单片机知识点2

1、1. 1. 模拟信号模拟信号-时间和数值均连续变化的电信号，时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等如正弦波、三角波等 u uOt Otu u 2. 2. 数字信号数字信号-在时间上和数值上均是离散的在时间上和数值上均是离散的 信号。信号。数字信号波形数字信号波形3. 3. 模拟信号的数字表示模拟信号的数字表示 数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信号为数字信号. .模模- -数转换的实现数转换的实现: :模拟信号模拟信号模数转换器模数转换器 3 V数字输数字输出出0 0 0 0 0 0 1 1430000 0010

2、012CB0000 00110000 0100201040306050t/ms908070u/vA100电压电压(V)(V)二值逻辑二值逻辑电电 平平+5+51 1H H( (高电平高电平) )0 00 0L L( (低电平低电平) )逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）1.1.4.1.1.4.数字信号的描述方法数字信号的描述方法1. 1. 二值数字逻辑及其表示二值数字逻辑及其表示 (1)(1)在电路中用在电路中用低、高低、高电平表示电平表示0 0、1 1两种逻辑状态两种逻辑状态 0 0、1 1表示的两种对立逻辑状态的逻辑关系表示的两种对立逻辑状态的逻辑关系-二值数

3、字逻辑二值数字逻辑在数字电路中在数字电路中, 0, 0、1 1组成二进制数可以表示数量大小组成二进制数可以表示数量大小, ,也也可以表示两种对立的逻辑状态可以表示两种对立的逻辑状态. .表示方式表示方式二值数字逻辑二值数字逻辑 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 (a) (a) 用逻辑电平描述的数字波形用逻辑电平描述的数字波形(b) 16(b) 16位数据的图形表示位数据的图形表示v/V50t/ms50100150200逻辑逻辑 0 0逻辑逻辑1 1(2)(2)波形图波形图tt 为一拍为一拍数字波形数字波形(a)11101100012. 2. 数字波形数字波形高电位

4、高电位低电位低电位有脉冲有脉冲数字波形数字波形-是信号逻辑电平对时间的图形表示是信号逻辑电平对时间的图形表示(b)(b)(a)(a)非归零型非归零型 (b)(b)归零型归零型 比特率比特率 - - 每秒钟转输数据的位数每秒钟转输数据的位数无脉冲无脉冲10(1)(1)数字波形的两种类型数字波形的两种类型: :(2) (2) 数字波形的周期性和非周期性数字波形的周期性和非周期性T tW非周期性数字波形非周期性数字波形周期性数字波形周期性数字波形周期性数字波形周期性数字波形tftr脉冲宽度tw0.5V0.5V2.5V4.5V4.5V2.5V幅值=5.0V0.0V5.0V下降时间上升时间a.a.非理想

5、脉冲波形非理想脉冲波形(3) (3) 实际脉冲波形及主要参数实际脉冲波形及主要参数占空比占空比 q -q -表示脉冲宽度占整个周期的百分比表示脉冲宽度占整个周期的百分比b. b. 几个主要参数几个主要参数: :上升时间上升时间t tr r和下降时间和下降时间t tf f - -从脉冲幅值的从脉冲幅值的10%10%到到90% 90% 上升、上升、下降所经历的时间下降所经历的时间( ( 典型值典型值ns )ns )脉冲宽度脉冲宽度(tw )-(tw )-脉冲幅值的脉冲幅值的50%50%的两个时间所跨越的时间的两个时间所跨越的时间周期周期(T) - (T) - 表示两个相邻脉冲之间的时间间隔表示两个

6、相邻脉冲之间的时间间隔tftr脉冲宽度tw0.5V0.5V2.5V4.5V4.5V2.5V幅值=5.0V0.0V5.0V下降时间上升时间%100wTtq(4) (4) 时序图时序图 -表明各个数字信号时序关系的多重波形图表明各个数字信号时序关系的多重波形图 由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保持同步关系。为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一持同步关系。为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一定的时差，但这些时差必须限定在规定范围内，各个信号定的时差，但这些时差必须限定在规定范围内，各个信号的时序关系用时序图表达。的时序关系用时序图表达。某

7、存储器读数据的时序图某存储器读数据的时序图t tt tC CO O数据数据RDRD地址地址bbbbt tAAAA 1 1、任何一位数可以而且只可以用任何一位数可以而且只可以用 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 8, 9 这十个数码表示。这十个数码表示。01210104103102)234( 式中，式中，10102 2 、10101 1 是根据每一个数码所在的位置而定的，称是根据每一个数码所在的位置而定的，称之为之为“权权”。例如：例如：2 2、进位规律是进位规律是“逢十进一逢十进一”。即。即 9+1=109+1=10一、特

8、点：一、特点： 3 3、在十进制中，各位的权都是在十进制中，各位的权都是1010的幂，而每个权的系数只能的幂，而每个权的系数只能是是0 09 9，这十个数码中的一个。，这十个数码中的一个。=1=110101 1+0+010100 021010104101103)14. 3(1.21.2 数制数制 .2.1 .2.1 十进制十进制二、一般表达式二、一般表达式: :90,10)(10iiiiKKN位权位权系数系数 在数字电路中，计数的基本思想是要把电路的状在数字电路中，计数的基本思想是要把电路的状态与数码一一对应起来。显然，采用十进制是十分不态与数码一一对应起来。显然，采用十进制是十分不方便的。它

9、需要十种电路状态与之对应。要想严格区方便的。它需要十种电路状态与之对应。要想严格区分这十种状态是很困难的。分这十种状态是很困难的。一、特点一、特点二、二进制数的一般表达式为二、二进制数的一般表达式为: :1 1、任何一位数可以、而且只可以用任何一位数可以、而且只可以用“0”0”和和“1”1”表表示。示。 1 , 0,2)(2iiiiKKN位权位权系数系数例如：例如：1+1=101+1=102 2、进位规律是：进位规律是：“逢二进一逢二进一” ” 。3 3、各位的权都是各位的权都是2 2的幂。的幂。= 1= 12 21 1+ 0+ 02 20 0 .2.2 .2.2 二进制二进制四、二进制数的缺

10、点四、二进制数的缺点 a a、易于电路实现、易于电路实现-每一位数只有两个值，可以每一位数只有两个值，可以用管子的用管子的“导通导通”或或“截止截止”，灯泡的，灯泡的“亮亮”或或“灭灭”、继电器触点的、继电器触点的“闭合闭合”或或“断开断开”来表示。来表示。 b b、二进制数装置所用元件少、二进制数装置所用元件少, ,电路简单、可靠电路简单、可靠 。 c c、基本运算规则简单、基本运算规则简单, , 运算操作方便。运算操作方便。三、二进制数的优点三、二进制数的优点 位数太多，不符合人的习惯，不能在头脑中立位数太多，不符合人的习惯，不能在头脑中立即反映出数值的大小，一般要将其转换成十进制即反映出

11、数值的大小，一般要将其转换成十进制后，才能反映。后，才能反映。 计算机 A 计算机 B 1 0 1 0 1 1 0 0 串行数据传输 1 0 1 0 1 1 0 0 计算机 A 计算机 B 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 1 0 MSB LSB 0 0 1 1 0 1 1 0 CP 串行数据 五、二进制数据的传输五、二进制数据的传输 打 印 机 0 1 1 0 0 M SB 1 1 L SB 计 算 机 (a) 0 并 行 数 据 传 输 27 26 25 24 23 22 21 ( L SB) 20 并行数据 ( MSB) 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 CP 1 0 1 0

12、 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 并行传送的突出特点是数据传送速率快。其缺点是需并行传送的突出特点是数据传送速率快。其缺点是需要占用的数据线较多，而且发送和接收设备较复杂。要占用的数据线较多，而且发送和接收设备较复杂。将一组二进制数据的所有位同时传送，称为并行传送。将一组二进制数据的所有位同时传送，称为并行传送。 常用方法是常用方法是“按权相加按权相加”。 1. 1. 整数部分用整数部分用“辗转相除辗转相除”法法: : 将十进制数连续不断地除以将十进制数连续不断地除以2 , 2 , 直到商为零，直到商为零，所得余数由所得余数由低位到高位低位到高位排列，即为所求二进制数排列，即为

13、所求二进制数一、二进制数转换成十进制数：一、二进制数转换成十进制数：整数部分整数部分小数部分小数部分2 .2 .小数部分用小数部分用“辗转相乘辗转相乘”法法: : 1.2.3 1.2.3 二二-十进制之间的转换十进制之间的转换例如例如:(11):(11)1010=( ? )=( ? )2 2 10 -b22 01 -b31121 -b0 2 51 -b122余数余数 若十进制数较大时，不必逐位去除若十进制数较大时，不必逐位去除2 2，可算出，可算出2 2的幂与十进制对比，的幂与十进制对比，228 8 =256 =256，261256=5 261256=5 ，低位低位| | |高位高位(5)(5

14、)1010=(101)=(101)2 2 , ,(261)(261)1010=(100000101)=(100000101)2 2将十进制数连续不断地除以将十进制数连续不断地除以2 , 2 , 自至商为零，所得余数由自至商为零，所得余数由低位到低位到高位高位排列，即为所求二进制数排列，即为所求二进制数又如：又如：（261)261)10 10 =(?)=(?)2 2 2 .2 .小数部分用小数部分用“辗转相乘辗转相乘”法法: : 将小数部分连续不断地乘以将小数部分连续不断地乘以2 , 2 , 每次所得乘积每次所得乘积的的整数部分整数部分取出，由取出，由高位到低位高位到低位排列，即为所求排列，即为

15、所求例例1 1 将将(0.706)(0.706)D D转换为二进制数，要求其转换为二进制数，要求其误差不大于误差不大于2 2-10-10。解解：0.7060.7062=1.4122=1.4121 1 b1 由于最后的小数小于由于最后的小数小于0.5，根据，根据“四舍五入四舍五入”的原则，应为的原则，应为0所以，所以，(0.706)D=(0.101101001)B，其误差，其误差 210高位高位|低位低位0.4120.4122=0.8242=0.8240 0 b20.8240.8242=1.6482=1.6481 1 b30.6480.6482=1.2962=1.2961 1 b40.2960.

16、2962=0.5922=0.5920 0 b50.5920.5922=1.1841 2=1.1841 b6 0.1840.1842=0.3682=0.3680 0 b7 0.3680.3682=0.7362=0.7360 0 b8 0.7360.7362=1.4721 2=1.4721 b9 将小数部将小数部分连续不分连续不断地乘以断地乘以2 , 每次所每次所得乘积的得乘积的整数部分整数部分取出，由取出，由高位到低高位到低位排列，位排列，即为所求即为所求解：由于精度要求达到解：由于精度要求达到0.1%0.1%，需要精确到二进制，需要精确到二进制小数小数1010位，即位，即1/21/21010=

17、1/1024=1/1024。0.392 = 0.78 b-1= 00.782 = 1.56 b-2= 10.562 = 1.12 b-3= 10.122 = 0.24 b-4= 00.242 = 0.48 b-5= 00.482 = 0.96 b-6 = 00.962 = 1.92 b-7 = 10.922 = 1.84 b-8 = 10.842 = 1.68 b-9 = 10.682 = 1.36 b-10= 1所以所以:BD 0110001111. 039. 0 例例2 2 将十进制小数（将十进制小数（0.39)0.39)1010转换成二进制数，要转换成二进制数，要求精度达到求精度达到0.

18、1%0.1%。 1 1、八进制数以、八进制数以8 8为基数，采用为基数，采用0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 70, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7八个数八个数码表示。码表示。 2 2、进位规律是、进位规律是“逢八进一逢八进一”。 3 3、各位的权都是、各位的权都是8 8的幂。的幂。例例 ( ( 10 110.011 )B =10 110.011 )B =一、八进制的特点：一、八进制的特点：例如例如 ( (144)144)0 0 = 1 = 18 82 2+4+48 81 1+4+48 80 0 = =64+32+4=(100)64+32+4=(100)D D二、二进制转换成八

19、进制：二、二进制转换成八进制： 例例 ( (752.1)0 =752.1)0 =三、八进制转换成二进制：三、八进制转换成二进制：( (26.3)026.3)0（111 101 010.001111 101 010.001）B B 0因为八进制的基数因为八进制的基数 8=28=23 3 ，所以，可将，所以，可将3 3位二进制位二进制数表示一位八进制数，即数表示一位八进制数，即 000-111 000-111 表示表示 0-70-7。转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左向转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左向右，右，3 3位一组，不够位一组，不够3 3位的添零补齐，

20、则每位的添零补齐，则每3 3位二进制数表示一位二进制数表示一位八进制数。位八进制数。将每位八进制数展开成将每位八进制数展开成3 3位二进制数，排列顺序不变即可。位二进制数，排列顺序不变即可。十六进制数中只有十六进制数中只有0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , A9 , A、B B、C C、D D、E E、F F十六个数码，进位规律是十六个数码，进位规律是“逢逢十六进一十六进一”。各位的权均为。各位的权均为1616的幂。的幂。iiiaN16)(16101H16121661610(A6.C) 例如：四、十六进制的特点：四

21、、十六进制的特点：例例 ( (111100010101110)111100010101110)B B = =例例 ( (BEEF)BEEF)H H = =(78AE)(78AE)H H (1011 1110 1110 1111)(1011 1110 1110 1111)B B五、二五、二- -十六进制之间的转换十六进制之间的转换 十六进制在数字电路中，尤其在计算机中得到广泛十六进制在数字电路中，尤其在计算机中得到广泛的应用，因为：的应用，因为：六、优点六、优点 ：第一第一、与二进制之间的转换容易与二进制之间的转换容易第二第二、计数容量较其它进制都大。假如同样采用四计数容量较其它进制都大。假如同

22、样采用四位数码，位数码，第三第三、计算机系统中，大量的寄存器、计数器等往往计算机系统中，大量的寄存器、计数器等往往按四位一组排列。故使十六进制的使用独具优越性。按四位一组排列。故使十六进制的使用独具优越性。八进制可计至八进制可计至 777777770 0 = 4095 = 4095D D；十进制可计至十进制可计至 99999999D D；十六进制可计至十六进制可计至 FFFFFFFFH H = 65535 = 65535D D，二进制最多可计至二进制最多可计至 11111111B B = 15 = 15D D 即即64K64K。其容量最大。其容量最大。几种数制之间的关系对照表几种数制之间的关系

23、对照表1.31.3二进制数的算术运算二进制数的算术运算( (自学自学) )1.3.1 1.3.1 无符号二进制数的算术运算无符号二进制数的算术运算算术运算是当两个二进制数码表示数量大小时，它算术运算是当两个二进制数码表示数量大小时，它们之间可以进行数值运算。二进制数的算术运算法们之间可以进行数值运算。二进制数的算术运算法则和十进制数的运算法则基本相同，只是进位借位则和十进制数的运算法则基本相同，只是进位借位规则不同规则不同, , 加法运算是加法运算是“逢二进一逢二进一”, , 减法则是减法则是“借一当二借一当二”。1.3.2 1.3.2 带符号二进制数的算术运算带符号二进制数的算术运算1.41

24、.4二进制码二进制码代码代码: : 表示某一特定信息的二进制数码。表示某一特定信息的二进制数码。 编码编码: : 赋予代码特定含义的过程。赋予代码特定含义的过程。二进制代码的位数二进制代码的位数n n与需要编码的数（或信息）的与需要编码的数（或信息）的个数个数N N之间应满足以下关系：之间应满足以下关系：2n-1N2n1.4.1 1.4.1 二二十进制码十进制码(BCD(BCD码码- Binary Code Decimal- Binary Code Decimal）用用4 4位二进制数来表示一位十进制数中的位二进制数来表示一位十进制数中的0-90-9十个数码。十个数码。 从从4 4 位二进制数

25、位二进制数1616种代码中种代码中, ,选择选择1010种来表示种来表示0-90-9个个数码的方案有很多数码的方案有很多, , 每种方案产生一种每种方案产生一种BCDBCD码。码。 1. 1. 几种常用的几种常用的BCDBCD代码代码有权码：编码与所表示的十进制数之间的转算容有权码：编码与所表示的十进制数之间的转算容易易, ,如（）如（）（）（） 余码的特点余码的特点: 0: 0和和9, 19, 1和和8686和和4 4的余码互为反码的余码互为反码, , 这对于求取对这对于求取对1010的补码很方便。如两个余的补码很方便。如两个余3 3码相加的和是码相加的和是十进制的十进制的1010时，正好是

26、二进制的时，正好是二进制的1616，于是可从高位自动产，于是可从高位自动产生进位信号生进位信号 余余3 3码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不码循环码：相邻的两个代码之间仅一位的状态不同。按余同。按余3 3码循环码组成计数器时，每次转换过程只有码循环码组成计数器时，每次转换过程只有一个触发器翻转，译码时不会发生竞争一个触发器翻转，译码时不会发生竞争- -冒险现象冒险现象。2 2各种编码的特点各种编码的特点3. 3. 用用BCDBCD代码表示十进制数代码表示十进制数 BCD2421 236810 BCD8421 536410 0010 .0011 1100 11102 .8630101 .

27、0011 0110 01005 .463 不能省略！不能省略！不能省略！不能省略！对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几组同的几组BCDBCD代码来表示。例如：代码来表示。例如：对于有权对于有权BCDBCD码，可以按权展开，求得所代表的十码，可以按权展开，求得所代表的十进制数。例如：进制数。例如： 10 BCD8421 7112141800111 10 BCD2421 7112041211101 4. 4. 求求BCDBCD代码表示的十进制数代码表示的十进制数 编码特点是：任何两个相邻代编码特点是：任何两个相邻代码之间仅有一位不同。码之间

28、仅有一位不同。 例如，例如，84218421码中的码中的01110111和和10001000是是相邻码，当相邻码，当7 7变到变到8 8时，四位均变了。时，四位均变了。若采用格雷码，若采用格雷码，01000100和和11001100是相邻是相邻码，仅最高一位变了码，仅最高一位变了。 该特点常用于模拟量的转换。当该特点常用于模拟量的转换。当模拟量发生微小变化，而可能引起模拟量发生微小变化，而可能引起数字量发生变化时，格雷码仅仅改数字量发生变化时，格雷码仅仅改变一位，这与其它码同时改变两位变一位，这与其它码同时改变两位或更多位的情况相比，更加可靠。或更多位的情况相比，更加可靠。 ASCIIASCI

29、I码即美国标准信息交换码码即美国标准信息交换码它共有它共有128128个代码，可以表示大、小写英文字母、个代码，可以表示大、小写英文字母、十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍用于计算机的键盘指令输入和数据等。普遍用于计算机的键盘指令输入和数据等。1.5 1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算 当当0和和1表示逻辑状态时，两个二进制数表示逻辑状态时，两个二进制数码按照某种特定的因果关系进行的运算。码按照某种特定的因果关系进行的运算。逻辑运算有逻辑代数表达式、真值表、逻辑图和硬件逻辑运算有逻辑代数表达式、真值表、逻辑图和硬件

30、描述语言（描述语言（HDL) 等多种描述方式。等多种描述方式。 与普通代数不同之处是逻辑代数与普通代数不同之处是逻辑代数中的变量只有中的变量只有0和和1两个可取值，它们用来表示完全对立的两个可取值，它们用来表示完全对立的逻辑状态。逻辑状态。 在逻辑代数中，有在逻辑代数中，有“与与”、“或或”、“非非”三种基三种基本的逻辑运算本的逻辑运算。. .逻辑运算逻辑运算: :逻辑运算逻辑运算使用的数学工具是逻辑代数使用的数学工具是逻辑代数。2.2.逻辑代数逻辑代数: :ABLBL1A3.3.逻辑运算的几种表达方式逻辑运算的几种表达方式: : 真真 值值 表表ABL001010110111L = A +

31、B A A B L=AB 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 (a) E B A A B L=AB 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 (a) E L A B & L=AB 与逻辑运算与逻辑运算开关开关A A、B B控制灯泡控制灯泡L L，只有当，只有当A A和和B B同时闭合时，灯泡才能点亮同时闭合时，灯泡才能点亮（1 1）定义：）定义：某事件有若干个条件，只有当所有条件某事件有若干个条件，只有当所有条件 全部满足时，这件事才发生。全部满足时，这件事才发生。 （2 2）真值表：）真值表： (4)(4)逻辑符号逻辑符号(3)(3)逻辑表达式逻辑表达式 L= AL

32、= A B B用开关串联电路实现用开关串联电路实现ABL或逻辑运算或逻辑运算只要开关只要开关A A和和B B中有一个闭合，或两个都闭合，灯泡就会亮。中有一个闭合，或两个都闭合，灯泡就会亮。 A B L=A+B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 A E B L L=A+B A B 1 (1)(1)定义：定义：某事件有若干个条件，只要其中一个或一个某事件有若干个条件，只要其中一个或一个 以上的条件得到满足，这件事就发生。以上的条件得到满足，这件事就发生。 (2)(2)真值表真值表: : (3)(3)逻辑表达式逻辑表达式: : L=A+B L=A+B (4)(4)逻辑符号逻辑符号: :

33、用开关并联电路实现用开关并联电路实现ABL 非逻辑运算非逻辑运算 下图表示一个简单的非逻辑电路，当继电器通下图表示一个简单的非逻辑电路，当继电器通电，灯泡熄灭；继电器断电，灯泡点亮。电，灯泡熄灭；继电器断电，灯泡点亮。(1)(1)定义：定义：某事件的产生取决于条件的否定，某事件的产生取决于条件的否定， 这种关系称为这种关系称为非逻辑。非逻辑。 A LA 0 1 1 0 A E NC E L=A (2)(2)真值表真值表: : (3)(3)逻辑表达式逻辑表达式: : LALA(a)A(b)A11 在输入端用小圆圈表示在输入端用小圆圈表示(4)(4)逻辑符号逻辑符号: : 在输出端用小圆圈表示在输出端用小圆圈表示AL 两输入变量两输入变量 与非逻辑真值表与非逻辑真值表ABL001010111110ABLAB&L与非逻辑符号与非逻辑符号4. 4. 几种常见的复合逻辑运算几种常见的复合逻辑运算1)1)与非运算与非运算与非逻辑表达式：与非逻辑表达式： P = A B 两输入变量两输入变量 或非逻