单片机学习笔记(一)

单片机基础知识

此部分为单片机入门的基础知识，大部分只需要理解即可。

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微处理器、微机、单片机的概念

• 微处理器：小型计算机或者卫星计算机的控制和处理部分，本身不是计算机。
• 微机：具有完整运算及控制功能的计算机。包括微处理器、存储器、接口适配器、输入/输出（I/O）设备等。
• 单片机：将微处理器、一定量的RAM、ROM以及I/O接口、定时器等电路集成在一块芯片上构成的微型计算机。

微处理器的构成

运算器

运算器由逻辑运算单元(ALU)、累加器、寄存器等及部分组成。

ALU的数据来源于累加器和数据寄存器，能够对数据进行算数运算和逻辑运算，并将处理结果存入累加器中。

控制器

控制器由程序计数器、指令寄存器、、指令译码器、时序发生器和操作控制器构成。能过够完成的功能有：

• 从内存中取出指令，指出下一条指令的位置
• 对指进行译码或测试
• 指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动方向

寄存器

• 累加器(A)
  在算术运算中具有双重功能：
  1、 运算前，保存一个操作数
  2、运算后、保存运算结果

• 程序计数器(PC)
  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.
  当执行指令时，CPU自动修改PC内容，使之总是保存将要执行下一条命令的地址。
  由于大多数指令都是按顺序执行，所以修改的过程时简单的加1操作

• 数据寄存器(DR)

• 指令寄存器(IR)及指令译码器(ID)

• 地址及寄存器(AR)

存储器

两根8位总线和若干控制线把存储器和微处理器(机）连接起来。地址总线将一组8位二进制数（能表示256个单元）从CPU送到存储器的地址译码器。每个存储单元被赋予一个唯一的地址，规定第一单元地址为0，最后一单元的地址为255（用二进制表示为11111111B，用十六进制表示为FFH)。在地址总线上，通过8位地址线选择指定的单元。地址译码器的输出可以唯一确定被选择的存储单元。
存储器还从CPU接收控制信号，从而确定存储器执行何种操作。“读”信号表明要读出被选单元的内容，并将数据放到数据总线上，由总线送到CPU。“写”信号表明要把数据总线上的数据写入指定的存储单元中。

I/O接口及外设

每个外部设备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接口及其对应的外部设备都有一个固定的地址，在CPU的控制下实现对外部设备的读写操作。

数制及编码

数制

二进制	十六进制	十进制	二进制	十六进制	十进制
0000	0	0	1000	8	8
0001	1	1	1001	9	9
0010	2	2	1010	A	10
0011	3	3	1011	B	11
0100	4	4	1100	C	12
0101	5	5	1101	D	13
0110	6	6	1110	E	14
0111	7	7	1111	F	15

编码

• ASCII码

ASCII码	字符
0AH	换行
0DH	回车
20H	空格
31H	1
41H	A
61H	a

ASCII码大小关系：
符号<数字<大写字母<小写字母

小写字母ASCII码=大写字母ASCII码+32

数据在计算机中的表示

有符号数

有符号的8位二进制D7位表示符号，0代表+，1代表-，D6-D0位为数值位。

• 原码

最高位表示符号，其后为数值本身。
范围：-127~+127

• 反码

正数反码与原码相同，符号位为0.
负数反码符号位为1，数值位为原码求反。
范围：-127~+127

• 补码

正数补码与原码相同
负数补码的符号位为1，数值位求反后加1，即负数反码加1
范围：-128~+127

无符号数

无符号的8位二进制数没有符号位，D7~D0结尾数值位。
范围：0~+255