单片机第0章 基础知识

单片机原理及应用第0章基础知识1计算机中信息表示二进制数的概念十六进制数和八进制数进制数之间的相互转换字符在计算机中的表示数值在计算机中的表示指令在计算机中的表示2二进制数的概念计算机中为什么使用二进制数？存储易于实现在研发计算机时首先要解决的问题就是如何存储数。如果使用十进制数，则意味着必须找到有十个易于识别状态的电子器件，这种器件基本上没有。相反，存在大量的有二个状态的电子器件，例如三极管的导通和截止、磁介质的磁化和未磁化、发光二极管的亮与不亮等。运算易于实现因为二进制运算规则少，例如二进制乘法规则只有2条（0*1＝0，1*1＝1），所以非常容易设计出运算电路传送易于实现在A、B两点连接一条导线，如果我们约定导线上有电压表示1，没有电压表示0，就可以在A、B两点传送二进制数了3二进制数的概念二进制数0和1与电信号的对应关系二进制数在计算机内部的存储与传递是通过电子器件输出电平的高低来实现的正逻辑表示方式高电平表示1，低电平表示0计算机内部均采用正逻辑表示负逻辑表示方式高电平表示0，低电平表示14二进制数的概念进制数位权1位二进制数只有二个状态，只能表示0和1二个数量，大于1的数量采用多位二进制数表示例如：10（2），11（3），100（4），101（5），110（6），111（7），10000001（129）位权8431021011001010000127262524232221202158281802AB162161160小数部分的位权：10-1,10-2,10-3,….（十进制）2-1,2-2,2-3,2-4,…..（二进制）5二进制数的概念练习请根据各种进制数的位权定义，求出下列各种进制数对应的十进制数（10101.101）2＝（）10（413.26）8＝（）10（8D.C）16＝（）108位最大二进制数对应的十进制数是多少？16位最大二进制数对应的十进制数是多少？6十六进制数为什么使用十六进制数？信息的二进制数表示太长，书写和识别很容易产生错误。

例如：（129）10＝（10000001）2十六进制数与二进制数之间有简单的对应关系，易于书写和识别，也容易相互转换。十六进制数共有16个数符0～9，A，B，C，D，E，F十六进制数书写规则在十六进制数后加H作为标识如果最高位是字母，为了区别，在前面加0例如：16H，9BH，0A8H，0FFH7十六进制数十六进制数与二进制数对应关系十六进制共有16个数符，刚好与4位二进制数的个数一样，所以每个十六进制数符与4位二进制数一一对应。8十六进制数八进制与二进制的对应关系与使用十六进制的理由一样，偶尔也使用八进制八进制共有8个数符（0～7），刚好与3位二进制数的个数一样，所以每个八进制数符与3位二进制数一一对应。对应关系八进制二进制

0000

1001

2010

3011

4100

5101

6110

71119二进制数应用实例七段发光数码管可以显示数字0～9，控制信号由A～G引脚输入，高电平亮，低电平灭假设A~G对应着7位二进制数的最低位～最高位，请写出控制数码管分别显示0~9的二进制编码和十六进制编码10二进制数应用实例GFEDCBA001111113FH1000011006H210110115BH310011114FH4110011066H511011016DH611111017DH7000011107H811111117FH911011116FH11进制数之间的转换所有进制数转换为十进制数的方法是：按位权展开，然后进行计算。十进制数转换为二进制数的方法（P12）十进制整数的转换除2取余倒排十进制小数的转换乘2取整顺排（35.86）10＝

（100011.110111）212进制数之间的转换十六进制转换为二进制以25D.BCH为例将每个十六进制位写成对应的4位二进制数

001001011101.10111100去掉最左边和最右边的全零即可

1001011101.10111113进制数之间的转换二进制转换为十六进制以1101011011.10101为例整数部分从右向左每4位划分为一小节，最高一节不足4位的话高位补零小数部分从左向右每4位划分为一小节，最后一节不足4位的话低位补零0011′0101′1011.1010′1000将每一小节写成对应的十六进制数

35B.A8H14进制数之间的转换八进制转换为二进制以（256.14）8为例将每个八进制位写成对应的3位二进制数

010101110.001100去掉最左边和最右边的全零即可

10101110.001115进制数之间的转换二进制转换为八进制以1101011011.10101为例整数部分从右向左每3位划分为一小节，最高一节不足4位的话高位补零小数部分从左向右每3位划分为一小节，最后一节不足4位的话低位补零001′101′011′011.101′010将每一小节写成对应的八进制数

（1533.52）816进制数之间的转换八进制与十六进制之间的转换以二进制作为桥梁，首先转换为二进制，然后再由二进制转换十进制转换为八进制和十六进制方法一：采用与十进制转换为二进制的方法，即整数部分采用除8（或16）取余倒排，小数部分采用乘8（或16）取整顺排方法二：以二进制作为桥梁，首先转换为二进制，然后再由二进制转换为八进制或十六进制17进制数之间的转换课堂练习完成P16习题0.1-0.218计算机中信息表示计算机中信息存储的基本单位是字节（byte）

1个字节包含8个二进制位（8bit）1KB＝1024字节，1MB＝1024KB，1GB＝1024MB任何信息（数值、字符、图像、指令等）在计算机中都是用1个字节或多个字节表示的，例如：英文字符编码使用1个字节（ASCII码），汉字编码使用2个字节（GB2312、GBK）整型数用1，2，4个字节（短整型、整型、长整型）实型数用4，8字节（浮点型，双精度型）19计算机中信息表示英文字符的二进制编码（ASCII）20计算机中信息表示十进制数的二进制编码方法一：将十进制数的各位分别用二进制编码表示（BCD码）。方法二：将十进制数整体转换为二进制数，然后以适当的编码表示（原码，反码，补码）。方法一在一些特殊场合使用，计算机中数的编码主要采用方法二。BCD码8421码21计算机中信息表示无符号整型数的二进制编码即所有二进制位均用来表示数的大小无符号短整型（字符型）1个字节，表示数的范围0～255无符号整型2个字节，表示数的范围0～65535无符号长整型4个字节，表示数的范围0～429496729522计算机中信息表示有符号整型数的二进制编码用最高位表示符号，一般规定1表示负数有原码、反码、补码三种编码方式，一般用补码表示8位有符号整型数原码编码规则最高位为符号位，其后7位表述数的绝对值大小例如[+10]原码＝00001010B，[-10]原码＝10001010B表示数的范围-127～+127，数0有2个编码：＋0（00H）和－0（80H）不满足（+10）+（-10）＝0基本规则[+10]原码+[-10]原码＝00001010B+10001010B＝10010100B≠0的原码23计算机中信息表示8位有符号整型数反码编码规则最高位为符号位如果是正数，则与原码相同如果是负数，则除符号位外，其余各位是原码的各位求反例如[+10]反码＝00001010B，[-10]反码＝11110101B表示数的范围-127～+127，数0有2个编码：＋0（00H）和－0（0FFH）24计算机中信息表示8位有符号整型数反码满足（+10）+（-10）＝0基本规则[+10]反码+[-10]反码＝00001010B+11110101B＝11111111B＝[-0]反码不满足（+10）+（－6）＝+4基本规则[+10]反码+[-8]反码＝00001010B+11111001B＝00000011B（舍弃最高位的进位）＝[+3]反码≠[+4]反码25计算机中信息表示8位有符号整型数补码由以上分析可知，如果对负数的反码加上1，则既满足（+10）+（－10）＝0，又满足（+10）+（－6）＝+4我们将负数的反码加上1后形成的编码称为补码补码编码规则最高位为符号位如果是正数，则与原码相同如果是负数，则除符号位外，其余各位是原码的各位求反然后加1令80H（10000000B）为－128的补码26计算机中信息表示8位有符号整型数补码例如[+10]补码＝00001010B，[-10]补码＝11110110B表示数的范围-128～+127，所有编码唯一补码的真值表补码012312712825325425500H01H02H03H7FH80H0FDH0FEH0FFH真值+0+1+2+3+127-128-3-2-127计算机中信息表示由补码求真值的方法利用公式[x]原＝[[x]补]补求出原码，在由原码算出真值例：求补码0BCH的真值写出二进制：0BCH=>10111100除符号位外各位求反：=>11000011加1得原码：=>11000100除符号位外，转为十进制数：=>-6828计算机中信息表示课堂练习求-53的8位原码、反码、补码？如果将9DH分别看作是原码、反码、补码，则对应的真值分别是多少？求-75的16位补码？已知0B2C3H为16位的补码，求其真值？16位补码表示数的范围是多少？29计算机中信息表示补码的加减运算溢出问题运算结果超出了所对应编码的表示范围称为溢出。例如8位无符号整数200+90＝290>255，则运算结果产生溢出，结果肯定不正确。在不产生溢出的情况下[x]补+[y]补＝[x+y]补[x]补-[y]补＝[x]补+[-y]补＝[x-y]补[-y]补＝[y]补的变补＝将[y]补的所有位取反加1补码加减运算产生溢出的判断CY≠CY-130计算机中信息表示课堂练习完成P1