單片機(jī)原理及應(yīng)用第一章課件(基礎(chǔ)知識(shí))

1、本章共有五節(jié)，主要介紹：本章共有五節(jié)，主要介紹： 1.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述 .2 1.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近.14 1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域.19 1.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介.26 1.5 數(shù)制與碼制數(shù)制與碼制.321.1 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述1.1.1 1.1.1 電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu)電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu) 1946年年2月月15日日，第一臺(tái)電，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，這標(biāo)志問世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。的到來。ENIAC

2、ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100 KHz，但能在，但能在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成5000次加法運(yùn)次加法運(yùn)算。功耗算。功耗150kW，占地，占地170M2 ，造價(jià)，造價(jià)100萬美元萬美元 與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，有許多不足，但與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，有許多不足，但它它的問世開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，的問世開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元，對人對人類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響類的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響 。 匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮馮諾依曼諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。要的貢獻(xiàn)。1946年年6月，他又提出了月

3、，他又提出了“程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)”和和“二進(jìn)制運(yùn)算二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了的思想，進(jìn)一步構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。(EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代：代：電子管計(jì)算機(jī)；電子管計(jì)算機(jī)；晶體管計(jì)算機(jī)；晶體管計(jì)算機(jī)；集成電路計(jì)算機(jī)；集成電路計(jì)算機(jī)；大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

4、。超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮諾依曼提出的諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件硬件微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)主機(jī)）微處理器微處理器 (CPU)軟件軟件外圍設(shè)備外圍設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器 (內(nèi)存內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備外部設(shè)備輔助設(shè)備輔助設(shè)備 輸入設(shè)備輸入設(shè)備(鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、) 輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器(磁帶、磁盤、光盤磁帶、磁盤、光盤)輸入輸入/ /輸出接口輸出接口(PIO

5、、SIO、CTC、ADC、DAC) (I/O接口接口) 總線總線 (AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件( (操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷, ,監(jiān)控程序監(jiān)控程序) )應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件( (科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理) )程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言( (機(jī)器語言、匯編語言、高級語言機(jī)器語言、匯編語言、高級語言) )電源電路電源電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 1.1.2 1.1.2 微型計(jì)算機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài)微型計(jì)算機(jī)的組成及其應(yīng)用形態(tài)一、微型計(jì)算機(jī)的組成一、微型計(jì)算機(jī)的組成 1971 1971年年1 1月，月，INTELINTEL公司的公

6、司的特德特德霍夫在與日本商業(yè)通霍夫在與日本商業(yè)通訊公司合作研制臺(tái)式計(jì)算器訊公司合作研制臺(tái)式計(jì)算器時(shí)，將原始方案的十幾個(gè)芯時(shí)，將原始方案的十幾個(gè)芯片壓縮成三個(gè)集成電路芯片。片壓縮成三個(gè)集成電路芯片。其中的兩個(gè)芯片分別用于存其中的兩個(gè)芯片分別用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，另一芯片集另一芯片集成了運(yùn)算器和控制器成了運(yùn)算器和控制器及一些及一些寄存器，稱為寄存器，稱為微處理器微處理器（即（即Intel 4004Intel 4004）。）。4004微處理器微處理器 微處理器、存儲(chǔ)器加上微處理器、存儲(chǔ)器加上I/O接口電路組成微接口電路組成微型計(jì)算機(jī)型計(jì)算機(jī)。各部分通過地址總線（。各部分通過地址總線（AB

7、）、數(shù)）、數(shù)據(jù)總線（據(jù)總線（DB）和控制總線（）和控制總線（CB）相連。（三）相連。（三種總線的作用，數(shù)據(jù)總線寬度，地址總線寬種總線的作用，數(shù)據(jù)總線寬度，地址總線寬度）。度）。二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)二、微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種：從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種： 多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)）多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 將將CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和總線接口等接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟/硬盤硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系

8、統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)機(jī)）。（簡稱系統(tǒng)機(jī)）。工業(yè)工業(yè)PC機(jī)機(jī) 也屬于多板機(jī)。也屬于多板機(jī)。 單板機(jī)單板機(jī) 將將CPU芯片、芯片、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器芯片、芯片、I/O接口接口芯片和簡芯片和簡單的單的I/O設(shè)備設(shè)備（小鍵盤、（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序監(jiān)控程序（固化在（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡稱單板機(jī)）。稱單板機(jī)）。單板機(jī)單板機(jī)單板機(jī)的單板機(jī)的I/O設(shè)備簡單，軟件資

9、源設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微少，使用不方便。早期主要用于微型計(jì)算機(jī)原理的型計(jì)算機(jī)原理的教學(xué)教學(xué)及及簡單的測控簡單的測控系統(tǒng)系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。，現(xiàn)在已很少使用。 單片機(jī)單片機(jī) 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)機(jī)。 三種應(yīng)用形態(tài)的比較三種應(yīng)用形態(tài)的比較 ：單板機(jī)單板機(jī)單片機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)） 系統(tǒng)機(jī)系統(tǒng)機(jī)（桌面應(yīng)用桌面應(yīng)用）屬于通用計(jì)算機(jī)，主）屬于通用計(jì)算機(jī)，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動(dòng)化及輔助設(shè)計(jì)要應(yīng)用于

10、數(shù)據(jù)處理、辦公自動(dòng)化及輔助設(shè)計(jì)等廣泛領(lǐng)域。等廣泛領(lǐng)域。 單片機(jī)單片機(jī)（嵌入式應(yīng)用嵌入式應(yīng)用）屬于專用計(jì)算機(jī)，）屬于專用計(jì)算機(jī)，主要應(yīng)用于智能儀表、智能傳感器、智能家主要應(yīng)用于智能儀表、智能傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)備、汽車及軍事電子設(shè)備等電、智能辦公設(shè)備、汽車及軍事電子設(shè)備等應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)單片機(jī)體積小體積小、價(jià)格低價(jià)格低、可靠性高可靠性高，其非其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對于滿足嵌入式應(yīng)用需凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢。求具有獨(dú)特的優(yōu)勢。 1.2 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 1.2.1 1.2.1 單片機(jī)的發(fā)展過程單片機(jī)的發(fā)展過程

11、單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過程可分為三個(gè)主要階段：單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過程可分為三個(gè)主要階段： 單芯片微機(jī)形成階段單芯片微機(jī)形成階段 1976年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列單片機(jī)系列單片機(jī) 。8位位CPU、1K字節(jié)字節(jié)ROM、64字節(jié)字節(jié)RAM、27根根I/O線線和和1個(gè)個(gè)8位定時(shí)位定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器。 特點(diǎn)是特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍?。ú淮笥冢捍鎯?chǔ)器容量較小，尋址范圍?。ú淮笥?K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。 性能完善提高性能完善提高 1980年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列單片機(jī)：系列單片機(jī)：8位位CPU、4K字節(jié)

12、字節(jié)ROM、128字節(jié)字節(jié)RAM、4個(gè)個(gè)8位并口、位并口、1個(gè)全雙工串行口、個(gè)全雙工串行口、2個(gè)個(gè)16位定時(shí)位定時(shí)/計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器。尋址范圍器。尋址范圍64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。理器。 特點(diǎn)是特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出。現(xiàn)在，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在，MCS-51已已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種 。 特點(diǎn)是特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測控系統(tǒng)單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測控系統(tǒng)及設(shè)備

13、。及設(shè)備?！拔⒖刂破魑⒖刂破鳌钡姆Q謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)的稱謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。 1982年，年，Intel推出推出MCS-96系列單片機(jī)。系列單片機(jī)。 芯片內(nèi)集成：芯片內(nèi)集成：16位位CPU、8K字節(jié)字節(jié)ROM、232字字節(jié)節(jié)RAM、5個(gè)個(gè)8位并口、位并口、1個(gè)全雙工串行口、個(gè)全雙工串行口、2個(gè)個(gè)16位定時(shí)位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K。片上還有。片上還有8路路10位位ADC、1路路PWM輸出及高速輸出及高速I/O部件等。部件等。1.2.2 1.2.2 單片機(jī)產(chǎn)品近況單片機(jī)產(chǎn)品近況 ATMELATMEL公司融入公司融入FlashFlash存儲(chǔ)器技術(shù)的存儲(chǔ)器技術(shù)的AT89A

14、T89系列；系列； PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51、80C55280C552系列；系列； 華邦公司的華邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低價(jià)高速低價(jià)系列；系列； ADIADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列； LGLG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低壓高速低壓高速系列；系列； MaximMaxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（50MIPS50MIPS）系列；系列； CygnalCygnal公司的公司的C8051FC8051F系列高速系列高速SOCSOC單片機(jī)。

15、單片機(jī)。 80C5180C51系列系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)主流地位已經(jīng)形成，形成，近年來推出的近年來推出的與與80C5180C51兼容兼容的主要產(chǎn)品有：的主要產(chǎn)品有： 非非80C51結(jié)構(gòu)單片機(jī)新品結(jié)構(gòu)單片機(jī)新品不斷推出，給用戶不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間提供了更為廣泛的選擇空間 ，近年來推出的非，近年來推出的非80C51系列的主要產(chǎn)品有：系列的主要產(chǎn)品有：Intel的的MCS-96系列系列16位單片機(jī)位單片機(jī) ； Microchip的的PIC系列系列RISC單片機(jī)單片機(jī) ；TI的的MSP430F系列系列16位位低功耗低功耗單片機(jī)單片機(jī) 。1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)

16、及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1 1.3.1 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)的特點(diǎn) 近期推出的單片機(jī)產(chǎn)品，內(nèi)部集成有高速近期推出的單片機(jī)產(chǎn)品，內(nèi)部集成有高速I/OI/O口、口、ADCADC、PWMPWM、WDTWDT等部件，并在低電壓、低功耗、串行擴(kuò)展總線、等部件，并在低電壓、低功耗、串行擴(kuò)展總線、控制網(wǎng)絡(luò)總線和開發(fā)方式（如在系統(tǒng)編程控制網(wǎng)絡(luò)總線和開發(fā)方式（如在系統(tǒng)編程ISPISP）等方面）等方面都有了進(jìn)一步的增強(qiáng)。都有了進(jìn)一步的增強(qiáng)。 控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，其實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，其CPUCPU可以對可以對I/OI/O端口直接進(jìn)行端口直接進(jìn)行操作，操作，位操作

17、能力位操作能力更是其它計(jì)算機(jī)無法比擬的。另外，更是其它計(jì)算機(jī)無法比擬的。另外，由于由于CPUCPU、存儲(chǔ)器及、存儲(chǔ)器及I/OI/O接口接口集成在同一芯片內(nèi)集成在同一芯片內(nèi)，各部件，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)受干擾的影響較小受干擾的影響較小，且不，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機(jī)的易受環(huán)境條件的影響，所以單片機(jī)的可靠性非常高可靠性非常高。體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化 單片機(jī)芯片即是一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)芯片即是一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)，對于，對于批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機(jī)批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機(jī)品種間進(jìn)行

18、匹配選擇；同時(shí)還可以專門進(jìn)行芯片品種間進(jìn)行匹配選擇；同時(shí)還可以專門進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系；設(shè)計(jì)，使芯片的功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系；在單片機(jī)產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機(jī)引腳在單片機(jī)產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機(jī)引腳已減少到已減少到8個(gè)或更少。個(gè)或更少。從而使應(yīng)用系統(tǒng)的從而使應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、印制板減小、接插件減少、安裝簡單方便。安裝簡單方便。1.3.2 1.3.2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 智能儀器儀表智能儀器儀表 單片機(jī)用于各種儀器儀表，一方面提高單片機(jī)用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀了儀器儀表的使用功能

19、和精度，使儀器儀表智能化，同時(shí)還簡化了儀器儀表的硬件表智能化，同時(shí)還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、各種智能電氣測量儀表、智能傳感器智能傳感器等。等。機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)械技術(shù)、微電子機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)具有智能化特征的各種機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。的作用。典型產(chǎn)品如機(jī)

20、器人、數(shù)控機(jī)床、典型產(chǎn)品如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)包裝機(jī)、點(diǎn)鈔機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、打印機(jī)、自動(dòng)包裝機(jī)、點(diǎn)鈔機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等。等。實(shí)時(shí)工業(yè)控制實(shí)時(shí)工業(yè)控制單片機(jī)還可以用于各種物理量的采集與控單片機(jī)還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機(jī)方便地參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機(jī)作為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從不同的

21、智能算法，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如電電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動(dòng)生產(chǎn)線等等 。 分布式系統(tǒng)的前端模塊分布式系統(tǒng)的前端模塊 在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式測控系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。布式測控系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。在這類系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為分布式系在這類系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為分布式系統(tǒng)的前端采集模塊，系統(tǒng)具有統(tǒng)的前端采集模塊，系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉?dāng)?shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等一系列優(yōu)等一系列優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。家用電器

22、家用電器家用電器是單片機(jī)的又一重要應(yīng)用領(lǐng)家用電器是單片機(jī)的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔洗衣機(jī)、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。玩具等。 另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機(jī)、航天器等均有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。飛機(jī)、航天器等均有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等黑匣子等 。1.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介 1.4.1 1.4.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā) 正確無誤的正確無誤的硬件設(shè)

23、計(jì)硬件設(shè)計(jì)和良好的和良好的軟件功能設(shè)計(jì)軟件功能設(shè)計(jì)是一是一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。個(gè)實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。完成這一目標(biāo)完成這一目標(biāo)的過程稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)的過程稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。 單片機(jī)作為一片集成了微型計(jì)算機(jī)基本部件的集單片機(jī)作為一片集成了微型計(jì)算機(jī)基本部件的集成電路芯片，與通用微機(jī)相比，它自身沒有開發(fā)功能，成電路芯片，與通用微機(jī)相比，它自身沒有開發(fā)功能，必須借助開發(fā)機(jī)（一種特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）來完成如必須借助開發(fā)機(jī)（一種特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）來完成如下任務(wù)：下任務(wù)： 排除排除應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)的硬件故障硬件故障和和軟件錯(cuò)誤軟件錯(cuò)誤； 程序固化程序固化到內(nèi)部或外部

24、程序存儲(chǔ)器芯片中。到內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器芯片中。 指令的表示形式指令的表示形式指令是讓單片機(jī)執(zhí)行某種操作的命令指令是讓單片機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。在單片。在單片機(jī)中，指令按一定的順序以二進(jìn)制碼的形式存放于機(jī)中，指令按一定的順序以二進(jìn)制碼的形式存放于程序存儲(chǔ)器中。為了書寫、輸入和顯示方便，人們程序存儲(chǔ)器中。為了書寫、輸入和顯示方便，人們通常將二進(jìn)制的機(jī)器碼寫成十六進(jìn)制形式。通常將二進(jìn)制的機(jī)器碼寫成十六進(jìn)制形式。如，二進(jìn)制碼如，二進(jìn)制碼0000 0100B可以表示為可以表示為04H。04H所對應(yīng)的指令意義是累加器所對應(yīng)的指令意義是累加器A的內(nèi)容加的內(nèi)容加1。若寫成。若寫成INC A則要清楚得多，這就

25、是該指令的符號表示，則要清楚得多，這就是該指令的符號表示，稱為稱為符號指令符號指令。 匯編或編譯匯編或編譯 符號指令要轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的機(jī)器碼符號指令要轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的機(jī)器碼并存入計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，并存入計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，這種轉(zhuǎn)換稱為這種轉(zhuǎn)換稱為匯編。匯編。常用的匯編方法有三種：常用的匯編方法有三種：手工匯編；手工匯編；利用開發(fā)機(jī)的駐留匯編程序進(jìn)行匯編；利用開發(fā)機(jī)的駐留匯編程序進(jìn)行匯編；交叉匯編。交叉匯編?，F(xiàn)在人們還可以常常采用高級語言（如現(xiàn)在人們還可以常常采用高級語言（如C51）進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。這種方法具有周進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。這種方法具有周期短、移植和修改

26、方便的優(yōu)點(diǎn)，適合于較為復(fù)期短、移植和修改方便的優(yōu)點(diǎn)，適合于較為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)。雜系統(tǒng)的開發(fā)。1.4.2 1.4.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)傳統(tǒng)開發(fā)方式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)傳統(tǒng)開發(fā)方式 利用仿真器開發(fā)利用仿真器開發(fā)USB SST SST公司推出的公司推出的SST89C54SST89C54和和SST89C58SST89C58芯片芯片分別有分別有20KB20KB和和30KB30KB的的SuperFLASHSuperFLASH存儲(chǔ)器，利存儲(chǔ)器，利用這種存儲(chǔ)器可以進(jìn)行高速讀寫的特點(diǎn)，能用這種存儲(chǔ)器可以進(jìn)行高速讀寫的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程（夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISPISP）和在應(yīng)用編程）和在應(yīng)用編程（IAPIAP）功能

27、。首先在）功能。首先在PCPC機(jī)上完成應(yīng)用程序機(jī)上完成應(yīng)用程序的編輯、匯編（或編譯）、模擬運(yùn)行，然后的編輯、匯編（或編譯）、模擬運(yùn)行，然后實(shí)現(xiàn)目標(biāo)程序的串行下載實(shí)現(xiàn)目標(biāo)程序的串行下載。1.4.3 1.4.3 單片機(jī)開發(fā)方式的發(fā)展單片機(jī)開發(fā)方式的發(fā)展 Microchip Microchip公司推出的公司推出的RISCRISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)PIC16F87XPIC16F87X中內(nèi)置有在線調(diào)試器中內(nèi)置有在線調(diào)試器ICDICD（In-In-Circuit ProgrammingCircuit Programming）功能；）功能； 該公司還配置了具有該公司還配置了具有ICSPICSP（In-Ci

28、rcuit In-Circuit Serial ProgrammingSerial Programming）功能的簡單仿真器）功能的簡單仿真器和燒寫器。通過和燒寫器。通過PCPC機(jī)串行電纜就可以完成機(jī)串行電纜就可以完成對目標(biāo)系統(tǒng)的仿真調(diào)試對目標(biāo)系統(tǒng)的仿真調(diào)試 。1.5 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ) 一一. 二進(jìn)制二進(jìn)制NB 兩個(gè)數(shù)碼：兩個(gè)數(shù)碼：0、1, 逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一例例 1101.101B=123+122+021+120+12-1+12-3 加權(quán)展開式以加權(quán)展開式以2為基數(shù)，各位系數(shù)為為基數(shù)，各位系數(shù)為0、1一般表達(dá)式：一般表達(dá)式： NB = bn-12n-1 + bn-22n-2 +b0

29、20 +b-12-1+ 1.5.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制 二二. 十六進(jìn)制十六進(jìn)制NH 十六個(gè)數(shù)碼十六個(gè)數(shù)碼09、AF，逢十六進(jìn)一，逢十六進(jìn)一例：例：DFC.8H=13162 +15161 +12160 +816-1 展開式以十六為基數(shù)，各位系數(shù)為展開式以十六為基數(shù)，各位系數(shù)為09，AF一般表達(dá)式：一般表達(dá)式：NH=hn-116n-1+hn-216n-2+h0160+h-116-1 + 1. 十進(jìn)制十進(jìn)制ND有十個(gè)數(shù)碼有十個(gè)數(shù)碼09、逢十進(jìn)一、逢十進(jìn)一十進(jìn)制用于計(jì)算機(jī)輸入輸出，人機(jī)交互十進(jìn)制用于計(jì)算機(jī)輸入輸出，人機(jī)交互三三. 進(jìn)位計(jì)數(shù)制小結(jié)：進(jìn)位計(jì)數(shù)制小結(jié)： 2. 兩個(gè)數(shù)碼兩個(gè)數(shù)碼:0、1,

30、逢二進(jìn)一逢二進(jìn)一二進(jìn)制為機(jī)器中的數(shù)據(jù)形式二進(jìn)制為機(jī)器中的數(shù)據(jù)形式 3. 十六個(gè)數(shù)碼十六個(gè)數(shù)碼:09, AF, 逢十六進(jìn)一逢十六進(jìn)一十六進(jìn)制用于表示二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制用于表示二進(jìn)制數(shù) 不同進(jìn)位制數(shù)以下標(biāo)或后綴區(qū)別不同進(jìn)位制數(shù)以下標(biāo)或后綴區(qū)別,十進(jìn)制數(shù)可不帶下標(biāo)十進(jìn)制數(shù)可不帶下標(biāo)如如:101、101D、101B、101H、101H1.5.2 不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 先展開，然后按照十進(jìn)制運(yùn)算法則求和。舉例先展開，然后按照十進(jìn)制運(yùn)算法則求和。舉例：一一. 二、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)二、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 進(jìn)位計(jì)數(shù)制的一般表達(dá)式：進(jìn)位計(jì)數(shù)制的一般表達(dá)式： Nr=an-1

31、rn-1+an-2rn-2+ +a1r1a0r0a-1r-1a-mr-m將將 r1進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)換成進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)換成 r2進(jìn)制的數(shù)：進(jìn)制的數(shù)：先展開，然后按先展開，然后按r2進(jìn)制的運(yùn)算法則求和計(jì)算進(jìn)制的運(yùn)算法則求和計(jì)算DFC.8H=13162+15161+12160+816-1 = 3580.51011.1010B=123+121+120+12-1+12-3=11.625 二二. 二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 3AF.2H = 0011 1010 1111.0010 = 1110101111.001B 3 A F 2 10111000.0101B = 1011 1000.

32、 0101= 1111101.11B =0111 1101.1100 = 7D.CH 7 D CB8.5H ，四位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。舉例：，四位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)。舉例：三三.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù) 1.整數(shù)轉(zhuǎn)換法整數(shù)轉(zhuǎn)換法“除除2取余取余” 從低位排向高位。舉例從低位排向高位。舉例：(1) 39轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)39 = 100111B 2 39 1 （ b0） 2 19 1 （ b1） 2 9 1 （ b2） 2 4 0 （ b3） 2 2 0 （ b4） 2 1 1 （ b5） 0 (2) 208轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制

33、數(shù) 208 =D0H16 208 余余 016 13 余余 13 = DH 0 2. 小數(shù)轉(zhuǎn)換法小數(shù)轉(zhuǎn)換法：“乘基取整乘基取整”：從最高位排到最低：從最高位排到最低位。舉例位。舉例：0.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 0.625 2 1.25 1 (b-1)0.25 2 0.5 0 (b-2) 2 1.0 1 (b-3) 0.625 = 0.101B1.5.3 帶符號數(shù)的表示方法帶符號數(shù)的表示方法 機(jī)器數(shù)：機(jī)器中數(shù)的表示形式機(jī)器數(shù)：機(jī)器中數(shù)的表示形式 真值：真值： 機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值一一. 機(jī)器數(shù)與真值機(jī)器數(shù)與真值 舉例舉例: :一個(gè)一個(gè)8 8位機(jī)器數(shù)與它的真值對

34、應(yīng)關(guān)系如下：位機(jī)器數(shù)與它的真值對應(yīng)關(guān)系如下： 真值：真值：X1= +84= +1010100X1= +84= +1010100B B X2= -84=X2= -84= -1010100-1010100B B 機(jī)器數(shù)：機(jī)器數(shù)： X1X1機(jī)機(jī)= 01010100 X2= 01010100 X2機(jī)機(jī)= 11010100= 11010100 機(jī)器中，數(shù)的符號用機(jī)器中，數(shù)的符號用“0”0”、“1” 1” 表示。表示。 最高位作符號位，最高位作符號位，“0”0”表示表示“+ +”,“1”,“1”表示表示“-”-” 最高位為符號位，最高位為符號位，0 0表示表示 “ “+”+”，1 1表示表示“” 數(shù)值位與

35、真值數(shù)值位相同數(shù)值位與真值數(shù)值位相同例例 8位原碼機(jī)器數(shù)：位原碼機(jī)器數(shù)： 真值：真值：x1= +1010100B x2=-1010100B 機(jī)器數(shù)：機(jī)器數(shù)：x1原原 = 01010100 x2原原=11010100B 原碼表示簡單直觀原碼表示簡單直觀, ,但但 0 0的表示不唯一，加減運(yùn)算復(fù)雜的表示不唯一，加減運(yùn)算復(fù)雜有符號數(shù)通常使用三種表示方法：有符號數(shù)通常使用三種表示方法：二二. 原碼原碼 正數(shù)的反碼與原碼表示相同正數(shù)的反碼與原碼表示相同 負(fù)數(shù)反碼符號位為負(fù)數(shù)反碼符號位為 1 1，數(shù)值位為原碼數(shù)值各位取反，數(shù)值位為原碼數(shù)值各位取反三三. 反碼反碼 x= -4 x= -4 ： xx原原=10

36、000100 =10000100 x x反反=11111011=11111011例例 求求 8位原碼機(jī)器數(shù)位原碼機(jī)器數(shù)： x= +4 x= +4 ： xx原原=00000100=00000100 xx反反=00000100=00000100四四. 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同 負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的符號位為負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的符號位為1 1，數(shù)值位等于反碼加，數(shù)值位等于反碼加1 1例：求例：求 8位補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)：位補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)：x=+4x=+4：xx原原=x=x反反=x=x補(bǔ)補(bǔ)=00000100=00000100 x=-4x=-4： xx原原=10000100=10000100 xx反反=

37、11111011=11111011 xx補(bǔ)補(bǔ)=11111100=11111100 補(bǔ)碼表示的優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)碼表示的優(yōu)點(diǎn)：0 0的表示唯一，加減運(yùn)算方便，用加法代替減法的表示唯一，加減運(yùn)算方便，用加法代替減法數(shù)的補(bǔ)碼與數(shù)的補(bǔ)碼與“模?！庇嘘P(guān)有關(guān), ,即與計(jì)數(shù)系統(tǒng)的量程有關(guān)即與計(jì)數(shù)系統(tǒng)的量程有關(guān)當(dāng)當(dāng)X0X0，XX補(bǔ)補(bǔ)= = 模模- -X X舉例：鐘表對時(shí)：舉例：鐘表對時(shí)：設(shè)時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)時(shí)鐘系統(tǒng)“模?！睘闉?212，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為7 7點(diǎn)整點(diǎn)整8 8位二進(jìn)制數(shù)的模為位二進(jìn)制數(shù)的模為 2 28 8 = 256 = 256 ，求，求8 8位補(bǔ)碼時(shí)位補(bǔ)碼時(shí)當(dāng)當(dāng)X 0 X 0 ， X 補(bǔ)補(bǔ)= 2= 28 8

38、 - -X = 256-= 256-X= 255-= 255-X+1+1 = =X 反碼反碼 + 1 + 1 9+-29+-2補(bǔ)補(bǔ) = 9 + 10 = 7 + 12 = 7 (= 9 + 10 = 7 + 12 = 7 (舍棄模舍棄模) )8 8位機(jī)器數(shù)表示的真值位機(jī)器數(shù)表示的真值8 位機(jī)器數(shù)位機(jī)器數(shù)有符號數(shù)有符號數(shù)十六進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制無符號數(shù)無符號數(shù)原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼00017F80FEFF00000000000000010111111110000000111111101111111101127128254255+0+1+127- 0-126-127+0+1+127- 127

39、- 1- 0+0+1+127-128- 2- 1五五. 機(jī)器數(shù)與真值之間的轉(zhuǎn)換機(jī)器數(shù)與真值之間的轉(zhuǎn)換 1) 1)X1= +127X1= +127，X2= -127X2= -127，求，求XX原原 、XX補(bǔ)補(bǔ) X1X1原原=X1=X1補(bǔ)補(bǔ)= 01111111=7FH= 01111111=7FH X2 X2原原= 11111111=FFH= 11111111=FFH X2 X2補(bǔ)補(bǔ)= 10000001=81H = 10000001=81H 1. 1. 真值真值機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) 2) 2)X1= +255X1= +255，X2= -255 X2= -255 ，求，求XX原原 、XX補(bǔ)補(bǔ) X1X1原原=X

40、1=X1補(bǔ)補(bǔ)= 0000000011111111=00FFH= 0000000011111111=00FFH X2 X2原原= 1000000011111111=80FFH= 1000000011111111=80FFH X2 X2補(bǔ)補(bǔ)= 1111111100000001=FF01H= 1111111100000001=FF01H 1) 1) X1X1原原= 59H= 59H，X2X2原原= D9H= D9H，求真值？，求真值？ X1X1原原= =X1X1原原= =2. 2. 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)真值真值 注意機(jī)器數(shù)表示（原碼、補(bǔ)碼）注意機(jī)器數(shù)表示（原碼、補(bǔ)碼） 注意機(jī)器數(shù)符號位注意機(jī)器數(shù)符號位010

41、11001010110011101100111011001 X1= +X1= +10110011011001B B=+89D X2= -1011001=+89D X2= -1011001B B=-89D=-89D 2) 2) X1X1補(bǔ)補(bǔ)= 59H = 59H ，X2X2補(bǔ)補(bǔ)= D9H= D9H，求真值，求真值 X1=+1011001X1=+1011001B B=+89D X2=-0100111=+89D X2=-0100111B B=-39D=-39D1.5.4 1.5.4 運(yùn)算方法運(yùn)算方法 原則：向高位擴(kuò)展，真值不變。原則：向高位擴(kuò)展，真值不變。 方法：用原補(bǔ)碼數(shù)的符號位填充擴(kuò)展的高位，即

42、符號擴(kuò)展。方法：用原補(bǔ)碼數(shù)的符號位填充擴(kuò)展的高位，即符號擴(kuò)展。例：將下列例：將下列8 8位字長的有符號補(bǔ)碼數(shù)擴(kuò)展為位字長的有符號補(bǔ)碼數(shù)擴(kuò)展為1616位。位。 X1=01000101B=45HX1=01000101B=45H X2=11001010B=AAH X2=11001010B=AAH 解：解： X1=0000000001000101B=0045H X1=0000000001000101B=0045H X2=1111111111001010B=FFAAHX2=1111111111001010B=FFAAH一一. . 有符號補(bǔ)碼數(shù)的字長擴(kuò)展有符號補(bǔ)碼數(shù)的字長擴(kuò)展 1. 1.加法運(yùn)算：加法運(yùn)算

43、：X+YX+Y補(bǔ)補(bǔ)=X=X補(bǔ)補(bǔ)+Y+Y補(bǔ)補(bǔ) 二二. .有符號補(bǔ)碼數(shù)的有符號補(bǔ)碼數(shù)的加減運(yùn)算加減運(yùn)算符號作為數(shù)值直接參與運(yùn)算符號作為數(shù)值直接參與運(yùn)算, ,變減法為加法運(yùn)算變減法為加法運(yùn)算例例X1=+13X1=+13，Y1=+6Y1=+6，X2=-13X2=-13，Y2=-6Y2=-6，求，求X1+Y1X1+Y1、X2+Y2X2+Y2解：求解：求X1X1補(bǔ)、補(bǔ)、 Y1Y1補(bǔ)、補(bǔ)、X2X2補(bǔ)、補(bǔ)、Y2Y2補(bǔ)補(bǔ)0000110100001101+13+13補(bǔ)補(bǔ) 1111001111110011 -13 -13補(bǔ)補(bǔ) + + 00000110 00000110 +6+6補(bǔ)補(bǔ) + 11111010 + 111

44、11010 -6 -6補(bǔ)補(bǔ) 00010011 00010011 +19 +19補(bǔ)補(bǔ) 1 11101101 -191 11101101 -19補(bǔ)補(bǔ)進(jìn)位為模，舍棄進(jìn)位為模，舍棄進(jìn)位為模，舍棄進(jìn)位為模，舍棄1111111011111110 -2 -2補(bǔ)補(bǔ) 1 00000010 +21 00000010 +2補(bǔ)補(bǔ)例：例：X1= +6X1= +6，Y1= +8Y1= +8，X2= -6X2= -6，Y2= -8Y2= -8，求，求X1-Y1X1-Y1、X2-Y2X2-Y2解：先求解：先求X1X1補(bǔ)補(bǔ)、 X2X2補(bǔ)補(bǔ)、 - -Y1Y1補(bǔ)補(bǔ)、 - -Y2Y2補(bǔ)補(bǔ)求補(bǔ)求補(bǔ) X1X1補(bǔ)補(bǔ)= 00000110=

45、00000110 X2X2補(bǔ)補(bǔ)= 11111010 = 11111010 Y1Y1補(bǔ)補(bǔ)= 00001000 = 00001000 Y2Y2補(bǔ)補(bǔ)= 11111000= 11111000變補(bǔ)變補(bǔ) -Y1-Y1補(bǔ)補(bǔ)=11111000=11111000-Y2-Y2補(bǔ)補(bǔ)= 00001000= 000010002.2.減法運(yùn)算：減法運(yùn)算：X-YX-Y補(bǔ)補(bǔ)=X=X補(bǔ)補(bǔ)-Y-Y補(bǔ)補(bǔ)=X=X補(bǔ)補(bǔ)+-Y+-Y補(bǔ)補(bǔ)00000110 00000110 +6+6補(bǔ)補(bǔ) 11111010 -611111010 -6補(bǔ)補(bǔ) + + 11111000 11111000 -(+8)-(+8)補(bǔ)補(bǔ) + 00001000 + 0000

46、1000 -(-8) -(-8)補(bǔ)補(bǔ)10100000 16010100000 160 1 1 10001100140進(jìn)位為模，舍棄進(jìn)位為模，舍棄1. 1. 字長的擴(kuò)展：擴(kuò)展的高位用字長的擴(kuò)展：擴(kuò)展的高位用0 0填充，即零擴(kuò)展填充，即零擴(kuò)展 2. 2. 加法運(yùn)算：直接相加加法運(yùn)算：直接相加 3. 3. 減法運(yùn)算：變補(bǔ)相加減法運(yùn)算：變補(bǔ)相加例：例：X= 150= 96= 150= 96H，Y= 10= 0= 10= 0AH，計(jì)算，計(jì)算X+ +Y= =？X- -Y= =？三三. . 無符號數(shù)的運(yùn)算無符號數(shù)的運(yùn)算1001011015010010110

47、150+ + 0000101000001010 + 10+ 10 + 11110110+ 11110110 - 10- 10 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) 無符號數(shù)無符號數(shù) 補(bǔ)碼補(bǔ)碼1001011010010110 150150 -106 -106 0000101000001010 + 10+ 10 + +10+ +10 10100000 10100000 160160 -96 -96 但無符號數(shù)與補(bǔ)碼的運(yùn)算是否溢出的判斷方法不同但無符號數(shù)與補(bǔ)碼的運(yùn)算是否溢出的判斷方法不同計(jì)算機(jī)中有符號數(shù)補(bǔ)碼與無符號數(shù)的加減運(yùn)算方法相計(jì)算機(jī)中有符號數(shù)補(bǔ)碼與無符號數(shù)的加減運(yùn)算方法相同：同：加法直接相加

48、，減法變補(bǔ)相加。加法直接相加，減法變補(bǔ)相加。例：例：X=74=4AH，Y=216=D8H，求，求 X+Y=？X-Y= =？01001010 01001010 74 74 01001010 01001010 74 74 + 11011000+ 11011000 + 216+ 216 + 00101000+ 00101000 - 216- 216 1 1 0010001000100010 34 0 34 0 0111001001110010 114 114 加法有進(jìn)位，結(jié)果應(yīng)為加法有進(jìn)位，結(jié)果應(yīng)為290290；減法無進(jìn)位時(shí)有借位，有；減法無進(jìn)位時(shí)有借位，有進(jìn)位時(shí)，實(shí)際無借位；進(jìn)位時(shí)，實(shí)際無借位；三

49、. 溢出（運(yùn)算結(jié)果超出范圍）的判斷溢出（運(yùn)算結(jié)果超出范圍）的判斷1 1無符號無符號數(shù)溢出判斷數(shù)溢出判斷最高位是否產(chǎn)生進(jìn)位或借位最高位是否產(chǎn)生進(jìn)位或借位 8 8位無符號數(shù)表示范圍：位無符號數(shù)表示范圍：0 0255255計(jì)算機(jī)用進(jìn)位標(biāo)志位計(jì)算機(jī)用進(jìn)位標(biāo)志位Cy來判斷無符號數(shù)是否溢出：來判斷無符號數(shù)是否溢出：數(shù)據(jù)加數(shù)據(jù)加/ /減最高位產(chǎn)生進(jìn)位減最高位產(chǎn)生進(jìn)位/ /借位時(shí)，借位時(shí)，Cy=1Cy=1；否則；否則Cy=0Cy=0解：解：X1X1補(bǔ)補(bǔ)=2DH=2DH，Y1Y1補(bǔ)補(bǔ)=2EH=2EH，X2X2補(bǔ)補(bǔ)=5AH=5AH，Y2Y2補(bǔ)補(bǔ)=6BH=6BH0010110100101101+45+45補(bǔ)補(bǔ) 01

50、01101001011010 + 90+ 90補(bǔ)補(bǔ) + + 0010111000101110 +46+46補(bǔ)補(bǔ) + 01101011+ 01101011 +107+107補(bǔ)補(bǔ) 0 010110110 01011011+91+91補(bǔ)補(bǔ) 0 110001010 11000101 -58 -58 補(bǔ)補(bǔ)例：例：X1=+45X1=+45，Y1=+46Y1=+46，X2=+90X2=+90，Y2=+107Y2=+107，求，求 X1+Y1X1+Y1、X2+Y2X2+Y2 2有符號數(shù)補(bǔ)碼溢出判斷有符號數(shù)補(bǔ)碼溢出判斷符號位和最高數(shù)值位進(jìn)符號位和最高數(shù)值位進(jìn)位是否相同位是否相同 同號數(shù)相加或異號數(shù)相減時(shí)，可能產(chǎn)

51、生溢出同號數(shù)相加或異號數(shù)相減時(shí)，可能產(chǎn)生溢出 正確，無溢出正確，無溢出 結(jié)果變負(fù)，有溢出結(jié)果變負(fù)，有溢出正數(shù)相加：同時(shí)無進(jìn)位正數(shù)相加：同時(shí)無進(jìn)位 CyCy6 6 =Cy=Cy7 7=0=0，則無溢出；，則無溢出；不同時(shí)有進(jìn)位不同時(shí)有進(jìn)位 CyCy6 6 Cy Cy7 7 則有溢出，結(jié)果出錯(cuò)則有溢出，結(jié)果出錯(cuò)計(jì)算機(jī)用溢出標(biāo)志位計(jì)算機(jī)用溢出標(biāo)志位 OV 來判斷補(bǔ)碼是否溢出來判斷補(bǔ)碼是否溢出 邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系： OV= Cy= Cy6 6 Cy Cy7 7 補(bǔ)碼加補(bǔ)碼加/ /減產(chǎn)生溢出時(shí)，減產(chǎn)生溢出時(shí)， OV=1=1，否則，否則 OV=0=0例：例：X1=-5, Y1=-2X1=-5, Y1=-2，X2=-105,Y2=-91,X2=-105,Y2=-91,求求X1+Y1X1+Y1、X2+Y2X2+Y2解：解： 1111101111111011-5-5補(bǔ)補(bǔ)1001011110010111-105-10