【文章內(nèi)容簡介】 特點：以 2為底（基數(shù)），逢 2進(jìn)位；只有 0、 1兩個符號。 （ B） 2=Bn1*2n1+Bn2*2n2+……+B 0*20+B1*21+.......+Bm*2m ※ 十六進(jìn)制 特點：以 16為底（基數(shù)），逢 16進(jìn)位。 （ B） 16=Bn1*16n1+Bn2*16n2+……+B 0*160+B1*161+.......+Bm*16m 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 37 ※ 各進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換 1) 非十進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 方法：按相應(yīng)進(jìn)位計數(shù)制的權(quán)表達(dá)式展開（待轉(zhuǎn)換的數(shù)按位展開，各位數(shù)乘以相應(yīng)的權(quán)值，再進(jìn)行相加運算）。 10110010B=( ? )10 13FAH =( ? )10 ※ 二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 方法：用 4位二進(jìn)制數(shù)表示 1位十六進(jìn)制數(shù)。 例： 0101’1000’ 5 8 9 . C ※ 十六進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 方法： 8421碼 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 38 2）十進(jìn)制到非十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制到二進(jìn)制轉(zhuǎn)換： 整數(shù)部分：除 2取余； 小數(shù)部分：乘 2取整。 ()10=( ? )2 十進(jìn)制到十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換： 整數(shù)部分：除 16取余； 小數(shù)部分：乘 16取整。 以小數(shù)點為起點，求得整數(shù)和小數(shù)的各個位。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 39 二進(jìn)制數(shù)分為 無符號 二進(jìn)制數(shù)和 有符號 二進(jìn)制數(shù)。運算分為算術(shù)運算和邏輯運算。 有符號數(shù)的定義 計算機(jī)中有符號數(shù)的表示方法： 將二進(jìn)制數(shù)的 最高位 定義為 符號位，符號位 =0， 是 正數(shù) 符號位 =1， 是 負(fù)數(shù) 無符號數(shù) 一個 N位的無符號二進(jìn)制數(shù) X的表示范圍為 [0,2n1],若運算結(jié)果超出這個范圍 ,則產(chǎn)生溢出。 判別方法：運算時，當(dāng)最高位向更高位有進(jìn)位（或借位）時，則產(chǎn)生溢出。 例： 1 1 1 1 1 1 1 1 + 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 40 邏輯運算 與 ,或 ,非 ,異或 特點：按位運算，無進(jìn)借位。 ※ 邏輯與 1 1 0 0 1 0 0 10 1 0 1 0 1 0 1^0 1 0 0 0 0 0 1邏輯 “ 與 ” 的特點：凡是與 “ 0”相與的 ， 都是 0；與 “ 1”相與的 ， 原來是什么還是什么 機(jī)器數(shù)：連同符號位一起數(shù)值化了的數(shù)。 真值：機(jī)器數(shù)所表示的真實的數(shù)值。 +52=+0110100=00110100 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 41 無符號數(shù)的算術(shù)運算 加法： 1+1=0（有進(jìn)位） 減法： 01=1（有借位） 乘法：乘以 2相當(dāng)于左移一位 除法：除以 2相當(dāng)于右移一位 例： 00001011*0100=00101100B 00001011/0100=00000010B ※ 邏輯非 邏輯 “ 非 ” 的特點： 0的非是 1， 1的非是 0。 ※ 邏輯異或 邏輯 “ 異或 ” 的特點：兩個狀態(tài)不相同 ， 則取1；相同則取 0。 ※ 邏輯或 邏輯 “ 或 ” 的特點：無論原來是 0還是 1， 只要和 1相或 ， 就為 1；和 0相或 ， 還是它本身 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 42 、反碼、補(bǔ)碼 特點： ⑴ 8位二進(jìn)制數(shù)表示原碼 、 反碼 、 補(bǔ)碼的范圍 (127~+12 127~+12 128~+127) ⑵ 補(bǔ)碼的運算 在微型計算機(jī)中 ， 帶符號數(shù)用補(bǔ)碼表示 ， 減法可用補(bǔ)碼相加來實現(xiàn) ， 運算結(jié)果為補(bǔ)碼 。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 43 主要內(nèi)容 ： （ 結(jié)構(gòu) 、 引腳功能 ） I/O端口 重點理解 ： 2. 單片機(jī)特殊功能寄存器的作用 4. 單片機(jī)的位處理功能及其作用 第二章 MCS51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 44 時鐘源 T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 時鐘電路 SFR和 RAM ROM 定時 /計數(shù)器 CPU 串行 I/O口 中斷系統(tǒng) 并行 I/O口 系統(tǒng)總線 圖 21 MCS51系列單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu) 8位 CPU、只讀存儲器 EPROM／ ROM、讀寫存儲器 RAM、并行 I／ O口、串行 I／ O口、定時器／計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器和時鐘電路等部分組成。各部分之間通過內(nèi)部總線相連 。 第一節(jié) MCS51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 一、單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 課本 11頁圖 21 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 45 MCS51單片機(jī)的基本組成 ※ 中央處理單元 CPU： 8位，數(shù)據(jù)處理（運算）和控制功能（如位測試、置位、復(fù)位）。 ※ 內(nèi)部 RAM：共有 128個 RAM單元（ 52系列為 256B），用來存儲單片機(jī)運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。 ※ 內(nèi)部 ROM： 4KB ROM（ 8031無 ROM， 8751有 4KB EPROM），用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。 ※ 定時 /計數(shù)器 : 兩個 16位的定時 /計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)的功能。 ※ 并行輸入 /輸出 I / O口： 4個 8位的 I/O口 P0、 P P P3。 ※ 串行口：一個全雙工串行口。 ※ 中斷控制系統(tǒng)： 5個中斷源（外部中斷 2個，定時 /計數(shù)中斷 2個，串行中斷 1個） ※ 時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振 頻率是 6MHZ和 12MHZ。 ※ 位處理器：布爾處理器，有較強(qiáng)的位處理功能。 ※ 內(nèi)部總線：上述部件通過總線連接起來，構(gòu)成一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)。芯片內(nèi)的地址信號、數(shù)據(jù)信號和控制信號是通過總線傳遞的。 ※ 特殊功能寄存器： 21個 SFR，用于 CPU對片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 46 中央處理器 CPU ? ?? ????????????????????????????????D P T RIDIRIPPCP S WBA C CAA L UC P U數(shù)據(jù)指針控制邏輯電路指令譯碼器指令寄存器指令指針程序計數(shù)器控制器程序狀態(tài)字寄存器累加器算術(shù)邏輯單元運算器組成： 主要包括運算器和控制器兩部分。 地位： 中央處理器（ CPU）是單片機(jī)最核心的部分，是指揮中心和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 功能： 讀入、分析每條指令，根據(jù)指令要求，控制部件完成特定的功能。 ☆ CPU組成 課本 15頁 CPU 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 47 （ 1）是 CPU中使用最頻繁的 8位寄存器， CPU中的數(shù)據(jù)傳送大多通過 A。 （ 2） A是 ALU單元的數(shù)據(jù)處理源之一，又是 ALU運算結(jié)果的存放單元， 如 ADD A, data （ 3）因為 A用的最頻繁，容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，這是累加器結(jié)構(gòu)特有的瓶頸現(xiàn)象。 （ 1） B是專門為執(zhí)行乘除運算而設(shè)置的 8位寄存器。 （ 2）不在執(zhí)行乘除指令的情況下，可以把寄存器 B當(dāng)作一個普通的寄存器使用。 （ 1）完成二進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除四則運算 （ 2）完成邏輯與、或、異或、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等操作。 （ 3）進(jìn)行位處理操作，如置位、清零、求補(bǔ)、測試轉(zhuǎn)移、邏輯與、或等。 （ 4）根據(jù)運算的結(jié)果改變程序狀態(tài)字 PSW的值。 ☆ 算術(shù)邏輯單元 ALU ☆ 累加器 A（ ACC） ☆ 寄存器 B ☆ 程序狀態(tài)字 PSW PSW用來存放程序運行的狀態(tài)信息。 課本 23頁 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 48 課本 16頁 圖 24 PSW的格式 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 49 （ 1） PC內(nèi)容為 下一條將要執(zhí)行的指令在程序存儲器中的地址 。 （ 2） PC是一個 16位 的計數(shù)器，尋址范圍達(dá) 64KB。 （ 3） PC沒有地址，是不可尋址的（但物理上存在的），因此用戶無法 對它進(jìn)行讀 /寫。 （ 4） PC有自動加 1功能，從而實現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。 （ 5）可能通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用返回等指令改變 PC值，以實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。 ☆ 程序計數(shù)器 PC ☆ 數(shù)據(jù)指針 DPTR （ 1） DPTR是唯一一個用戶可使用的 16位寄存器，由兩個 8位的寄存器 DPH 和 DPL組成。 （ 2） DPTR可作為 16位寄存器使用，也可作為 2個獨立的 8位寄存器使用。 （ 3） DPTR用戶可讀 /寫。如 MOV DPTR， 2022H （ 4） DPTR通常用來存放 16位的地址，可訪問片外 RAM，也可訪問 ROM中 的數(shù)據(jù)。 如 MOVX A， @DPTR MOVC A， @A+DPTR 課本 18頁 課本 23頁 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 50 二、 MCS51單片機(jī)的封裝 DIP封裝 Double Inline Package 雙列直插式封裝 40個引腳 PLCC封裝 Plastic Leaded Chip Carrier 塑封 J引線芯片封裝 44個引腳 （ 4個空腳） QFG封裝 Quad Flat Package 四角扁平封裝 44個引腳 （ 4個空腳） 課本 1 13頁圖 2 23 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 51 三、 MCS51單片機(jī)的信號引腳 P3口線的第二功能 課本 13頁 課本 12頁 圖 22 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 52 40腳分三類： I/O口線 32根 MCS51系列單片機(jī) P0、 P P P3共 32位，對應(yīng)著芯片的 32根引腳。 控制線 4根 ?RST/VPD——復(fù)位信號，晶振工作后 2個機(jī)器周期的高電平復(fù)位 CPU. ?ALE——地址鎖存信號訪問外部存儲器時該信號鎖存低 8位地址；無 RAM時， ALE為晶振 6分頻； ?PSEN*——外部程序存儲器讀從程序存儲器中取指令或讀取數(shù)據(jù)時，該信號有效。 ?EA*/VPP——程序存儲器有效地址， EA=1從內(nèi)部開始執(zhí)行程序； EA=0從外部開始執(zhí)行程序 . 電源引腳 2根 VCC， VSS（ GND） ——電源和地 +5V電源供電。 時鐘引腳 2根 ?XTAL1——時鐘振蕩器輸入端，內(nèi)部振蕩器輸入端； ?XTAL2——時鐘振蕩器輸出端，內(nèi)部振蕩器輸出端； 對于信號引腳的小結(jié) 江娟娟 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化教研室 53 引腳 功能 電源 引腳 VCC 40 接 +5 V電源正端 GND 20 接 +5 V電源地端 外接 晶體 引腳 XTAL1 19 接外部石英晶體的一端。片內(nèi)反相放大器的輸入端 XTAL2 18 接外部石英晶體的一端。片內(nèi)反相放大器的輸出端 I/O 引 腳 P0口 ~ 39~32 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 分時復(fù)用為低 8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線 P2口 ~ 21~28 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 用作高 8位地址總線 P1口 ~ 1~8 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 P3口 ~ 10~17 準(zhǔn)雙向 I/O口使用 可以將每一位用于第二功能 控制 引腳 30 地址鎖存有效信號輸出端 在