mcs511

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微机组成结构的两大类型
冯.诺依曼型
DB CB AB
哈佛型
C P U
I/O 接口
系统总线
I/O接口
系统总线
CPU
存储器
程序 存储器
数据 存储器
例：PC机
例：MCS-51单片机
3、微型计算机系统
硬件系统 软件系统 单片机应用

微型计算机



微处理器：运算器、控制器 内存储器
硬件系统
单板微型计算机 单片微型计算机
半导体存储器（ROM/RAM)
I/O(Input/Output)接口和中断系统
系统总线（CB DB AB)
组装在一 块或数块 印刷电路 板上
微型计算机的两大分支
核心 器件
微处理器 MPU MicroProcessor Unit 微控制器 MCU MicroController Unit
1、 微处理器、微型计算机、 2、本课主要讲授内容及要求
１.2
微型组成与基本工作原理
第二部分 微型计算机的运算基础
1. “三微”的概念
1、微处理器 (MPU)
是微型计算机的核心部件 算术逻辑单元
芯片上
其核心cpu—运算器和控制器 寄存器组集成在一 个半导体 控制部件
2、微型计算机
MPU 为核心
多板微型计算机
导学
导学
实验内容及安排
实验内容 实验一 熟悉软件环境及数传指令编程设计 实验二 算术、逻辑运算及位操作指令编程设计 实验三 分支和循环程序设计 实验四 查表、散转、子程序设计 实验五 接口实验 学时 2 2
2
2
2
2 2
实验六 通信实验
实验七 定时器实验
第一部分 １.1
微型计算机基础
微型计算机系统的概念 微型计算机系统
－(2
n－ 1
1Xn-2Xn-3…X0＝2
n－ 1
―1)～＋(2
n－ 1
―1)
则在八位微机中，码可表示数的范围为－127至＋127 求真值：带符号数的原码表示法简单易懂，而且与真值转 换方便。
原码的缺点： l “0”的原码有两种形式，这在运算中非常不方便。
[＋0]原＝ 00000000B
[－0]原＝ 10000000B，即分为＋0和－0
4） 带符号数的机器数的表示方法（重点和难点） 常见的有原码、反码和补码三种表示方式。 特点：带符号数的机器数与其真值表示方法不同， 两者的关系不是等值关系，仅是一一对应关系。
0 符号位 1 0 0 0 0 0 1
符号位：
数值位
“0” 表示正 号
“1” 表示负 号
例如：在八位微机中，
真值：＋65可表示成机器数（原码）为01000001B
微机应用
•了解微机在测控系统中的应用
•了解计算机测控系统的实时处理概念和一般结构
•了解测控系统的分析和设计方法
•单片机应用系统的一般分析和设计方法（重点）
学习本课对基础知识的要求
预先应学习：
1、计算机文化基础 2、计算机软件技术基础 3、数字电路、模拟电路 4、电工基础
本课教学目标
基本 知识
教学目标 学生“悟” 独立分析问题和解决 问题的能力
计算公式：对于字长为n位的机器数： 当真值X≥0时，X可表示为＋Xn-2Xn-3…X0； 当真值X＜0时，X可表示为－Xn-2Xn-3…X0， 则X的原码可定义为： 0Xn-2Xn-3…X0＝X [X]原＝ 0≤X≤2
n－ 1 n－ 1
―1
－X＝2 ＋|X| n－ 1 －(2 ―1)≤X≤0 可见n位原码可表示数的范围为：
•了解并行接口与串行接口的共性与区别 掌握串行通讯的基本概念 •掌握可编程并行接口芯片的工作方式、初始化编程 •掌握定时器、计数器的原理、功能、应用与编程 •了解键盘、显示器等人机交互设备的作用、原理及接口 方法 • 理解并掌握A/D,D/A转换原理、主要性能参数，了解典 型DAC、ADC集成芯片,与MPU的接口方法、应用及编程 •了解异步串行通讯协议、应用与编程
例： 100= 例：0.625= B= B= H= H= Q Q
3、二进制数、八进制与十六进制数之间的互换 1）二 八 三合一 2）八 二 一分三 3）二 十六 四合一 （重点） 4）十六 二 一分四 （重点） 例：0111 0110 B=76H 9BH=1001 1011B
7 6 1001 例：0.1010 110 B= 0.ACH A C
MCS-51单片机的结构和工作原理
学时 4 4 6 6 10 6 4 4 4 6
学习方式
自学导学 导学 导学
MCS-51单片机的指令系统 单片机的其它片内功能部件 汇编语言程序设计 单片机系统的并行扩展 单片机系统的串行扩展 单片机的人机接口 单片机系统的开发 接口与应用
迁移导学
导学 导学 导学 导学
1011
不足四位补0
问：01110110B= ? Q 0.1010110B= ? Q
4、
用权表示数（2 2 2 -1 2 -1） 1） 权 n位二进制数各位的权从高位到低位依次为： n位二进制数：Bn-1Bn-2Bn-3 …………… B1B0 权： 2 2 2 22 ……… 2）用权表示数 n 例：11111……1111B = 2 -1，即n个1。 n=32 n-1 01111……1111B = 2 -1 ,即n-1个1 ? n-1 最高位的权为：2 N=64 ? 例：n=8,11111111B=FFH=28-1 01111111B=7FH=28-1-1 n 例： n位二进制数表示无符号数的范围： 0～2 -1 n=8 0 ～2 -1
课堂用教材：机械工业出版社
《单片机原理与应用》 实验指导书：本校印 《MCS-51单片机实验指导书》 参考书：天津大学出版社 《MCS-51单片机原理及与应用》 赵晓安等 赵德安等
授课章节及学时安排
章节内容 第一章 绪论和运算基础 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 补 充
16 8 n-1 n-2 n-3 1 0
n
n-1
n
n-1
0 ～ 255 0～65535
n=16 0 ～ 2 -1
3. 机器数与真值
1）机器数：能被计算机识别的数称为机器数。 2）真值： 机器数所代表的真实值称为机器数的真值。 3） 对于无符号数其机器数与真值表示方法相同。 例：真值： 100=64H=01100100B 对应的机器数：64H=01100100B n 位二进制数可表示的数的范围是：0 ～2 -1 n 8位二进制数可表示的数的范围是： 8 0 ～2 -1，[0，FFH],[0,255] 16位二进制数可表示的数的范围是： 16 0 ～2 -1,[0,FFFFH],[0,65535] 例： 01100100B 其8位全部为数值位。 特点：无符号数的机器数与其真值为等值关系
l 原码在进行两个异符号数相加或两个同符号数相减时， 需做减法运算，由于微机中一般只有加法器而无减法器， 所以，为了把减法运算转变为加法运算就引入了反码和补 码。
原码的用途：
l 原码做乘除法运算方便，两数的符号和数值分别处理
积的符号为两数符号位的异或运算结果
积的数值部分为两数绝对值相乘的结果
（2）反码 定义：正数的反码表示与原码相同；负数的反码，可将 负数原码的符号位保持不变、数值位按位取反得到，或者 将负数看作正数求原码，再将所有位按位取反得到。因此 ，在n位机器数的计算机中，数X的反码定义为：
第一章 绪论
信息科学与工程学院自动化系
本课的地位 学习本课对基础知识的要求 本课教学目标 学习本课的方法 本课使用教材 授课章节及学时安排 实验内容及安排
本课的地位
计算机应用基础 计算机硬件技术基础— 计算机硬件技术基础 计算机技术基础 微机原理、微机接口、 计算机软件技术基础 微机应用 计算机文化基础

软件系统

系统软件

操作系统 编译系统 监控程序 汇编程序 程序设计语言

机器语言 汇编语言 高级语言
把汇编语言 源程序翻译成机 器语言目标程序 的语言处理程序 自汇编程序 交叉汇编程序

应用软件
单片机的应用


应用特性
1.体积小 内部包含有许多基本功能部件，能满足要求，故 应用系统结构简单，体积小。 2.可靠性高 许多信号通道均在一个芯片内，按工业测控要求设计 3.功能强 面向控制，实时控制功能强 4.易扩展 芯片外有扩展用三总线，很容易构成各种应用系统 5.性能价格比高

应用领域
嵌入式系统


以应用为中心，以计算机为基础，软硬 件可以裁剪，适用于系统对功能、可靠 性、成本、体积、功耗有严格要求的专 用计算机系统。 IP级、芯片级、模板级 有嵌入式实时操作系统支持 用高级语言编程
本课的主要内容及要求
微型计算机
MPU 存储器 I/O 系统 微处理器 （内存） 接口 总线
1
几个重要概念
重点概念1： 计算机中的数据都是以二进制形式进行存储和运算的 重点概念2： 在计算机中存储数据时，每类数据占据固定长度的二 进制数位，而不管其实际长度。一般长度为字节的整倍数 例如：在八位微机中， 整数216 存储为11011000B 整数56 存储为00111000B 重点概念3： 计算机中不仅要处理无符号数，还要处理带符号和带 小数点的数。 重点概念4： 机器数与真值
2.4 微型计算机运算基础
2.4.1 计算机中数的表示方法 2.4.2 计算机中的编码
2.4.3 计算机中的运算
重点解决：计算机的重要职能之一处理数
在计算机中如何表示一个数？
不同性质数的运算规则和算法。
2.4.1 计算机中数的表示方法