单片机原理及接口技术(第三版)

例如： 例如： 两个数（7和9）相加，在相加之前，操作 两个数（ 相加，在相加之前， 数9放在累加器中，7放在数据寄存器中，执 放在累加器中， 放在数据寄存器中， 行两数相加运算的控制线发出“加”操作信 行两数相加运算的控制线发出“ 号，ALU即把两个数相加并把结果（16）存入 ALU即把两个数相加并把结果（16） 即把两个数相加并把结果 累加器，取代累加器前面存放的数9 累加器，取代累加器前面存放的数9。
2 11 2 5 2 2 2 1 0
余数 1 1 0 1
16 100 余数 16 6 4 0 6
4、二进制转换成十六进制数： 二进制转换成十六进制数： 将二进制数以小数点为界四位一分，不足补0 用一位十六进制数代替四位二进制数。 将二进制数以小数点为界四位一分，不足补0，用一位十六进制数代替四位二进制数。 B=0001 如：1 0011 1100 B=0001 0011 1100 B= 13C H 十六进制转换成二进制数： 5、十六进制转换成二进制数： 将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替一位十六进制数。 将十六进制数以小数点为界，用四位二进制数代替一位十六进制数。 H=1101 如：D4E H=1101 0100 1110 B
§1.1.2
存储器和输入/ 存储器和输入/输出接口
一、存储器
地址总线、 地址总线 、 数据总线和若干控制线把存储器和微 处理器连接起来。 处理器连接起来。 存储器从CPU 接收控制信号 ， 以确定存储器执行 存储器从 CPU接收控制信号 CPU 接收控制信号， 写操作。 读/写操作。
地址总线将8位地址信息送入地址译码器， 地址总线将8位地址信息送入地址译码器，地址译码器的 输出可以确定唯一的存储单元。 输出可以确定唯一的存储单元。 数据总线用来传送存储器到CPU或CPU到存储器的数据信息。 数据总线用来传送存储器到CPU或CPU到存储器的数据信息 CPU
程序计数器 指令寄存器
控制器的组成
指令译码器 时序产生器 操作控制器
2、作用
它是发布命令的“决策机构” 它是发布命令的“决策机构”，即协调和 指挥整个计算机系统的操作。 指挥整个计算机系统的操作。
3、控制器的主要功能
从内存中取出一条指令， 从内存中取出一条指令，并指出下一条 指令在内存中的位置。 指令在内存中的位置。 对指令进行译码或测试， 对指令进行译码或测试，并产生相应的 操作控制信号，以便启动规定的动作。 操作控制信号，以便启动规定的动作。 指挥并控制CPU、内存和输入/ 指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备 CPU 之间数据流动的方向。 之间数据流动的方向。
二、I/O接口及外设 I/O接口及外设
每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配 I/O接口 接口） 器（I/O接口）。 每个I/O接口及其对应的外设都有一个固定的地 每个I/O接口及其对应的外设都有一个固定的地 I/O CPU的控制下实现对外设的输入 的控制下实现对外设的输入（ 址，在CPU的控制下实现对外设的输入（读）和 输出（ 操作。 输出（写）操作。
单片机
Microcomputer） （Single-Chip Microcomputer） Single-
是将微处理器、一定容量RAM和ROM以及I/O 是将微处理器、一定容量RAM和ROM以及I/O RAM 以及 定时器等电路集成在一块芯片上， 口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成单 片微型计算机。 片微型计算机。 微处理器 RAM ROM 单片微型计算机 I/O口 I/O口 定时器
（三）、CPU中的主要寄存器 ）、CPU中的主要寄存器 CPU
1、累加器（A） 累加器（ 2、数据寄存器（DR） 数据寄存器（DR） 3、指令寄存器（IR） 指令寄存器（IR） 4、指令译码器（ID） 指令译码器（ID） 5、程序计数器（PC） 程序计数器（PC） 6、地址寄存器（AR） 地址寄存器（AR）
Microcomputer,简称微机 微型计算机（Microcomputer,简称微机
C）
是具有完整运算及控制功能的计算机。 是具有完整运算及控制功能的计算机。 微处理器(CPU) 微处理器(CPU) 包括 存储器 接口适配器（输入输出接口电路） 接口适配器（输入输出接口电路） 输入/输出（I/O）设备。 输入/输出（I/O）设备。
5、程序计数器（PC） 程序计数器（PC）
通常又称为指令地址计数器。 通常又称为指令地址计数器。 在程序开始执行前，必须将其起始地址， 在程序开始执行前，必须将其起始地址，即程 序的第一条指令所在的内存单元地址送到PC PC。 序的第一条指令所在的内存单元地址送到PC。
当执行指令时，CPU 将自动修改 PC 的内容 ， 使之总是 将自动修改PC的内容， 当执行指令时 ， CPU将自动修改PC的内容 保存将要执行的下一条指令的地址。 保存将要执行的下一条指令的地址。
3、ALU的两个主要的输入来源
累加器输入来源Fra bibliotek数据寄存器
4、运算器的两个主要功能
（1）执行各种算术运算。 执行各种算术运算。 执行各种逻辑运算， 并进行逻辑测试。 （ 2 ） 执行各种逻辑运算 ， 并进行逻辑测试 。 如零值测试或两个值的比较。 如零值测试或两个值的比较。
（二）、控制器 ）、控制器 1、控制器的组成
2、数据寄存器（DR） 数据寄存器（DR）
数 据 （ 缓 冲 ） 寄 存 器 （ DR ） 是 通 过 数 据 总 线 DBUS）向存储器（ 和输入/输出设备I/O I/O送 （ DBUS） 向存储器 （ M ） 和输入 / 输出设备 I/O 送 或取（ 数据的暂存单元。 （写）或取（读）数据的暂存单元。
3、指令寄存器（IR） 指令寄存器（IR）
指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。 指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时先把它从内存取到数据寄 存器中，然后再传送到指令译码器中。 存器中，然后再传送到指令译码器中。
4、指令译码器（ID） 指令译码器（ID）
指令分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。 指令分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。 当执行任何给定的指令，必须对操作码进行译码， 当执行任何给定的指令，必须对操作码进行译码，以 便确定所要求的操作。 便确定所要求的操作。 指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器 的输入。 的输入。 操作码一经译码后， 操作码一经译码后，即可向控制器发出具体操作 的特定信号。 的特定信号。
第一章
微机基础知识
微处理器、 §1.1 微处理器、微机和单片机的概念
微处理器(Microprocessor)
是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。 是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。 又称中央处理单元CPU（ 又称中央处理单元CPU（Central Processing CPU Unit）。 Unit）。
原码、 三. 原码、反码及补码
1、原码： 原码： 一个二进制数同时包含符号和数值两部分。它的最高位为符号位， 一个二进制数同时包含符号和数值两部分 。它的最高位为符号位，其余位表示数 符号位为0 表示正数， 表示负数。 值。符号位为0时，表示正数，为1时，表示负数。 =+4 [X1 如：X1=+4D 则：[X1]原 =0000 0100 B [X2 如：X2=-4D 则：[X2]原 =1000 0100 B 2、反码： 反码： 正数：它的反码与原码相同。 正数：它的反码与原码相同。 负数：它的反码为它的原码除符号位外，其余各位按位取反。 负数：它的反码为它的原码除符号位外，其余各位按位取反。1→0，0 →1。 =+4 [X1 [X1 如：X1=+4D 则：[X1]反 = [X1]原 =0000 0100 B [X2 如：X2=-4D 则： [X2]原 =1000 0100 B [X2]反 =1111 1011 B [X2
§1.2
一.
常用数制和编码
二进制、十进制、 二进制、十进制、十六进制
1.二进制：是“0”和“1”这样的数、逢2进位。按权展开时权的基数 二进制： 这样的数、 进位。 和 这样的数
表示。 为2。用后缀字母“B”表示。 用后缀字母“ 表示 十进制数） 如：1001=1×23+0×22+0×21+1×20 =9（十进制数） 1001=
按权展开时权的基数为16。用后缀字母“ 表示 表示。 按权展开时权的基数为16。用后缀字母“H”表示。 16 12× 453D 如：1C5H=1×162+12×161+5×160 =453D H=1
1、二进制、十六进制转化成十进制： 二进制、十六进制转化成十进制： 二、不同进制之间相互转换 将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。 将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。 B=1× +1× +0× +1× 如：1101 B=1×23+1×22+0×21+1×20 =13 D H=1× +15× 如：1F H=1×161+15×160 =31 D 十进制转换成二进制数： 2、十进制转换成二进制数： 将十进制数除2取余，商为0止余数倒置。 将十进制数除2取余，商为0止余数倒置。 如：11D= 1011B 3、十进制转换成十六进制数： 十进制转换成十六进制数： 将十进制数除16取余，商为0止余数倒置。 16取余 将十进制数除16取余，商为0止余数倒置。 如：100D= 64H
§1.1.1
微处理器( 微处理器(机）的组成
（一）、运算器 ）、运算器
1、运算器的组成
算术逻辑单元(简称ALU） 算术逻辑单元(简称ALU） ALU 运算器 累加器 寄存器
2、运算器的作用
是把传送到微处理器的数据进行运算或逻辑运算。 是把传送到微处理器的数据进行运算或逻辑运算。 ALU可对两个操作数进行加、 ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、 可对两个操作数进行加 比较大小等操作，最后将结果存入累加器。 比较大小等操作，最后将结果存入累加器。 ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上 ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上 的信息所确定的。 的信息所确定的。 举例