编单片机原理与应用 三版 教学课件 作者 潘永雄 第1-3章第1章.ppt

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1、第1章基础知识1.1计算机的基本认识1.2寻址方式1.3单片机及其发展概况为理解计算机系统构成、工作原理及过程，我们先来了解用算盘是如何计算下面代数式的：1234+567-8=408首先要有算盘作为计算工具。在计算机里用“运算器”(即算术逻辑运算单元)作为计算工具，由它承担算术运算和逻辑运算。1.1计算机的基本认识在计算机里，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(

2、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。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：MOVA,#12；将被乘数12送CPU内寄存器AMOVB,#34；将乘数34送CPU

3、内寄存器BMULAB；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MOVR2,AMOVR3,B；将中间结果暂存到寄存器R2、R3中MOVA,#56；被除数56送CPU内寄存器AMOVB,#7；除数7送CPU内寄存器BDIVAB；计算56÷7，商存放在寄存器A中，余数存放在寄存器B中ADDA,R2；低8位相加MOVR2,A；把结果暂存到R2中MOVA,R3；取高8位ADDCA,#00；低8位相加时可能产生进位，用ADDC指令将A与00；相加，将低8位相加产生的进位加到高

4、8位中MOVR3,A；把结果暂存到R3中MOVA,R2；取低8位CLRC；清进位标志SUBBA,#08；低8位减8MOVR2,A；结果送R2MOVA,R3；取高8位SUBBA,#00；12×34+56÷7获得的中间结果减8时，低8位可能产生借位，　　；因此需要用SUBB指令将高8位与00相减MOVR3,A；把结果送R3。这样算式“1234+567-8”的最终结果就　　；保存在R3、R2中将上述计算步骤存放在存储器中，然后由计算机内的控制器执行，控制器在时钟信号的控制下，从存储器中取出计算步

5、骤(指令)和数据，并根据指令操作码内容发出相应的控制信号。此外，为向计算机输入数据、指令，还需输入设备，如键盘；为输出处理结果或显示机器的状态，还需输出设备，如各类显示器、指示灯等。因此，计算机系统的基本结构大致如图1-1所示。图1-1计算机基本结构在计算机中，往往把运算器、控制器做在同一芯片上，称为中央处理器(CentralProcessorUnit，CPU)，有时也称为微处理器(Micro-ProcessorUnit，MPU)。为进一步减小电路板面积，提高系统可靠性、降低成本，将输入/输出接口

6、电路、时钟电路以及一定容量的存储器、运算器、控制器等部件集成到同一芯片内，就成为单片机(也称为微控制单元，即MicroControllerUnit，MCU)，其意义是一个芯片就具备了一部完整计算机系统所必需的基本部件。为了满足不同的应用需求，将不同功能的外围电路，如定时器、中断控制器、A/D及D/A转换器、串行(如UART、SPI、I2C或CAN等)通信接口电路，甚至LCD显示驱动电路等集成在一个管芯内，形成系列化产品，就构成了所谓“嵌入式”单片机控制器(EmbeddedMicro-Control

7、ler)。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。为避免混乱，任何时候只允许一个

8、设备与CPU通信，因此需要用控制线进行控制和选择，系统(包括器件)中所有的控制线被称为控制总线。(1)地址总线(AddressBus，AB)，单向，用于传送地址信息，如图1-1中运算器与存储器之间的地址线，地址线的数目决定了可以寻址的存储单元。一根地址线有两种状态，即可以区分两个不同的存储单元；两根地址线有四种状态，可以寻址四个存储单元；依此类推，8位微处理器通常有16根地址线,可以寻址216，即64K个存储单元，一般存储单元的大小为一个字节，因此8位微处理器的寻址范围通常为64K