單片機第0章 基礎(chǔ)知識

單片機原理及應(yīng)用第0章基礎(chǔ)知識1計算機中信息表示二進制數(shù)的概念十六進制數(shù)和八進制數(shù)進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換字符在計算機中的表示數(shù)值在計算機中的表示指令在計算機中的表示2二進制數(shù)的概念計算機中為什么使用二進制數(shù)？存儲易于實現(xiàn)在研發(fā)計算機時首先要解決的問題就是如何存儲數(shù)。如果使用十進制數(shù)，則意味著必須找到有十個易于識別狀態(tài)的電子器件，這種器件基本上沒有。相反，存在大量的有二個狀態(tài)的電子器件，例如三極管的導通和截止、磁介質(zhì)的磁化和未磁化、發(fā)光二極管的亮與不亮等。運算易于實現(xiàn)因為二進制運算規(guī)則少，例如二進制乘法規(guī)則只有2條（0*1＝0，1*1＝1），所以非常容易設(shè)計出運算電路傳送易于實現(xiàn)在A、B兩點連接一條導線，如果我們約定導線上有電壓表示1，沒有電壓表示0，就可以在A、B兩點傳送二進制數(shù)了3二進制數(shù)的概念二進制數(shù)0和1與電信號的對應(yīng)關(guān)系二進制數(shù)在計算機內(nèi)部的存儲與傳遞是通過電子器件輸出電平的高低來實現(xiàn)的正邏輯表示方式高電平表示1，低電平表示0計算機內(nèi)部均采用正邏輯表示負邏輯表示方式高電平表示0，低電平表示14二進制數(shù)的概念進制數(shù)位權(quán)1位二進制數(shù)只有二個狀態(tài)，只能表示0和1二個數(shù)量，大于1的數(shù)量采用多位二進制數(shù)表示例如：10（2），11（3），100（4），101（5），110（6），111（7），10000001（129）位權(quán)8431021011001010000127262524232221202158281802AB162161160小數(shù)部分的位權(quán)：10-1,10-2,10-3,….（十進制）2-1,2-2,2-3,2-4,…..（二進制）5二進制數(shù)的概念練習請根據(jù)各種進制數(shù)的位權(quán)定義，求出下列各種進制數(shù)對應(yīng)的十進制數(shù)（10101.101）2＝（）10（413.26）8＝（）10（8D.C）16＝（）108位最大二進制數(shù)對應(yīng)的十進制數(shù)是多少？16位最大二進制數(shù)對應(yīng)的十進制數(shù)是多少？6十六進制數(shù)為什么使用十六進制數(shù)？信息的二進制數(shù)表示太長，書寫和識別很容易產(chǎn)生錯誤。

例如：（129）10＝（10000001）2十六進制數(shù)與二進制數(shù)之間有簡單的對應(yīng)關(guān)系，易于書寫和識別，也容易相互轉(zhuǎn)換。十六進制數(shù)共有16個數(shù)符0～9，A，B，C，D，E，F(xiàn)十六進制數(shù)書寫規(guī)則在十六進制數(shù)后加H作為標識如果最高位是字母，為了區(qū)別，在前面加0例如：16H，9BH，0A8H，0FFH7十六進制數(shù)十六進制數(shù)與二進制數(shù)對應(yīng)關(guān)系十六進制共有16個數(shù)符，剛好與4位二進制數(shù)的個數(shù)一樣，所以每個十六進制數(shù)符與4位二進制數(shù)一一對應(yīng)。8十六進制數(shù)八進制與二進制的對應(yīng)關(guān)系與使用十六進制的理由一樣，偶爾也使用八進制八進制共有8個數(shù)符（0～7），剛好與3位二進制數(shù)的個數(shù)一樣，所以每個八進制數(shù)符與3位二進制數(shù)一一對應(yīng)。對應(yīng)關(guān)系八進制二進制

0000

1001

2010

3011

4100

5101

6110

71119二進制數(shù)應(yīng)用實例七段發(fā)光數(shù)碼管可以顯示數(shù)字0～9，控制信號由A～G引腳輸入，高電平亮，低電平滅假設(shè)A~G對應(yīng)著7位二進制數(shù)的最低位～最高位，請寫出控制數(shù)碼管分別顯示0~9的二進制編碼和十六進制編碼10二進制數(shù)應(yīng)用實例GFEDCBA001111113FH1000011006H210110115BH310011114FH4110011066H511011016DH611111017DH7000011107H811111117FH911011116FH11進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換所有進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的方法是：按位權(quán)展開，然后進行計算。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的方法（P12）十進制整數(shù)的轉(zhuǎn)換除2取余倒排十進制小數(shù)的轉(zhuǎn)換乘2取整順排（35.86）10＝

（100011.110111）212進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十六進制轉(zhuǎn)換為二進制以25D.BCH為例將每個十六進制位寫成對應(yīng)的4位二進制數(shù)

001001011101.10111100去掉最左邊和最右邊的全零即可

1001011101.10111113進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制轉(zhuǎn)換為十六進制以1101011011.10101為例整數(shù)部分從右向左每4位劃分為一小節(jié)，最高一節(jié)不足4位的話高位補零小數(shù)部分從左向右每4位劃分為一小節(jié)，最后一節(jié)不足4位的話低位補零0011′0101′1011.1010′1000將每一小節(jié)寫成對應(yīng)的十六進制數(shù)

35B.A8H14進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換八進制轉(zhuǎn)換為二進制以（256.14）8為例將每個八進制位寫成對應(yīng)的3位二進制數(shù)

010101110.001100去掉最左邊和最右邊的全零即可

10101110.001115進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制轉(zhuǎn)換為八進制以1101011011.10101為例整數(shù)部分從右向左每3位劃分為一小節(jié)，最高一節(jié)不足4位的話高位補零小數(shù)部分從左向右每3位劃分為一小節(jié)，最后一節(jié)不足4位的話低位補零001′101′011′011.101′010將每一小節(jié)寫成對應(yīng)的八進制數(shù)

（1533.52）816進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換八進制與十六進制之間的轉(zhuǎn)換以二進制作為橋梁，首先轉(zhuǎn)換為二進制，然后再由二進制轉(zhuǎn)換十進制轉(zhuǎn)換為八進制和十六進制方法一：采用與十進制轉(zhuǎn)換為二進制的方法，即整數(shù)部分采用除8（或16）取余倒排，小數(shù)部分采用乘8（或16）取整順排方法二：以二進制作為橋梁，首先轉(zhuǎn)換為二進制，然后再由二進制轉(zhuǎn)換為八進制或十六進制17進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換課堂練習完成P16習題0.1-0.218計算機中信息表示計算機中信息存儲的基本單位是字節(jié)（byte）

1個字節(jié)包含8個二進制位（8bit）1KB＝1024字節(jié)，1MB＝1024KB，1GB＝1024MB任何信息（數(shù)值、字符、圖像、指令等）在計算機中都是用1個字節(jié)或多個字節(jié)表示的，例如：英文字符編碼使用1個字節(jié)（ASCII碼），漢字編碼使用2個字節(jié)（GB2312、GBK）整型數(shù)用1，2，4個字節(jié)（短整型、整型、長整型）實型數(shù)用4，8字節(jié)（浮點型，雙精度型）19計算機中信息表示英文字符的二進制編碼（ASCII）20計算機中信息表示十進制數(shù)的二進制編碼方法一：將十進制數(shù)的各位分別用二進制編碼表示（BCD碼）。方法二：將十進制數(shù)整體轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，然后以適當?shù)木幋a表示（原碼，反碼，補碼）。方法一在一些特殊場合使用，計算機中數(shù)的編碼主要采用方法二。BCD碼8421碼21計算機中信息表示無符號整型數(shù)的二進制編碼即所有二進制位均用來表示數(shù)的大小無符號短整型（字符型）1個字節(jié)，表示數(shù)的范圍0～255無符號整型2個字節(jié)，表示數(shù)的范圍0～65535無符號長整型4個字節(jié)，表示數(shù)的范圍0～429496729522計算機中信息表示有符號整型數(shù)的二進制編碼用最高位表示符號，一般規(guī)定1表示負數(shù)有原碼、反碼、補碼三種編碼方式，一般用補碼表示8位有符號整型數(shù)原碼編碼規(guī)則最高位為符號位，其后7位表述數(shù)的絕對值大小例如[+10]原碼＝00001010B，[-10]原碼＝10001010B表示數(shù)的范圍-127～+127，數(shù)0有2個編碼：＋0（00H）和－0（80H）不滿足（+10）+（-10）＝0基本規(guī)則[+10]原碼+[-10]原碼＝00001010B+10001010B＝10010100B≠0的原碼23計算機中信息表示8位有符號整型數(shù)反碼編碼規(guī)則最高位為符號位如果是正數(shù)，則與原碼相同如果是負數(shù)，則除符號位外，其余各位是原碼的各位求反例如[+10]反碼＝00001010B，[-10]反碼＝11110101B表示數(shù)的范圍-127～+127，數(shù)0有2個編碼：＋0（00H）和－0（0FFH）24計算機中信息表示8位有符號整型數(shù)反碼滿足（+10）+（-10）＝0基本規(guī)則[+10]反碼+[-10]反碼＝00001010B+11110101B＝11111111B＝[-0]反碼不滿足（+10）+（－6）＝+4基本規(guī)則[+10]反碼+[-8]反碼＝00001010B+11111001B＝00000011B（舍棄最高位的進位）＝[+3]反碼≠[+4]反碼25計算機中信息表示8位有符號整型數(shù)補碼由以上分析可知，如果對負數(shù)的反碼加上1，則既滿足（+10）+（－10）＝0，又滿足（+10）+（－6）＝+4我們將負數(shù)的反碼加上1后形成的編碼稱為補碼補碼編碼規(guī)則最高位為符號位如果是正數(shù)，則與原碼相同如果是負數(shù)，則除符號位外，其余各位是原碼的各位求反然后加1令80H（10000000B）為－128的補碼26計算機中信息表示8位有符號整型數(shù)補碼例如[+10]補碼＝00001010B，[-10]補碼＝11110110B表示數(shù)的范圍-128～+127，所有編碼唯一補碼的真值表補碼012312712825325425500H01H02H03H7FH80H0FDH0FEH0FFH真值+0+1+2+3+127-128-3-2-127計算機中信息表示由補碼求真值的方法利用公式[x]原＝[[x]補]補求出原碼，在由原碼算出真值例：求補碼0BCH的真值寫出二進制：0BCH=>10111100除符號位外各位求反：=>11000011加1得原碼：=>11000100除符號位外，轉(zhuǎn)為十進制數(shù)：=>-6828計算機中信息表示課堂練習求-53的8位原碼、反碼、補碼？如果將9DH分別看作是原碼、反碼、補碼，則對應(yīng)的真值分別是多少？求-75的16位補碼？已知0B2C3H為16位的補碼，求其真值？16位補碼表示數(shù)的范圍是多少？29計算機中信息表示補碼的加減運算溢出問題運算結(jié)果超出了所對應(yīng)編碼的表示范圍稱為溢出。例如8位無符號整數(shù)200+90＝290>255，則運算結(jié)果產(chǎn)生溢出，結(jié)果肯定不正確。在不產(chǎn)生溢出的情況下[x]補+[y]補＝[x+y]補[x]補-[y]補＝[x]補+[-y]補＝[x-y]補[-y]補＝[y]補的變補＝將[y]補的所有位取反加1補碼加減運算產(chǎn)生溢出的判斷CY≠CY-130計算機中信息表示課堂練習完成P1