單片機(jī)電子課件第1章

第1章

概述1.1單片機(jī)概念：電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路到大(超大)規(guī)模集成電路共四個(gè)階段，即通常所說(shuō)的第一代、第二代、第三代和第四代計(jì)算機(jī)。現(xiàn)在廣泛使用的微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，因此它屬于第四代計(jì)算機(jī)，而單片機(jī)則是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支。名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，具體說(shuō)就是把中央處理器CPU(CentralProcessingUnit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)、只讀存儲(chǔ)器ROM(ReadOnlyMemory)、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器以及I／O(1nput／Out—put)口電路等主要微型機(jī)部件，集成在一塊芯片上。為此稱(chēng)它為單片微型計(jì)算機(jī)SCMC．(SingleChipMicroComputer)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。單片機(jī)主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試和控制功能，為了強(qiáng)調(diào)其控制屬性，也可以把單片機(jī)稱(chēng)為微控制器MCU(MicroContr0llerUnit)。由于單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)通常是處于被控系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式進(jìn)行使用，為了強(qiáng)調(diào)其“嵌入”的特點(diǎn)，也常常將單片機(jī)稱(chēng)為嵌入式微控制器EMCU(EmbeddedMicroControllerUnit)。1.1.1單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)1.嵌入式系統(tǒng)的由來(lái)嵌入式系統(tǒng)：面對(duì)工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支：①通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（海量高速數(shù)值運(yùn)算）②嵌入式系統(tǒng)（突出數(shù)字邏輯運(yùn)算、推理、實(shí)際控制主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域）工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展提出的與傳統(tǒng)海量高速數(shù)值計(jì)算不同的要求：①面對(duì)控制對(duì)象。②嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。③能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行。④突出控制功能。區(qū)別：

①通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng):全力實(shí)現(xiàn)海量高速數(shù)據(jù)處理，兼顧控制功能。②嵌入式系統(tǒng)：全力滿(mǎn)足測(cè)控對(duì)象的測(cè)控功能，兼顧數(shù)據(jù)處理。2.嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi)①工控機(jī)（通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)機(jī)械加固、電氣加固嵌入工控系統(tǒng)中。適用于具有大空間嵌入的應(yīng)用環(huán)境，如：艦船、分布控制。）②通用CPU模塊（由通用CPU構(gòu)成的各種形式的主機(jī)板系統(tǒng)。常用于需要大量數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷的系統(tǒng)中，如：大、中型試驗(yàn)系統(tǒng)、電視機(jī)頂盒、收銀機(jī)）③嵌入式微處理器（在通用微處理器MPU基礎(chǔ)上,添加外圍功能部件和相應(yīng)的接口電路,構(gòu)成一個(gè)單芯片形態(tài)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片（可看作一種高級(jí)單片機(jī)）。適用于中小型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。）④單片機(jī)（微控制器、標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)式MCS-51其中8051已被許多廠家作為基核，發(fā)展了許多兼容系列，這些系列都稱(chēng)為80C51）

四種系統(tǒng)中，單片機(jī)有唯一的專(zhuān)門(mén)為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，在其基本體系結(jié)構(gòu)上，可衍生出滿(mǎn)足各種應(yīng)用系統(tǒng)要求的兼容系統(tǒng)。因此最能滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求，廣泛的應(yīng)用在中、小型工控領(lǐng)域，是電子系統(tǒng)智能化的重要工具。3.單片機(jī)的應(yīng)用①用于電腦型產(chǎn)品，如家電、玩具、游戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子秤、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等；②用于數(shù)字化和智能化儀器儀表，具有測(cè)量、處理和監(jiān)控功能；③用于“機(jī)電一體化”設(shè)備，如數(shù)控機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等；④用于智能終端設(shè)備，如打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等；⑤用于工業(yè)過(guò)程控制；⑥用于多機(jī)控制、集散測(cè)量、控制系統(tǒng)；單片機(jī)作為下位機(jī)，微機(jī)作為上位機(jī)。1.1.2單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)的發(fā)展大致可分為4個(gè)階段:①單片機(jī)的探索階段主要任務(wù)：探索將計(jì)算機(jī)的主要部件集成在單芯片上。②單片機(jī)完善階段主要任務(wù)：完善單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的巨大前景。③向微控器發(fā)展的階段主要技術(shù)發(fā)展方向：為滿(mǎn)足測(cè)控對(duì)象的要求，加強(qiáng)外圍電路的功能。④單片機(jī)的全面發(fā)展階段特點(diǎn)：技術(shù)不斷創(chuàng)新、百花齊放以滿(mǎn)足日益廣泛的需求。1.1.3單片機(jī)的特點(diǎn)①控制功能強(qiáng)；②集成度高、體積小、可靠性高；③具有優(yōu)異的性能價(jià)格比；④低功耗、低電壓、便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；⑤增加了I2C串行總線(xiàn)方式，SPI串行接口，更加縮小體積，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)；⑥易于擴(kuò)展。

CMOS化、低功耗管理、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化、串行擴(kuò)展技術(shù)、ISP及基于ISP的開(kāi)發(fā)環(huán)境。1.1.4單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.1.580C51系列單片機(jī)的特點(diǎn)及分類(lèi)8051（MCS-51系列單片機(jī)，包括8051、8751、8031三個(gè)基本產(chǎn)品和8052、8032等）80C51(與8051單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了8051的許多特性，采用CHMOS技術(shù)。)AT89C51/52(采用快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，曾在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有較大份額。)AT89S51/52(增加看門(mén)狗、ISP端口等。)表1-1MCS-51系列單片機(jī)分類(lèi)表MCS-51系列又分為51和52兩個(gè)子系列，51子系列是基本型，而52子系列則屬增強(qiáng)型。52子系列功能增強(qiáng)的具體方面，從表1-1所列內(nèi)容中可以看出：(1)片內(nèi)ROM從4KB增加到8KB。(2)片內(nèi)RAM從128B增加到256B。(3)定時(shí)/計(jì)數(shù)器從2個(gè)增加到3個(gè)。(4)中斷源從5個(gè)增加到6個(gè)。

MCS-51系列單片機(jī)采用兩種半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。一種是HMOS工藝，即高速度、高密度、短溝道MOS工藝。另外一種是CHMOS工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝。表1.1中，芯片型號(hào)中帶有字母“C”的，為CHMOS芯片，其余均為一般的HMOS芯片。CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合，除保持了HMOS高速度和高密度的特點(diǎn)之外，還具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。在便攜式、手提式或野外作業(yè)儀器設(shè)備上，低功耗是非常有意義的，因此，在這些產(chǎn)品中必須使用CHMOS的單片機(jī)芯片。單片機(jī)芯片半導(dǎo)體工藝1.1.6單片機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)通常是指芯片本身，它是由芯片制造商生產(chǎn)的，在它上面集成的是一些作為基本組成部分的運(yùn)算器電路、控制器電路、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器以及輸入／輸出口電路等。但一個(gè)單片機(jī)芯片并不能把計(jì)算機(jī)的全部電路都集成到其中，例如組成諧振電路和復(fù)位電路的石英晶體、電阻、電容等，這些元件在單片機(jī)系統(tǒng)中只能以散件的形式出現(xiàn)。此外，在實(shí)際的控制應(yīng)用中，常常需要擴(kuò)展外圍電路和外圍芯片。從中可以看到單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)的差別，即：?jiǎn)纹瑱C(jī)只是一個(gè)芯片，而單片機(jī)系統(tǒng)則是在單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上擴(kuò)展其它電路或芯片構(gòu)成的具有一定應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)：通常所說(shuō)的單片機(jī)系統(tǒng)都是為實(shí)現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶(hù)設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)處于核心地位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。1.1.7單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是為控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)與控制對(duì)象結(jié)合在一起使用，是單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的成果。但由于軟硬件資源所限，單片機(jī)系統(tǒng)本身不能實(shí)現(xiàn)自我開(kāi)發(fā)，要進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，必須使用專(zhuān)門(mén)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)調(diào)試的工具。人們把能開(kāi)發(fā)單片機(jī)的微型計(jì)算機(jī)稱(chēng)為微型機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)MDS(MicrocomputerDevelopmentSystem)。此外，還有專(zhuān)門(mén)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，稱(chēng)為在線(xiàn)仿真器ICE(inCircuitEmulator)，通過(guò)它可以進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)和EPROM寫(xiě)入。其實(shí)仿真器本身也是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，只不過(guò)它是一個(gè)用于設(shè)計(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先要根據(jù)所使用的單片機(jī)型號(hào)購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)相應(yīng)的在線(xiàn)仿真器，然后才能開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上仿真器的型號(hào)較多，如：DICE等。（SICE、DP一852、KDC一51、SBC一51、EUDS一51）TX-1C型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板。？？？單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)？？開(kāi)發(fā)系統(tǒng)與仿真器區(qū)別？雖然仿真器要比一般的單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，但其規(guī)模和功能與微型計(jì)算機(jī)還無(wú)法相比。例如在仿真器中沒(méi)有像微型機(jī)那樣復(fù)雜的操作系統(tǒng)，而只使用稱(chēng)之為監(jiān)控程序的簡(jiǎn)單管理程序；另外，絕大多數(shù)仿真器中也不具有匯編程序，用戶(hù)的匯編語(yǔ)言應(yīng)用程序要拿到其它微型計(jì)算機(jī)上通過(guò)交叉匯編，才能得到供單片機(jī)使用的二進(jìn)制目標(biāo)碼程序。1.2數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)最基本的功能是進(jìn)行數(shù)的計(jì)算和加工處理，而數(shù)在計(jì)算機(jī)中是以電子元件的物理狀態(tài)表示，電子元件通常有兩種穩(wěn)定的狀態(tài):“開(kāi)”與“關(guān)”;電平的“高”與“低”。因此,采用二進(jìn)制數(shù)的“0”和“1”可以很方便地表示機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與存儲(chǔ)。

二進(jìn)制數(shù)及其編碼是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別的數(shù)是二進(jìn)制數(shù)，計(jì)算機(jī)的指令、數(shù)據(jù)、字符、地址均用二進(jìn)制表示。為了書(shū)寫(xiě)和閱讀方便,人們又引入了十六進(jìn)制數(shù)來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)。而日常生活中廣泛使用的數(shù)為十進(jìn)制數(shù)。雖然一個(gè)數(shù)可以用不同計(jì)數(shù)制形式表示它的大小,但該數(shù)的量值是相等的。1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制按進(jìn)位原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法,稱(chēng)為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。1.十進(jìn)制數(shù)(尾符D可省略)十進(jìn)制數(shù)有兩個(gè)主要特點(diǎn):

①有10個(gè)不同的數(shù)字符號(hào):0、1、2、…、9;

②低位向高位進(jìn)位的規(guī)律是“逢十進(jìn)一”。因此,同一個(gè)數(shù)字符號(hào)在不同的數(shù)位所代表的數(shù)值是不同的。如555.5中4個(gè)5分別代表500、50、5和0.5,這個(gè)數(shù)可以寫(xiě)成555.5=5×102+5×101+5×100+5×10-1式中的10稱(chēng)為十進(jìn)制的基數(shù),10２、101、100、10-1稱(chēng)為各數(shù)位的權(quán)。2.二進(jìn)制數(shù)(尾符B)

二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為2。二進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：①只有0和1兩個(gè)不同數(shù)碼,②進(jìn)位規(guī)律為“逢二進(jìn)一”。

例如,二進(jìn)制數(shù)(1011.01)2可表示為(1011.01)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2=(11.25)10=11.25十六進(jìn)制數(shù)(尾符H)

十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為16，十六進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)：①有0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F共16個(gè)不同的數(shù)碼,②進(jìn)位方法是“逢十六進(jìn)一”。例如,（3AB.11）16可表示為（3AB.11)16=3×162+10×161+11×160+1×16-1+1×16-2=939.0664表1-2十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)對(duì)照表1.2.2不同進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換

1.二、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制

例1將數(shù)(10.101)2,(2D.A4)16轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。（10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625(2D.A4)16=2×161+13×160+10×16-1+4×16-2=45.64062

各種進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法是:將各進(jìn)制數(shù)先按權(quán)展成多項(xiàng)式,再利用十進(jìn)制運(yùn)算法則求和,即可得到該數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制數(shù)N轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù),需將整數(shù)部分和小數(shù)部分分開(kāi),采用不同方法分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換,然后用小數(shù)點(diǎn)將這兩部分連接起來(lái)。2.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制①整數(shù)部分:除基取余法，分別用基數(shù)(2或16)不斷地去除十進(jìn)制數(shù)N的整數(shù),直到商為零為止,每次所得的余數(shù)依次排列即為相應(yīng)進(jìn)制的數(shù)碼。最初得到的為最低有效數(shù)字,最后得到的為最高有效數(shù)字。②小數(shù)部分:乘基取整法，分別用基數(shù)（2或16）不斷地去乘十進(jìn)制數(shù)N的小數(shù),直到積的小數(shù)部分為零（或直到所要求的位數(shù)）為止,每次乘得的整數(shù)依次排列即為相應(yīng)進(jìn)制的數(shù)碼。最初得到的為最高有效數(shù)字,最后得到的為最低有效數(shù)字。2|1682|84余數(shù)0,低2|42余數(shù)0,2|21余數(shù)0,2|10余數(shù)1,2|5余數(shù)0,

2|2余數(shù)1,16|1682|1余數(shù)0,16|10余數(shù)8低0余數(shù)1,高0余數(shù)10高

168＝10101000B168＝A8H【例1-1】

將（168)10轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)。除基取余法【例1-2】將0.686轉(zhuǎn)換成二、十六進(jìn)制數(shù)(用小數(shù)點(diǎn)后5位表示)0.6860.686×2高×16高1.372整數(shù)110.976整數(shù)A0.3720.976×2×160.744整數(shù)015.616整數(shù)F0.7440.616×2×161.488整數(shù)19.856整數(shù)90.4880.856×2×160.976整數(shù)013.696整數(shù)D0.9760.696×2×161.952整數(shù)1低11.136整數(shù)B低0.686≈0.10101B0.686≈0.AF9DBH3.二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換采用“合4為1”的原則從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左、右兩邊各以4位為一組進(jìn)行二—十六換算:若不足4位的以0補(bǔ)足,便可將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。反之,采用“1分為4”的原則,每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示,就可將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

【例1-3】將1101000101011.001111B轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。解:根據(jù)“合4為1”的原則，可將該二進(jìn)制數(shù)書(shū)寫(xiě)為：0001101000101011．001111001A2B．3C其結(jié)果為1101000101011.001111B=1A2B.3CH。

【例1-4】將4D5E.6FH轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。解:根據(jù)“1分為4”的原則，可將該十六進(jìn)制數(shù)書(shū)寫(xiě)為：4D5E．6F0100110101011110．01101111其結(jié)果為4D5E.6FH＝100110101011110.01101111B。常見(jiàn)的編碼有BCD碼、ASCII碼等。1．BCD碼是一種用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)，稱(chēng)BCD碼。BCD碼用標(biāo)準(zhǔn)的8421的純二進(jìn)制碼的十六個(gè)狀態(tài)中的十個(gè)（如表1-2所示）。BCD碼有兩種形式：①非壓縮BCD碼：每位十進(jìn)制數(shù)用一字節(jié)（8位）二進(jìn)制碼表示。②壓縮BCD碼：每位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制碼表示。特點(diǎn)：4位之內(nèi)為二進(jìn)制關(guān)系，每4位之間為十進(jìn)制關(guān)系。因4位二進(jìn)制是逢十六進(jìn)一，為適應(yīng)BCD碼逢十進(jìn)一的法則，處理每4位之間的合理進(jìn)位，必須用十進(jìn)制調(diào)整指令。1.2.3二進(jìn)制編碼

表1-3BCD編碼

11011111（按二進(jìn)制加的結(jié)果，非BCD碼）10000110+)01011001

1111(低4位和，大于9)+)0110(低4位加6調(diào)整)

1

0101(有進(jìn)位)+)1101(高4位和)1110(高4位與進(jìn)位和，大于9）+)0110(加6調(diào)整)

1

0100

則(10000110)BCD+(01011001)BCD＝(0001

0100

0101)BCD

【例1-5】用BCD數(shù)完成86+59=145的運(yùn)算。2．ASCII碼在計(jì)算機(jī)中字母,數(shù)字和各種符號(hào)也必須按特定的規(guī)則用二進(jìn)制編碼，目前微機(jī)普遍采用的是ASCII碼（如表1-3所示）。ASCII碼是一種八位代碼，最高位一般用于奇偶校驗(yàn)，其余七位二進(jìn)制碼對(duì)128個(gè)字符進(jìn)行編碼，它包括：①10個(gè)十進(jìn)制數(shù)0～9（30H～39H）②大寫(xiě)英文字母26個(gè)（41H～5AH）③小寫(xiě)英文字母26個(gè)（61H～7AH）④32個(gè)通用控制符號(hào)；34個(gè)專(zhuān)用符號(hào)ASCII編碼從20H～7EH均為可打印字符,而00H～1FH為通用控制符,它們不能被打印出來(lái),只起控制或標(biāo)志的作用。如0DH表示回車(chē)(CR),0AH表示換行控制(LF),04H(EOT)為傳送結(jié)束標(biāo)志。表1-4ASCII碼表

1.機(jī)器數(shù)與真值

計(jì)算機(jī)在數(shù)的運(yùn)算中,不可避免地會(huì)遇到正數(shù)和負(fù)數(shù),那么正負(fù)符號(hào)如何表示呢？由于計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0和1,因此,我們將8位二進(jìn)制數(shù)的最高位用作符號(hào)位來(lái)表示這個(gè)數(shù)的正負(fù)。規(guī)定符號(hào)位用“0”表示正,用“1”表示負(fù)。例如,X=-1101010B,Y=+1101010B,（真值）則X表示為:11101010B,（機(jī)器數(shù)）Y表示為：01101010B。（機(jī)器數(shù)）

為了區(qū)別原來(lái)的數(shù)與它在計(jì)算機(jī)中的表示形式，我們將已經(jīng)數(shù)碼化了的帶符號(hào)數(shù)稱(chēng)為機(jī)器數(shù)。而把原來(lái)的數(shù)稱(chēng)為機(jī)器數(shù)的真值。計(jì)算機(jī)中的帶符號(hào)數(shù)有三種表示法：原碼、反碼、補(bǔ)碼無(wú)符號(hào)數(shù)的表示方法：8位均為數(shù)值位，表示的范圍0～2551.2.4帶符號(hào)數(shù)的表示

2.原碼當(dāng)正數(shù)的符號(hào)位用0表示,負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示,數(shù)值部分真值的絕對(duì)值來(lái)表示的二進(jìn)制機(jī)器數(shù)稱(chēng)為原碼,用［X］原表示。例如X1=+1001010B和X2=-1001010B在計(jì)算機(jī)中（設(shè)機(jī)器數(shù)的位數(shù)是8）其原碼可分別表示為［X1］原=01001010B［X2］原=11001010B①“0”有兩種表示法。［+0］原=00000000B,而［-0］原=10000000B。②8位二進(jìn)制原碼能表示的范圍是:-127～+127。3.反碼一個(gè)正數(shù)的反碼,等于該數(shù)的原碼;一個(gè)負(fù)數(shù)的反碼,由它的正數(shù)的原碼按位取反形成。反碼用［X］反表示。例如:X1=+1001010B，則［X1］反=01001010BX2=-1001010B，則［X2］反=10110101B①“0”有兩種表示法。［+0］反=00000000B,而［-0］反=11111111B。②8位二進(jìn)制原碼能表示的范圍是:-127～+127。一個(gè)正數(shù)的補(bǔ)碼,等于該數(shù)的原碼;一個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼,由它的反碼加1形成。補(bǔ)碼用［X］補(bǔ)表示。例如:X1=+1001010B，則［X1］補(bǔ)=01001010BX2=-1001010B，則［X2］補(bǔ)=10110110B①”0”的補(bǔ)碼表示是唯一的。［0］補(bǔ)=［+0］補(bǔ)=［-0］補(bǔ)=00000000B。②8位二進(jìn)制原碼能表示的范圍是:-128～+127③補(bǔ)碼的加法規(guī)則是：[X＋Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)

補(bǔ)碼的減法規(guī)則是：[X－Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)＋[-Y]補(bǔ)

練習(xí)：①已知X1=+68，X2=-68求：［X1］補(bǔ)、［X2］補(bǔ)(已知真值求補(bǔ)碼)②已知［X1］補(bǔ)=44H，［X2］補(bǔ)=BCH求:真值X1、X2(已知補(bǔ)碼求真值)4.補(bǔ)碼表1-5計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示二進(jìn)制數(shù)碼（B）無(wú)符號(hào)數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼000000000+0+0+0(-0)000000011+1+1+1…………………………01111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-128

10000001

129-1-126

-127…………………………11111110254-126-1-211111111255-127-0-1

補(bǔ)碼的概念適用于任何進(jìn)制。其最本質(zhì)的定義是：若一個(gè)數(shù)X與另一個(gè)數(shù)Y相加正好得到X或Y的最小進(jìn)位（X、Y長(zhǎng)度相同），則稱(chēng)X與（-Y）互為補(bǔ)數(shù)，這個(gè)最小進(jìn)位數(shù)值稱(chēng)為“?！?。例如，時(shí)鐘的模為12。設(shè)當(dāng)前時(shí)鐘指向8點(diǎn),而準(zhǔn)確時(shí)間為5點(diǎn),調(diào)整時(shí)間的方法有兩種,一種是時(shí)鐘倒撥3小時(shí),即8-3=5;另一種是時(shí)鐘正撥9小時(shí),即8+9=17=(12)+5→5(模12自然丟掉)。由此可見(jiàn),在以12為模的系統(tǒng)中,加9和減3的效果是一樣的,即（-3）與（+9）互補(bǔ)（模12）或（-3）補(bǔ)=+9（模12）。

補(bǔ)碼能使減法運(yùn)算變成加法運(yùn)算。例如，11-3（模12），又如，9-3（模10）。5.補(bǔ)碼的含義和用途由上分析可得:

[-X]補(bǔ)=模-[X]補(bǔ)=100H-[X]補(bǔ)

[X]補(bǔ)=模-[-X]補(bǔ)=100H-[-X]補(bǔ)

【例1-6】求十進(jìn)制數(shù)76－28的運(yùn)算76的2進(jìn)制是0100110028的2進(jìn)制是00011100-28的補(bǔ)碼是11100100引入補(bǔ)碼的意義:①將二進(jìn)制減法運(yùn)算變成加法運(yùn)算②將符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)的運(yùn)算統(tǒng)一起來(lái)例如：1FH+3DH無(wú)符號(hào)數(shù)相加：1FH（31）+D0H（208）=EFH（239）符號(hào)數(shù)相加：1FH（+31）+D0H（-48）=EFH（-17）6.帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算與溢出判別

①加法:被加數(shù)和加數(shù)均為補(bǔ)碼，其和為補(bǔ)碼，若結(jié)果不超出8位補(bǔ)碼表示范圍（不溢出），則結(jié)果正確，否則溢出，結(jié)果出錯(cuò)。(a)正數(shù)加正數(shù)（b)負(fù)數(shù)加負(fù)數(shù)

01000101(+69)11010100(-44)

+)00110011(+51)+)11010110(-42)

01111000(+120)110101010(-