《單片機原理與應用河南省規(guī)》（鄭二杰） 模塊二 認識數(shù)制和編碼

單片機原理與應用指導老師：xxx01020304認識單片機認識數(shù)制和編碼認識單片機的內(nèi)部組成認識單片機的存儲器目錄contents05認識時鐘電路和復位電路06認識指令格式和尋址方式07認識51系列單片機指令系統(tǒng)08091011認識三種程序結(jié)構認識中斷系統(tǒng)認識定時/計數(shù)器認識LED數(shù)碼管顯示器目錄contents12認識LCD液晶顯示器13認識鍵盤接口技術14認識單片機數(shù)模轉(zhuǎn)換技術02認識數(shù)制和編碼簽到掃碼下載文旌課堂APP掃碼簽到（202X.X.XXX:XX至202X.X.XXX:XX）簽到方式教師通過“文旌課堂APP”生成簽到二維碼，并設置簽到時間，學生通過“文旌課堂APP”掃描“簽到二維碼”進行簽到。。模塊導讀單片機中的數(shù)據(jù)和信息都是以二進制編碼形式表示的，與我們?nèi)粘Ｉ钪惺煜さ氖M制并不相同，因此掌握單片機數(shù)制和編碼是學習單片機原理與應用的基礎。本模塊將帶領大家認識數(shù)制和編碼。模塊導讀知識目標掌握數(shù)制的表示形式。掌握數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法。了解計算機中數(shù)的表示形式。了解BCD碼、ASCII碼的表示形式。能力目標能夠正確完成十進制數(shù)與二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。能夠正確完成二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。能夠正確完成原碼、反碼、補碼之間的轉(zhuǎn)換。能夠熟練使用BCD碼、ASCII碼。模塊導讀素質(zhì)目標加強實踐練習，掌握一定的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。具備勇于創(chuàng)新、虛心好學的品質(zhì)。養(yǎng)成自主學習、協(xié)作學習、探究學習的意識。模塊實訓——使用“計算器”進行數(shù)制轉(zhuǎn)換一、實訓描述目前人們通用的數(shù)制是十進制，但使用十進制并非是天經(jīng)地義的，它只不過是來源于遠古時代用十指記數(shù)的一種約定俗成的習慣。事實上，在我們生活中也有使用非十進制的實例，如日期、時間的表示等。計算機出現(xiàn)以后，基于計算機本身的硬件結(jié)構，多采用二進制來表示和存儲數(shù)據(jù)，但由于二進制位數(shù)較長，書寫、閱讀和記憶都不方便，因此又出現(xiàn)了十六進制。而計算機與人的信息交換又多用十進制，因此，熟悉計算機中的常用數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換十分重要。二、實訓步驟（詳情參照教材）三、實訓思考（詳情參照教材）模塊導航01數(shù)制02數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換03計算機中數(shù)的表示04編碼Part01數(shù)制數(shù)制二進制十進制八進制十六進制數(shù)制是指數(shù)的制式，是用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則（進位）來表示數(shù)值的一種科學方法。人們常用的數(shù)制有十進制、二進制、八進制和十六進制等。數(shù)制指數(shù)制中每一固定位置對應的單位值（常數(shù)），其值等于以基數(shù)為底，以數(shù)字符號所處位置的序號為指數(shù)的整數(shù)次冪。其中，各數(shù)字符號所處位置的序號計法：以小數(shù)點為基準，整數(shù)部分自右向左遞增，依次為0、1、2、

；小數(shù)部分自左向右遞減，依次為-1、-2

、…

。例如，在十進制中，整數(shù)部分自右向左第3位的權為102

，即100。1)基數(shù)位權2)無論使用哪一種數(shù)制，數(shù)值的表示都包含以下兩個基本要素。一種數(shù)制允許使用的計數(shù)符號（或稱數(shù)碼）的個數(shù)。一般而言，r進制的基數(shù)為r，即可供使用的計數(shù)符號有r個，分別為0～r-1

，每個數(shù)位計滿r就向其高位進1，即“逢r進一”。數(shù)制一個r進制數(shù)，它所用的計數(shù)符號有r個，它的基數(shù)為r，用

rk表示第k位的位權，因此，r進制數(shù)可以按權展開為一般情況下，可以在數(shù)字的后面用特定的字母表示該數(shù)的進制：D表示十進制（D可省略）；B表示二進制；O表示八進制；H表示十六進制。例如，二進制數(shù)101110表示為101110B。提示1.1十進制十進制數(shù)的特征：（1）十進制所采用的計數(shù)符號有10個，即0、1、2、

、9。（2）基數(shù)為10。（3）逢十進一，借一當十。例如，十進制數(shù)125.36按權展開為1.2二進制二進制數(shù)的特征：（1）二進制所采用的計數(shù)符號有2個，即0和1。（2）基數(shù)為2。（3）逢二進一，借一當二。例如，二進制數(shù)1101按權展開為1.2二進制人們習慣用十進制計數(shù)，而計算機則采用二進制計數(shù)，這是由于二進制在計算機設備中易于實現(xiàn)，計算規(guī)則簡單，且易應用于邏輯代數(shù)（真和假）。在單片機中，所有信息（包括數(shù)值、字符、漢字、指令等）的存儲、處理與傳送都是采用二進制的形式。二進制數(shù)中只有“0”和“1”兩個計數(shù)符號，利用二進制數(shù)進行操作和運算比較符合機器的特點，運算簡單、可靠性高、易于實現(xiàn)，但是閱讀與書寫比較復雜。二進制數(shù)的運算規(guī)則如下表所示。知識連接1.3八進制八進制數(shù)的特征：（1）八進制所采用的計數(shù)符號有8個，即0、1、2、

、7。（2）基數(shù)為8。（3）逢八進一，借一當八。例如，八進制數(shù)7251按權展開為1.4十六進制十六進制數(shù)的特征：（1）十六進制所采用的計數(shù)符號有16個，即0～9、A、B、C、D、E和F。（2）基數(shù)為16。（3）逢十六進一，借一當十六。例如，十六進制數(shù)D27A按權展開為Part02數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換2.1十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)1）整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換2）小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“除基取余法”，方法如下。將十進制數(shù)的整數(shù)部分反復除以基數(shù)r，將每次得到的商作為被除數(shù)，并取得相應的余數(shù)，直到商為0。將每次得到的余數(shù)按所得順序的相反順序排列，即為轉(zhuǎn)換后的r進制整數(shù)。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用“乘基取整法”，方法如下。將十進制數(shù)的小數(shù)部分反復乘以基數(shù)r，將每次乘積的小數(shù)部分作為被乘數(shù)，并取得相應的整數(shù)部分，直到乘積的小數(shù)部分為0。將每次得到的整數(shù)部分按先后順序排列在小數(shù)點后，即為轉(zhuǎn)換后的r進制小數(shù)。2.1十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)將69.625D轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)?！纠?-1】2.1十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)將69.625D轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)。【例2-1】2.1十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)將69.625D轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)。【例2-1】有些十進制小數(shù)不能精確地轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)，即無法使乘積的小數(shù)部分得到0，此時根據(jù)精度要求保留到相應的小數(shù)位即可。提示2.2二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)將二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)按權展開，然后各項相加，即可得到相應的十進制數(shù)。將非十進制數(shù)1011.11B、154.01O、1CB.DH轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)?！纠?-2】2.3二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間存在特殊的關系：81=23

、161=24

，即1位八進制數(shù)對應3位二進制數(shù)，1位十六進制數(shù)對應4位二進制數(shù)，表2-2列出了它們之間的對應關系。表2-2二進制數(shù)、八進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的對應關系2.3二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換表2-2二進制數(shù)、八進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的對應關系（續(xù)）2.3二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1．二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)從小數(shù)點開始向左右兩邊每3位并為一組，對應1位八進制數(shù)，不足3位時補0即可。2．二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)從小數(shù)點開始向左右兩邊每4位并為一組，對應1位十六進制數(shù)，不足4位時補0即可。3．八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)把每1位八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應的3位二進制數(shù)。4．十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)把每1位十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應的4位二進制數(shù)。2.3二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換將1101101.0101B轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)和十六進制數(shù)?！纠?-3】2.3二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換將207.54O和E4.2AH轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。【例2-4】Part03計算機中數(shù)的表示計算機中數(shù)的表示帶符號數(shù)：用最高位作為符號位，且用0表示正數(shù)，用1表示負數(shù)，其一般形式如下。無符號數(shù)：沒有符號位，全部的有效位都用來表示數(shù)的大小，其一般形式如下。計算機中數(shù)的表示如果十六進制數(shù)的最高位是A～F某一位，還需要在其前面加一個數(shù)字“0”，以便于程序編譯。提示由于帶符號數(shù)較為常用，下面我們重點介紹帶符號數(shù)的表示形式。帶符號數(shù)在計算機中的表示形式主要有原碼、反碼和補碼。要了解原碼、反碼和補碼，首先要了解機器數(shù)和真值的概念。機器數(shù)：一個二進制數(shù)連同符號位在內(nèi)作為一個數(shù)。真值：機器數(shù)的實際數(shù)值。3.1原碼原碼表示時，最高位為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)，后7位為二進制數(shù)的數(shù)值位，數(shù)值位與真值數(shù)值位相同，通常用[X]原表示。求+115和-115的原碼（設機器數(shù)的位數(shù)是8）?！纠?-5】【解】

[+115]原

=

01110011B；[-115]原

=

11110011B由于[+0]原

=

00000000B，而[-0]原

=

10000000B，所以數(shù)0的原碼不唯一。8位二進制原碼能表示的范圍是：-127～+127。提示3.2反碼反碼表示時，正數(shù)的反碼與原碼表示相同；負數(shù)的反碼，其符號位為1，數(shù)值位為原碼數(shù)值各位取反。反碼通常用[X]反表示。求+103、-103的反碼?！纠?-6】【解】

當X

=

+103時，[X]原

=

01100111B，則[X]反

=

[X]原

=

01100111B當X

=

-103時，[X]原

=

11100111B，則[X]反

=

10011000B3.3補碼補碼表示時，正數(shù)的補碼與原碼相同；負數(shù)的補碼，其符號位為1，數(shù)值位等于反碼加1，即[X]補

=

[X]反

+1。求+73、-73的反碼?！纠?-7】【解】

[+73]補

=

[+73]原

=

01001001B[?73]補

=

[?73]反

+1

=

10110110

+

1

=

10110111BPart04編碼4.1BCD碼BCD（Binary-CodedDecimal）碼是一種用4位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)的代碼。BCD碼可分為有權碼和無權碼兩類。有權BCD碼有8421碼、2421碼、5421碼；無權BCD碼有余3碼、格雷碼等。其中，8421碼是最基本和最常用的BCD碼，它和4位自然二進制碼相似，從高到低4位二進制數(shù)的權值分別是8、4、2、1。8421碼如下表所示。十進制數(shù)8421碼十進制數(shù)8421碼000005010110001601102001070111300118100040100910014.1BCD碼和4位自然二進制碼不同的是，8421碼只選用了4位自然二進制碼中的前10組代碼，余下的6組代碼不用。通常所說的BCD碼大都是指8421碼。提示寫出79.5D的BCD碼表示?！纠?-8】【解】

79.5D

=

01111001.0101BCD4.2ACSII碼計算機除了處理數(shù)值信息外，還要處理大量的字符信息（如英文字母、標點符號、控制字符等）。目前，廣泛使用的字符編碼是ASCII碼，即美國信息交換標準代碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。它用8位二進制數(shù)表示，共可表示256個字符。例如，字符A的編碼表示如下。01000001b7

b6

b5b4b3

b2

b1b0碼值為0～127的編碼稱為ASCII碼基本集，它只使用低7位二進制數(shù)，其最高位（b7）用作奇偶校驗位。碼值為128～255的編碼稱為ASCII碼擴展集，留作他用。常用字符與ASCII碼值的對照關系如下表所示。碼值字符碼值字符碼值字符碼值字符碼值字符碼值字符0NUL22SYN44,66B88X110n1SOH23ETB45-67C89Y111o2STX24CAN46.68D90Z112p3ETX25EM47/69E91[113q4.2ACSII碼碼值字符碼值字符碼值字符碼值字符碼值字符碼值字符4EOT26SUB48070F92\114r5