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

D8 D7
A15
A8 A7
A0
双字的编号依此类推，为31 ~ 0
Micro Control System 51 Series 机械电子工程系 主讲：陈慧
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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。
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课程目录
第1章 第2章 第3章 单片机基础知识导论
Single Chip Microcomputer
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
第4章
第5章 第6章 第7章 第8章
机械电子工程系
控制电路
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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
构 成 部 件
CPU 存储器 输入/输出(I/O)接口 总线
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Single Chip Microcomputer
微机原理及应用
Microcontroller Principle and Application
Micro Control System 51 Series
机械电子工程系 主讲：陈慧
教学方法与考核方式（48学时）
Single Chip Microcomputer
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
Single Chip Microcomputer
数据Data 地址Address
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1.1.4 位编号 字的编号为15 ~ 0
15 1 D15 0 1 0 1 0 1 8 0 7 1 0 1 0 1 0
Single Chip Microcomputer
0 1 0 D0
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
Micro Control System 51 Series 机械电子工程系 主讲：陈慧
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1.1.1 位(bit)
Single Chip Microcomputer
位是计算机能表示的最基本最小的单位 在计算机中采用二进制表示数据和指 令，故位就是一个二进制位，有两
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1.1.3 字和字长
Single Chip Microcomputer
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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① 总线
地址总线 AB ( Address Bus) ：
Single Chip Microcomputer
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。 10根 → 210 1024 1K
20根 → 220
32根 → 232
1024K
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。
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
CPU 结构 示意 图
数据总线 DB
指令寄存器
指令译码器 控制电路 控制总线 CB
Single Chip Microcomputer
微机原理及接口技术
Microcontroller Principle and Interface Technique
Micro Control System 51 Series
机械电子工程系 主讲：陈慧
教学方法与考核方式（56学时）
Single Chip Microcomputer
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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
Single Chip Microcomputer
地址总线 AB 输 入 设 备
CPU
存 储 器
I/O 接 口
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
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4位 8位 16位 32位
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8次 4次 2次 1次
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1.1.3 字和字长 一个字定为16 位， 1 Word = 2 Byte
Single Chip Microcomputer
一个双字定为32位
位 1或 0 1位

教学方法（双语）


考核方式

课堂讲授（40学时） 习题讲解（2学时） 实验/上机（6学时）
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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+ 进位
1010 1100 0110 0101 1001 1000 0100 0011 被加数 1100 0011 1100 0011 0001 0101 0101 1000 加数 1 1 1111 1 111 1 1 0111 0000 0010 1000 1010 1101 1001 1011 和
22 × 230
1M
4G
36根 → 236
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26 × 230
64G
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Micro Control System 51 Series
① 总线
数据总线 DB ( Data Bus )：双向
Single Chip Microcomputer
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 输 入 设 备
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① 总线
总线是连接多个功能部件的一组公共信号线。
Single Chip Microcomputer
微机中各功能部件之间的信息是通过总线传输的。
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
总线 BUS
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PSW 标志 进位 标志寄存器 寄存器
加数 和
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1.1.3 字和字长
Single Chip Microcomputer
▲字长是衡量CPU工作性能的一个重要参数。 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。
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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; 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
根据译码内容的不同分：
Single Chip Microcomputer
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。 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。
CPU
存 储 器
I/O 接 口
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
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① 总线
Single Chip Microcomputer
数据总线条数决定一次可最多传送数据的宽度
8根 → 16 根 → 32 根 → 64 根 → 一次传送 8位 一次传送 16位 一次传送 32位 一次传送 64位

教学方法


考核方式

课堂讲授（46学时） 习题讲解（2学时） 实验/上机（8学时）
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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6Байду номын сангаас
1.1 基本术语及定义
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
Single Chip Microcomputer
1.1.5 指令、指令系统和程序
10
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。
被加数 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 0 1 0 0 0 1 0 0 和8位 运 运 算 算 器 器
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① 总线
控制总线CB ( Control Bus ) ：双向
Single Chip Microcomputer
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 存 储 器 I/O 接 口 输 入 设 备 输 I/O 出 接 设 口 备 数据总线 DB 控制总线 CB
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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。
7 字节 1
6 0
5 1
4 0
3 0
2 0
1 1
0 0
← 位编号
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
C51语言及其程序设计
51单片机应用系统开发
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第1章 单片机基础知识导论
Single Chip Microcomputer
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
1 DWord = 4 Byte
字节 1100 0011
8位
字
1100 0011 0011 1100 高字节 低字节
16位
32位
双字 1100 0011 0011 1100 1100 0011 0011 1100 高字 低字
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CPU
寄存器组 R1 R2 R3 R4 运 算 器 指令 指针 寄存器
总线
IP
地 址 寄 存 器
内存
、、、
地
地址总线 AB
程 序
址
数据总线 DB 译 码 器 控制总线 CB
数据暂存器 指令寄存器 指令译码器
指令1 指令2 指令3 指令4 、、、 、、、 数据1 数据2 数据3 、、、
数 据
标 志 寄存器
种状态，“0” 和 “1”。
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1.1.2 字节(Byte)
Single Chip Microcomputer
相邻的8位二进制数称为一个字节 1 Byte = 8 bit 如： 1100 0011 0101 0111