第1章單片機基礎知識第2章MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)和時序第3章MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)第4章MCS-51系列單片機中斷系統(tǒng)與定時／計數(shù)器第5章存儲器擴展技術(shù)第6章并行I／O擴展技術(shù)第7章串行通信技術(shù)第8章I／O設備接口技術(shù)第9章單片機應用系統(tǒng)設計第1章基礎知識本章重點：了解微型計算機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握單片機的概念及應用場合；掌握計算機中的數(shù)制與編碼。1.1微型計算機簡介1.2單片機簡介1.3計算機中的數(shù)制與編碼

本章小結(jié)1.1微型計算機簡介1.1.1微型計算機的發(fā)展

1.微型計算機的發(fā)展第一代微處理器例：Intel4004→4位第二代微處理器例：Intel8080→8位第三代微處理器例：Intel8086→16位第四代微處理器例：Intel80486→32位第五代微處理器例：Intel公司的Pentiumg→64位2.微型計算機的應用數(shù)值計算控制信息處理與管理人工智能1.1.2微型計算機的組成及工作原理

1.微型計算機的常用術(shù)語位（bit）：

位是計算機所能表示的最基本、最小的數(shù)據(jù)單位。位有兩種狀態(tài)：0和1。字節(jié)（Byte）：一個連續(xù)的8位二進制數(shù)稱為一個字節(jié)，即：

1Byte＝8bit，通常以字節(jié)為單位來存放數(shù)據(jù)。字（Word）：是計算機內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理的基本單位。字通常與計算機內(nèi)部的寄存器、算術(shù)邏輯單元、數(shù)據(jù)總線的寬度相一致。存儲器容量更大單位：

KB（1KB＝1024B＝210B）

MB（1MB＝1024KB＝220B）

GB（1＝1024MB＝230B）

指令（instruction）：是規(guī)定計算機進行某種操作的命令。

指令系統(tǒng)（instructionset）：指一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令。程序（program）：是指令的有序集合，是一組為完成某種任務而編制的指令序列。2.微型計算機的組成（1）中央處理單元（CPU）

CPU主要由運算器、控制器組成。（2）存儲器存儲器的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。存儲器中存放二進制數(shù)的單元稱為存儲單元。（3）輸入/輸出接口（I/O接口）完成外設與CPU的連接；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送速度；轉(zhuǎn)換電平；將I/O設備的狀態(tài)信息反饋給CPU等。

（4）總線（Bus）總線是將CPU、存儲器和I/O接口等相對獨立的功能部件連接起來，并傳送信息的公共通道。數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）：雙向通信總線。地址總線AB（AddressBus）：單向通信總線?？刂瓶偩€CB（ControlBus）：單向通信總線。3.微型計算機的工作原理（1）取指令CPU選中存儲單元；CPU向存儲器發(fā)出讀取數(shù)據(jù)的控制信號；CPU通過DB讀入指令代碼。（2）分析、執(zhí)行指令過程CPU讀取指令代碼后進行譯碼；CPU根據(jù)譯碼結(jié)果發(fā)出為完成此指令所需要的控制信號；執(zhí)行指令所規(guī)定的操作。1.2單片機簡介常見計算機：一般計算機的結(jié)構(gòu)：顯示器主機鼠標鍵盤微型計算機系統(tǒng)運算器控制器CPU存儲器輸入接口電路輸入設備輸出設備輸出接口電路硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)+什么是單片機？

單片機就是將組成微型計算機的CPU、存儲器（RAM和ROM）、輸入/輸出接口等幾個部分，全部集成在一塊芯片內(nèi)所組成的微型計算機，就稱為單片機。什么是單片機？1.2.1單片機的發(fā)展概況單片機的發(fā)展方向低電源、低功耗外圍接口電路內(nèi)裝化工藝的進步及抗干擾能力的提高存儲能力和Internet連接1.2.2單片機的特點體積小、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高；控制功能強；低電壓、低功耗優(yōu)異的性能/價格1.2.3單片機的應用汽車電子家用電器航空航天醫(yī)療設備工業(yè)控制儀器儀表通信產(chǎn)品1.2.4MCS-51系列單片機簡介MCS-51系列基本產(chǎn)品型號：8051、8031、8751稱為51子系列。不同型號MCS-51單片機CPU處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容，只是存儲器和I/O接口的配置有所不同。

硬件配置基本配置：1.

8位CPU2.片內(nèi)ROM/EPROM、RAM3.片內(nèi)并行I/O接口4.片內(nèi)16位定時器/計數(shù)器5.片內(nèi)中斷處理系統(tǒng)6.片內(nèi)全雙工串行I/O口1.3計算機中的數(shù)制與編碼1.3.1數(shù)制數(shù)制：是按進位原則進行計數(shù)的一種方法，即進位計數(shù)制。十進制數(shù)（1）記數(shù)符號：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；書寫時用“D”作后綴（一般省略）。（2）進位原則：“逢十進一”。（3）按權(quán)展開式：二進制數(shù)（1）記數(shù)符號：0、1；書寫時用“B”作后綴。（2）進位原則：“逢二進一”；（3）按權(quán)展開式：十六進制數(shù)（1）記數(shù)符號：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F；書寫時用“H”作后綴。（2）進位原則：“逢十六進一”；（3）按權(quán)展開式：記?。菏M制與十進制、十六進制與二進制對應關(guān)系。1.3.2數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換1.二進制及其他進制轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)二進制、八進制和十六進制轉(zhuǎn)換十進制的方法是：將二進制、八進制或十六進制寫成按權(quán)展開式，然后各項相加，則得相應的十進制數(shù)?！纠堪讯M制數(shù)10101.1011B轉(zhuǎn)換成相應的十進制數(shù)。解：10101.1011B

＝1×24＋0×23＋１×22＋0×21＋1×20

＋1×2-1＋1×2-3＋1×2-4

＝21.6875D2.十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)是將整數(shù)部分按“除2倒讀余數(shù)法”的原則進行轉(zhuǎn)換；小數(shù)部分按“乘2順讀整數(shù)法”的原則進行轉(zhuǎn)換?！纠堪咽M制數(shù)15.625轉(zhuǎn)換成為對應二進制數(shù)。解：所以十進制數(shù)15.625＝1111.101B3.二進制數(shù)與十六進制數(shù)相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)時，從小數(shù)點開始，分別向左、向右每4位二進制數(shù)劃為一組，整數(shù)部分不足4位前面添0，小數(shù)部分不足4位后面添0，然后每一組（4位二進制數(shù)）用1位十六進制數(shù)代替（4位二進制數(shù)與1位十六進制數(shù)對應關(guān)系見表），小數(shù)點位置保持不變。

【例】二進制數(shù)1111000111.100101B轉(zhuǎn)換成為十六進制數(shù)。解：

1111000111.100101B＝001111000111.10010100B

＝3C7.94H3.二進制數(shù)與十六進制數(shù)相互轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)時，1位十六進制數(shù)用4位二進制數(shù)來替換，小數(shù)點位置保持不變?！纠繉⑹M制數(shù)2F5.CH轉(zhuǎn)換成為二進制數(shù)解：

2F5.CH＝001011110101.1100B

＝1011110101.11B4.十進制數(shù)轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)先將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，再將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。1.3.3二進制數(shù)的算術(shù)運算1．加法運算加法規(guī)則：

0＋0＝0；0＋1＝1；1＋0＝1；1＋1＝10進位原則：逢二進位?！纠壳?111B與0110B之和。解：0111……（7）

＋）0110……（6）

1101……（13）∴0111B＋0110B＝1101B2．減法運算減法規(guī)則：

0－0＝0；1－0＝1；1－1＝0；0－1＝1（借位）【例】求1110B－0101B＝？解：1110……（14）

－）0101……（5）

1001……（9）∴1110B－0101B＝1001B3．乘法運算在計算機系統(tǒng)中，都是將乘法作為連續(xù)的加法來執(zhí)行。其中，自身相加的數(shù)為被乘數(shù)，相加的次數(shù)為乘數(shù)?！纠壳?101B×11B＝？解：1101B×11B＝1101B＋1101B＋1101B

＝100111B 4．除法運算除法可以歸結(jié)為連續(xù)的減法，即從被除數(shù)中不斷地減去除數(shù)，所減的次數(shù)是相除的商，而剩下的值則是相除的余數(shù)。注意：因為減法可以轉(zhuǎn)換為加法（見二進制數(shù)補碼的加減運算），所以除法也能轉(zhuǎn)換成加法。這樣，二進制數(shù)的加、減、乘、除都可以轉(zhuǎn)換加法運算。1.3.4二進制數(shù)的邏輯運算1．邏輯與運算

運算規(guī)則

0∧0＝0；0∧1＝0；1∧0＝0；1∧1＝1

記憶口訣：有0為0，全1為1。2．邏輯或運算

運算規(guī)則

0∨0＝0；0∨1＝1；1∨0＝1；1∨1＝1

記憶口訣：有1為1，全0為0。3．邏輯異或運算

運算規(guī)則

0⊕0＝0；0⊕1＝1；1⊕0＝1；1⊕1＝0

記憶口訣：相同為0，不同為1（僅指兩位異或運算）。4．邏輯非運算

運算規(guī)則

記憶口訣：取反。1.3.5計算機中數(shù)的表示與編碼1．計算機中數(shù)的表示在計算機中，為了運算的方便，數(shù)的最高位用來表示正、負數(shù)。最高位為“0”表示正數(shù)，最高位為“1”表示負數(shù)。真值:帶“+、－”號的數(shù)。機器數(shù):數(shù)碼化了的帶符號數(shù)。第1章單片機基礎知識概述有符號數(shù)的表示方法

計算機所能表示的數(shù)或其它信息，都是用二進制表達的，對正號和負號只能用“0”和“1”來表達。一般最高位為符號位，“0”表示正數(shù)，“1”表示負數(shù)。真值+123→機器數(shù)01111011B真值-123→機器數(shù)11111011B

所謂機器數(shù)，是指在計算機中使用的、帶有符號位的二進制數(shù)，其位數(shù)通常為8的整數(shù)倍。有符號數(shù)：即機器數(shù)，最高位為符號位，“0”表示正數(shù)，“1”表示負數(shù)。無符號數(shù)：機器數(shù)中最高位不作為符號位，而當成數(shù)值位?！纠空龜?shù)59H真值和機器數(shù)表示法。解：真值的表示法：+1011001B或+59H

機器數(shù)表示法：01011001B或59H【例】-59H真值和機器數(shù)表示法。解：真值的表示法：-1011001B或-59H

機器數(shù)表示法：11011001B或D9H第1章單片機基礎知識概述有符號位有原碼，反碼和補碼三種表示法。

原碼：原碼就是機器碼。8位原碼數(shù)表示的范圍為FFH～7FH（-127～+127）。原碼數(shù)00H和80H的數(shù)值部分相同、符號位相反，它們分別為+0和－0。16位原碼數(shù)表示的范圍為FFFFH～7FFFH（-32767～+32767）。原碼數(shù)0000H和8000H的數(shù)值部分相同、符號位相反，它們分別為+0和－0。反碼：正數(shù)的反碼與原碼相同；負數(shù)的反碼為：符號位不變，數(shù)值部分按位取反。例如，求8位反碼機器數(shù)：原碼00000100B→反碼01111011B補碼：正數(shù)的補碼表示與原碼相同。負數(shù)的補碼為其反碼加1，但原符號位不變。微型計算機中一個符號數(shù)的機器數(shù)的表示方法有原碼、反碼、補碼等三種表示法。原碼：用最高位表示符號位，后面各位表示該數(shù)的絕對值。（注意：符號位：0代表＋，1代表-)【例】（＋56）原碼（－56）原碼

（＋56）原碼＝00111000B＝38H

（－56）原碼＝10111000B＝B8H從例題中可以看出：一個負數(shù)的原碼只要在其對應的正數(shù)原碼基礎上加80H就可以方便地求出其原碼。（－56）原碼＝（＋56）原碼＋80H＝38H＋80H＝B8H反碼：正數(shù)的反碼與原碼相同；負數(shù)的反碼是在其原碼的基礎上，保留符號位不變，數(shù)值位各位取反。【例】（＋56）反碼

（－56）反碼

（＋56）反碼＝00111000B＝38H

（－56）反碼＝11000111B＝C7H從例題中可以看出：一個負數(shù)的反碼只要在其對應的正數(shù)反碼（即原碼）基礎上各位取反就可以方便地求出其反碼。而取反的方法也很簡單，只要用FFH去減該數(shù)即可。（－56）反碼＝FFH-（＋56）原碼＝FFH-38H＝C7HWhy？補碼：正數(shù)的補碼與原碼、反碼相同；負數(shù)的補碼是在其反碼的基礎上加1即可?！纠?/p>

（＋56）補碼＝00111000B＝38H

（－56）補碼＝（－56）反碼＋1＝C7H＋1＝C8H從求反碼的方法中可以推導：（－56）補碼＝（－56）反碼＋1＝FFH-（＋56）原碼＋1

＝100H-（＋56）原碼＝100H-38H=C8H第1章單片機基礎知識概述例如，求8位二進制數(shù)補碼：X=+4;X=-4在原碼中，零可以表示成+0(00000000B)，也可以表示成-0(10000000B)。在反碼中，零可以表示成+0(00000000B)，也可以表示成-0(11111111B)。在補碼中，由于補碼的特殊規(guī)律，零只有一種表示方法.[±0]補=00000000B

在計算機中，有符號位一律用補碼表示，這樣可以簡化計算機的硬件結(jié)構(gòu)。

原碼為10000100B其反碼為11111011B［X］補=11111100B［X］補=00000100B負數(shù)原碼、反碼、補碼求法歸納：（負數(shù)）原碼＝（對應正數(shù)）原碼＋80H（負數(shù)）反碼＝FFH－（對應正數(shù)）原碼（負數(shù)）補碼＝100H－（對應正數(shù)）原碼注意：在原碼和反碼，0有兩種表示法，即＋0和－0的表示法不同；而在補碼中0的表示法只有一種。2.二進制編碼BCD碼：用二進制數(shù)表示的十進制數(shù)稱為二進制編碼的十進制數(shù)。非壓縮BCD碼：8位碼表示1位十進制數(shù)（高4位填0）的編碼。壓縮的BCD碼：8位碼表示2位十進制數(shù)（高4位、低4位各代表一位十進制數(shù)）。非法碼：4位代碼在1010B~1111B范圍時。（2個BCD碼的運算可能出現(xiàn)非法碼，這時要對所得結(jié)果進行調(diào)整。）二—十進制編碼BCD碼

BCD碼(BinaryCodedDecimal)二進制代碼表示的十進制數(shù)。一、8421BCD碼例：求十進制數(shù)876的BCD碼

[876]BCD=100001110110 876=36CH=1101101100BBCD碼運算

十進制調(diào)整：計算機實際按二進制法則計算，加入十進制調(diào)整操作，可計算BCD碼。十進制調(diào)整方法：當計算結(jié)果有非BCD碼或產(chǎn)生進位或借位，進行加6或減6調(diào)整。例：計算BCD碼38-29=？

00111000

[38]BCD

+11010111

-[29]BCD 1

00001111產(chǎn)生非BCD

+11111010-06調(diào)整

1

00001001結(jié)果無借位：9

ASCII碼（AmericanStandardCodedforInformationInterchange）是“美國信息交換標準碼”的簡稱，后來由國際標準組織（ISO）確定為國際標準字符編碼。它是微機中最常使用的字符編碼。字符0～9的ASCII碼：30H～39H大寫英文字母A～Z的ASCII碼：41H～5AH小寫英文字母a～z的ASCII碼：61H～7AHASCII碼由7位二進制碼構(gòu)成，可表示128（27=128）個字符，ASCII碼表見表1-3。表1.3ASCII碼表本章小結(jié)1.微型計算機的基本結(jié)構(gòu)和常用術(shù)語單片機的概念單片機的特點及應用場合

2.按一定的進位原則進行計數(shù)的科學方法稱為數(shù)制。二進制、十進制和十六進制是微機中的常用進制。它們都有各自的特點和運算規(guī)則，并且相互可以進行轉(zhuǎn)換。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)采用“除2取余/乘2取整”法，轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)采用“除16取余/乘16取整”法；二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)