单片机原理与应用第1章

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《单片机原理及应用》第1章绪论.

上午11时26分58秒
图1广-2东松单山片职业机技术内学部院课结件制构作组示意图
1. 3 单片机的发展过程与应用领域 1.3.1 单片机的发展过程
单芯片微机形成阶段
1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。 8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根 I/O线和1个8位定时/计数器。
D0 100 D1 101 ... Dm 10m n
(Di 10i ) im
例如，十进制数47.25按权展开为：
47.25=4×101+7×100+2×10-1+5×10-2
上午11时26分58秒
广东松山职业技术学院课件制作组
1.1.1 数制及其转换
1.二进制数及其转换
上午11时26分58秒
广东松山职业技术学院课件制作组
1.1.3 原码、反码、补码
结论1
三种编码的最高位为符号位，“0”表示正，“1” 表示负。
对于正数，三种编码的表示方法相同。对于负数，三种编码的符号位均为1，数值部分不同。 8位二进制数的原码、反码和补码所能表示的数
值范围是不完全相同的。
1.1.1 数制及其转换
2.十六进制数及其转换
（1）十六进制数的特点
每一位是0~9、A~F中的一个数码，基数是16 运算规则：逢十六进一，借一当十六
（2）十六进制数的转换
十六进制数二进制数：一拉四法。二进制数十六进制数：四合一法。十六进制数与十进制数间的转换类似于二进制
上午11时26分58秒
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1.1.4 BCD码和字符的ASCII码
计算机只能识别“0”和“1”两个符号，而计算机处理的信息却有多种形式，例如数字、标点符号、运算符号、各种命令、文字和图形等。要表示这么多的信息并识别它们，必须对这些信息进行编码。计算机中根据信息对象不同，编码的方式也不同。常见的码制有BCD码和 ASCII码等。

单片机原理及应用

第2章 MCS-51单片微型计算机的结构
2.1 MCS-51单片机总体结构 MCS-51系列单片机的典型产品有8051、 8751、8031、80C51、80C31等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在片内存储器的配置上有所不同。8051是ROM型单片机，内含4KB的掩模ROM程序存储器；8751内含 4KB的可编程EPROM程序存储器；而8031 则为无ROM型单片机，使用时需外接程序存储器。
1. MCS-51单片机总体构框图
2. MCS-51引脚功能
3. MCS-51存储器的特点物理结构上有四个存储空间：片内程序存储器；片外程序存储器；片内数据存储器；片外数据存储器。
从用户使用的角度，即从逻辑上划分3个存储器地址空间：片内外统一偏址的64KB的程序存储器地址空间；片内256B数据存储器地址空间；片外64KB的数据存储器地址空间；

2. 十六进制数计算机在输入输出或书写时，可采用十六进制数表示相应的二进制数。十六进制数有十六个数字符号，其中0～ 9与十进制相同，剩余六个为A～F分别表示十进制数的10～15，计数原则是逢“十六进一”，也称其基数为十六。
3. 不同数制之间的转换计算机中的数只能用二进制表示，十六进制数适合读写方便的需要，日常生活中使用的是十进制数，计算机根据需要对各种进计算机内部所有数据均用二进制代码的形式表示。计算机通过输入设备（如键盘）输入信息和通过输出设备输出信息也是多种形式的，即有数字、字母，也有各种控制符号及汉字等。为此，需要对常用的数据及符号等进行编码，以表示不同形式的信息。这种以编码形式所表示的信息既便于存储，也便于由输入设备输入信息、输出设备输出相应的信息。
第3章 MCS-51单片机指令系统

单片机原理与应用(方怡冰)1-10

先修课程：数字电路、C语言程序设计
单元0：什么是单片机
本课程《微机原理与接口技术》，主要学习某种型号的微处理器及其接口电路的结构、工作原理、设计应用。
本课程选择microchip公司的PIC16F877A单片机为学习对象。
CPU与存储器/寄存器关系是哈佛架构、2级流水线。接口电路丰富。 8位CPU，适合入门学习。单片机设计软件、硬件开发套件等易得，理论学习和实践
5.1 中断逻辑
图5-1 PIC16F87X中断逻辑图
5.2 与中断逻辑有关的寄存器
5.2.1 中断控制寄存器INTCON 5.2.2 选项寄存器OPTION-REG INTEDG，这是与上述的外部中断有关的控制位。
1=选择RB0/INT上升沿触发； 0=选择RB0/INT下降沿触发。
5.3 端口RB做中断信号输入时的工作原理 5.3.1 外部中断输入端RB0/INT
用举例
4.1 RA端口
输入\输出端口分别是RA、RB、RC、 RD、RE
图4-2 RA4端口内部结构图4-1 RA0-3、5端口内部结构
拓展：用汇编指令在RA端口电路上说明电路工作原理
4.2 RB端口
拓展视：频用：C指用令汇在编R指B端令口在电RB路端上口说电明路上说明电路工作原理图4-3 RB0-3端口内部结构
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器
第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线第15～16脚：背光灯电源正负极

单片机原理及应用课后习题参考答案1~6章

第一章计算机基础知识1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。

CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。

存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。

按其功能可分为RAM和ROM。

输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。

总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。

1-3 什么叫单片机？其主要由哪几部分组成？答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。

1-4 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品；（4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。

1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：000，：：第二章 MCS-51单片机的硬件结构2-1 8052单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件？答：8052单片机片内包括：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。

④8KB片内程序存储空间ROM⑤21个特殊功能寄存器SFR⑥4个8位并行I/O端口（32条线）⑦1个可编程全双工串行口⑧可寻址64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间⑨3个16位的定时器/计数器⑩6个中断源、2个优先级嵌套中断结构2-2 8052的存储器分哪几个空间？如何区别不同空间的寻址？答：⑴8052的存储器分为6个编址空间：①片内ROM的容量为8KB，其地址为0000H~1FFFH；②可扩展片外ROM的容量为64KB，其地址为0000H~FFFFH；片内RAM的容量为256B，其地址为00H~FFH分为二块：③地址00H~7FH共128B为片内RAM低区，④另128B为片内RAM高区，其地址空间为80H`FFH，其地址空间与SFR功能寄存器地址重叠；⑤可扩展片外RAM的容量为64KB，其地址为0000H~1FFFH；⑥特殊功能寄存器SFR的空间为128B，其地址为80H~FFH，但实际只定义了26B单元，这26B单元分散在80H`F0H。

单片机原理及应用第1章概述

整理课件
第1章概述第四阶段是以嵌入式Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。
目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Internet的发展和Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。
整理课件
第1章概述
1.2 单片机的发展概况
1.2.1 数据总线位数的发展
1．4位单片机阶段
自1975年美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS1000后，各个计算机生产公司竞相推出4位单片机。例如美国国家半导体公司(National Semiconductor)的COP402系列，日本电气公司(NEC)的μPD75XX系列，美国洛克威尔公司(Rockwell)的 PPS/1系列，日本松下公司的MN1400系列，富士通公司的MB88 系列等。
的接口电路设计技术。
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第1章概述
单片机与嵌入式系统
• 嵌入式系统定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
(4) 单片机的外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展(如扩展ROM、RAM，I/O 接口，定时器/计数器，中断系统等)，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。
整理课件
第1章概述
1.3.2 单片机的优点及应用
(1) 体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电一体化。

单片机原理与应用第一章作业

单片机的应用现状综述一、单片机概述单片微型计算机简称为单片机，其功能极其多样化，集合了中央处理器、存储器、定时计数以及多重接口为整体的装置。

它体积小。

成本低。

功能强，广泛应用于工业自动化领域以及研究开发智能产品。

二、51单片机概述51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。

该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。

很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。

51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。

三、单片机应用概述从应用范畴领域来讲，单片机的类型涵盖下述几个层面。

首先是智能化仪表．通过单片机体系代替了以往滞后性的测量以及管控仪表，可由模拟仪表实现向智能现代化、数字科技化仪表的发展转型。

例如各类温度仪表、压力测试、流量分析仪表、计量电能仪表等等。

还有一类应用为测控系统应用。

采取单片机代替以往设计较为复杂庞大的数字模拟电路。

实现各类工业化管控，信息数据采集处理等功能。

在电能交换上，可借助单片机完成变频调速电路系统的有效设计。

而在通信领域则可借助单片机合理的开发设计通信系统模块，并开发研究功能更加丰富的通信器材设备。

机电领域，更多的机电产品用到单片机，可完成检测分析，管控传统机械化的产品．令其系统结构趋于简单化，管理控制趋于智能化，并显著提升机电设施产品的安全性．使得产品应用服务功能更加多元化。

四、具体应用举例1.数据采集系统数据采集系统如今已成为一门专业,它可以将获取的温度、压力、位移、流量、速度等模拟信号转化为计算机可以识别的数字信号,进而可进行存储、删除、修改、查询等操作,整个过程精度高、可靠性强、速度快。

《单片机原理及应用技术》(第3版李全利)电子教案：第1章绪论

十进制数 0 1 2 3 4
BCD码 0000B 0001B 0010B 0011B 0100B
十进制数 5 6 7 8 9
BCD码 0101B 0110B 0111B 1000B 1001B
2020/4/2
6
1.1.3 计算机中带符号数的表示
原码、机器数及其真值
原码：数的值用其绝对值表示，最高位作为符号位机器数：数在计算机内的表示形式真值：数本身
普通高等教育“十一五”国家级规划教材（高职高专教育）
单片机原理及应用技术
（第3版）
主编李全利
课程特点：
实践性强，旨在应用硬件、软件结合紧密
学习方法：
课前预习，课后复习软硬兼顾，上机实践广阅书刊，用好网络
2020/4/2
2
第1章绪论
1.1 数制与编码的简单回顾 1.2 电子计算机概述 1.3 单片机的发展过程及产品近况 1.4 单片机的特点及应用领域 1.5 单片机应用系统开发过程 1.6 µVision 集成开发环境简介
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
2020/4/2
14
电子计算机经历了五个年代
电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机超大规模集成电路计算机
结构仍然没有突破冯·诺依曼提出的计算机的经典结构框架。
2020/4/2
15
1.2.2 微型计算机的组成及其应用形态
微处理器
1971年1月， INTEL公司将：
运算器控制器一些寄存器集成在一个芯片上----微处理器
4004微处理器
2020/4/2
16
微型计算机
微处理器

基于CDIO工程教育理念的单片机原理及应用第1章单片机概述

1.1 微型计算机与单片微型计算机
1.1.2 微型计算机的软件操作和管理计算机的各种程序，由一条条指令组成
指令
1
控制计算机进行各种操作的命令
MOV A, #29 ；把数29传送到累加器A ADD A, #38H ；将A的内容与数38H相加，结果存A
1.1 微型计算机与单片微型计算机
程序
2
一些列有序指令的集合
4. 计算机和通信网络
单片机具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件。现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，如手机、固定电话、程控交换机、无线对讲机、列车无线通信系统等。
1.1 微型计算机与单片微型计算机
1.1.3 微型计算机的基本工作过程
与一般数字系统不同，计算机是由硬件、软件紧密结合，共同来完成工作任务的。
1. 取指令的过程
（1）CPU通过PC和AB选中第N个存储单元；（2）CPU通过CB向存储器发出读的控制信号；（3）内容送到DB上，CPU读入指令代码
1.1 微型计算机与单片微型计算机
和需要的信号线之间的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.3 单片机的特点
7. 外部扩展能力强当单片机内部的功能部分不能满足应用需求时，可在外部
进行扩展，给设计与应用带来极大的方便和灵活性。
8. 简便易学
大多数单片机采用C语言进行编程，且提供大量的函数，这为学习和设计单片机的人员提供了便利
• 很多场合，人们需要体积小、价格低、性能稳定的微型计算机 • 单片机是微型计算机的一个重要分支，其特点是把CPU、存储器和I/O接口电路集成

单片机原理及应用第二版(张毅刚主编)

第1章单片机概述参考答案1．答：微控制器，嵌入式控制器2．答：CPU、存储器、I/O口、总线3．答：C4．答：B5．答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。

而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。

嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。

目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。

嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。

与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。

而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。

为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

6．答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。

它们的差别是在片内程序存储器上。

8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。

7．答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。

8．答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K 字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。

9．单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。

单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。

DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。

由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计，使其能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法。

单片机原理及应用教程

单片机原理及应用教程第一章单片机概述1.填空题(1)单片机是把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器CPU、_____、_____、_____、 _____以及_____等集成在一块芯片中，构成一个完整微型计算机。

(2)根据片内ROM的结构，单片机常可分为3类。

MCS,51中的8031属于_____，8051属于_________ ,8751属于_________。

(3)按照CPU对数据的处理位数，单片机通常可分为:,位机、_____、_____、和_____。

(4)单片机正朝着__________、__________、外围电路的内装化__________以及__________、__________等方向发展。

(5)单片机与微处理器追求的目标相比，微处理器更侧重于__________和__________，而单片机更侧重于__________和__________。

2.选择题(1)可以表示单片机的缩略词是__________。

A(MPU B. MCU C. WDT D. PWM (2)不属于单片机系列的是__________.A. MCS-96B. 80C51C. 80X86D. M68HC11(3)Atmel公司典型的单片机产品系列是__________。

A(AT89 B. M68300 C. PIC D. SH 3.判断题(1)单片机就是CPU，CPU就是单片机。

( ) (2)在浏览单片机系列选型表时，应注意单片机中CPU对数据的处理能力和芯片内部所有包含的在资源等两个方面。

( ) (3)由于16位和32位单片机具有很多有点，因为8位单片机目前已被淘汰。

( ) 4.简答题(1)单片机有哪些特点,(2)单片机内部一般有哪些功能部件,各功能部件的作用是什么,(3)单片机主要应用领域有哪些,第二章 MCS—51单片机的结构1.填空题(1)若不使用MCS-51片内存储器引脚必须接__________。

第1章_单片机概述

1.3.1 Intel公司MCS-51系列单片机 1.3.2 Atmel公司MCS-51系列兼容单片机 1.3.3 Philips公司MCS-51系列兼容单片机
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第1章单片机概述
1.3.4 Dallas公司MCS-51系列兼容单片机 1. 高速单片机 2. 安全单片机 1.3.5 Winbond公司MCS-51系列兼容单片机台湾省Winbond(华邦)公司是亚洲半导体公司的杰出代表，在国际上也享有较高的声誉。其生产的MCS-51系列兼容单片机独具特色。其MCS-51系列兼容单片机分为：标准系列，宽电压系列，Turbo-51系列，工业温度范围系列，监控专用单片机。
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章单片机概述
1.2.1 单片机的发展概况 (1) (2) (3) 大容量化高性能化小容量/低价格化
(4)
外围电路内装化
1.2.2 单片机的发展趋势
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第1章单片机概述

1.3
常用MCS-51单片机及兼容机简介
目前，在国内市场上，Intel公司生产的MCS-51系列单片机已经比较少见，取而代之的是其他公司生产的MCS-51系列兼容单片机。这些公司主要有美国的Dallas、AMD、Atmel、ADI公司，荷兰的 Philips公司，德国的Siemens公司，日本的NEC公司，韩国的LG公司以及我国台湾省的华邦(Winbond)公司等。
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第1章单片机概述

1.2
单片机的历史与发展
自1971年微处理器研制成功后不久，就出现了单片机发展非常繁荣的局面。单片机根据其基本操作处理的位数可以分为： 1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。单片机经过30多年的发展，如今已经形成一个规格齐全、品种繁多的大家族，单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前采用CMOS工艺制成的各种单片机，由于低功耗、使用的温度范围大、抗干扰能力强，能满足一些特殊应用场合的要求，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机性能的发展。1.2.1 单片机的发展概况

单片机原理及应用总结归纳课后习题参考答案1~6章

精心整理《单片机原理及应用》习题答案第一章计算机基础知识1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。

CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制和ROM。

I/O1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：0001100110010110，4859.2：0100100001011001.0010389.41：001110001001.01000001第二章 MCS-51单片机的硬件结构2-1 8052单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件？答：8052单片机片内包括：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。

④8KB片内程序存储空间ROM⑤21个特殊功能寄存器SFR⑥4个8位并行I/O端口（32条线）⑦1个可编程全双工串行口⑧可寻址64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间⑨3个16位的定时器/计数器⑩6个中断源、2个优先级嵌套中断结构2-2 8052答：⑴8052的存储器分为6个编址空间：①片内ROM的容量为8KB，其地址为②可扩展片外ROM的容量为64KB，其地址为片内RAM的容量为256B，其地址为00H~FFH RAM低区，④另128B为片内RAM高区，其地址空间为⑤可扩展片外RAM的容量为64KB，其地址为⑥特殊功能寄存器SFR的空间为128B26BCPU第31脚EA接高电平时， CPU将从片内程序存储器0000H1FFFH时，会自动转向片外程ROM的0000H单元开始执行。

CPU，低区128B地址空间00H~7FH中地址为00H~1FH 这32表示，通过工作寄存器指令进行访问。

片内RAM 中的16个单元共128位中的每一位又可单独00H`7FH；对片内高区128B寻址只能用CPU通过指令MOVX访问片外数据存储器。

新编单片机原理与应用(第三版)潘永雄章 (1)

3
在计算机里，除了加、减、乘、除四则运算外，还有“与、或、非、异或”等逻辑运算。其次需要纸和笔记录算式、计算步骤、中间结果及最终结果。在计算机中，起到纸和笔作用的器件是存储器和寄存器(寄存器在中央处理器内，存取速度快，但数量少，用于存放中间结果；而存储器一般位于中央处理器外，由成千上万个存储单元组成，容量大，与寄存器相比，存取速度慢一些，常用于存放数据、计算步骤，即指令)。在计算上述算式时，先计算12 34，并把中间结果记录下来，然后计算 56 7，再记录中间结果，接着将上述两步中间结果相加，并记录下来，再减8。
4
以上计算步骤由人脑控制，如果改用计算机进行，可用计
算机汇编语言指令写出如下的计算步骤：
MOV A, #12 ；将被乘数12送CPU内寄存器A
MOV B, #34 ；将乘数34送CPU内寄存器B
MUL AB
；计算12 × 34，乘积高8位存放在寄存
器B中，低8位存放在
；寄存器A中
MOV R2, A
12
1. 总线概念
我们知道，电路系统总是由元器件通过电线连接而成的。在模拟电路中，器件、部件之间的连线不多，关系也不复杂，一般按串联方式连接。但在以微处理器为核心的计算机系统电路中，器件、部件均要与微处理器相连，所需连线多，如果仍采用模拟电路的串联方式，在微处理器与各器件间单独连线，则所需的连线数量将很多，为此在计算机电路中普遍采用总线连接方式，即每一器件的数据线并接在一起，构成数据总线，地址线接在一起，构成地址总线，然后与CPU的数据、地址总线相连，属并联关系。
程序状态字寄存器中各标志位的含义与CPU类型有关，在 2.3节将详细介绍MCS-51 CPU内各标志位的含义。
25

《单片机原理及应用》课件第1章单片机基础知识

—属于微型机的一种 —具有一般微型机的基本组成和功能
AB—地址总线; CB—控制总线; DB—数据总线
1.1.1 单片机的基本概念
单片机在应用时通常处于被控系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式使用。为了强调其“嵌入” 的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器（Embedded Micro-Controller Unit，EMCU）。
单片形成阶段
1976年，Intel推出MCS-48列单片机： 8位CPU、1KB ROM、64B RAM、27根I/O线和1个8位定时器/计数器。特点：存储器容量较小，寻址范围小(不大于4KB)，无串行接口，指令系统功能不强。
10
1.2.1 单片机的发展历史
性能完善提高阶段
1980年，Intel推出MCS-51系列单片机： 8位CPU、4KB ROM、128B RAM、4个8位并行口、1个全双工串行口、2个16位定时器/计数器。寻址范围 64KB，并有控制功能较强的布尔处理器。
“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
12
1.2.1 单片机的发展历史
微控制器化完善阶段
近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、 ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（在系统可编程，ISP）等方面都有了进一步的增强。
特点：单片机的综合品质（如成本、性能、体系结构、开发环境、供应状态）有了长足的进步。
15
1.3.1 MCS-51系列单片机-80C51系列单片机
Atmel公司，AT89系列，Flash存储器技术 Philips公司，80C552系列，含ADC 华邦公司，W78C51系列，高速低价 ADI公司，ADµC8xx系列，高精度ADC LG公司，GMS90/97系列，低压高速 Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS） Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC

单片机原理及应用（C语言版）（周国运）习题答案

单⽚机原理及应⽤（C语⾔版）（周国运）习题答案单⽚机原理及应⽤（C语⾔版）思考题与习题答案第1章单⽚机概述1．什么是单⽚机？答:将中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接⼝电路等微型计算机的主要部件集成在⼀块芯⽚上，使其具有计算机的基本功能，就叫做单⽚微型计算机（Single Chip Micro Computer，SCMC），简称单⽚机。

由于单⽚机的指令功能是按照⼯业控制的要求设计，所以单⽚机⼜称为微控制器（Micro Controller Unit，MCU）。

2．单⽚机有哪些特点？答: （1）单⽚机的存储器ROM和RAM是严格区分的。

ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。

RAM则为数据存储器，⽤作⼯作区及存放⽤户数据。

（2）采⽤⾯向控制的指令系统。

（3）单⽚机的I/O引脚通常是多功能的。

（4）单⽚机的外部扩展能⼒强。

（5）单⽚机体积⼩，成本低，运⽤灵活，易于产品化。

（6）⾯向控制，能有针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因⽽能获得最佳的性能价格⽐。

（7）抗⼲扰能⼒强，适⽤温度范围宽。

（8）可以⽅便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性⼤为提⾼。

3．单⽚机的应⽤有哪些？答: （1）⼯业控制。

单⽚机可以构成各种⼯业控制系统、数据采集系统等。

如数控机床、⾃动⽣产线控制、电机控制、测控系统等。

（2）仪器仪表。

如智能仪表、医疗器械、数字⽰波器等。

（3）计算机外部设备与智能接⼝。

如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。

（4）商⽤产品。

如⾃动售货机、电⼦收款机、电⼦秤等。

（5）家⽤电器。

如微波炉、电视机、空调、洗⾐机、录像机、⾳响设备等。

（6）消费类电⼦产品。

（7）通讯设备和⽹络设备。

（8）⼉童智能玩具。

（9）汽车、建筑机械、飞机等⼤型机械设备。

（10）智能楼宇设备。

单片机原理与应用技术全套教案

⏹第1章概述⏹本章教学要求(1) 了解单片机与微型计算机的区别。

(2) 熟悉单片机的结构组成。

(3) 了解单片机的特点与指标。

(4) 了解单片机的发展历史、常用产品及应用领域。

(5) 了解单片机基本应用系统的组成。

⏹本章目录1.1 单片机的结构组成、特点和指标1.1.1 微型计算机的基本结构1.1.2 单片机的基本结构1.1.3 单片机的特点1.1.4 单片机的重要指标1.2 单片机的发展历史和产品类型1.2.1 单片机的发展历史⏹ 1.1 单片机的结构组成、特点和指标⏹微处理器----把运算器与控制器封装在一小块芯片上，称该芯片为微处理器，也称为中央处理器（CPU）。

⏹微型计算机----微处理器与存储器、输入/输出接口电路在印制电路板上用总线连接起来，再配以适当的输入/输出设备（如磁盘存储器、键盘和显示器等），就构成了微型计算机。

⏹它由控制器、运算器、存储器、输入/输出接口电路、输入设备和输出设备几部分组成，它们之间由总线连接进行信息传输。

控制器和运算器综合起来称中央处理器（CPU），也称为微处理器。

⏹控制器是计算机的控制核心，它负责从内部存储器中⏹运算器（Aithmctieal Logic Unit，ALU）⏹存储器用于存储程序和数据。

存储器根据其位置不同可分为两类：内部存储器和外部存储器。

⏹输入/输出接口又称I/O接口，是CPU与外设之间相连的逻辑电路，外设必须通过接口才能和CPU相连。

⏹输入和输出设备如：键盘、鼠标、显示器、打印机等。

用于完成和计算机进行信息交流的输入和输出操作。

⏹总线是控制器、运算器、存储器、I/O接口之间相连的一组线。

⏹中央处理器⏹程序存储器⏹数据存储器⏹并行输入/输出端口⏹串行输入/输出端口⏹定时/计数器⏹系统时钟⏹ 1.1.3 单片机的特点⏹存储器ROM和RAM严格分工⏹采用面向控制的指令系统⏹输入/输出端口引脚具有复用功能⏹品种规格的系列化⏹硬件功能具有广泛的通用性⏹ 1.1.4 单片机的几个重要指标⏹位数⏹存储器⏹I/O口⏹速度⏹工作电压⏹功耗⏹温度⏹ 1.2 单片机的发展历史和产品类型1.2.1 单片机的发展历史⏹ 1.2.1 单片机的发展历史第二阶段（1978~1982年）：高性能单片微型计算机阶段，如Intel公司的MCS-51系列、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z-8等。

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（0.375） 10=（0.6）16= 0.（6×16-1） 0.375×16=6.000 ·· 整数为6 ·· ··
eg：676.53转换为十六进制数 16 676 0.53×16=8.48 ·· 整数为8 ·· ·· 16 42 ·· 4 0.48×16=7.68 ·· 整数为7 ·· ·· ·· ·· 16 2 ·· A 0.68×16=10.88·· 整数为A ·· ·· ·· ·· 0 ·· 2 ·· ·· ∴ （676.49）10 =（2A4.87A）16 4、B、D、H、BCD转换 eg: ( 1110101.10100111 ) 2
运算器、控制器、存贮器、输入/输出设备是计算机赖以工作的物质基础，称为硬件。当然只有硬件，而没有必要的程序，则计算机什么也干不了的，计算机中的程序称为软件。指令——执行某种操作的命令。程序——完成某种功能的一组指令。程序设计——编制解题程序的过程。
运算器: 算术单元ALU:加法器，BCD码修正器; 累加器A：提供操作数，并存储结果；工作寄存器R：暂存数据或地址；程序状态字寄存器PSW:ALU的操作状态标志; 控制器: 程序计数器PC:下一条指令的地址; 指令寄存器IR：寄存从程序存储器取来的指令；指令译码器ID：分析指令；控制逻辑部件PLA:发出相应的节拍脉冲和控制信号; 存储器: 程序存储器ROM：存放程序指令; 数据存储器RAM：存放数据；总线: 地址线; 数据线；控制线；
①当x为正数时，补码与原码相同。 ②当x为负数时， 2n+x= 2n|x| ,按位取反加1 ③补码的补码=原码
六、二进制数的算术运算
计算机中所有二进制数的算术运算统一为：补码的加法 eg: 37-88=-51
eg: 88+37=125 (58)补+(25)补
eg: 88-37=51
(58)补+(-25)补 =(33)补 01011000 + 11011011 1 00110011
单片机原理及应用
主讲：章优仕 ucer@ 2013-7-12
教材：<单片微机原理与接口技术> 参考书：
1、《单片机原理与应用及C51程序设计》谢维成，清华大学出版社
2、《单片微型计算机与接口技术》
李群芳等，电子工业出版社 3、《单片机的C语言应用程序设计》
马忠梅等，北京航空航天大学出版社
(25)补+ (-58)补
=(-33)补 00100101 + 10101000 11001101
原码：1011000
+ 00100101
01111101
1.1.4、计算机的系统组成
电子计算机是模仿人脑部分功能的一种工具，故俗称“电脑”。
设想一下：人用算盘来计算2436+3748-4569 的过程，把算盘记为R，则计算过程为：
1、0 R 2、2436 R
3、(R)+3748
4、(R）- 4569
R
R
5、记录（R）结果 6、停止计算
若用电子计算机模拟上述解题过程，计算机必须具备以下条件： 1、机器内必须有相当于算盘的运算器； 2、为了保存和记录原始数据、解题程序和运算的中间结果，机器内必须有容量足够大的存贮器； 3、必须按照解题程序指挥、控制各个部件协同工作的控制器； 4、必须具备将数据和程序送入机器内部的输入设备和给出计算结果的输出设备。
第五代计算机是智能计算机时代正在研制中……
用于：模拟人的智能，识别图像、语言和物体，联想、推理、解答问题，使用自然语言进行会话处理。
第六代计算机: 光脑时代科学幻想中………….
1.1.2 计算机的数制和码制及其数制间转换一、计算机的数制
逢r 进位，数的第i个数位对应于一个固定的值rn， rn 称为该位的“权”。小数点左面各位的权是一个基数 r 的正次幂，小数点右面各位的权是一个基数r 的负次幂。常用的数制有：二进制(Binary) 、八进制 (Octadic) 、十进制(Decimal)和十六进制 (Hexadecimal)，分别用B、O、D和H表示。
3、取整法 eg：十进制数0.375转换为二进制数此方法适合于 0.375×2=0.75 ·· 整数为0 高位 ·· ·· 小数部分转换。 ·· ·· 数M 是 r 进制 0.75 ×2=1.5 ·· 整数为1 0.5 ×2=1.0 ·· 整数为1 低位 ·· ·· 数，转换成 t 进制数的小数，乘以t , ∴ （0.375）10=（0.011）2 = 0.（0×2-1+ 1×2-2+1×2-3）取整数。同理：（0.375） 10=（0.3）8= 0.（3×8-1） 0.375×8=3.000 ·· 整数为3 ·· ··
4、《单片机原理及实用技术》张振荣等，人民邮电出版社
第1章单片机概述
1.1 预备知识
1.2 单片机的概念 1.3 单片机的发展
1.4 单片机的应用
1.1 预备知识 1.1.1、计算机的发展概况
电子计算机是一种能够高速而精确地进行数据处理的机器。计算机的发展分为五个时代：第一代计算机是电子管时代 1946年美国宾夕法尼亚大学发明的ENIAC，用了 18800只电子管，150平方米、30t、100kw、运算速度为 5000次/秒。用于：科学计算第二代计算机是晶体管时代 1957年美国研制了第一台晶体管计算机TRANSACS1000；主存贮器为磁芯存贮器，辅存贮器为磁盘、软件已开始使用高级程序设计语言和操作系统。
15 14 阶符
10 9 8 7
阶码P 数符尾数S
1 0
N=S*2P S —— 二进制小数，称 “尾数”，S ≥0 P —— 称为数N的阶码,为非负正数 2 —— 阶码“底”
在计算机中规定：浮点数的尾数用纯小数形式，尾数最高位为1
五、原码、补码、反码
1、原码原码——把真值的符号部分用0或1表示。 N1 = +1001010 [N ]原 = 01001010 N2 = -1001010 [N ]原 = 11001010 2、反码 [x]反= 0xn-2 xn-3·x1x0 · · 1xn-2 xn-3·x1x0 · · 0 x 2n-1 -2n-1 x 0
2、浮点数
352.47=3.5247×102 =3524.7×10-1
通常，浮点数被表示成:N=S×rj 式中S为尾数（可正可负），j为阶码（可正可负），r是基数（或基值）。在计算机中，基数可取2、4、 8或16等。
=0.35247×103
N=11.0101
=0.110101×210
=1.10101×21 =1101.01×2-10 =0.00110101×2100
3、BCD码运算
eg: 8+7=15=(10101)BCD
1000 + + 0111 1111 0110
eg: 38+67=105
=(100000101)BCD 个位: 8+7=15: 0 0111000 需调整需 + 0 1 1 0 0 1 1 1 调整
1 0011111
非法的 BCD码
加6调整
（11001010 ）2= （202）10
四、数的定点和浮点表示
定点数：小数点固定。浮点数：小数点不固定（位置不固定）随阶码浮动。 1、定点表示法符号 . 数值部分或符号数值部分 .
小数点固定在数值部分的最高位之前或最低位之后。当小数点位于数符和第一数值位之间时，机器内的数为纯小数；当小数点位于数值位之后时，机器内的数为纯整数。采用定点数的机器叫做定点机。数值部分的位数n决定了定点机中数的表示范围。在定点机中，由于小数点的位置固定不变，故当机器处理的数不是纯小数或纯整数时，必须乘上一个比例因子，否则会产生“溢出”。 eg:0.101011或1101011.
eg：( 101110101.10101 )BCD
=( =( )2 )10
=(
)16
=(
)16
1.1.3 计算机中数的表示方法
一、真值和机器数
机器本身只能表示0，1，不能一个数是由符号和数值两部分组成的。 eg: +74 = +1001010 01001010 表示 +、-，故一般用“ 0 ”表示 -74 = -1001010 11001010 “ + ”，用“ 1 ” 真值机器数表示“ - ”。真值：直接用正号“ + ”和负号“ - ”来表示的二进制数机器数：一个数在机器中的表示形式。
+
+
10101
0110
1 0100101 0 110
10 0000101
十位： 3+6+进位 =10 需调整
三、各数制间的转换
1、直接相乘法数M是r 进制数，转换成十进制数，方法是：将M 的各位数字用十进制数字来表示，然后作乘法和加法。
好麻烦！
2、余数法此方法适 2 62 0 低位合于整数部分 2 31 1 转换。 2 15 1 数M 是r 2 7 1 进制数，转换 2 3 1 成 t 进制数的 2 1 1 高位整数，除以t , 0 取余数。 ∴ (62)10=(111110)2 eg：十进制数62转换为二进制数同理： (62)10=(76)8 8 62 · 6 · · 7 (62)10=(3E)16 16 62 · E · · 3
举例说明
eg1：十进制数 r =10 其权为：·，102，101，100，101，102，· · · · · (987.32)10= 9×102 + 8×101 + 7×100 + 3×10-1 + 2×10-2
eg2：二进制数 r =2 其权为：·，22，21，20，2-1，2-2，· · · · · (1011.101)2 =1×23 +0×22 + 1×21 + 1× 20 + 1× 21 + 0×22+ 1× 23 eg3：八进制数 r =8 其权为：·，82，81，80，8-1，8-2，· · · · · (70613.304)8 =7×84 +0×83 + 6×82 + 1× 81 + 3× 80 + 3× 81+ 0×82 + 4× 83 eg4：十六进制数 r =16 其权为：·，162，161，160，16-1，16-2，· · · · · (-A0.8F)16 = -（10×161 +0×160 + 8×161 + 15×162