【正文】 = 二、帶符號數(shù)的表示 ?1．機(jī)器數(shù)與真值 ?2．機(jī)器數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼 ?3．帶符號數(shù)溢出及其判斷方法 1．機(jī)器數(shù)與真值 ? 在計(jì)算機(jī)中，用二進(jìn)制數(shù)表示有符號數(shù)，用最高位表示符號，其余的為數(shù)值位，這樣一組連同符號也編碼化的二進(jìn)制數(shù)稱為 機(jī)器數(shù)； ? 對于正數(shù)，最高位規(guī)定為 “ 0”，對于負(fù)數(shù)，最高位為 “ 1”， ? 機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)值大小稱為機(jī)器數(shù)的真值。 原碼表示的特點(diǎn)： ? ① 最高位為符號位，正數(shù)為 0，負(fù)數(shù)為 1； ? ② 8位二進(jìn)制原碼表示數(shù)的范圍是 127～+127，十六位二進(jìn)制原碼表示數(shù)的范圍是 32767～ +32767； ? ③ 0的原碼有兩種表示方法，即 +0和 0，設(shè)字長為 8位： ? [+0]原 =00000000B ? [0]原 =10000000B （ 2）反碼： ?正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼符號位為 1，其數(shù)值部分按位取反。 反碼的特點(diǎn)： ? ① 反碼表示法中，最高位仍為符號位，正數(shù)為 0，負(fù)數(shù)為 1； ? ② “ 0”有兩種表示方法： ? 當(dāng)字長是 8位時， [+0]反 =00000000B， [0]反=11111111B ? ③ 8位二進(jìn)制反碼表示數(shù)的范圍是 127～+127。 （ 3）補(bǔ)碼： ? 在計(jì)算機(jī)內(nèi)，帶符號數(shù)并不是用反碼表示，而是用補(bǔ)碼表示 。 ?補(bǔ)碼的特點(diǎn)： ? ① 補(bǔ)碼表示中，最高位仍為符號位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為 1； ? ② 0僅有一種表示方法，即 [+0]補(bǔ) =[0]補(bǔ)； ? ③ 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是 128～+127，十六位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是 32768～ +32767；對于同一個數(shù)，作為 8位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼和作為 16位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼不同，這一點(diǎn)要特別注意。 3．帶符號數(shù)溢出及其判斷方法 ? 如前所述，帶符號數(shù)表示方法都有一定的范圍，對于 8位的原碼、反碼和補(bǔ)碼表示的范圍分別為： ? 原碼 127～ +127（ 0FFH～ 7FH） ? 反碼 127～ +127（ 80H～ 7FH） ? 補(bǔ)碼 128～ +127（ 80H～ 7FH） ? 當(dāng) 8位帶符號數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超過以上范圍時，就會出生 溢出 。 ? 所謂溢出 ，是指帶符號數(shù)的補(bǔ)碼加、減運(yùn)算的結(jié)果超出了補(bǔ)碼表示的范圍。 （ 2）判斷溢出的方法 ? 兩種方法： ? 結(jié)果分析； X=01000000B， Y=01000001B ? X+Y=？ ? 利用最高位和次高位的進(jìn)位 /借位狀態(tài)進(jìn)行 “ 異或 ” 來判斷的 。 四、計(jì)算機(jī)中常用的編碼 ? 目前計(jì)算機(jī)中最常用的兩中編碼： ? 美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼 （ ASCII碼 ） ? 二 — 十進(jìn)制編碼 （ BCD碼 ） 。通過本章的學(xué)習(xí)，要重點(diǎn)掌握以下幾個方面： ? ① 微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)： CPU、存儲器、 I/O口、總線； ? ② 微型計(jì)算機(jī)的軟件：源程序、匯編（編譯）程序、目標(biāo)程序； ? ③ 計(jì)算機(jī)的數(shù)值及轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)； ? ④ 帶符號數(shù)的表示：原碼、反碼、補(bǔ)碼； ? ⑤ 計(jì)算機(jī)中的常用的編碼： ASCII碼、 BCD碼。 第 2章 半導(dǎo)體存儲器基礎(chǔ) ? 半導(dǎo)體存儲器是用來存儲二進(jìn)制信息的器件，是微機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分。包括： ? 2． 1 存儲器系統(tǒng) ? 2． 2 半導(dǎo)體存儲器概述 ? 2． 3 典型存儲器芯片介紹 ? 2． 4 堆棧 2． 1 存儲器系統(tǒng) 2． 2 半導(dǎo)體存儲器概述 ?一、分類 ?二、存儲器芯片的一般結(jié)構(gòu) ?三、主要性能指標(biāo) ?四、存儲器地址空間的結(jié)構(gòu)形式 一、分類 ?1．按用途分 ? 內(nèi)部存儲器 ? 外部存儲器 ?2．按存儲器性質(zhì)分 ? 隨機(jī)存取存儲器 RAM ? 只讀存儲器 ROM 二、存儲器芯片的一般結(jié)構(gòu) ? 由存儲體、地址譯碼器、控制邏輯電路、數(shù)據(jù)緩沖器 4部分組成 三、主要性能指標(biāo) ? 存儲容量、存取速度、功耗 、可靠性 、性能 /價(jià)格比 ?存儲容量： ? 存儲單元個數(shù) 每個單元的存儲位數(shù) 四、存儲器地址空間的結(jié)構(gòu)形式 ? 存儲器用于存放程序與數(shù)據(jù)。 ? 計(jì)算機(jī)的存儲器地址空間有兩種結(jié)構(gòu)形式： 普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 。 2． 4 堆棧 ?微型計(jì)算機(jī)中的堆棧是讀寫存儲器RAM中的一個特殊區(qū)域，是一組按照“ 先進(jìn)后出 ” 的方式工作的、用于暫存信息的存儲單元。 1．堆棧的作用 2．堆棧操作 ? 堆棧有兩種操作方式。 ? 把堆棧中內(nèi)容取出來的操作稱為 彈出操作， 如彈出指令 POP A執(zhí)行把棧頂內(nèi)容送回 A的操作。如： ? PUSH A ? PUSH B ? POP A ? POP B ? （ 2） PUSH和 POP的指令要成對，若不匹配的話，會造成返回主程序的地址出錯。 ? POP B ? RET 本章小結(jié) ? ① 半導(dǎo)體存儲器的分類： SRAM、 EPROM、EEPROM、 Flash Memory； ? ② 存儲器的主要指標(biāo)：存儲器容量、存儲容量和地址線的關(guān)系； ? ③ 典型的存儲器芯片： SRAM626EPROM276并行 EEPROMNMC98C64A； ? ④ 堆棧：作用、操作、堆棧指針。 ? MC接口包括硬件接口的設(shè)計(jì)和編制使這些電路按要求工作的驅(qū)動程序。 ? 接口是連接 CPU和外設(shè)之間的一個 橋梁 。 ?MC與外設(shè)間的信號： ? 數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息。 3．設(shè)置 I/O接口的原因 ? （ 1）速度的不匹配 ? （ 2）時序的不匹配 ? （ 3）信息格式不匹配 ? （ 4）信息類型與電平的不匹配 4．接口的功能 ? （ 1）對輸入 /輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖、隔離和鎖存 ? （ 2）對信號的形式和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行交換與匹配 ? （ 3）提供信息相互交換的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號 ? （ 4）根據(jù)尋址信息選擇相應(yīng)的外設(shè) 二、 I/O接口的端口及編址 ? 1．端口 ? 所謂端口，是指 I/O接口中供 CPU直接存取訪問的那些寄存器或某些硬件特定電路。 ? 2．端口編址方式 ? （ 1）端口統(tǒng)一編址 ? (2) 端口獨(dú)立編址 三、 I/O接口的發(fā)展 ? （ 1）簡單接口 ? （ 2）可編程接口 ? （ 3）智能接口和通用外圍接口 ? （ 4）功能接口板 ? 總之， MC接口技術(shù)發(fā)展較快，正沿著提高集成度、增強(qiáng)功能、加大靈活性、適應(yīng)性、提高智能化程度的道路發(fā)展，將給用戶帶來更大的方便。 傳送的方式不同 ， CPU對外設(shè)的控制方式不同 ，從而使接口電路的結(jié)構(gòu)及功能也不同 。 一、無條件傳輸方式 二、程序查詢傳輸方式 ? 對應(yīng)條件傳送，一個數(shù)據(jù)傳送過程由３個環(huán)節(jié)組成： ? ① CPU從接口中讀出狀態(tài)字； ? ② CPU檢測狀態(tài)字的對應(yīng)位是否滿足 “ 就緒 ” 條件，如果不滿足，則回到前一步讀出狀態(tài)字； ? ③ 如果狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“ 就緒 ” 狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。 四、 DMA傳輸方式 ? DMA方式也要利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線來傳送數(shù)據(jù)。 3． 3 串行通信 并行通信與串行通信： 包括： ?一、串行通信數(shù)據(jù)傳送的方向 ?二、串行通信的方式 ?三、串行接口芯片 UART和 USART ?四、調(diào)制解調(diào)器 一、串行通信數(shù)據(jù)傳送的方向 ?單工、半雙工、全雙工 二、串行通信的方式 ? 常用的通信方式有兩種：同步方式和異步方式，也稱同步通信和異步通信。傳輸字符“ E”的 ASCII碼的波形。 ? 如果一個串行字符由１個起始位，７個數(shù)據(jù)位，１個奇偶校驗(yàn)位和１個停止位等 10個數(shù)位構(gòu)成，每秒鐘傳送 120個字符，則實(shí)際傳送的波特率為： ? 10位 /字符 120字符 /秒＝ 1200位 /秒＝ 1200波特 ? 傳送每位信息所占用的時間： ? １秒 /1200＝ 常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率： ? 1 300、 600、 1000、 1200、 2400、4800、 9600和 19200波特。同步傳送的波特率高于異步方式，可達(dá)到 64000波特。發(fā)送數(shù)據(jù)時，需通過并行輸入、串行輸出移位寄存器將 CPU送來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)后，再從串行數(shù)據(jù)線上發(fā)送出去；接收數(shù)據(jù)時，則需經(jīng)串行輸入、并行輸出移位寄存器，將接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后送到 CPU去。 3． 4 中斷 ? 中斷技術(shù)是 MC在實(shí)時處理和實(shí)時控制中不可缺少的一個很重要的技術(shù)。 ? 一臺 MC的中斷系統(tǒng)是否完善，是反映其功能強(qiáng)弱的一個重要標(biāo)志。 ? 一、概述 ? 二、可編程定時器 /計(jì)數(shù)器工作原理 一、 概述 ? 1．定時和計(jì)數(shù)是同一回事 ? 都是一個計(jì)數(shù)的問題。 ? ： ? 抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬 ； ? 可靠性高； ? 控制功能很強(qiáng)，數(shù)值計(jì)算能力較差； ? 指令系統(tǒng)比通用微機(jī)系統(tǒng)簡單； ? 更新?lián)Q代速度比通用微機(jī)處理器慢多。 二、內(nèi)部結(jié)構(gòu) P87 CPU 內(nèi)存儲器 RAM ROM I/O接口 I/O接口 I/O設(shè)備 I/O設(shè)備 AB DB CB 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 復(fù)習(xí) ? 8位的 CPU； ? 128個字節(jié)的片內(nèi) RAM； ? 4K字節(jié)的片內(nèi) ROM程序存儲器 (8031無 ) ? 外部的 RAM和 ROM的尋址范圍為 64K ? 21個字節(jié)的專用寄存器 ? 4個 8位并行 I/O口 ? 1個全雙工的串行口 ? 2個 16位的定時器 /計(jì)數(shù)器 ? 5個中斷源、 2個中斷優(yōu)先級 ? 111 條指令。 三、外部引腳及說明（ P88）： 1) 電源部分 Vcc接 +5V， Vss接地 2) 晶振部分 XTAL1和 XTAL2管腳的內(nèi)部是一個振蕩器電路，但需外接一個石英晶體，另外還需兩只 30pF左右的固定電容。 4) 控制信號 RST(RESET)是復(fù)位信號，一般外接 RC電路和復(fù)位按鍵，使上電和按動復(fù)位鍵時，利用管腳外部來的正脈沖使單片機(jī)內(nèi)部初始化，實(shí)現(xiàn)可靠的復(fù)位操作。 當(dāng) EA＝ 0時，允許讀片外 ROM芯片； 當(dāng) EA＝ 1時，將訪問內(nèi)部 ROM，但地址范圍超過內(nèi)部 ROM的地址范圍時，將自動轉(zhuǎn)向外部 ROM取指。 第一個功能是：從該引腳輸出的高電平轉(zhuǎn)向低電平的下降沿，可使 P0口輸出的低 8位地址鎖存在外接地址鎖存器中。該引腳一般接在外 EPROM芯片 OE端，當(dāng) PSEN有效時， EPROM中被選中的存儲單元的內(nèi)容將出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，然后被讀入到 CPU中。 P0作為低 8位地址信號輸出和數(shù)據(jù)總線的分時復(fù)用口， P2口作為高 8位地址輸出口，利用 ALE的下降沿把 P0口的低 8位地址鎖存在74LS373八 D鎖存器的輸出端，從而騰出了 P0口。 8031 8051 EPROM 地址鎖存 74LS373 A7~A0 A15~A8 EA PSEN ALE P0口 P2口 G D7~D0 OE CE 高 8位數(shù)據(jù) 低 8位數(shù)據(jù) DBUS 讀信號 指令、數(shù)據(jù)輸出 ALE、 EA、 PSEN的使用方法。它由 運(yùn)算器 和 控制器 兩大部分組成。 有關(guān)的寄存器 ? 累加器 ACC ? 寄存器 B ? 程序狀態(tài)字 PSW（ P91） ? 布爾處理器 C ? 程序計(jì)數(shù)器 PC ? 數(shù)據(jù)指針 DPTR ? 堆棧指針 SP 存儲器 ? 從物理結(jié)構(gòu)上可分為 2部分： ?一 、 程序存儲器 ? 編址與訪問 ? 程序的 7個特殊入口地址 ?二 、 數(shù)據(jù)存儲器 ? 編址與訪問 ? 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 ? 特殊功能寄存器塊 ? 一、程序存儲器 ? 程序存儲器通常存放程序指令、常數(shù)及表格等，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不能修改其中的數(shù)據(jù) 。而 8031型的單片機(jī)內(nèi)沒有 ROM 1．編址與訪問（ P93） 程序存儲器的幾個特殊地址 : ? 復(fù)位 0000H ? 外部中斷 0 0003H ? 定時器 /計(jì)數(shù)器 0溢出 000BH ? 外部中斷 1 0013H ? 定時器 /計(jì)數(shù)器 1溢出