計(jì)算機(jī)中的數(shù)數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換

-JUL--

刖百

1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換

2課時(shí)

1.掌握二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)以及十六進(jìn)制數(shù)各自的計(jì)

數(shù)方法；

2.掌握二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)以及十六進(jìn)制數(shù)之間的相

互轉(zhuǎn)換。

重點(diǎn)：各計(jì)數(shù)制的計(jì)數(shù)方法；

難點(diǎn)：二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的互相轉(zhuǎn)換。

多媒體、講授

書本PIO11、12

前言

傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)模式：?jiǎn)纹瑱C(jī)結(jié)構(gòu)一指令尋址一111條指令一I/O擴(kuò)展，這種教學(xué)

模式往往使大部分人對(duì)單片機(jī)望而生畏，中途就打退堂鼓了，于是很多人長(zhǎng)嘆一聲：

單片機(jī)太難學(xué)了！放棄吧。

在本課程講解時(shí)配合動(dòng)畫形式從最簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用開始，形象地講解單片機(jī)的

硬件及編程方法，一個(gè)教學(xué)點(diǎn)安排一個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例，旨在最大限度地提高學(xué)生的學(xué)

習(xí)興趣。配合動(dòng)畫聽課，能使學(xué)生對(duì)課堂產(chǎn)生興趣。

［新課引入］

在日常生活中，人們最熟悉的是十進(jìn)制數(shù)。但在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”

可以方便地表示機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)和信息。在編程時(shí)為了便于閱讀和書寫，人們還常用八進(jìn)

制和十六進(jìn)制來表示二進(jìn)制數(shù)。

［新課講授］

1.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換

一、進(jìn)位計(jì)數(shù)制

表示一個(gè)數(shù)時(shí)，僅用一位數(shù)碼往往不夠用，必須用進(jìn)位計(jì)數(shù)的方法組成多位數(shù)碼。

多位數(shù)碼中每一位的構(gòu)成以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)律稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱進(jìn)位制。

在介紹進(jìn)位制之前介紹兩個(gè)概念。

基數(shù)：進(jìn)位制的計(jì)數(shù)就是在該進(jìn)位制中可能用到的數(shù)碼個(gè)數(shù)，如平時(shí)常用的十進(jìn)

制數(shù)中的0、1、2、…9就是其基數(shù)。

位權(quán)（位的權(quán)數(shù)）：在某一進(jìn)制的數(shù)中，每一位的大小都對(duì)應(yīng)著該位上的數(shù)碼乘上

一個(gè)固定的數(shù)，這個(gè)固定的數(shù)就是這一位的權(quán)數(shù)，權(quán)數(shù)是一個(gè)事。

1、十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制是人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槭煜さ挠?jì)數(shù)制數(shù)，它有兩個(gè)主要特點(diǎn):

(1)有10個(gè)不同的數(shù)學(xué)符號(hào)：0、1、2、…、9：

(2)低位向高位進(jìn)位的規(guī)律是“逢十進(jìn)一”，即9+1=10。

任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)N都可以表示成按權(quán)展開的多項(xiàng)式，如例：

1.2二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

2課時(shí)

1.掌握二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

2.掌握二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算。

重點(diǎn)：二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算；

難點(diǎn)：二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的互相轉(zhuǎn)換。

多媒體、講授

書本PIO1-1.1-2

第一節(jié)、微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)

1.2二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

一、二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)字，其算術(shù)運(yùn)算比較簡(jiǎn)單，力口、減法遵循“逢二進(jìn)一”、

“借一當(dāng)二”原則。

1.加法運(yùn)算2.減法運(yùn)算

規(guī)則：0+0=0；規(guī)則：0-0=0；

0+1=1+0=1；1-1=0；

1+1=10（有進(jìn)位）1-0二1；

0-1=1（有借位）

例：求1001B=1011B例：求1101B-1UB

被加數(shù)1001被減數(shù)1101

加數(shù)+1011減數(shù)-111

進(jìn)位標(biāo)志11借位標(biāo)志0001

和10100差0110

即:1001B+1011B=10100B即:11O1B+111B=11OB

3.乘法運(yùn)算4.除法運(yùn)算

規(guī)則：0X0=0；規(guī)則：0/1=0；

OX1=1XO=O；1/1=1

例：求1011BX10B例：求10I100/1001B

被乘數(shù)1011

乘數(shù)X10

1011X0=00000000

1011X1=1011+1011

積10110

即：1011BX10B=10110B

二、二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

1.“與”運(yùn)算

只有當(dāng)參與運(yùn)算的邏輯變量同時(shí)為“1”時(shí)，邏輯函數(shù)的輸出才為“1”，否則為“0”

的運(yùn)算稱為“與”運(yùn)算。其邏輯表達(dá)式可寫為：

F=A?B=AB

式中的小圓點(diǎn)“產(chǎn)表示邏輯變量A和B的“與”運(yùn)算，又稱為邏輯乘。

開關(guān)的串聯(lián)就是“與”運(yùn)算，現(xiàn)在我們通過下面的電路來具體認(rèn)識(shí)一下“與”運(yùn)算。

實(shí)現(xiàn)“與”邏輯的電路稱為與門。

與門的邏輯符號(hào):

2、“或”運(yùn)算

只要參與運(yùn)算的邏輯變量:中有任何一個(gè)為“1”邏輯函數(shù)的輸出就為的運(yùn)算

稱為“或”運(yùn)算。其邏輯表達(dá)式可寫為：

F=A+B

式中的加號(hào)“+”表示邏輯變量A和B的“或”運(yùn)算，又稱為邏輯加。

開關(guān)的并聯(lián)就是“或”運(yùn)算，現(xiàn)在我們通過下面的電路來具體認(rèn)識(shí)一下“或”運(yùn)算。

實(shí)現(xiàn)“或”邏輯的電路稱為或門。

或門的邏輯符號(hào):

3、“非”運(yùn)算

邏輯函數(shù)的運(yùn)算結(jié)果是邏輯變量的相反狀態(tài)稱為“非”運(yùn)算。又稱為取反運(yùn)算。

變量A的“非”運(yùn)算記作Ao其表達(dá)式:

F二A

開關(guān)與燈的并聯(lián)是“非”運(yùn)算。現(xiàn)在我們通過下面的電路來具體認(rèn)識(shí)一下“非”運(yùn)算。

實(shí)現(xiàn)“非”邏輯的電路稱為非門。

非門的邏輯符號(hào):

4、“異或”運(yùn)算

只有當(dāng)參與運(yùn)算的兩個(gè)邏輯變量狀態(tài)不同時(shí)，邏輯函數(shù)的輸出才為“1”，否則為

“0”的運(yùn)算稱為“異或”運(yùn)算。其邏輯表達(dá)式可寫為:

b=A?B

式中的符號(hào)“十”表示邏輯變量A和B的“異或”運(yùn)算。

用下面的電路可以實(shí)現(xiàn)“異或”運(yùn)算?，F(xiàn)在我們通過下面的電路來具體認(rèn)識(shí)一下

“異或”運(yùn)算。

實(shí)現(xiàn)“異或”邏輯的電路稱為異或門。

異或門的邏輯符號(hào):

5、邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律

邏輯運(yùn)算應(yīng)滿足5條公理:

交換律：交B二律A；

A?B=B?A

結(jié)合律:(A+B)+C=A+(B+C)；

(A?B)?C=A?(B-C)；

分配律：A?(B+C)=A?B+A?C；

A+B-C=(A+B)?(A+C)

0—1律:A+0=A；

A?1=A

A+l=l；

A-0=0

0A+A=0

互補(bǔ)律：_

A?A=()

6、摩根定律

A+B=A+B

摩根定律的公式為:

B=A-vB

［本堂小結(jié)］

1.二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算;

2.二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算。

［布置作業(yè)］

1.問答題：二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算遵循什么規(guī)律?

2.計(jì)算題：1001B+110B二；01000B+llllB=

1.2帶符號(hào)數(shù)的表示

2課時(shí)

1.掌握帶符號(hào)數(shù)的表示方法；

2.掌握補(bǔ)碼、反碼的表達(dá)式。

重點(diǎn)：補(bǔ)碼

難點(diǎn)：二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼、反碼的表示

多媒體、講授

書本PIO1-1.1-2

［課前復(fù)習(xí)提問］

1.二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的原則是什么？

2.二進(jìn)制邏輯運(yùn)算有哪些？各邏輯運(yùn)算的符號(hào)？

［新課引入］:

在計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)“0”和“1”，但是不可避免計(jì)算機(jī)也要用

到正數(shù)和負(fù)數(shù)，那么它們?cè)谟?jì)算機(jī)中怎么表示呢？

1.2帶符號(hào)數(shù)的表示

一、機(jī)器數(shù)與真值

一個(gè)數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表表示形式，稱為機(jī)器數(shù)。

如果它們的首位用來表示符號(hào)位，符號(hào)“0”表示正數(shù)，符號(hào)“1”表示

負(fù)數(shù)。

如:N1：01001010表示十進(jìn)制數(shù)+74

N2：11001010表示十進(jìn)制數(shù)一74

這種機(jī)器數(shù)稱為帶符號(hào)數(shù)。

如果在計(jì)算機(jī)中把首位也用來表示數(shù)而不是來判斷正負(fù)，這種數(shù)稱為無

符號(hào)數(shù)。

如：N1：01001010表示十進(jìn)制數(shù)74；

N2：11001010表示十進(jìn)制數(shù)202。

而這個(gè)數(shù)的本身，即用“+號(hào)表示的數(shù)稱為真值。

對(duì)于上面的兩個(gè)帶符號(hào)位數(shù)，其真值是：

Nl=+1001010

N2=-1001010

二、原碼、補(bǔ)碼、反碼

原碼、補(bǔ)碼、反碼是帶符號(hào)數(shù)的機(jī)器數(shù)的表示方法。

1.原碼

前面介紹的帶符號(hào)數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法，實(shí)際上就是原碼表示方

法。

比如：Nl=+1001010

N2=-1001010

其原碼記為：

[N1]原=[+1001010]原=01001010

[N2]原=[T001010]原=11001010

注意：0的原碼有兩種表示方法，即+0和-0

[+0]原=00000000；

[-0]原=10000000

2.反碼

反碼是二進(jìn)制的另一種表示形式，正數(shù)的反碼與原碼相同：負(fù)數(shù)的反碼

是將其原碼除符號(hào)位外按位取反。如：

Xl=+1010011；

X2=-1010011o

那么:

［XI］反=［+1010011］反=0101001。

［X2］反=［T010011］反=10101100。

注意：0的反碼也有兩種表示方法：

［+0］反=00000000;

［-0］反=11111111。

3.補(bǔ)碼

正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是將其反碼末位加1。

例：求-23的補(bǔ)碼

計(jì)算過程：［-23］原=10010111

先按位取反------------------注意符號(hào)位不取反!

［-23］反二n101000

反碼加1+1

即：［-23111-11101001

［課堂練習(xí)］

1.已知X=76,貝ij［X］補(bǔ)=；

2.已知［X］補(bǔ)=80H,則X=；

3.已知［X］補(bǔ)=98H,則［X］補(bǔ)/2=

［課堂小結(jié)］

1.帶符號(hào)數(shù)的表示方法有哪幾種；

2.一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼、反碼的計(jì)算原則。

1.4BCD碼和ASCII碼

2課時(shí)

1.掌握BCD碼的編碼形式；

2.掌握ASCH碼的編碼形式及其常用的字符所對(duì)應(yīng)的ASCII碼。

重點(diǎn)：BCD碼的編碼

難點(diǎn)：BCD碼、ASCH碼的編碼方式

多媒體、講授

書本P101-4

［新課引入］

由于微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)是二進(jìn)制數(shù)，因此對(duì)于十進(jìn)制數(shù)、英文字

母、漢字和某些專用符號(hào)，必須將其編成二進(jìn)制代碼，微型計(jì)算機(jī)才能夠識(shí)

別、接受、存儲(chǔ)、傳送和處理。

［新課講授］

1.4BCD碼和ASCII碼

一、BCD碼

BCD碼是一種將十進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制數(shù)表示的編碼。它用4位二進(jìn)制數(shù)表

示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼。下表是它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

十進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)BCD碼

0000050101

1000160110

2001070111

3001181000

4010091001

那么，BCD碼與十進(jìn)制數(shù)到底是怎么對(duì)應(yīng)的呢？看看例子就知道了。如

一個(gè)十進(jìn)制數(shù)是159,那么對(duì)應(yīng)的BCD碼就造000101011001,即:

159=(000101011001)BCD

BCD碼做運(yùn)算時(shí)，應(yīng)該注意調(diào)整，這種調(diào)整稱為十進(jìn)制調(diào)整，也叫加6

調(diào)整，內(nèi)容有兩條：

(1)若兩個(gè)BCD數(shù)相加結(jié)果大于1001,即大于十進(jìn)制數(shù)9,則應(yīng)作加

0110(即加6)調(diào)整;

(2)若兩個(gè)BCD數(shù)相加結(jié)果在本位上并不大于1001,但卻產(chǎn)生了進(jìn)位,

相當(dāng)于十進(jìn)制運(yùn)算大于等于16,則也要作加0110調(diào)整。下例說明怎樣加

0110調(diào)整。

例：用BCD碼完成54+48的運(yùn)算

計(jì)算過程：54排型0。叱>0101()100

48—我為"CP">+01001000

10011100一大于1001

I

+0110一加6調(diào)整

大于1001-1010001()

I

加6調(diào)整一+0110

000100000010

二、ASCII碼

ASCII碼采用7位二進(jìn)制碼編碼，它包括26個(gè)大寫英文字母；26個(gè)小

寫英文字母；10個(gè)數(shù)字0?9；32個(gè)通用控制符號(hào)；34個(gè)專用符號(hào)。共128

個(gè)字符。見書本P5頁表1-3。

［課堂練習(xí)］

1.下面的哪一個(gè)數(shù)不是有效的BCD碼數(shù)：（）

A.1001B.0101C.1010D.1000

2.一組BCD碼數(shù)為100000110100,則其值應(yīng)為：（)

A.2100B.834HC.834D.2100H

3.將93H看成一個(gè)組合BCD碼，其結(jié)果是：（）

A.10010101B.10010011C.10000011D.10000001

［課堂小結(jié)］

1.BCD碼、ASCII碼的編碼形式;

2.會(huì)區(qū)分BCD碼的有效碼和無效碼。

［布置作業(yè)］

P101-4

2.1.1MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

2課時(shí)

1.了解MCS-51單片機(jī)的分類；

2.了解MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；

3.掌握中央處理器中各部分的功能。

重點(diǎn)：PSW各位的含義、特殊功能寄存器的含義

難點(diǎn)：中央處理器的組成及功能

多媒體、講授

書本P101-5

［新課講授］

2.1.1MCS-51單片機(jī)硬件——CPU

一、MCS-51系列單片機(jī)的分類

MCS-51系列單片機(jī)己有10多種產(chǎn)品,可分為兩在系列:MCS-51子系列

和MCS-52子系列，各子系列按片內(nèi)有無ROM和EPROM標(biāo)以不同的型號(hào)。如

MCS-51系列有803K8051和8751。另外,芯片的制造工藝也有HMOS與CHMOS

之分。采用低功耗CHMOS工藝MCS-51系列芯片命名為80c31、80c51和87C51

等。

二、MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MCS-51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件，其基本結(jié)構(gòu)框圖如下所

示，包括：

(1)一個(gè)8位CPU；4KBROM或EPROM；(2)128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器;

(3)21個(gè)特殊功能寄存器SFR；(4)4個(gè)8位并行I/O口，其中P0、P2為

地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64KBROM和64KBRAM；(5)一個(gè)可編程全雙工串行

□;(6)具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)；(7)兩個(gè)16位定時(shí)

器/計(jì)數(shù)器；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。

1.中央處理器CPU

MCS-51單片機(jī)內(nèi)含有一個(gè)功能很強(qiáng)的CPU,它由運(yùn)算器和控制器構(gòu)成。

(1)運(yùn)算器

運(yùn)算器包括算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP、

程序狀態(tài)字寄存器PSW、十進(jìn)制調(diào)整電路等。

算術(shù)邏輯單元ALU：ALU在控制器根據(jù)指令發(fā)出的內(nèi)部信號(hào)控制下，對(duì)8

位二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算和邏輯與、或、非、異或、清零等運(yùn)

算。它具有很強(qiáng)的判跳、轉(zhuǎn)移、豐富的數(shù)據(jù)芍送、提供存放中間結(jié)果以及常

用數(shù)據(jù)寄存器等功能。MCS-51中位處理器具有位處理功能，如置位、清零、

取反、測(cè)試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等位操作，特別適用于實(shí)時(shí)邏輯控制，

故位處理器有布爾處理器之稱。

累加器ACC：累加器ACC簡(jiǎn)稱累加器A,為一個(gè)8位寄存器，是CPU中

使用最頻繁的寄存器，在算術(shù)與邏輯操作中，A存放一個(gè)操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。

在與外部存儲(chǔ)器或I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，都要經(jīng)過A來完成。A還能完成

其它寄存器不能完成的操作，如移位、取反等操作。

寄存器B：寄存器B通常與累加器A配合使用，存放第二操作數(shù)，在乘、

除運(yùn)算中，運(yùn)算結(jié)束后存放乘法的乘積高位字節(jié)或除法的余數(shù)部分，若不作

乘除運(yùn)算時(shí)，可作通用寄存器使用。

CYACF0RS1RSO0V—P

CY——進(jìn)位標(biāo)志位。如果操作結(jié)果在最高位輸出或借位輸入時(shí)，CY=1；

否則CY=0。CY既可作為條件轉(zhuǎn)移指令中的重要條件，也可用于十進(jìn)制調(diào)整。

AC——輔助進(jìn)位標(biāo)志位。如果操作結(jié)果的低4位有進(jìn)位或借位時(shí)，AC=1,

否則AC=0o在BCD碼運(yùn)算的十進(jìn)制調(diào)整中要用到ACO

F0——用戶標(biāo)志位。用戶可用軟件對(duì)F0賦以一定的含義，決定程序的

執(zhí)行方式。

RSI、RS0：工作寄存器組選擇位。指示當(dāng)前使用的工作寄存器組。

0V：溢出標(biāo)志位。它反映運(yùn)算結(jié)果是否溢出，溢出時(shí)0V=l,否則OV=0。

0V可作為條件轉(zhuǎn)移指令中的條件。

P：奇偶標(biāo)志位c如果ACC中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P=l；否則P=0oP也

可作為條件轉(zhuǎn)移指令中的條件。

（2）控制器

控制器包括定時(shí)控制邏輯器（時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器），指

令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針SP,數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR,以及信息

傳送控制部件等。它是單片機(jī)的“心臟”，由它定時(shí)產(chǎn)生一系列微操作，用

以控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。

時(shí)鐘電路：MCS-51單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)反向放大器所構(gòu)成的振蕩器，

XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端。

產(chǎn)生時(shí)鐘的方式：內(nèi)部時(shí)鐘、外部時(shí)鐘。

內(nèi)部時(shí)鐘：

1.電路如左，定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回

路。

2.晶振頻率：l.2MHz到12MHz之間選擇,常用6MHz。

3.電容值：Cl>C2取5pF?30pF。

4.電容作用：頻率微調(diào)。

外部時(shí)鐘：

1.電路如左圖所示,XTAL1接地,XTAL2接外部振蕩器。

2.外部振蕩器信號(hào)無特殊要求，只需保證脈沖寬度，一般頻率為12MHzo

復(fù)位電路：通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操

作稱為復(fù)位。復(fù)位方式有兩種，上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。

上電復(fù)位：在上電復(fù)位電路中（左下圖），在通電瞬間，在RC電路充電

過程中，RST端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)復(fù)位。C和R的值隨時(shí)鐘頻率變

化而變化，可由實(shí)驗(yàn)調(diào)整，當(dāng)采用6MHz時(shí)鐘時(shí):C=22uF,R=1KQO

開關(guān)復(fù)位：電路如右上圖。采用6MHz時(shí)鐘,C=22uF,Rl=200Q,R2=1K

Q。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需復(fù)位，如果復(fù)位電平與單片機(jī)

的復(fù)位要求一致，則可與之相連。

指令寄存器和指令譯碼器：指令寄存器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令

時(shí)，由程序存儲(chǔ)器讀取的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器，經(jīng)譯碼器譯碼后由定時(shí)

與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令所指定的操作。

程序計(jì)數(shù)器PC：PC用于存放CPU下一條要執(zhí)行的指令地址，是一個(gè)16

位的專用寄存器，可尋址范圍是OOOOH—OFFFFH共64KB。程序中的每條指

令存放在ROM區(qū)的某一單元，并都有自己的存放地址。CPU要執(zhí)行哪條指令

時(shí)，就把該條指令所在的單元的地址送上地址總線。在順序執(zhí)行程序中，當(dāng)

PC的內(nèi)容被送到地址總線后，會(huì)自動(dòng)加1,即(PC)=(PC)+1,乂指向CPU

下一條要執(zhí)行的指令地址。

堆棧指針SP：堆棧操作是在內(nèi)存RAM區(qū)專門開辟出來的按照“先進(jìn)后出”

原則進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的一種工作方式，主要用于子程序調(diào)用及返回和中斷處理

斷點(diǎn)的保護(hù)及返回，它在完成于程序嵌套和多重中斷處理中是必不可少的。

為保證逐級(jí)正確返回，進(jìn)入棧區(qū)的“斷點(diǎn)”數(shù)據(jù)應(yīng)遵循“先進(jìn)后出”的原則。

SP用來指示堆棧所處的位置，在進(jìn)行操作之前，先用指令給SP賦值，以規(guī)

定棧區(qū)在RAM區(qū)的起始地址。當(dāng)數(shù)據(jù)推入棧區(qū)后，SP的值也自動(dòng)隨之變化。

MCS-51系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H。

數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR：數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR是一個(gè)16位的專用寄存器,

其高位字節(jié)寄存器用DPH表示，低位字節(jié)寄存器用DPL表示。既可用為一個(gè)

16位寄存器DPTR來處理，也可作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器DPH和DPL來處

理。

DPTR主要用來存放16地址，當(dāng)對(duì)64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間尋址時(shí)，作

為間址寄存器用。在訪問程序存儲(chǔ)器時(shí)，用作基址寄存器。

［課堂練習(xí)］

1.程序狀態(tài)字PSW中，哪一位是輔助進(jìn)位標(biāo)志位。（）

A.CYB.FOC.ACD.P

2.如果要進(jìn)行移位操作，應(yīng)把數(shù)據(jù)放在哪個(gè)寄存器中來完成？（）

A.累加器AB.寄存器BC.程序狀態(tài)字PSWD.指令周期

3.MCS-51在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，是怎樣形成16位地址的？（）

A.P0口低8位，P1口高8位B.P1口低8位，P0口高8位

C.P0口低8位，P2口高8位D.P2口低8位，P0口高8位

［課堂小結(jié)］

1.時(shí)鐘電路的方式有：內(nèi)部時(shí)鐘、外部時(shí)鐘；

2.復(fù)位的方式：上電復(fù)位、開關(guān)復(fù)位；

3.PSW各位的含義；

4.特殊功能寄存器的含義。

［布置作業(yè)］

P252-1>2-5

2.1.1單片機(jī)硬件之存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

2課時(shí)

1.掌握存儲(chǔ)器內(nèi)部的空間分配；

2.了解各存儲(chǔ)器內(nèi)部各區(qū)域的劃分。

重點(diǎn)：存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

難點(diǎn)：存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

多媒體、講授

P252-2、2-10

［復(fù)習(xí)提問］

1.時(shí)鐘電路的方式有哪幾種？一一內(nèi)部時(shí)鐘、外部時(shí)鐘；

2.MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位方式有哪些？一一上電復(fù)位、開關(guān)復(fù)位；

3.特殊功能寄存器PSW中各位的含義是什么？

［新課引入］

8051的存儲(chǔ)配置方式與微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)配置方式不同。一般微型計(jì)算

機(jī)通常只有一個(gè)地址空間,ROM和RAM可以隨意安排在此空間中的任意位置。

今天這一堂課主要來介紹8051單片機(jī)存儲(chǔ)器的配置。

［新課講授］

2.1.2存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

一、存儲(chǔ)器物理地址劃分的區(qū)域

MCS-51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)與常見的微型計(jì)算機(jī)的配置方式不同，它把程序

存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開，各有自己的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和功能。從物理

地址空間看，MCS-51有四個(gè)存儲(chǔ)器地址空間，即：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外

程序存儲(chǔ)器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

1.片內(nèi)程序存儲(chǔ)器

對(duì)于有內(nèi)部ROM的單片機(jī)，程序存儲(chǔ)器（ROM）的內(nèi)部地址為

0000H-0FFFH,共4KB。在正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)把EA引腳接高電平，使程序從內(nèi)

部ROM開始執(zhí)行。

2.片外程序存儲(chǔ)器

若把EA接低電平，可用于調(diào)試程序，即把要調(diào)試的程序放在與內(nèi)部ROM

空間重疊的外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)，進(jìn)行調(diào)試和修改。

當(dāng)PC值超出內(nèi)部ROM的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間，外

部程序存儲(chǔ)器地址空間為lOOOH-OFFFFHo

3.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

00H-7FH：在低128字節(jié)RAM中,00HTFH共32個(gè)單元是4個(gè)通用工作

寄存器區(qū)，每一個(gè)區(qū)有8個(gè)通用寄存器R0-R7。CPU通過對(duì)PSW中D4、D3位

內(nèi)容的修改能任選一個(gè)工作寄存器區(qū)。如果用戶程序不需要四個(gè)工作寄存器

區(qū)，則不用的工作寄存器區(qū)單元可以作一般的RAM使用。訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器用

MOV指令。

80H-FFH：在8051、8751和8031單片機(jī)中，只有低128字節(jié)的RAM區(qū)

和128字節(jié)的專用寄存器區(qū)，兩區(qū)地址空間是相連的，專用寄存器（SFR）

地址空間為80H-FFH。注意：128字節(jié)的SFR區(qū)中只有26個(gè)字節(jié)是有定義的,

若訪問的是這一區(qū)中沒有定義的單元，則得到的是一個(gè)隨機(jī)數(shù)。

4.片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

MCS-51具有擴(kuò)展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O口的能力，這對(duì)很

多應(yīng)用領(lǐng)域已足夠使川。對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問采用MOVX指令，用間接

尋址方式，RO、R1和DPTR都可作間址寄存器。有關(guān)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展和信

息傳送將在第七章中詳細(xì)介紹。

［課堂小結(jié)］

1.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各部分的物理地址；

2.片內(nèi)程序存儲(chǔ)器各部分的物理地址的分配。

［布置作業(yè)］

P252-2>2-10

2.1.3并行輸入/輸出接口

2課時(shí)

1.了解各輸入/輸出接口的特點(diǎn);

2.掌握P3口的雙功能特點(diǎn)。

重點(diǎn)：P3口的雙功能特點(diǎn)

難點(diǎn)：各口的實(shí)際應(yīng)用

書本P252-6、2-7

［課前復(fù)習(xí)提問］

1.MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器可以分為哪幾個(gè)用戶空間？如何區(qū)別對(duì)不同空間

的尋址；

2.MCS-51單片機(jī)中的EA信號(hào)腳的功能是什么？

［新課引入］

2.1.3并行輸入/輸出接口

在MCS-51單片機(jī)中設(shè)有四個(gè)8個(gè)雙向I/O端口（PO、Pl、P2、P3）,每

一條1/（）線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。P0口為三態(tài)雙向口，能帶8個(gè)LSTTL

電路，Pl、P2、P3口為準(zhǔn)雙向口（在用作輸入線時(shí)，口鎖存器必須先寫入

“1”，故稱為準(zhǔn)雙向口），帶負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL電路。作為一般I/O使

用時(shí)?，在指令控制下，可以有三種基本操作方式：輸入、輸出和讀-修改-

寫。

P0-P3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大同小異，其中P0口最有代表性。下面以P0口的一

位結(jié)構(gòu)來說明它的工作原理。

［新課講授］

一、P0口

P0口使用功能有兩種：通用接口功能（作為輸出口，作為輸入口）、地

址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用功能。

1.通用接口功能

2.地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用功能

二、Pl、P2、P3口為準(zhǔn)雙向口，在內(nèi)部差別不大，但使用功能有所不同。

［課堂練習(xí)］

1.MCS-51單片機(jī)中，哪個(gè)I/O接口作為雙功能口？（）

A.P0口B.P1□C.P2口D.P3□

2.下面錯(cuò)誤的一條是：（）

A.MCS-51單片機(jī)具有一個(gè)8位的CPU

B.8031具有一個(gè)4KB的ROM

C.MCS-51單片機(jī)有4個(gè)8位雙向I/O接口

D.51單片機(jī)只有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

［課堂小結(jié)］

1.P3門的雙功能口的特點(diǎn)？

2.各輸入/輸出端口的特點(diǎn)。

［布置作業(yè)］

書本P252-6、2-7

2.2單片機(jī)的引腳及其功能

2課時(shí)

1.掌握單片機(jī)的封裝方式；

2.掌握MCS-51單片機(jī)特殊管腳的功能;

3.了解各管腳的排列順序及規(guī)則。

重點(diǎn):特殊管腳的功能（EA、ALE、PSEN）

難點(diǎn)：管腳名稱對(duì)應(yīng)的功能

多媒體、講授

P252-3、2-8

［復(fù)習(xí)提問］

1.在PO-P3作通用1/()口時(shí)，為什么將其稱為準(zhǔn)雙向口？

2.MCS-51的P0-P3口的結(jié)構(gòu)有何不同?

［新課講授］

2.2單片機(jī)的引腳及其功能

一、封裝形式

MCS-51單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝方式。管腳排列如下:

1.1腳-8腳：P1.0-P1.7

P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/ODo在EPROM編程和程序驗(yàn)證

進(jìn)，它接收低8位地址。

2.9腳:RST/VPD

當(dāng)振蕩器正常運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單

片機(jī)復(fù)位。Vcc掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)。當(dāng)

下降，掉到低于規(guī)定的水平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)、VPD就向

內(nèi)部RAM提供備用電源。

3.10腳一17腳：P3.0-P3.7

P3口是一個(gè)還內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在MCS-51中，這8個(gè)

引腳還兼有專用功能。

4.18、19腳：外接晶體引腳XTAL1和XTAL2

當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)，XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端，當(dāng)采用

外部時(shí)鐘方式時(shí)，XTAL1接地，XTAL2接外來振蕩信號(hào)。

5.20腳、40腳:主電源引腳Vss和Ver

Vss：接地；Vee：正常操作時(shí)+5V電源。

6.21腳-28腳:P2,0-P2.7

P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)、

它送出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。

7.29腳：PSEN

程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。MCS-51單片機(jī)可以外接程序存

儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它們的地址可以是重合的。MCS-51單片機(jī)是通過相應(yīng)

的控制信號(hào)來區(qū)別到底是P2口和P0口送出的是程序存儲(chǔ)器還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，此時(shí)地址總線上送出地址為程

序存儲(chǔ)器地址；如果訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出

現(xiàn)。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是靠RD及WR信號(hào)控制的。PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL

輸入。

8.30腳:ALE/PROG

當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí).，由單片機(jī)的P0口送出地址的信息到底是低8位

地址還是傳送的是數(shù)據(jù)，需要有一信號(hào)同步地進(jìn)行分別。當(dāng)ALE信號(hào)為高電

平時(shí)，P0口送出低8位地址，通過ALE信號(hào)鎖存低8位地址。即使不訪問

外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振

蕩器頻率的1/6,因此可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘。但需注意：當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)

存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。ALE端可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL輸入。

9.31腳：EA/Vpp

當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但當(dāng)PC值超過OFFFH時(shí),

將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問外

部程序存儲(chǔ)器，不管單片機(jī)內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器。

10.32腳-39腳:P0.0-P0.7

P0口是一個(gè)漏極開路型準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分

時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址和數(shù)據(jù)總線,在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在EPROM

編程時(shí)，它接收指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。

［課堂小結(jié)］

1.各端口的管腳所對(duì)應(yīng)的名稱；

2.掌握特殊管腳的功能（EA、ALE、PSEN）。

［布置作業(yè)］

2.3單片機(jī)工作的基本時(shí)序

2課時(shí)

1.掌握單片機(jī)指令執(zhí)行時(shí)所需時(shí)間類型;

2.掌握機(jī)器周期、狀態(tài)周期的含義；

重點(diǎn)：指令周期、機(jī)器周期、振蕩周期

難點(diǎn)：振蕩器

講授

補(bǔ)充習(xí)題（見教案）

［復(fù)習(xí)提問］

1.EA管腳的功能

2.ALE、PSEN管腳功能

［新課講授］

2.3單片機(jī)工作的基本時(shí)序

引入：MCS-51典型的指令周期為一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由六個(gè)

狀態(tài)（12個(gè)振蕩周期）組成，每個(gè)狀態(tài)分為兩個(gè)時(shí)相P1和P2。

ISiIS2IS>IS4I%Is?ISiI&I$3Is.I&IStIs

低8位地址鎖存信號(hào)ALEIPpjppjpPJPPJPRIPpjpPJPQJPFJPPJP,P：|Ppjp.h

OSC

在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次OCTAL,)innnfumnjuuuifih/innnnnnnnnf)nr

有效：一次在S1P2與ALE__i_i!nn'i-i

S2Pl期間，另一次在

讀下一力操作科（丟掉）

S4P2與S5Pl期間?，一再讀下一個(gè)描作科

[S-]§2Is31s4IS51s61

(A)單字節(jié)單周由指名網(wǎng)INC1

詼操作碼

1e第二個(gè)i節(jié)

單字節(jié)單機(jī)器周期J]讀下一個(gè)報(bào)作用

IAIs力SR工isn國二

（B）雙字節(jié)◎周期指令「例ADOAKOAIAI

雙字節(jié)單機(jī)器周期俵操作到

?再讀下一個(gè)操作碼.

談下一個(gè)作碼（丟嬸））

I—J.?k..'.]

_SilSzlS3IslSslS6|Si|S2IsjS】S51s61二

（0單字節(jié)雙周加播MM：INCopjp；「

單字節(jié)雙機(jī)器周期I

讀掾作和30VX）

r讀下一個(gè)雇再談下一個(gè)操作碼

作碼（罷掉H無取指=11114t

II無ALE「無取報(bào)

~|s|S2|S|

MOVX（單字節(jié)雙機(jī)器周期）3S4S5ISe|SjS2IS3S1S5ISj__

W)*NX((隼字節(jié)雙周期)地址

訪問外面存儲(chǔ)器

指令周期：（二機(jī)器周期）執(zhí)行一條指令的時(shí)間

機(jī)器周期：（=12Tosc）CPU完成一個(gè)操作的時(shí)間

振蕩周期：是指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期。

例如：外接晶振為12MHz時(shí)，MCS-51單片機(jī)的每個(gè)周期的具體值:

振蕩周期=1/12uS；

機(jī)器周期二luS；

指令周期=1?4uS°

［隨堂練習(xí)］

1.一個(gè)單片機(jī)時(shí)鐘頻率為6MHz,那么，一個(gè)機(jī)器周期是（）

A.1uSB.2uSC.4uSD.1/6uS

2.如果單片機(jī)指令是從外部ROM中讀取，則需要的控制信號(hào)為（）

A.ALEB.PSENC.ALE和PSEND.不需要

3.下面哪條指令是讀引腳指令（）

A.ANLPl,AB.CPLP3.0C.DECP2D.MOVA,P

［課堂小結(jié)］

1.各類周期（機(jī)器周期、時(shí)鐘周期、狀態(tài)周期）之間的關(guān)系;

2.各類周期的含義。

［布置作業(yè)］

寫出各類周期之間的關(guān)系。

第三章MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)

3.1指令格式和尋址方式

2課時(shí)

1.了解匯編的含義及指令的表達(dá)形式;

2.掌握指令的格式及常用的尋址方式。

重點(diǎn)：尋址方式

難點(diǎn)：尋址方式

講授、多媒體

P583-K補(bǔ)充習(xí)題（見教案）

［新課講授］

第一節(jié)指令格式和尋址方式

一、指令與指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語言和匯編

1.指令與指令格式

指令：指令是指揮計(jì)算機(jī)工作的命令，是計(jì)算機(jī)軟件的基本單元。

指令格式：機(jī)器碼指令、匯編語言指令。

（1）機(jī)器碼指令

用二進(jìn)制代碼（或十六進(jìn)制數(shù)）表示的指令。例如：INCA——二進(jìn)制

代碼00000100B,對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為04H。

（2）匯編語言指令

為便于記憶，采用助記符形式來表示指令