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微机原理与接口技术 广东工业大学 材料与能源学院 材料成型及控制工程系 刘可如 第一章 微机基础知识 微处理器（芯片）本身不是计算机，但它是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。 微处理器的组成主要有三个部分：算术逻辑部件ALU 执行算术运算和逻辑控制；控制部件 产生一定的时序，控制指令所规定的操作的执行；寄存器 用于存放指令、操作数和中间结果。这三个部分通过微处理器的内部总线相连。 微机是具有完整运算及控制功能的计算机，由微处理器、存储器、接口适配器及I/O（输入/输出）设备等组成。 单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、存储器和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型计算机。 1.1.1 微处理器（机）的组成 1.4 89C51单片机(P15) MCS-51系列的单片机通常以“8XC51”代表，“X”代表： X= “C”代表是采用CHMOS工艺（即互补金属氧化物的高密 度短沟道MOS工艺）生产的。该工艺生产的半导体具有 功耗低的特点。 (MOS英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor即半导体金属氧化物) 1.5 单片机的应用 单片机是典型的嵌入式系统。（嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器 。它是控制、辅助系统运行的硬件单元。范围极其广阔，从最初的４位处理器，目前仍在大规模应用的８位单片机，到必威体育精装版的受到广泛青睐的32位，64位嵌入式CPU等。） 嵌入式系统与单片机已深入到国民经济众多技术领域，从军事、工业到家庭日常生活。 例：基于单片机的注塑机控制系统 某注塑机生产某一塑件的工序如下表所示。（非电脑控制的注塑机，其每一个动作是由继电器控制液压系统中相对应的电磁阀来完成的） 1.1.1 微处理器（机）的组成 一、运算器 1、运算器的组成 2、运算器的作用 是把传送到微处理器的数据进行算术运算或逻辑运算。 ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、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的信息所确定的。 例如： 两个数（7和9）相加，在相加之前，操作数9预先放在累加器中，7放在数据寄存器中，执行两数相加运算的控制线发出“加”操作信号，ALU即把两个数相加并把结果（16）存入累加器，取代累加器前面存放的数9。 下面详细解释7+9在微机中的工作（运算）过程 3、ALU的两个主要的输入来源 4、运算器的两个主要功能 （1）执行各种算术运算。 （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。 二、控制器 1、控制器的组成： 2、作用： 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。 3、控制器的主要功能： 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。 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。 指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。 三、CPU中的主要寄存器 1、累加器（A） 累加器是微处理器中最繁忙的寄存器。 在算术和逻辑运算时，它具有双重功能： ①运算前，用于保存一个操作数； ②运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。 2、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I/O（输入/输出）设备送（写）或取（读）数据的暂存单元。 4、指令译码器（ID） 指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。 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。 6、地址寄存器 （AR） 地址寄存器用来保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。 因为内存（或I/O设备）和CPU之间存在着速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保存地址信息，直到内存（或I/O设备）读/写操作完成为止。 §1.1.3 存储器和输入输出接口 一、存储器 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。 存储器从CPU接收控制信号，以确定存储器执行读/写操作。 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。 数据总线用来传送存储器到CPU或CPU到存储器的数据信息。 图中地址总线是8位，存储单元的地址从00H~FFH。 那么，该RAM的存储量（空间）是多少字节？ 二、I/O（输入/输出）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址，在CPU的控制下实现对外设的输入（读）和输出（写）操作。 §1.2 常用数制和编码 单片机中常用的数制有三种:二进制、十进制、十六进制。 1）十进制（后缀用D表示，可省略） 有十个数码0～9、逢十进一。十进制用