成-運(yùn)算器與控制器（2）控制器：由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器等組成。是發(fā)布命令的決策機(jī)構(gòu)，及協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。3、CPU中的主要寄存器1）累加器（A）2）數(shù)據(jù)寄存器（DR）3）指令寄存器（IR）4）指令譯碼器（ID）6）地址寄存器（AR）5）程序計(jì)數(shù)器（PC） 1）累加器（A）在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)，它具有雙重功能：

運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。累加器是微處理器中最繁忙的寄存器。2）數(shù)據(jù)寄存器（DR）數(shù)據(jù)（緩沖）寄存器（DR）是通過(guò)數(shù)據(jù)總線（DBUS）向存儲(chǔ)器（M）和輸入/輸出設(shè)備I/O送（寫(xiě)）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等。3）指令寄存器（IR）指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)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。4）指令譯碼器（ID）指令分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)字組成。當(dāng)執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，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)出具體操作的特定信號(hào)。5）程序計(jì)數(shù)器（PC）

通常又稱(chēng)為指令地址計(jì)數(shù)器。在程序開(kāi)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PC。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPU將自動(dòng)修改PC的內(nèi)容，使之總是保存將要執(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，所以修改的過(guò)程通常是簡(jiǎn)單的加1操作。6）地址寄存器（AR）地址寄存器用來(lái)保存當(dāng)前CPU所要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。因?yàn)閮?nèi)存（I/O設(shè)備）和CPU之間存在著速度上的差別，所以必須使用地址寄存器來(lái)保存地址信息，直到內(nèi)存（I/O設(shè)備）讀/寫(xiě)操作完成為止?！?.1.2存儲(chǔ)器和輸入輸出接口1、存儲(chǔ)器2、I/O接口及外設(shè)1、存儲(chǔ)器地址總線、數(shù)據(jù)總線和若干控制線把存儲(chǔ)器和微處理器連接起來(lái)。存儲(chǔ)器從CPU接收控制信號(hào)，以確定存儲(chǔ)器執(zhí)行讀/寫(xiě)操作。地址總線將8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(chǔ)單元。數(shù)據(jù)總線用來(lái)傳送存儲(chǔ)器到CPU或CPU到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信息。圖1-4隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2、I/O接口及外設(shè)每個(gè)外設(shè)與微處理器的連接必須經(jīng)過(guò)接口適配器（I/O接口）。每個(gè)I/O接口及其對(duì)應(yīng)的外設(shè)都有一個(gè)固定的地址，在CPU的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的輸入（讀）和輸出（寫(xiě)）操作?！?.2常用數(shù)制和編碼§1.2.1數(shù)制及數(shù)制間轉(zhuǎn)換

§1.2.2計(jì)算機(jī)中常用編碼

§1.2.1數(shù)制及數(shù)制間轉(zhuǎn)換1.數(shù)制——計(jì)數(shù)的進(jìn)位制2、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.數(shù)制——計(jì)數(shù)的進(jìn)位制1.二進(jìn)制：是“0”和“1”這樣的數(shù)、逢2進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為2。用后綴字母“B”表示。2.十進(jìn)制：是“0”—“9”之間的數(shù)、逢10進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為10。用后綴字母“D”表示。3.十六進(jìn)制：是“0”—“9”，“A,B,C,D,E,F”之間的數(shù)、逢16進(jìn)位。按權(quán)展開(kāi)時(shí)權(quán)的基數(shù)為16。用后綴字母“H”表示。2、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制：將二、十六進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)相加即為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。2、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：將十進(jìn)制數(shù)除2取余，商為0止余數(shù)倒置。3、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：將十進(jìn)制數(shù)除16取余，商為0止余數(shù)倒置。4、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界四位一分，不足補(bǔ)0，用一位十六進(jìn)制數(shù)代替四位二進(jìn)制數(shù)。5、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：將十六進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，用四位二進(jìn)制數(shù)代替一位十六進(jìn)制數(shù)?！?.2.2計(jì)算機(jī)中常用編碼BCD（BinaryCodedDecimal）碼——二十進(jìn)制碼ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）碼1.BCD（BinaryCodedDecimal）碼——二十進(jìn)制碼BackBCD碼是一種二進(jìn)制形式的十進(jìn)制碼，也稱(chēng)二十進(jìn)制碼。它用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，最常用的是8421BCD碼，見(jiàn)表1-2。8421BCD碼用0000H～1001H代表十進(jìn)制數(shù)0～9，運(yùn)算法則是逢十進(jìn)一。8421BCD碼每位的權(quán)分別是8，4，2，1，故得此名。例如，1649的BCD碼為0001011001001001。表1-28421BCD碼表Back十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼二進(jìn)制數(shù)0000000008100010001000100019100110012001000101000010000101030011001111000100011011401000100120001001011005010101011300010011110160110011014000101001110701110111150001010111112.ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）碼Bac