华东交通大学 单片机微机原理及应用基础教程 第1章 单片机基础知识导论_【PPT课件】

数
数据1
据
器 数据2
数据3
、、、
Micro Control System 51 Series
机械电子工程系
主讲：陈慧
19
1.1.8 微型计算机主机的四大组成部件
Single Chip Microcomputer
1）微型计算机主机硬件构成
CPU
构 成
存储器
部 输入/输出(I/O)接口
件
总线
Micro Control System 51 Series
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1.1.7 译码器
Single Chip Microcomputer
译码器是将输入代码转换成相应输出信号的逻辑电路。 指令是CPU能执行的一个基本操作，用户用编码形
式的指令进行编程，程序存放在内存中; CPU的设计者对CPU的所有指令进行编码;
教学方法（双语） 课堂讲授（40学时） 习题讲解（2学时） 实验/上机（6学时）
考核方式 期未考试（70%） 平时成绩（30%）
考勤（40%） 作业（30%） 上机/实验（15%） 课堂表现（15%）
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微机原理及应用
Microcontroller Principle and Application
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教学方法与考核方式（48学时）
Single Chip Microcomputer
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1 Word = 2 Byte 1 DWord = 4 Byte
位 1或 0
1位
字节 1100 0011
字 1100 0011 0011 1100 高字节 低字节
8位 16位
双字 1100 0011 0011 1100 1100 0011 0011 1100
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
← 位编号
数据Data 地址Address
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1.1.4 位编号 字的编号为15 ~ 0
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36根 → 236 26 × 230 64G
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① 总线
数据总线 DB ( Data Bus )：双向
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用来在CPU与存储器、I/O接口之间进行数据传送。 地址总线 AB
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第1章 单片机基础知识导论
➢ 1.1 基本术语及定义 ➢ 1.2 单片微型计算机概述 ➢ 1.3 数制及数制间的转换 ➢ 1.4 计算机中数的表示方法 ➢ 1.5 计算机常用编码
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Single Chip Microcomputer
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Single Chip Microcomputer
Micro Control System 51 Series
1 1 1111 1 111 1
1
0111 0000 0010 1000 1010 1101 1001 1011
被加数 加数
和
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4位 8次 8位 4次 16位 2次 32位 1次
12
1.1.3 字和字长 一个字定为16 位， 一个双字定为32位
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6
1.1 基本术语及定义
Single Chip Microcomputer
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1.1.1 位 ( bit ) 1.1.2 字节 ( Byte ) 1.1.3 字和字长 (word) 1.1.4 位编号 1.1.5 指令、指令系统和程序 1.1.6 寄存器 1.1.7 译码器 1.1.8 微型计算机主机的四大组成部件
地址译码器: 将地址信号转换成各地址单元相应的选通信号。
寄存器组
R1 R2 R3 R4
运 算 器
CPU
IP
地
指令
址
指针
寄
寄存器
存
器
数据暂存器
总线
地址总线 AB 数据总线 DB
指令寄存器
标志 寄存器
指令译码器 控制电路
控制总线 CB
内存
程
、、、 序
地 指令1 指令2
址 指令3 指令4
译 、、、
、、、
码
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① 总线
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控制总线CB ( Control Bus ) ：双向 用于传送各种控制信号。有的是CPU 发出的，有的
是发向CPU的。
地址总线 AB
CPU
存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
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② 中央处理器CPU
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计算机的核心部件。用来实现指令的自动装入和 自动执行，实现计算机本身的自动化。 地址总线 AB
0 1 0 0 0 1 0 0 和8位
被加数 运运 算算
器器
加数
和
进位
标PS志W 标寄志存寄存器器
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1.1.3 字和字长
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▲字长是衡量CPU工作性能的一个重要参数。
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① 总线
按信号的作用，总线分为三类： 地址总线、数据总线、控制总线
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地址总线 AB
CPU
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存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
数据总线 DB 控制总线 CB
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不同类型的PU有不同字长。例如: Intel 4004 是 4 位，8080 是 8 位，8088/ 8086/80286 是 16 位，80386/80486、Pentium 是 32 位。
+ 进位
1010 1100 0110 0101 1001 1000 0100 0011
1100 0011 1100 0011 0001 0101 0101 1000
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① 总线
地址总线 AB ( Address Bus) ：
单向，用来传送CPU输出的地址信号， 确定被访问的存储单元、I/O端口。
地址总线的条数 决定CPU的寻址能力。
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10根 → 210 1024
1K
20根 → 220 1024K 1M
32根 → 232 22 × 230 4G
教学方法 课堂讲授（46学时） 习题讲解（2学时） 实验/上机（8学时）
考核方式 期未考试（70%） 平时成绩（30%）
考勤（40%） 作业（30%） 上机/实验（15%） 课堂表现（15%）
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2
CPU
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存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
数据总线 DB 控制总线 CB
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CPU从内存取来编码形式的指令，对指令进行译码， 发出执行该指令功能所需的信号
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1.1.7 译码器
Single Chip Microcomputer
根据译码内容的Leabharlann 同分：指令译码器: 将指令代码转换成该指令所需的各种控制信号。
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1.1.3 字和字长
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字：CPU内部进行数据处理的基本单位。
字长：是每一个字所包含的二进制位数。 它常与CPU内部的寄存器、 运算装置、 总线宽度一致。
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15
87
0
1010101010101010
D15
D8 D7
D0
A15
A8 A7
A0
双字的编号依此类推，为31 ~ 0
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15
1.1.5 指令、指令系统和程序
Single Chip Microcomputer
指令是CPU能执行的一个基本操作。 如：取数、加、减、乘、除、存数 等。
高字
低字
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32位
13
1.1.4 位编号
Single Chip Microcomputer
为便于描述，对字节,字和双字中的各位进行编号。从 低位开始，从右到左依次为 0、1、2……，称为位编号。
字节
76543210 10100010
CPU
机械电子工程系
存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
数据总线 DB 控制总线 CB
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① 总线
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数据总线条数决定一次可最多传送数据的宽度
8 根 → 一次传送 8位 16 根 → 一次传送 16位 32 根 → 一次传送 32位 64 根 → 一次传送 64位
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微机原理及接口技术
Microcontroller Principle and Interface Technique
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教学方法与考核方式（56学时）
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指令系统是CPU所能执行的全部操作。 不同的CPU，其指令系统不同。
程序是用户在使用计算机时，为要解决的问题， 用一条条指令编写的指令序列。
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1.1.6 寄存器
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① 总线
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总线是连接多个功能部件的一组公共信号线。 微机中各功能部件之间的信息是通过总线传输的。
CPU
存 I/O 输 储 接入 器 口设
备
输
I/O 接 口
出 设 备
总线 BUS
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1.1.3 字和字长
Single Chip Microcomputer
[例] 某CPU内含 8位运算器，则：参加运算的数及结
果均以 8位 表示,最高位产生的进位或借位在8位 运算器中不保存，而将其保存到标志寄存器中。
1 0 1 1 0 1 0 1 被加数8位 + 1 0 0 0 1 1 1 1 加数8位 进位 1 1 1 1 1 1 1
寄存器是用来存放数据和指令的一种基本逻辑部件。
根据存放信息的不同，有指令寄存器、数据寄存器、
地址寄存器等。
CPU 结构 示意 图
寄存器组 R1 R2 R3 R4
运 算 器
标志 寄存器
IP 指令 指针 寄存器
地 址
寄 存
器
数据寄存器
地址总线 AB 数据总线 DB
指令寄存器
指令译码器 控制总线 CB 控制电路
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课程目录
Single Chip Microcomputer
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章
单片机基础知识导论 51单片机硬件基础 汇编语言及其程序设计 51单片机中断、定时/计数器及串行接口 单片机系统扩展的原理及方法 接口芯片及其应用基础 C51语言及其程序设计 51单片机应用系统开发