单片机基础知识【更齐全】讲解.ppt

　　为了理解计算机系统构成、工作原理及过程，我们先来看用算盘计算如下代数式的过程：　　 12×34＋56÷7－8＝ 　　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。在计算机中，除了加、减、乘、除四则运算外，还需要“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(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，与寄存器相比其存取速度慢一些，但容量大，常用于存放数据、计算步骤，即指令)。在计算上述代数式时，先计算12×34，并把中间结果记录下来；然后再计算56÷7，再记录中间结果；接着将上述两步计算的中间结果相加，并记录下来；最后再减8。 　　以上计算步骤由人脑控制，如果改用计算机进行控制，可用计算机汇编语言指令写出如下程序：MOV A，#12 　　；将被乘数12传送到CPU内寄存器AMOV B，#34 　　；将乘数34传送到CPU内寄存器BMUL AB 　　；计算12×34，结果的高8位存放在 　寄存器B中，低8位存放在寄存器　　 　　；A中MOV R2，AMOV R3，B 　　；将中间结果暂时保存到寄存器R2、R3中 　　MOV A，#56 ；将被除数56传送到CPU内寄存器A　　MOV B，#7 ；将除数7传送到CPU内寄存器B　　DIV AB ；计算56÷7，商存放在寄存器A中，余 　数存放在寄存器B中　　ADD A，R2 ；低8位相加　　MOV R2，A ；把结果暂存到R2中　　MOV A，R3 ；把高8位传送到A中　　ADDC A，#00 ；低8位相加时可能产生进位，用ADDC 　指令将A与00相加，即可将低 　　 ；8位相加产生的进位加到高8位中　MOV R3，A ；把结果暂存到R3中　MOV A，R2 ；把低8位传送到A中　CLR C ；清进位标志　SUBB A，#08 ；低8位减8　MOV R2，A ；把结果传送到R2中　MOV A，R3 ；把高8位传送到A中 　SUBB A，#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　MOV R3，A ；把结果传送到R3中。这样12×34 ＋56÷7－8的最终结果就保存在R3、　　 ；R2中 　　将上述程序存放在存储器中，然后由计算机内的控制器完成计算。控制器在时钟信号的控制下，从存储器中取出计算步骤(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，为了向计算机输入数据、指令，需要输入设备，如键盘等；同时，为了输出处理结果或显示机器的状态，还需要输出设备，如各类显示器、指示灯等。计算机系统的基本结构如图1-1所示。 　　　　 图1-1 计算机系统的基本结构 　　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(Central Processor Unit，CPU)，亦称为微处理器(Micro Processor Unit，MPU)。为进一步减小电路板面积，提高系统可靠性、降低成本，可将输入/输出接口电路、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，从而形成单片机(也称为微控制单元，即MicroController Unit，简称MCU)，其含义是一个芯片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，就构成了所谓的“嵌入式”单片机控制器(Embedded Microcontroller)。 　　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，如果仍采用模拟电路的“串联”方式连接(即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：每一器件的数据线并接在一起，构成数据总线；地址线并接在一起，构成地址总线；最后与CPU的数据、地址总线相连，形成“并联”关系。为避免混乱，任何时候只允许一个设备与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