单片机原理及应用第1章-绪论

单片机原理及应用

课程特点专业基础课理论性、实践性都很强知识点多、抽象、入门难课程内容掌握单片机的基本工作原理单片机的汇编语言程序设计单片机的接口技术目标形成单片机软/硬件开发的初步能力参考书公茂法,黄鹤松,杨学蔚.MCS-51/52单片机原理与实践.北京:北京航空航大学出版社,2009魏立峰,王宝兴.单片机原理与应用技术.第1版,北京:北京大学出版社,2006胡汉才.单片机原理及其接口技术.第1版,北京:清华大学出版社,1996网络资源

周立功单片机

单片机学习网站有关本课程学习的几点建议本课程的前期基础课程是数字电路与微机原理本课程实践性、应用性很强预习、听课、复习、作业、实验都重要章节安排第1章绪论第2章MCS-51单片机的结构和原理第3章MCS-51单片机的指令系统第4章MCS-51内部标准功能单元第5章MCS-51外部并行接口扩展技术第6章串行总线接口技术第7章MCS-51应用系统开发与设计第8章AT89系列单片机简介

1890年，美国人口普查全部采用了霍勒斯制表机。在1900年美国人口普查中，由于采用了制表机，全部统计处理工作只用了1年零7个月时间。

从CTR到IBM

霍勒斯于1896年创立了制表机公司，1911年该公司并入CTR（计算制表记录）公司，这就是著名的IBM公司的前身。1924年，托马斯·沃森一世把CTR更名为IBM。计算与计算机

二极管

1904年，英国人弗莱明发明真空电子二极管。电子管的诞生，是人类电子文明的起点。

三极管

1906年，美国人德弗雷斯特发明电子三极管，并在研究中发现，三极管可以通过级联使放大倍数大增，这使得三极管的实用价值大大提高，从而促成了无线电通信技术的迅速发展。

三极管的发明最初居然被指控为商业诈骗，并被法官判定为一个“毫无价值的玻璃管”。

朱斯的Z系列计算机

1938年，德国科学家朱斯制造出Z-1计算机，这是第一台采用二进制的计算机。在接下来的四年中，朱斯先后研制出采用继电器的Z-2、Z-3和Z-4。

Z-3使用了2600个继电器，它在1944年美军对柏林进行的空袭中被炸毁。

第一台“巨人”有1500个电子管，5个处理器并行工作，每个处理器每秒处理5000个字母。二战期间共有10台“巨人”在英军服役，平均每小时破译11份德军情报。

“巨人”计算机

1943年，英国科学家研制成功第一台“巨人”计算机，专门用于破译德军密码。“巨人”算不上真正的数字电子计算机，但在继电器计算机与现代电子计算机之间起到了桥梁作用。计算与计算机

艾肯研制MARK-1的灵感来自一个世纪以前巴贝奇留下的思想精华。MARK-1外壳用钢和玻璃制成，长15米，高2.4米，自重31.5吨，使用了15万个元件和800公里电线，每分钟进行200次运算。计算与计算机

逻辑代数

早在1847和1854年，英国数学家布尔发表了两部重要著作《逻辑的数学分析》和《思维规律的研究》，创立了逻辑代数。逻辑代数系统采用二进制，是现代电子计算机的数学和逻辑基础。

计算机三原则

1939年，阿塔纳索夫提出计算机三原则；采用二进制进行运算；采用电子技术来实现控制和运算；采用把计算功能和存储功能相分离的结构。1939年，阿塔纳索夫还设计并试制数字电子计算机的样机“ABC机”，但未能完工。阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了ENIAC开发小组的莫克利，并直接影响到ENIAC的诞生。1972年美国法院判决ENIAC的专利权无效，阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方案提出者的优先权。计算与计算机

图林机：

现代通用数字计算机的数学模型

1936年，24岁的英国数学家图林发表著名论文《论可计算数及其在密码问题的应用》，提出了“理想计算机”，后人称之为“图林机”。图林通过数学证明得出理论上存在“通用图林机”，这为可计算性的概念提供了严格的数学定义，图林机成为现代通用数字计算机的数学模型，它证明通用数字计算机是可以制造出来的。图林发表于1940年的另一篇著名论文《计算机能思考吗？》，对计算机的人工智能进行了探索，并设计了著名的“图林测验”。1954年图林英年早逝，年仅42岁。计算与计算机

维纳的现代计算机设计五原则

1940年，美国科学家维纳阐述了自己对现代计算机的五点设计原则：数字式而不是模拟式；以电子元件构成并尽量减少机械装置；采用二进制而不是十进制；内部存放计算表；内部存储数据。维纳在1948年完成了著作《控制论》，这不仅使维纳成为控制论的创始人，而且对计算机后来的发展和人工智能的研究产生了深刻的影响。计算与计算机

现代电子计算机之父

1944~1945年间，美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼在第一台现代计算机ENIAC尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯·诺伊曼成为“现代电子计算机之父”，冯·诺伊曼机体系延续至今。计算与计算机

计算机开关电路

1938年，信息论的创始人、美国科学家仙农发表论文《继电器和开关电路的符号分析》，首次阐述了如何将布尔代数运用于逻辑电路，奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。计算与计算机

ENIAC

1946年2月15日，世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC研制成功，承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成，总工程师埃克特当时年仅24岁。ENIAC：长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。

计算与计算机

FORTRAN

1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一个高级程序语言FORTRAN，它被广泛用于科学计算。计算与计算机PC演义

霍夫和Intel4004

1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。

因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。

1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器），其中4004（上图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。

“只有偏执狂才能生存”

Intel公司成立于1968年，格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔（右）是微电子业界的梦幻组合。

Intel8008

1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。PC演义

Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。

第一台微型计算机：Altair8800

1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。PC演义

PaulAllen和BillGates在三周内为Altair开发出BASIC语言，MITS成为两个未来富翁的第一个客户。

“让每个家庭每张桌子上都放一台电脑。”PC演义

AppleⅠ

1976年3月，SteveWozniak和SteveJobs开发出微型计算机AppleI，4月1日愚人节这天，两个Steve成立了Apple计算机公司。

SteveJobs(右)和SteveWozniak（左）展示AppleI的主板，这台机器一直被Apple的支持者看作是一件艺术品。PC演义

AppleII问世

AppleII是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为1300美元。AppleII及其系列改进机型风靡一时，这使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。

1978年Apple股票上市，3周内市值达到17.9亿美元，超过福特汽车。1981年Apple进入《财富》500强，叛逆青年Jobs成为《时代》周刊的封面人物。

Intel8088

1年之后，Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088。它在内部以16位运行，但支持8位数据总线，采用现有的8位设备控制芯片，包含29000个3微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为0.33MIPS。同年9月，Motorola推出M6800016位微处理器，它因采用了68000个晶体管而得名。PC演义

Microsoft的秘密交易

1980年10月，Microsoft把握了一次绝佳的发展机遇。IBM在秘密进行代号为“跳棋计划”的开发项目（第一台IBMPC）过程中，向Microsoft提出采购一套操作系统。PaulAllen抓住机会与SeattleComputerProducts的TimPatterson签约，向其支付了不到10万美元，获得了其DOS操作系统的版权并进行了一些修改，从而做成了与这个神秘客户（IBM）的大买卖。IBMPC创造历史

早在1980年7月，一个负责“跳棋计划”的13人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，开始开发后来被称为IBMPC的产品。一年后的8月12日，IBM公司在纽约宣布第一台IBMPC诞生，这个开创计算机历史新篇章的时刻，迄今正好20年。PC演义

PC之父

IBM微电脑技术总设计师埃斯特利奇（DonEstridge）负责整个跳棋计划的执行，他的天才和辛勤工作直接导致了IBMPC的成功，并被后人尊称为“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班机遭台风袭击而英年早逝，没能够亲眼目睹他所开创的巨大辉煌。

Intel80386

1985年10月，Intel推出16MHz80386DX微处理器，当时，IBM已经收到大量286机器的订单，不愿立即转向386，同时IBM担心长期受制于Intel芯片，开始暗中开发自己的处理器，所以对是否采用386芯片不置可否。PC演义PC演义影响计算机发展的重要人物(1)世界上第一台机械式计算机(1642)——帕斯卡PASCAL(法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者)计算过程自动化——巴贝奇Babbage（英国剑桥大学科学家）“计算机之父”提出“解析机”设想，即自动计算的思想逻辑代数(又称布尔代数)——布尔(G.Boole)英国数学家影响计算机发展的重要人物(2)布尔代数和继电器开关电路之间架起桥梁——申农(C.Shannon)美国数学家“信息论之父”图灵机——

图灵(AlanTuring)“人工智能之父”1936年，图灵在一篇名为《可计算数学》的论文中首次提出了有关计算机的理论，其中最重要的三点为后世带来了极其深远的影响：①计算机的抽象定义②“通用计算机(UniversalMachine)”的设想③“存在任何计算机都无法解决的问题”的想法。

ArtificialIntelligence研究人类智能活动的规律构造具有一定智能的人工系统研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术

人的行为运算（算数、逻辑）记忆控制行为冯.诺依曼有例子吗？计算机组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分计算机工作原理计算机存储程序的工作原理（1946年）把程序本身当作数据来对待同样的方式储存执行程序前程序和数据→内存储器在执行程序时CPU根据当前程序指针的内容取出指令执行指令后再取出下一条指令并执行如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行冯.诺依曼计算机的工作过程不断地取指令、执行指令最后将计算的结果存入指令指定的存储器地址中电子计算机的发展

经历了五个时代电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机智能计算机ENIAC—ElectronicNumericalIntegrator1947年贝尔实验室发明了晶体管第一个半导体集成电路1958年计算机巨型机微型机通用微机单片机通用单片机专用单片机小型机什么是计算机？(1)多板微型计算机个人电脑微机主板什么是计算机？(2)单板微型计算机什么是计算机？(3)单片微型计算机 嵌入式(Embedded)计算机单片机与PC机的比较（1）鼠标中的单片机优盘中的单片机嵌入式(Embedded)计算机单片机与PC机的比较（2）P3表1－1单片机芯片开关输入LED显示数码管显示串行模块键盘输入鼠标输入CRT或LED显示器输出主机内有CPU、存储器等部件微型计算机的类型多板微型计算机

(MultiboardMicrocomputer)单板微型计算机

(SingleBoardMicrocomputer)单片微型计算机

(SingleChipMicrocomputer)微机原理及应用单片机原理及应用集成在同一块芯片上——单片机微型计算机结构框图由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成存储器(ROM、RAM)I/O接口I/O设备(输入/输出)地址总线(AB)数据总线

(DB)控制总线(CB)MPU运算器控制器嵌入式控制器系统级芯片微控制器(MCU–MicrocontrollerUnit)冯.诺依曼现代计算机技术的两大分支通用计算机系统的技术要求：高速、海量的数值计算发展方向：总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大

嵌入式计算机系统的技术要求：对象的智能化控制能力发展方向：与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性第1章绪论

1.单片机的基本结构2.单片机的发展及发展趋势3.单片机的特点及其应用4.单片机的分类5.单片机应用系统的结构及开发过程6.相关基础知识1.单片机的基本结构(1)CPU字长：4位、8位、16位、32位(2)存储器ROM(程序存储器，容量大)和RAM(数据存储器，容量小)分开编址——哈佛结构(3)I/O接口串行和并行(4)特殊功能部件定时器/计数器、A/D、D/A常用于控制冯.诺伊曼结构？2.单片机的发展及发展趋势(1)单片机的发展——CPU第一阶段：4位第二阶段：低中档8位Intel公司的MCS-48系列单片机第三阶段：高档8位Intel公司的MCS-51系列单片机第四阶段：8位巩固发展，16位、32位推出Intel公司的16位MCS-96系列单片机51单片机*Intel(英特尔)的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；*ATMEL(艾德梅尔)的：89C51、89C52、89C2051，89S51（RC），89S52（RC）等；*Philips(飞利浦)、华邦、Dallas(拉达斯)、Siemens(西门子)等公司的许多产品；STC(国产宏晶)单片机：89c51、89c52、89c516、90c516等众多品牌。PIC单片机同步电动机运行稳定性和可靠性对工业生产有重要的影响。单片机用于同步电动机励磁控制，由于软件丰富，能使励磁装置结构简化、功能增多且易于实现复杂的控制规律，同时还具有参数整定灵活，使用维护方便和故障自诊断功能。目前，国内许多基于单片机的同步电动机励磁控制系统与传统的模拟励磁控制系统相比性能有很大的提高，但因为采用的单片机内部资源较少使得单片机外围电路复杂，其内部控制程序采用查表的方法，这样影响了整个励磁控制系统的精度、快速性和稳定性。PIC16F877单片机内部资源丰富，广泛应用于工业控制领域。研制了基于PIC16F877单片机的同步电动机新型智能励磁控制系统，控制程序可以实时计算，利用内部的捕捉单元可以很容易实现自动投励、全压投切电路。同时通过控制晶闸管移相整流模块的控制端电压来控制整流模块的输出，使得整个系统硬件电路简单、调试维护方便、系统性能较高。PIC16F84A单片机的指令由14位构成.AVR单片机AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精简指令集高速8位单片机。可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。1997年，由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。RISC（精简指令系统计算机）是相对于CISC（复杂指令系统计算机）而言的。RISC并非只是简单地去减少指令，而是通过使计算机的结构更加简单合理而提高运算速度的。RISC优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令：并固定指令宽度，减少指令格式和寻址方式的种类，从而缩短指令周期，提高运行速度。由于AVR采用了RISC的这种结构，使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz（百万条指令每秒/兆赫兹）的高速处理能力。AVR单片机独有的“以定时器/计数器（单）双向计数形成三角波，再与输出比较匹配寄存器配合，生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)更是令人耳目一新。ARM单片机arm单片机采用了新型的32位arm核处理器，使其在指令系统，总线结构，调试技术，功耗以及性价比等方面都超过了传统的51系列单片机，同时arm单片机在芯片内部集成了大量的片内外设，所以功能和可靠性都大大提高。1、配置模块丰富化随着半导体工艺的迅速发展，在arm单片机上可实现更为复杂的功能，lcd控制器，音频编码解码器，大容量的flash和ram，高精度的a/d转换器，以太网控制器等越来越多的控制模块可集成到芯片内部2、指令系统效率提高实现risc和cisc指令集的融合，进一步提高thumb指令集的性能，流水线的级数向更高发展3、处理器频率进一步提高，虽然高档的arm处理器xscale系列时钟频率已接近1g，但与通用处理器的高频率还有一定的差距，因此arm单片机向更高频率和多核发展已成趋势4、与dsp技术融合，随着科学技术的发展，arm单片机与dsp之间的界限越来越模糊，两者配合使用的情况屡见不鲜，尤其在高端电子产品中，两者分工合作，共同满足用户的需求5、单片机种类多样化目前在arm单片机市场上的主流产品是飞利浦和三星，但近年来国内许多企业和科研机构已加入到研发团队中来，相信不远的将来市场上会出现大量我国自主研发的arm单片机产品。CISC与RISC的区别我们经常谈论有关"PC"与"Macintosh"的话题，但是又有多少人知道以Intel公司X86为核心的PC系列正是基于CISC体系结构，而Apple公司的Macintosh则是基于RISC体系结构，CISC与RISC到底有何区别？

从硬件角度来看CISC处理的是不等长指令集，它必须对不等长指令进行分割，因此在执行单一指令的时候需要进行较多的处理工作。而RISC执行的是等长精简指令集，CPU在执行指令的时候速度较快且性能稳定。因此在并行处理方面RISC明显优于CISC，RISC可同时执行多条指令，它可将一条指令分割成若干个进程或线程，交由多个处理器同时执行。由于RISC执行的是精简指令集，所以它的制造工艺简单且成本低廉。

从软件角度来看，CISC运行的则是我们所熟识的DOS、Windows操作系统。而且它拥有大量的应用程序。因为全世界有65%以上的软件厂商都理为基于CISC体系结构的PC及其兼容机服务的，象赫赫有名的Microsoft就是其中的一家。而RISC在此方面却显得有些势单力薄。虽然在RISC上也可运行DOS、Windows，但是需要一个翻译过程，所以运行速度要慢许多。

目前CISC与RISC正在逐步走向融合，PentiumPro、Nx586、K5就是一个最明显的例子，它们的内核都是基于RISC体系结构的。他们接受CISC指令后将其分解分类成RISC指令以便在遇一时间内能够执行多条指令。由此可见，下一代的CPU将融合CISC与RISC两种技术，从软件与硬件方面看二者会取长补短。★高档8位概述——

MCS-51系列为代表奠定了通用总线型单片机体系结构完善的外部总线CPU外围功能单元的集中管理模式体现工控特性的位置空间及位操作方式指令系统丰富、完善，增加突出控制功能指令配置一个8位CPU并行I/O口，32根I/O口线一个串行口两个定时/计数器4KByte的ROM128Byte的RAM有的片内带有A/D转换接口(2)单片机的发展趋势低功耗CMOS化片内存储器大容量化CPU高性能化：加快指令运算速度，并加强了位处理功能、中断、定时功能外围电路内装化（微型单片化）增强I/O口功能：增大驱动能力，设置高速I/O低噪声与高可靠性主流与多品种共存3.单片机的特点及其应用(1)单片机的特点性价格比高集成度高、体积小、可靠性高控制功能强系统扩展、配置较典型、规范“嵌入式控制器”低功耗器件经久耐用(2)单片机的应用①智能仪器仪表②工业控制交直流电压电流表数控线切割机床数字式测角仪数控车床单片机嵌入式系统的应用单片机系统应用信息家电智能玩具军事电子通信设备移动存贮工控设备智能仪表汽车电子网络设备消费电子军事国防电子商务网络工业控制其他······

PDA可视电话

机器人

SONY机器狗

单片机嵌入式系统的应用领域信息家电的应用信息家电——数字机顶盒信息家电——消费电子SAN公司的信息家电产品阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯”价值4万美元，可携带2架摄像机，发挥了很好作用。单片机嵌入式技术在军事方面的应用单片机嵌入式Internet应用嵌入式系统与机器人技术图：卡耐基梅隆大学和瑞士EPFL研制的机器人控制器（采用卡西欧PDA和WindowsCE）

智能机器人③家用电器电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电④在计算机网络和通信手机、电话机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信⑤医疗设备医用呼吸机4.单片机的分类(1)常用单片机系列介绍公司产品型号与MCS-51的兼容性INTELMCS-51及其增强系列单片机兼容ATMEL(艾特梅尔)AT89X51系列Flash单片机Philips8XC552及89C66X系列高性能单片机Winbond(华邦)W78C51W77C51系列高速低价单片机LGGMS90/97系列高速低压单片机CygnalC8051F系列高速SOC单片机Motorola6801和6805系列高性能单片机不兼容Zilog(齐洛格)Z8系列特殊应用设计单片机MicrochipPIC系列RISC结构单片机ATMELAVR系列RISC结构单片机(2)MCS-51单片机的分类两个子系列和4种类型资源配置子系列片内ROM形式片内ROM容量片内RAM容量定时/计数器中断源无ROMEPROMFPEROM51子系列8031805187514KB128B2×16580C3180C5187C5189C514KB128B2×16552子系列8032805287528KB256B3×16680C3280C5287C5289C528KB256B3×16651子系列是基本型，而52子系列属于增强型(3)与MCS-51系列兼容的单片机以8051为内核的单片机(4)Atmel公司AT89系列单片机的识别方法89系列单片机的型号编码说明：组成：前缀、型号、后缀格式：AT89CXXXXXXXX其中：AT是前缀89CXXXX是型号XXXX是后缀：该器件是ATMETAL公司产品：器件型号数例AT89C2051-24PIAT 表示是Atmel公司的产品9 表示内部含FLASH存储器C 表示是CMOS产品2051 表示器件型号数24 表示速度为24MHZP 表示塑料双列直插DIP封装I 表示工业产品，温度范围为-40℃——+85℃5.单片机应用系统的结构及开发过程(1)单片机应用系统的结构单片机应用系统三个层次的关系单片机单片机系统单片机应用系统人机交互数据采集控制输出串行通信应用程序(2)单片机系统的开发过程设计硬件电路制作PCB板器件的安装焊接编写应用程序调试软硬件烧写程序实际应用6.相关基础知识(1)数制及其转换十进制数二进制数十六进制数除2取余/乘2取整四位和一法一位四分法按权相加法除16取余/乘16取整按权相加法三种数制之间的转换方法示意图

1．十进制（后缀或下标D表示）十进制计数原则：逢十进一十进制的基数为：10十进制的数码为：0

1

2

3

4

5

6

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9十进制数第K位的权为：10k（第K位的权为基数的K次方，第K位的数码与第K位权的乘积表示第K位数的值）。例如：8846.78该数中共出现三次数码8，但各自的权不一样，故其代表的值也不一样。2．二进制（后缀或下标B表示）二进制计数原则：逢二进一二进制的基数为：2二进制的数码为：01二进制数第K位的权为：2K例如：11010101.01BN位二进制数可以表示2N个数。例如3位二进制数可以表示8个数3．八进制（后缀或下标O表示）八进制计计数原则：逢八进一八进制的基数为：8八进制的数码为：0

1

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7八进制数第K位的权为：8K例如：127O4．十六进制（后缀或下标H表示）十六进制计数原则：逢十六进一十六进制的基数为：16十六进制的数码为：0

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ABCDEF十六进制第K位的权为：16k例如：64.4H十进制D二进制B八进制O十六进制H十进制D二进制B八进制O十六进制H000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111各种进位制的对应关系1．二进制数转换为十制数。

转换原则：按权展开求和。例如：10001101.11B

八进制十六进制转换为十进制数也同样遵循该原则，不再单独介绍了。2．十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数的原则：①整数部分：除基取余，逆序排列②小数部分：乘基取整，顺序排列例将十进数186和0.8125转换成二进制数。因此：186D=10111010B0.8125D=0.11011B注意：当十进制小数不能用有限位二进制小数精确表示时，根据精度要求，采用“0舍1入”法，取有限位二进制小数近似表示。十进制数转换为八进制，十六进制数同样遵循该原则。3．二进制转换为十六进制由于十六进制的基数是2的幂，所以二进制与十六进制之间的转换是十分方便的，二进制转换为十六进制的原则：整数部分从低位到高位四位一组不足补零，直接用十六进制数来表示；小数部分从高位到低位四位一组不足补零，直接用十六进制数表示。例将二进制数10011110.00111转换成十六进制数。

1001

1110.0011

1000 9 E 38所以10011110.00111B＝9E.38H。4．十六进制数转换为二进制数十六进制数转换为二进制数的原则：十六进制数中的每一位用4位二进制数来表示。例如：将十六进制数A87.B8转换为二进制数。

A

8

7

.B

8

1010

1000

0111

1011

1000所以A87.B8H=101010000111.10111000B。八进制的基数同样是2的幂，因此二进制与十六进制之间的转换也遵循以上的原则，只是将原则中的四位改成三位。例如：将二进制数11010110.110101B转换成八进制数。将八进制数746.42O转换成二进制数。

011

010

110

.

110

101

3 2 6 6

5

7

4

6.42111

100

110

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01所以，11010110.110101B=326.65O，746.42O=111100110.100010B二进制数的运算加法法则乘法法则0＋0＝0

0X0=00＋1＝10X1=01＋0＝11X0=01＋1＝0（进位1） 1X1=1注意：二进制数加法运算中1＋1＝0（进位1）和逻辑运算中1∨1＝1的不同含义。十六进制数的运算十六进制数的运算遵循“逢十六进一”的原则。①十六进制加法：十六进制数相加，当某一位上的数码之和S小于16时与十进制数同样处理，如果数码之各S≧16时，则应该用S减16及进位1来取代S。例如：②十六进制减法十六进制减法也与十进制数类似，够减时直接相减，不够减时服从向高位借1为16的原则。例如：计算机中数和字符的表示计算机中有符号数的表示。计算机中的数是用二进制来表示的，有符号数中的符号也是用二进制数值来表示，0表示“＋”号，1表示“－”号，这种符号数值化之后表示的数称之为机器数，它表示的数值称之为机器数的真值。为将减法变为加法，以方便运算简化CPU的硬件结构，机器数有三种表示方法：即原码、反码和补码。1．原码最高位为符号位，符号位后表示该数的绝对值。例如：[+112]原=01110000B[—112]原=11110000B其中最高位为符号位，后面的7位是数值（字长为8位，若字长为16位，则后面15位为数值）。原码表示时＋112和－112的数值位相同，符号位不同。说明：①0的原码有两种表示法：[+0]原=00000000B[－0]原=10000000B②N位原码的表示范围为：1－2N—1～2N—1－1。例如8位原码表示的范围为：－127～+1272．反码最高位为符号位，正数的反码与原码相同，负数的反码为其正数原码按位求反。[+112]反=01110000B[–112]反=10001111B说明：①0的反码有两种表示法：[+0]反=00000000B[－0]反=11111111B②N位反码表示的范围为：1－2n—1－2n—1－1；例如8位反码表示的范围为–127－+127。③符号位为1时，其后不是该数的绝对值。例如反码11100101B的真值为–27，而不是–101。3．补码最高位为符号位，正数的补码与原码相同；负数的补码为其正数原码按位求反再加1。例如：[+112]补=01110000B[—112]补=10010000B

说明：①0的补码只有一种表示法：[+0]=[—0]=00000000B；②n位补码所能表示的范围为—2n—1－2n—1—1；例如8位补码表示的范围为－128－+127。③八位机器数中：[—128]补=10000000B，[－128]原，[－128]反不存在。 ④符号位为1时，其后不是该数的绝对值。例如：补码11110010B的真值为–14，而不是–114。有符号数采用补码表示时，就可以将减法运算转换为加法运算。因此计算机中有符号数均以补码表示。例如：

X＝84－16＝（＋84）＋（–16）→[X]补=[+84]补+[–16]补（+84）补=01010100B（–16）补=11110000B