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《单片机原理》第二章.ppt

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单片机原理教程(经典)ppt课件

单片机原理教程(经典)ppt课件

三、Maxim-Dallas单片机
四、WinBond单片机
五、Motorola单片机
六、其他公司的单片机
1）NEC单片机；
2）东芝单片机；
3）Epson单片机；
4) PIC单片机—— M icrochip公司
•最新课件
•9
第三节 单片机的应用领域及发展
第一章---------9
一、单片机在智能仪器中的应用
第一章---------3
一、微处理器、微机和单片机的概念
微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分；
微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包 括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等；
单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通 信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型 计算机简称单片机 。
一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器 合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼 结构；
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， 称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的 是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的 结构较多。
P1口也是—个准双向I／O口，与P0口不同的是，没有多路开关MUX和控 制电路部分。输出驱动电路只有一个FET场效应管，同时内部带上拉电阻， 此电阻与电源相连。P1口可作通用双向I／O口用，而不必再外接上拉电阻。

单片机原理及其应用课件

单片机原理及其应用课件

单片机原理及其应用
扬州大学
介绍图2-1中的各功能部件：
1.CPU（微处理器）：运算器，控制器。含位处理
2.数据存储器（RAM） 片内为128个字节（52子系列的为256个字节） 3.程序存储器（ROM/EPROM） 8031: 无此部件； 8051: 4K字节ROM； 8751: 4K字节EPROM ； 89C51: 4K字节闪存。
30
单片机原理及其应用
扬州大学
2.4.3 特殊功能寄存器（SFR） CPU对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器 集中控制方式，共21个,占用空间80H－FFH。 表2-2(P21)是SFR的名称及其分布。
31
单片机原理及其应用
扬州大学
有的SFR可进 行位寻址,其 字节地址的 末位是0H或 8H。
11
单片机原理及其应用
扬州大学
2.2 MCS-51的引脚功能
40只引脚双 列直插封装 （DIP）
12
单片机原理及其应用
扬州大学
44只引脚方形封装方式（4只引脚没用）
13
单片机原理及其应用
扬州大学
40只引脚按功能分为3类： （1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。 （2）控制引脚：/PSEN、/EA 、ALE、RESET（RST）。 （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的 外部引脚。 2.2.1 电源及时钟引脚
21
单片机原理及其应用
扬州大学
（5）OV（PSW.2）：溢出标志位 指示运算是否产生溢出。OV=C7⊕C6
各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂， 将在第3章介绍。
（6）PSW.1位: 保留位，未用
（7）P(PSW.0)：奇偶标志位

第2章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件

第2章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件
包括数据定义伪指令、符号定义伪指令、段定义伪指令等，用于辅 助汇编程序的设计。
顺序程序设计方法
01
02
03
顺序程序结构
按照程序中的指令顺序， 逐条执行，不改变执行流 程。
指令的执行过程
取指、分析、执行，每条 指令执行完毕后，自动转 向下一条指令。
示例
通过简单的顺序程序实现 数据的加减运算。
分支程序设计方法
SPI/I2C接口标准
是两种常用的同步串行通信接口标准，具有简单、高速、低功耗等优点。它们被广泛应用 于微控制器、传感器、存储器等芯片之间的通信。
THANKS
感谢观看
其他串行通信接口标准简介
RS-422/485标准
采用差分信号传输方式，因此可以有效抵抗外界干扰，在传输距离较远时仍能保持信号的 稳定性。它们被广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。
USB接口标准
是一种通用串行总线接口标准，采用四线制接线方式，具有热插拔、即插即用、传输速率 快等优点。在计算机与外部设备的连接中得到了广泛应用，如U盘、鼠标、键盘等。
在发送数据时，CPU将数据写 入SBUF，然后启动发送过程。 串行接口将数据从SBUF中一位 一位地发送到传输线上。在接 收数据时，串行接口从传输线 上一位一位地接收数据，并将 其存入SBUF中。CPU可以通过 读取SBUF中的数据来完成接收 操作。
波特率设置
通过设置SCON寄存器中的相 关位以及定时器T1或T2的工作 模式和工作频率，可以实现不 同的波特率设置，以满足不同 串行通信协议的要求。
点处继续执行。
外部中断应用举例
外部中断0应用举例
利用外部中断0实现按键输入功能。当按键按下时，触发外部中断0，在中断服务程序中读取按键值并 进行相应处理。

《单片机原理与应用》谢维成(第二章)课件

《单片机原理与应用》谢维成(第二章)课件

ALU还有一个一般微型计算机没有的位运算器，它
可以对一位二进制数据进行置位、清零、求反、测试 转移及位逻辑“与”、“或”等处理，这对于控制方
面很有用。
第2章 单片机基本原理
2、累加器ACCumulator（简称为A）为一个8
位的寄存器，它是CPU中使用最频繁的寄存器，ALU 进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器ACC， 运算结果也通常送回累加器ACC。
中断服务程序存放方法： （1）从中断地址区首地址开始，在中断地址区中直接存放； （2）从中断地址区首地址开始，存放一条无条件转移指令， 以便中断响应后，通过中断地址区，再转到中断服务
程序的实际入口地址区去。
第2章 单片机基本原理
保留的存储单元：
存储单元 0000H～0002H 0003H～000AH 000BH～0012H 0013H～001AH 保留目的 复位后初始化引导程序 外部中断0（INT0）中断地址区 定时器/记数器0（T0）中断地址区 外部中断1（INT1）中断地址区
001BH～0022H
0023H～002AH 002BH～0032H
定时器/计数器1（T1）中断地址区
串行（RI/TI）中断地址区 定时器2中断（8052才有）
中断矢量地址表：
中 断 源 入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH 外部中断0（INT0） 定时器/计数器0溢出 外部中断1 （INT1） 定时/计数器1溢出 串行口 定时/计数器2（仅52子系列有）
第2章 单片机基本原理
对于52子系列：有8032、8052、8752 三种机型。 52子系列与51子系列相比大部分相同，不同之处在于： 片内数据存储器增至256字节（比51子系列增加1倍）；

单片机原理及应用 第二章

单片机原理及应用 第二章

寄存器

累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通 过暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用 累加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。

寄存器B 寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使 用。运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保
存了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可 作为存放中间结果的暂存寄存器使用。

程序状态字寄存器PSW
运算操作过程中的一些状态信息存放在程序状态字寄存器PSW中，
PSW寄存器的字节地址是DOH，PSW各位的符号与定义如下：
C—进位标志（CY），有进位或借位时，C=1，否则C=0； Cy=1提示无符 号数运算超出范围。 在进行位操作时，CY作为位累加器C，也称为布尔累加器。此外， 循环移位指令和比较转移指令也会影响CY标志。 AC—辅助进位标志，当累加器中A3向A4有进位或错位时AC=1，否则AC=0；
7406
2 4 6 8 2 4 6 8
22
1
74ls08A
22
OE
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE
19 18 17 16 15 13 12 11 27
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WE

ALE/PROG——地址锁存允许信号，输出。 在访问片外存储器或I/O时，用于锁存低八位地址，以 实现低八位地址与数据的隔离。由于ALE以1/6的振荡频率 固定速率输出，可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉

《单片机原理及应用》第二章 89C51单片机的结构和原理2012

《单片机原理及应用》第二章 89C51单片机的结构和原理2012

• 片内容量为4KB，地址范围为0000H～0FFFH。 • 片外最多可扩至64KB ROM/EPROM，地址范围为 1000H～FFFFH。 • 片内外统一编址。 • ROM的寻址方式： • 1）当 EA=“1”时：
– 在0000～0FFFH范围内执行片内ROM中的程序，当指令地址超 过0FFFH 后就自动转向片外ROM中取指令。
• 四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0~P3 • 两个定时/计数器
– 每个定时/计数器都可以设置成计数或定时方式
• 一个全双工UART的串行I/O口
– 可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信
• 五个中断源的中断控制系统
MCS-51系列单片机的性能
表中型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。
什么是入口地址？
0023H
2 数据存储器 • 一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空 间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部 分。片内、片外独立编址。 片外RAM： 最大范围：0000H～FFFFH， 64KB；用指令MOVX访问。 片内RAM： 最大范围：00H～FFH，256B； 用指令MOV访问。 又分为两部分：低128B（00～ 7FH）为真正的RAM区，高128B （80～FFH）为特殊功能寄存器 （SFR）区。如右图所示。
第二章 89C51单片机的结构和原理
• • • • • 2.1 89C51单片机的结构 2.2 89C51的引脚及其功能 2.3 CPU时序 2.4 复位操作 2.5 89C51单片机的低功耗工作方式
2.1 89C51单片机的结构
89C51单片机内部结构示意图如下所示： 外部时钟源 外部事件计数输入
振荡器和时序 OSC

第2章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件


1）运算器
（1）8位的ALU：
可对4位、8位、16位数据进行操作。
1）运算器
（2）8位累加器ACC（A）：
它经常作为一个运算数经暂存器2进入 ALU的输入端，与另一个来自暂存器1 的运算数进行运算，运算结果又送回 ACC。
1）运算器
（3）8位程序状态寄存器PSW：
指示指令执行后的状态信息供程序查询 和判别用。
（2）指令寄存器IR及指令译码器ID （3）振荡器和定时电路
（1）程序计数器PC（16位）
由两个8位计数器PCH、PCL组成。 PC是程序的字节地址计数器，PC内容
为将要执行的指令地址。 改变PC内容，改变执行的流向。 PC可对64KB的ROM直接寻址，也可对
89C51/S51片内RAM寻址。
设计者：刘艳玲
第2章 89C51/S51单片机的结构和原理
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5
89C51/S51单片机芯片内部结构及特点 89C51/S51单片机引脚及其功能 89C51/S51单片机存储器配置 时钟电路及89C51/S51CPU时序 复位操作
§2.1 89C51/S51单片机芯片内部结构及特点
§2.1.1 89C51/S51单片机的基本组成
§2.1.2 89C51/S51单片机芯片内部结构
§2.1.1 89C51/S51单片机的基本组成
一、组成
二、89C51/S51系列单片机的性能
一、组成
89C51/S51带闪存(Flash ROM)单 片机结构框图 如 图2-1所示
图2-1 89C51/S51单片机结构框图
二、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2
XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电 容的另一端；在片内它是振荡电路反 向放大器的输入端，在采用外部时钟 时，该引脚接地。

《单片机原理与接口技术》第2章 MCS-51单片机的基本结构

高等职业教育 计算机类课程规划教材
大连理工大学出版社
第2章
MCS-51单片机的基本结构 MCS-51单片机的基本结构
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 单片机内部组成及引脚功能 中央处理器 MCS-51单片机的存储结构 MCS-51单片机的存储结构 输入/ 输入/输出端口 时钟电路与时序 单片机工作过程 MCSMCS-51 单片机工作方式 MCSMCS-51 单片机的最小应用系统
8051/8751 都共有64KB程序存储器空间，片内 ROM/EPROM的容量为 4KB，地址为0000H～0FFFH; 片外最多可扩展至64KB的ROM/EPROM，地址 为1000H～FFFFH，片内外是统一编址的。 当引脚EA接高电平时，8051的PC在0000H～0FFFH范围内执行片内ROM 中的程序; 当指令超过0FFFH时，就自动转向片外ROM取指令。 当EA接低电平时，8051片内ROM不起作用，CPU只能从片外ROM/EPROM 中取指令。对于8031芯片，因其片内无ROM，故应使EA接低电平，这样才 能直接从外部扩展的EPROM中取指令。 3.程序运行的入口地址 3.程序运行的入口地址 实际应用时，程序存储器的容量由用户根据需要扩展，而程序地址 空间原则上也可由用户任意安排，但程序最初运行的入口地址是固定的, 用户不能更改。
MCS-51系列单片机的内部结构 图2-1 MCS-51系列单片机的内部结构
MSC-51系列单片机内部结构简化框图 图2-2 MSC-51系列单片机内部结为21个）特殊功能寄存器SFR （5）4个8位并行输入输出I/O接口 （6）1个串行I/O接口，完成单片机与其他微机之间的串行通信。 （7）2个（MCS-52子系列为3个）16位定时器/计数器T0、T1。

第二章 MCS-51 单片机基本知识


CPU
特殊功能寄存器SFR 特殊功能寄存器 （Special Function Register） ）
MCS-51单片机的引脚功能 2.1.2 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51单片机芯片共40脚 I/O端口引脚32条 端口引脚32 MCS-51单片机芯片共40脚，I/O端口引脚32条、控制引 单片机芯片共40 电源引脚2 时钟引脚2 如图2 脚4条、电源引脚2条、时钟引脚2条，如图2-1、2-4 所示。 所示
通用I/O I/O口 无片外存储器时，P2口可作通用I/O口使用 口可作通用I/O口使用； ① 通用I/O口：无片外存储器时，P2口可作通用I/O口使用； ② 地址口：在访问外部存储器时，传送ROM/RAM高低8位地址。 地址口：在访问外部存储器时，传送ROM/RAM高低8位地址。 ROM/RAM高低
CPU
算术逻辑单元ALU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit) 定时控制器 定时控制器 程序计数器PC 程序计数器PC Counter） （Program Counter） 累加器ACC 累加器ACC (Accumulator) (Accumulator) 程序状态字PSW 程序状态字PSW Word) (Program Status Word) 堆栈指针SP 堆栈指针SP Pointor) (Stack Pointor) 数据指针DPTR 数据指针DPTR Pointer） （Data Pointer） 寄存器B 寄存器B
中央处理单元CPU 2.1.1 中央处理单元CPU
算术逻辑单元ALU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit) 加法器 2个暂存器TMP1和TMP2 个暂存器TMP1和 TMP1 布尔处理器 定时控制逻辑 定时控制器 定时控制器 指令寄存器IR 指令寄存器IR (Instruction Register ) 振荡器OSC 振荡器OSC (Oscillator) 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器SFR （Special Function Register） ）

第二章AT89S51单片机的硬件结构

自激振荡器如上图
电源及时钟引脚 时钟
时钟有两种方式， 一种是片内时钟振荡方式，需在这两 个脚外接石英晶体和振荡电容。 另一种是外接一个输入时钟信号，有 源晶振至XTAL1，令XTAL2悬空。 若使用石英晶体：则C=30pF±10pF； 若使用陶瓷谐振器：则C=40pF±10pF。
控制引脚 RST
2.3 CPU 运算器 PSW
⑦ 奇偶校验标志位P（Parity）： PSW.0奇偶校验标志位，用于指示运算结果中“1” 的个数的奇偶性。当累加器A中的数据“1”个数 为偶数时，P=0，若为奇数时，P=1。 在串行通信中，常用奇偶校验的方法来检测数据 串行传输的可靠性。
AT89S51方框图
2.1 AT89S51单片机的硬件组成
各功能部件简单说明： ROM 8031:无此部件；8051:4K字节ROM；8751:4K 字节EPROM ； 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。 特殊功能寄存器（SFR）用于对片内各功能模块进行 管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状 态寄存器。共有26个，是一个具有特殊功能的RAM区。
④工作寄存器组选择位RS1和RS0
RS1 、RS0 工作寄存器组 R0~R7的物理地址
00
0
00H~07H
01
1
08H~0FH
10
2
10H~17H
11
3
18H~1FH
2.3 CPU 运算器 PSW
⑤ 溢出标志位OV（OVerflow）：溢出标志位 PSW.2用于指示带符号数运算的过程中是否发生溢 出。 如果结果产生溢出，则OV=1;否则OV=0 ⑥ PSW.1：保留位，无定义。给芯片制造商预留 的。
并行I/O口引脚P2口
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49条 46条 16条
执行时间
1个机器周期指令 2个机器周期指令 4个机器周期指令
64条 45条 2条
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目录
2.1 概述
单片机课程
•2.1.3 MCS-51指令的分类
MCS-51指令系统有111条指令，可按下列3种方式分类： 1、按指令字节数分类 2、按指令执行时间分类 3、按指令功能分类
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目录2.1 概述来自单片机课程•2.1.2 汇编语言指令格式及常用伪指令
2、汇编语言指令格式 [标号:] 操作码 [操作数] [,操作数] [;注释]
Start: MOV A, #0FH; 将循环次数初值送累加器
其中：[ ]项是可选项。 标号：指本条指令起始地址的符号，也称为指令的符号地
3、常用伪指令
伪指令（也称为汇编程序的控制命令）是程序员发给 汇编程序的命令，用来设置符号值、保留和初始化存储空 间、控制用户程序代码的位置。
伪指令只出现在汇编前的源程序中，仅提供汇编用的 某些控制信息，不产生可执行的目标代码，是CPU不能执 行的指令。
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2.1 概述
单片机课程
大连理工大学电气系
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2.1 概述
单片机课程
•2.1.1 单片机程序设计语言的种类
按照语言的结构及其功能可以分为三种：
机器语言 汇编语言 高级语言
单片机的汇编语言不但 不会被高级语言完全取代， 甚至还将继续占据重要地位。
（3）高级语言（High-Level Language）
在汇编语言的基础上用接近人的自然语言的语句来编写 程序，例如PL/M-51、C51等，程序可读性强，通用性好， 适用于不熟悉单片机指令系统的的用户。
单片机课程
第2章 MCS-51指令系统与汇编语言程序设计
2.1 概述 2.2 寻址方式 2.3 MCS-51指令系统 2.4 汇编语言程序设计 2.5 高级语言Keil C51简介
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2.1 概述
单片机课程
2.1.1 单片机程序设计语言的种类 2.1.2 汇编语言指令格式及常用伪指令 2.1.3 MCS-51指令的分类 2.1.4 MCS-51指令中常用的符号
序号 1 2 3 4 5
功能 数据传送指令 算术运算指令 逻辑运算与移位指令 控制转移指令 位操作指令
数量 28条 24条 25条 17条 17条
•2.1.2 汇编语言指令格式及常用伪指令
3、常用伪指令
（1）定位伪指令ORG 格式：ORG n 其中：n为绝对地址，可以是十六进制数、标号或表达式。
[例]
ORG 1000H START：MOV A，#20H
MOV R0，#30H ┇
MOVX @DPTR，A
END （2）结束汇编伪指令END
格式：[标号:] END [表达式] 功能：放在源程序的末尾，表明源程序的汇编到此结束。
功能：将8位数据（或8位数据组）x1, x2,…, xn顺序存放 在从当前程序存储器地址开始的存储单元中。
ORG 1000H
LEDMAP: DB 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h DB 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h；
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2.1 概述
单片机课程
•2.1.1 单片机程序设计语言的种类
按照语言的结构及其功能可以分为三种：
机器语言 汇编语言 高级语言
（1）机器语言（Machine Language）
直接用机器码（0、1代码）编写程序、能够为计算机直 接执行的机器级语言。
机器码是一串由二进制代码“0”和“1”组成的二进制数 据，其执行速度快，但是可读性极差。机器语言一般只在简 单的开发装置中使用，程序的设计、输入、修改和调试都很 麻烦。
高级语言是面向过程而独立于机器的通用语言。缺点是
实时性不高，结构不紧凑，编译后占用存储空间比较大，这
一点在存储器有限的单片机应用系统中没有优势。
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2.1 概述
单片机课程
•2.1.2 汇编语言指令格式及常用伪指令
1、常用单位与术语 位（bit）：位是计算机所能表示的最小的、最基 本的数据单位，通常是指一个二进制 位。 字节（Byte）：一个连续的8位二进制数码称为 一个字节，即1Byte=8bit。 字（Word）：通常由16位二进制数码组成，即 1Word=2Byte。 字长：字长是指计算机一次处理二进制数码位的 多少。 MCS-51型单片机是8位机，即它的字长为8位。
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2.1 概述
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•2.1.3 MCS-51指令的分类
MCS-51指令系统有111条指令，可按下列3种方式分类： 1、按指令字节数分类
单字节指令、双字节指令和三字节指令。
2、按指令执行时间分类 单机器周期指令、双机器周期指令和四机器周期指令。
字节 单字节指令 双字节指令 三字节指令
址。代表该条指令在程序编译时的具体地址。
操作码：又称助记符，它是由对应的英文缩写构成的，是 指令语句的关键。它规定了指令具体的操作功 能，是一条指令中不可缺少的内容。
操作数：它既可以是一个具体的数据，也可以是存放数据 的地址。
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2.1 概述
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•2.1.2 汇编语言指令格式及常用伪指令
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2.1 概述
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•2.1.1 单片机程序设计语言的种类
按照语言的结构及其功能可以分为三种：
机器语言 汇编语言 高级语言
（2）汇编语言（Assembly Language）
指用指令助记符代替机器码的编程语言。 汇编语言程序结构简单，执行速度快，程序易优化，编 译后占用存储空间小，是单片机应用系统开发中最常用的程 序设计语言。汇编语言的缺点是可读性比较差，只有熟悉单 片机的指令系统，并具有一定的程序设计经验，才能研制出 功能复杂的应用程序。
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2.1 概述
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•2.1.2 汇编语言指令格式及常用伪指令
3、常用伪指令
（3）赋值伪指令EQU 格式：字符名称x EQU 赋值项n 功能：将赋值项n的值赋予字符名称x。
LEDBuf EQU 60h ; 显示缓冲
（4）定义字节伪指令DB 格式：[标号:] DB x1, x2,…, xn