微機(jī)電力自動(dòng)裝置原理第1章自裝置及數(shù)采集ppt課件

1、第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 原理原理 主講主講 張華曹張華曹 西安理工大學(xué)電子工程系西安理工大學(xué)電子工程系 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 本課程總學(xué)時(shí)：48（）教學(xué)地點(diǎn)：教 樓 室教學(xué)時(shí)間：第 周至 周電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 原理原理第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)目 錄 第1章 自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理第2章 同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列 第3章同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)。第4章勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性第5章 電力系統(tǒng)頻率及有功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 第6章 電力系統(tǒng)低頻減載及其他安全自動(dòng)裝置。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)1.1自動(dòng)裝置的組成1.2 采樣、量化與編

2、碼技術(shù)1.3 交流采樣的電量計(jì)算和前置計(jì)算方法。第第1章章 自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理自動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)1.1自動(dòng)裝置的組成自動(dòng)裝置的組成（由硬件和軟件組成）（由硬件和軟件組成） 1.1.1 硬件系統(tǒng)的組成形式硬件系統(tǒng)的組成形式 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式有電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式有3種：種：1、微機(jī)系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)2、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3、集散控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)FCS）。）。 還有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)QCS）、（）、（FCS等組成的等組成的 綜合控制系統(tǒng)，去獲得更好的控制特性。綜

3、合控制系統(tǒng)，去獲得更好的控制特性。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) （一微機(jī)系統(tǒng)：（一微機(jī)系統(tǒng)： 如圖如圖1.1所示所示:它由它由1、傳感器、傳感器 2、模擬多路開關(guān)、模擬多路開關(guān)MMUX） 3、采樣、采樣保持器保持器 4、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 5、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器 6、通信單元、通信單元 7、CPU中央處理單元中央處理單元第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) （二工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（二工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的種類：、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的種類： 有：有：STD總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) PC104系統(tǒng)系統(tǒng)2、 STD總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) 如圖如圖1.3所示。所示。 它由它由: (1)CPU 單元單元. (

4、2)A/D單元單元 (3)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (4)系統(tǒng)支持單元系統(tǒng)支持單元 (5)定時(shí)定時(shí)器器 (6)I/O單元單元 (7)鍵盤顯示板等鍵盤顯示板等 組成組成. 其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是:I/O口設(shè)計(jì)有濾波器口設(shè)計(jì)有濾波器,過電流過電流電壓保護(hù)電壓保護(hù),備有豐富軟件及備有豐富軟件及組態(tài)軟件等組態(tài)軟件等.系統(tǒng)完善系統(tǒng)完善,可靠性高可靠性高,抗干憂性強(qiáng)抗干憂性強(qiáng). 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) (三三)集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)FCS） 1.集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCS的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 如圖如圖1-4所示所示:它由若干個(gè)數(shù)據(jù)采集測(cè)控站和上位機(jī)及通信系統(tǒng)等組成它由若干個(gè)數(shù)據(jù)采集測(cè)控

5、站和上位機(jī)及通信系統(tǒng)等組成.1。1、各單元功能：、各單元功能： （1數(shù)據(jù)采集測(cè)控站功能：數(shù)據(jù)采集測(cè)控站功能：將生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集后通過通信系統(tǒng)輸送給上位將生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集后通過通信系統(tǒng)輸送給上位機(jī)。上位機(jī)將處理過的信號(hào)和命令再通過通信系統(tǒng)輸機(jī)。上位機(jī)將處理過的信號(hào)和命令再通過通信系統(tǒng)輸送給數(shù)據(jù)采集測(cè)控站。送給數(shù)據(jù)采集測(cè)控站。（2上位機(jī)：一般采用工業(yè)控制機(jī)或工作站、配置打印上位機(jī)：一般采用工業(yè)控制機(jī)或工作站、配置打印和其它設(shè)備。它主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和發(fā)出控制命令。和其它設(shè)備。它主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和發(fā)出控制命令。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 2、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)FCS） （1系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu): 如圖如圖1.5所示所示: 它是一個(gè)開放式數(shù)字化系統(tǒng)它是一個(gè)開放式數(shù)字化系統(tǒng):由三個(gè)單元組成；由三個(gè)單元組成； 現(xiàn)場(chǎng)總線主接點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線從接點(diǎn)和路由器等組成現(xiàn)場(chǎng)總線主接點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線從接點(diǎn)和路由器等組成. (2) 各單元功能各單元功能: A: 現(xiàn)場(chǎng)總線主接點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)總線主接點(diǎn)是 :整個(gè)總線系統(tǒng)的運(yùn)行協(xié)調(diào)者整個(gè)總線系統(tǒng)的運(yùn)行協(xié)調(diào)者.它它可以外局域網(wǎng)輸入和輸出設(shè)備可以外局域網(wǎng)輸入和輸出設(shè)備. B:現(xiàn)場(chǎng)總線從接點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線從接點(diǎn): 是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的終端設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的終端設(shè)備.它能完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸和執(zhí)行控制命令等功能。它能完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸和執(zhí)行控制命令等功能。 C：路由器：

7、起到路由、中繼、數(shù)據(jù)交換等功：路由器：起到路由、中繼、數(shù)據(jù)交換等功能。能。（*3特點(diǎn)：數(shù)字化開發(fā)系統(tǒng)，可互操作和互換性，可建特點(diǎn)：數(shù)字化開發(fā)系統(tǒng)，可互操作和互換性，可建立大系統(tǒng)立大系統(tǒng)第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 二、軟件系統(tǒng)二、軟件系統(tǒng) 有：有：1 信號(hào)采集處理軟件；功能是采集、量化、實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集處理軟件；功能是采集、量化、實(shí)現(xiàn)A/D 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波。換、數(shù)字濾波。2、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置軟件：運(yùn)行參數(shù)有：采樣通道、采樣點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置軟件：運(yùn)行參數(shù)有：采樣通道、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣周期、信號(hào)量程、和工程單位等。數(shù)、采樣周期、信號(hào)量程、和工程單位等。3、系統(tǒng)管理軟件：管理系統(tǒng)工作、系統(tǒng)管理軟件：管理系統(tǒng)

8、工作4、通信軟件：通信協(xié)議、站與站、站與上位機(jī)之間的數(shù)、通信軟件：通信協(xié)議、站與站、站與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。據(jù)傳輸。 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)總系統(tǒng)總系統(tǒng)第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 第二節(jié)第二節(jié) 采樣、量化與編碼技術(shù)采樣、量化與編碼技術(shù)一、采樣一、采樣1、含義、含義采集信號(hào)波的幅度隨時(shí)間變化的信息采集信號(hào)波的幅度隨時(shí)間變化的信息2、采樣過程、采樣過程對(duì)連續(xù)信號(hào)對(duì)連續(xù)信號(hào)Xt),按一定的時(shí)間按一定的時(shí)間 間隔間隔Ts,抽取相應(yīng)的瞬時(shí)抽取相應(yīng)的瞬時(shí)值。值。3、采樣定理（）、采樣定理（）采樣頻率必須大于原來模擬信號(hào)中最高頻率的兩倍。采樣頻率必須大于原來模擬信號(hào)中最高頻率的兩倍。 fs=2f(

9、t) s2 m第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)二、量化、編碼二、量化、編碼 1、量化、量化 采樣值要轉(zhuǎn)換為數(shù)字量?？梢允遣蓸又狄D(zhuǎn)換為數(shù)字量?？梢允?位二進(jìn)制數(shù)字、位二進(jìn)制數(shù)字、16位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)字。字。設(shè)設(shè)N為數(shù)字量的二進(jìn)制代碼位數(shù)：量化單位為數(shù)字量的二進(jìn)制代碼位數(shù)：量化單位q定義為量化器滿量程電定義為量化器滿量程電壓值壓值UFSR與與2N的比值：的比值： q=UFSR/2N (1-12)所以量化就是把采樣信號(hào)的幅值與所以量化就是把采樣信號(hào)的幅值與q這個(gè)最小單位的一系列整數(shù)倍比這個(gè)最小單位的一系列整數(shù)倍比較，用最接近于采樣值的最小單位倍數(shù)來表示該幅值。較，用最接近于采樣值的最小單位倍數(shù)來表

10、示該幅值。2、編碼、編碼采樣值的最小單位倍數(shù)來表示該幅值，若二進(jìn)制代碼位數(shù)采樣值的最小單位倍數(shù)來表示該幅值，若二進(jìn)制代碼位數(shù)N=8， 則則用用8位二進(jìn)制數(shù)表示：最小單位倍數(shù)為位二進(jìn)制數(shù)表示：最小單位倍數(shù)為1時(shí)，得二進(jìn)制數(shù)為時(shí)，得二進(jìn)制數(shù)為0000 0001，最小單位倍數(shù)為，最小單位倍數(shù)為2時(shí)得二進(jìn)制數(shù)為時(shí)得二進(jìn)制數(shù)為0000 0010，依次類推。，依次類推。該方法稱為編碼。該方法稱為編碼。 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 3、量化誤差、量化誤差 （1含義：因?yàn)椴捎昧瞬蓸又档淖钚挝槐稊?shù)來表含義：因?yàn)椴捎昧瞬蓸又档淖钚挝槐稊?shù)來表示該幅值轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制數(shù)：使得其與實(shí)際值之間存示該幅值轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制

11、數(shù)：使得其與實(shí)際值之間存在誤差，這種誤差稱為量化誤差。在誤差，這種誤差稱為量化誤差。 （2量化誤差的表示：量化誤差的表示： 所以，量化產(chǎn)生的最大誤差為正負(fù)所以，量化產(chǎn)生的最大誤差為正負(fù)1/2 LSB。LSB為二為二進(jìn)制數(shù)最低有效位，（進(jìn)制數(shù)最低有效位，（0或或1）。）。 （3量化誤差與量化誤差與N大小有關(guān)，大小有關(guān)，N大誤差小。大誤差小。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 4、A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理1、系統(tǒng)組成：由圖、系統(tǒng)組成：由圖1.8 可知可知: A/D轉(zhuǎn)換裝置是由比較器、轉(zhuǎn)換裝置是由比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、逐次逼近奇存器逐次逼近奇存器SAR、時(shí)序及控制邏輯等單元組成。、時(shí)序及控制邏輯等單

12、元組成。2、工作原理：、工作原理：轉(zhuǎn)換命令發(fā)出轉(zhuǎn)換命令發(fā)出-，逐次逼近奇存器，逐次逼近奇存器SAR首先清首先清0，接著最高位置，接著最高位置1，其余位置其余位置0，此數(shù)輸送到，此數(shù)輸送到D/A轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換為電壓轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換為電壓Uf, Uf輸送到輸送到比較器的輸入端與實(shí)際電壓比較器的輸入端與實(shí)際電壓UA 比較，假設(shè)比較，假設(shè) UA Uf,則保留則保留SAR最最高位為高位為1,反之更改為反之更改為0。然后對(duì)次高位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然后對(duì)次高位進(jìn)行轉(zhuǎn)換,重復(fù)以上的交換重復(fù)以上的交換操作操作,一直到接近一直到接近UA =Uf時(shí)為止。此時(shí)讀出時(shí)為止。此時(shí)讀出SARS上的二進(jìn)制數(shù)：上的二進(jìn)制數(shù)： (111

13、0010.1010100)2 就為轉(zhuǎn)換結(jié)果。就為轉(zhuǎn)換結(jié)果。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)第第3節(jié)節(jié) 交流采樣的電量計(jì)算和前置計(jì)算方交流采樣的電量計(jì)算和前置計(jì)算方法法 闡明：當(dāng)采用變送器時(shí)，其輸出直流量可與實(shí)際輸入的直流量相對(duì)應(yīng)；當(dāng)進(jìn)行交流采樣時(shí)，要進(jìn)行進(jìn)一步處理。一、交流電量計(jì)算以電壓量計(jì)算為例：如果每周期采樣N次，測(cè)得第K次采樣時(shí)的電壓基頻分量的F 氏余系數(shù)UR和正系數(shù)U1分別如下：)2sin(2)2cos(UN2U101(1N0m)- 1 -(N-KRmNUNUmNNmmNKIm第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)基頻信號(hào)的幅值基頻信號(hào)的幅值Um和初相角和初相角分別為分別為: )(122RIIRUU

14、tgUUUm第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 若每個(gè)周期采樣12個(gè)點(diǎn),即N=12.由付氏采法.基波信號(hào)的實(shí)部和虛部分別為: (U0-U11為采樣值)212361212361117511084293841027511160）（）（）（）（UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUIR第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 2、有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算 對(duì)于三相功率的計(jì)算與三相功率表的接法有關(guān)：三相功率表的接法有“三表法和“倆表法”：（1采用“三表法時(shí)，必須采集A、B、C三相電流和電壓，所以用下標(biāo)A、B、C代表三相，R、I分別代表付氏正弦和余弦系數(shù)。 視在功率為：有功功率和無(wú)功功率為CCBBAAIUIUIUS

15、CICRCRCIBIBRBRBIAIARARAICICICRCRBIBIBRBRAIAIARARIUIUIUIUIUIUQIUIUIUIUIUIUP第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)（2） 采用兩表法采用兩表法視在功率、有功和無(wú)功功率分別為其中電流、電壓為有效值）； CICBRCRCBIAIABRARABRCICBICRCBRAIABIABABRCCBAABIUIUIUIUQIUIUIUIUPIUIUS第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)3、 功角的計(jì)算功角的計(jì)算 （1功角的定義功角的定義第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)功角的定義功角的定義功角分為內(nèi)功角功角分為內(nèi)功角i和外功角和外功角a 如上圖所示。如上圖所示

16、。功角功角i是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)相量是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)相量Eq和發(fā)電機(jī)端電壓和發(fā)電機(jī)端電壓UG之間的夾角；之間的夾角；外功角外功角a是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)相量是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)相量Eq和電力系統(tǒng)電壓和電力系統(tǒng)電壓Ux之間的夾角之間的夾角; Xe為發(fā)電機(jī)外部網(wǎng)絡(luò)電抗，為發(fā)電機(jī)外部網(wǎng)絡(luò)電抗， Xe=XT+XL。XT是變壓器電抗。是變壓器電抗。XL是線路電抗。是線路電抗。Xd是發(fā)電機(jī)直軸同步電抗。是發(fā)電機(jī)直軸同步電抗。Xq是發(fā)電機(jī)橫軸同步電抗。是發(fā)電機(jī)橫軸同步電抗。Eq=UG+jiXqUx=UG-jiXe a表示如下表示如下:第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)中）OABcABbOAaOBabcabca( ,)2

17、(cos2221第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理。（一數(shù)據(jù)處理流程：。（一數(shù)據(jù)處理流程：。1、數(shù)據(jù)采入、數(shù)據(jù)采入 2、標(biāo)度變換、標(biāo)度變換 3、數(shù)據(jù)有效性判斷、數(shù)據(jù)有效性判斷 4、線性化處理、線性化處理 5、數(shù)字濾波、數(shù)字濾波 6、數(shù)據(jù)保存。、數(shù)據(jù)保存。（二數(shù)字濾波方法：有算術(shù)平均法，加權(quán)平均法，一（二數(shù)字濾波方法：有算術(shù)平均法，加權(quán)平均法，一階綈歸法，階綈歸法， 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 三表法三表法第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)ASCII碼碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)數(shù)字?jǐn)?shù)字09的編碼是的編碼是01100000111001，它

18、們的高，它們的高3位均是位均是011，后后4位正好與其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼位正好與其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼BCD碼相符。碼相符。英文字母英文字母AZ的的ASCII碼從碼從100000141H開始順序遞開始順序遞增，字母增，字母az的的ASCII碼從碼從110000161H開始順序遞開始順序遞增，這樣的排列對(duì)信息檢索十分有利。增，這樣的排列對(duì)信息檢索十分有利。最高位通?？倿樽罡呶煌ǔ？倿?，有時(shí)也用作奇偶校驗(yàn)位。，有時(shí)也用作奇偶校驗(yàn)位。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)1.3 二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算 1.3.1 二進(jìn)制加法二進(jìn)制加法 二進(jìn)制加法與十進(jìn)制加法相類似，所不同的是，二進(jìn)制加法與十進(jìn)制加法相類似，

19、所不同的是，二進(jìn)制加法中是二進(jìn)制加法中是“逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一”，其法則為，其法則為 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=0 并進(jìn)位并進(jìn)位第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 例如，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加：例如，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加： 10110101 + 10001110 101000011 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 1.3.2 二進(jìn)制減法二進(jìn)制減法 在二進(jìn)制減法中，同樣有如下法則：在二進(jìn)制減法中，同樣有如下法則： 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 有借位有借位 當(dāng)不夠減時(shí)需要借位，高位的當(dāng)不夠減時(shí)需要借位，高位的1等于下一位的等于下一位的2，即即“借一當(dāng)二借一當(dāng)二”。例如，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)

20、相減：。例如，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相減： 10110100 - 01010111 01011101 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 1.3.3 二進(jìn)制乘法二進(jìn)制乘法 二進(jìn)制乘法與十進(jìn)制乘法是一樣的。但因?yàn)槎M(jìn)二進(jìn)制乘法與十進(jìn)制乘法是一樣的。但因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)只由制數(shù)只由0和和1構(gòu)成，因此，二進(jìn)制乘法更簡(jiǎn)單。其法構(gòu)成，因此，二進(jìn)制乘法更簡(jiǎn)單。其法則如下：則如下： 00=0 10=0 01=0 11=1 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 例如，二進(jìn)制數(shù)例如，二進(jìn)制數(shù)1101.1與與101.1相乘：相乘： 1101.1 被乘數(shù)被乘數(shù)(13.5) 10 101.1 乘數(shù)乘數(shù)(5.5) 10 11011 11011 00

21、000 + 11011 1001010.01 乘積乘積 (74.25) 10 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 再看下面的例子：再看下面的例子：(1011) 2(1101) 2。 1011 被乘數(shù)被乘數(shù)(11) 10 1101 乘數(shù)乘數(shù)(13) 10 1011 0000 1011 + 1011 10001111 乘積乘積(143) 10 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 1.3.4 二進(jìn)制除法二進(jìn)制除法 二進(jìn)制除法是乘法的逆運(yùn)算，其方法與十進(jìn)制除法二進(jìn)制除法是乘法的逆運(yùn)算，其方法與十進(jìn)制除法是一樣的，而且二進(jìn)制數(shù)僅由是一樣的，而且二進(jìn)制數(shù)僅由0，1構(gòu)成，做起來更簡(jiǎn)單。構(gòu)成，做起來更簡(jiǎn)單。例如，求二進(jìn)制

22、數(shù)例如，求二進(jìn)制數(shù)100111除以除以110的商的方法如下：的商的方法如下： 1 10.1 110 100111 110 111 110 110 110 0第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)1.4 符號(hào)數(shù)的表示及其運(yùn)算符號(hào)數(shù)的表示及其運(yùn)算1.4.1 符號(hào)數(shù)的表示方法符號(hào)數(shù)的表示方法 表示一個(gè)帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)有表示一個(gè)帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)有3種方法。種方法。 1.原碼法原碼法 例如，例如，8位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)(+45) 10和和(-45) 10，可以如，可以如 下寫出：下寫出： (+45) 10=(0 0101101) 2 符號(hào)符號(hào) 位數(shù)值位數(shù)值 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) (-45) 10=

23、( 1 0101101) 2 符號(hào)位符號(hào)位 數(shù)值數(shù)值 2.反碼法反碼法 在計(jì)算機(jī)的早期，曾采用反碼法來表示帶符號(hào)的在計(jì)算機(jī)的早期，曾采用反碼法來表示帶符號(hào)的數(shù)。對(duì)于正數(shù)，其反碼與其原碼相同。數(shù)。對(duì)于正數(shù)，其反碼與其原碼相同。 例如：例如： (+45) 10=(00101101) 2 也就是說正數(shù)用符號(hào)位與數(shù)值湊到一起來表示。也就是說正數(shù)用符號(hào)位與數(shù)值湊到一起來表示。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 對(duì)于負(fù)數(shù)，用相應(yīng)正數(shù)的原碼各位取反來表示，對(duì)于負(fù)數(shù)，用相應(yīng)正數(shù)的原碼各位取反來表示，包括將符號(hào)位取反，取反的含義就是將包括將符號(hào)位取反，取反的含義就是將0變?yōu)樽優(yōu)?，將，將1變變?yōu)闉?。例如，。例如，(

24、-45)10的反碼表示就是將上面的反碼表示就是將上面(+45) 10的的二進(jìn)制數(shù)各位取反：二進(jìn)制數(shù)各位取反： (-45) 10=(11010010) 2第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 同樣，可以寫出如下幾個(gè)數(shù)的反碼表示：同樣，可以寫出如下幾個(gè)數(shù)的反碼表示： (+4) 10=(00000100) 2 (-4) 10=(11111011) 2 (+7) 10=(00000111) 2 (-7) 10=(11111000) 2 (+122) 10=(01111010) 2 (-122) 10=(10000101) 2 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 3. 補(bǔ)碼法補(bǔ)碼法 在微處理機(jī)中，符號(hào)數(shù)是用補(bǔ)碼在微處

25、理機(jī)中，符號(hào)數(shù)是用補(bǔ)碼(對(duì)對(duì)2的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼)來表來表示的。用補(bǔ)碼法表示帶符號(hào)數(shù)的法則是：正數(shù)的表示示的。用補(bǔ)碼法表示帶符號(hào)數(shù)的法則是：正數(shù)的表示方法與原碼法和反碼法一樣；負(fù)數(shù)的表示方法為該負(fù)方法與原碼法和反碼法一樣；負(fù)數(shù)的表示方法為該負(fù)數(shù)的反碼表示加數(shù)的反碼表示加1。 例如，例如，(+4)10的補(bǔ)碼表示為的補(bǔ)碼表示為(00000100) 2，而，而(-4) 10用補(bǔ)碼表示時(shí)，可先求其反碼表示用補(bǔ)碼表示時(shí)，可先求其反碼表示(11111011) 2，而，而后再在其最低位加后再在其最低位加1，變?yōu)椋優(yōu)?11111100) 2。這就是。這就是(-4) 10的補(bǔ)碼表示，即的補(bǔ)碼表示，即 (-4) 10

26、=(11111100)2。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 同樣，我們把前面提到的幾個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼表示列在同樣，我們把前面提到的幾個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼表示列在下面供參考：下面供參考： (+7) 10=(00000111) 2 (-7) 10=(11111001) 2 (+122) 10=(01111010) 2 (-122) 10=(10000110) 2 第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 1.4.2 補(bǔ)碼的運(yùn)算補(bǔ)碼的運(yùn)算 例如，有兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)例如，有兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)10000100和和00001110，當(dāng)，當(dāng)規(guī)定它們是不帶符號(hào)的數(shù)時(shí)，則它們分別表示規(guī)定它們是不帶符號(hào)的數(shù)時(shí)，則它們分別表示(132) 10和和(14)

27、10。將這兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加：。將這兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加： 10000100 + 00001110 10010010 （14610第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 在微處理器中，一般都不設(shè)置專門的減法電路。在微處理器中，一般都不設(shè)置專門的減法電路。遇到兩個(gè)數(shù)相減時(shí)，處理器就自動(dòng)地將減數(shù)取補(bǔ)，而遇到兩個(gè)數(shù)相減時(shí)，處理器就自動(dòng)地將減數(shù)取補(bǔ)，而后將被減數(shù)和減數(shù)的補(bǔ)碼相加來完成減法運(yùn)算。后將被減數(shù)和減數(shù)的補(bǔ)碼相加來完成減法運(yùn)算。 例如，例如，(69)10(26)10=?可以寫成可以寫成(69)10+(-26)10。利用利用(69)10的原碼和的原碼和(26)10的補(bǔ)碼相加，即可以得到正的補(bǔ)碼相加，即可以得到正確

28、的結(jié)果。確的結(jié)果。第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 必須注意兩個(gè)同符號(hào)的數(shù)相加時(shí)，結(jié)果不能超過規(guī)必須注意兩個(gè)同符號(hào)的數(shù)相加時(shí)，結(jié)果不能超過規(guī)定的數(shù)值范圍，否則產(chǎn)生溢出。定的數(shù)值范圍，否則產(chǎn)生溢出。 例如，兩個(gè)帶符號(hào)的數(shù)例如，兩個(gè)帶符號(hào)的數(shù)(01000001)2(十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)+65)與與(01000011)2(十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)+67)相加：相加： 01000001 + 01000011 10000100 再來看兩個(gè)負(fù)數(shù)再來看兩個(gè)負(fù)數(shù)(10001000)2和和(11101110)2的相加的相加情況。情況。 10001000 + 11101110 01110110 1第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 此外，在微處理機(jī)中還會(huì)遇到不帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算。此外，在微處理機(jī)中還會(huì)遇到不帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算。例如，兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)例如，兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)(11111101)2和和(00000011)2相加：相加： 11111101 + 00000011 00000000 1第第1章章 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 1.4.3 數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示 1. 數(shù)的定點(diǎn)表示法數(shù)的定點(diǎn)表示法 當(dāng)小數(shù)點(diǎn)固定在最高有效位的前面時(shí)，定點(diǎn)