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第1章单片微型计算机基础本章定位进门知识1．1微型计算机基础1．1．1微型计算机基本结构1．1．2微型计算机系统的主要指标1．1．3微型计算机的运算基础1．2单片微型计算机1．2．1单片机的特点1．2．2单片机的发展历史1．2．3单片机的发展趋势1．2．4单片机的应用领域1．2．5MCS-51单片机第1章单片微型计算机基础1．1微型计算机基础1．1．1微型计算机基本结构微型计算机，硬件系统由CPU（中央处理单元）、存储器和输入输出设备组成。其中核心部件是CPU。CPU通过总线连接内存储器构成微型计算机的主机。主机通过接口电路配上输入/输出设备就构在了微机系统的基本硬件结构。控制总线数据总线地址总线ROMRAMI/O接口外部设备微处理器CPU微型计算机系统通常由多块印刷电路板制成微型机主板内存条CPU1．1．2微型计算机系统的主要指标有六项1字长字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。字长越长，数据处理的速度越快。然而，字长越长，计算机的硬件代价相应也增大。目前微型计算机的字长以32位为主，小型机、网络服务器和大中型机以64位为主。复习：位bit---字节Byte82存储器容量存储设备所能容纳的二进制信息的总和称为存储容量。容量大，能存入的字数就多，能直接接纳和存储的程序就长，计算机的解题能力和规模就大。复习：kBMBGBTB1．1．2微型计算机系统的主要指标有六项3指令执行时间执行一条指令所需要的平均时间。反映快慢。4系统总线是连接计算机系统各功能部件的公共数据通道。反映整体性能5外部设备配置输入、输出及存储设备等。影响整体性能。6系统软件配置是计算机硬件性能得以充分发挥的重要因素1．1．3微型计算机的运算基础微机原理1计算机中的数制.数制（即计数制，亦称记数制）是计数的规则。十进制是人们日常生活中最熟悉的进位计数制。二进制是在计算机系统中采用的进位计数制。位号76543210字节单字节表示范围：0~255双字节表示范围：0~65535位号1514131211109876543210字十六进制是人在计算机指令代码和数据的书写中经常使用的数制。用0，1，……，9和A，B，……，F（或a，b，……，f）这16个符号来描述。八进制复习：书写时数字后边的标识是什么？？自然数十进制二进制十六进制自然数十进制二进制十六进制〇00000B0H九91001B9H一10001B1H十101010BAH二20010B2H十一111011BBH三30011B3H十二121100BCH四40100B4H十三131101BDH五50101B5H十四141110BEH六60110B6H十五151111BFH七70111B7H十六1610000B10H八81000B8H十七1710001B11H部分自然数的3种进制表示阅读作业：P3-P4+微机原理定点数表示浮点数表示2计算机中的码制微机原理复习1）机器数及其真值•带符号的正数+1000101B（+45H），可以表示成01000101B；（45H）•带符号的负数-1010101B（-55H），可以表示成11010101B。（D5H）数在计算机内的表示形式称为机器数。而这个数本身称为该机器数的真值。如，上述的“45H”和“D5H”为2个机器数，它们的真值分别为“+45H”和“-55H”。2）原码和反码•对于带符号二进制数（字节、字或双字），直接用最高位表示数的符号，数值用其绝对值表示的形式称为原码。•正数的反码与其原码相同；负数的反码符号位为1，数值位为其原码数值位逐位取反。如：•带符号正数+1000101B，•原码为01000101B，反码为01000101B；（45H）•带符号负数-1010101B，•原码为11010101B，反码为10101010B。（AAH）二进制数采用原码和反码表示时，符号位不能同数值一道参加运算。3）补码在计算机中，对带符号数的运算均采用补码。正数的补码与其原码相同；负数的补码为其反码末位加1。如：•带符号正数+1000101B，反码为01000101B，补码为01000101B；（45H）•带符号负数-1010101B，反码为10101010B，补码为10101011B。（ABH）已知一个负数的补码求其真值的方法是：对该补码求补（符号位不变，数值位取反加1）即得到该负数的原码（符号位+数值位），依该原码可知其真值。补码的优点是可以将减法运算转换为加法运算，同时数值连同符号位可以一起参加运算。如：45H-55H=-10H，用补码运算时可以表示为：[45H]补+[-55H]补=[-10H]补结果11110000B为补码；求补得到原码为：10010000B；真值为-0010000B（即-10H）。[45H]补：01000101＋[-55H]补：10101011结果：11110000几个典型的带符号数据的8位编码表采用补码时，“0”只有一种表示方式，单字节表示的范围是：+127~-128。真值原码反码补码+12701111111B01111111B01111111B（7FH）+100000001B00000001B00000001B（01H）+000000000B00000000B00000000B（00H）-010000000B11111111B00000000B（00H）-110000001B11111110B11111111B（FFH）-12711111111B10000000B10000001B（81H）-128------------------10000000B（80H）4）编码计算机中数以及数以外的其它信息（如字符或字符串）要用二进制代码来表示。这些二进制代码称为二进制编码。1》字符的二进制编码----ASCII码常用字符的ASCII码字符ASCII码字符ASCII码字符ASCII码字符ASCII码030HA41Ha61HSP(空格)20H131HB42Hb62HCR(回车)0DH232HC43Hc63HLF(换行)0AH∶∶∶∶∶∶BEL(响铃)07H939HZ5AHz7AHBS(退格)08H2》二进制编码的十进制数----BCD码用二进制码表示十进制数的代码称为BCD码。十进制数BCD码十进制数BCD码00000B50101B10001B60110B20010B70111B30011B81000B40100B91001B8421BCD码表用1个字节表示2位十进制数的代码，称为压缩的BCD码。二进制码在1010B~1111B范围时，属于非法码。1.2单片微型计算机什么是单片机在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。具有一台计算机的属性。也称为：微控制器MCU(MicroControllerUnit)嵌入式控制器EMCU（EmbeddedcroControllerUnit）。我国，习惯使用“单片机”这一名称。按用途可分为通用型和专用型两大类：（1）通用型可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。（2）专用型专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑。“专用”单片机具有十分明显的综合优势。1.2.1单片机的特点（1）较高的性价比（2）集成度高，体积小，可靠性好。（3）控制功能强。（4）低电压，低功耗，便于便携产品。（5）开发周期短、易于产品化。1.2.2单片机的发展历史四个阶段:萌芽1971年INTEL公司第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片的形式，且功能比较简单。第二阶段（1976年～1978年）：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。飞得最远的太空探测器旅行者1号（Voyager1）是一艘无人外太阳系太空探测器，重815千克，于1977年9月5日发射。2009.10.9时距离地球167亿公里！8位单片机的主要生产厂家和机型（1）美国Intel公司MCS-51系列及其增强型、扩展型系列。（2）美国ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。（3）荷兰PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。此外：AVR、PIC、MICROCHIP等单片机广泛应用MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流系列,软、硬件设计资料丰富齐全。更多见P81.2.3单片机的发展趋势了解见P8（1）CMOS化（2）低电压低功耗（3）大容量化（4）高速化（5）低噪声和高可靠性（6）小容量，低价格（7）集成多种外设1.2.4单片机的应用充电站：使用温度：民品：0°—+70°C工业品：-40—+85°C汽车：-40—+105°C军品：-55—+125°C在下述的各个领域广泛的应用：（1）智能仪器仪表（2）实时控制（3）多机分布式系统（4）机电一体化（5）军工武器装备（6）家用电器，消费电子1.6MCS-51系列单片机20世纪80年代后期:Intel公司以专利或技术交换的形式把8051内核技术转让给厂家。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。这些厂家生产的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用CMOS工艺。80C51系列：所有具有8051指令系统的单片机，不应直接称为MCS-51系列单片机，MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号。MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下3类：MCS-51系列单片机有三个基本产品，它们是8031、8751、8051。三个增强产品，它们是8032、8752、8052。1.8031（32）内部包括一个8位的CPU，128个字节的RAM，21个特殊功能寄存器(SFR)，4个8位并行I/O口，1个全双工的串行口，2个16位的定时器/计数器。2.8051（52）是在8031的基础上，片内又集成有4KB（8kB）的ROM作为程序存储器，是一个程序不超过4KB的小系统。3.8751（52）是在8031的基础上，片内又增加了4KB（8kB）的EPROM，它构成了一个程序小于4KB的小系统。课本P10表1-4有主要硬件特性供查阅。