单片机原理与应用

教材 单片机原理与应用 编著：杭和平、杨芳、谢飞等 机械工业出版社 2008年5月 特点： 机械工业出版社 2008年5月 特点： 以AT89C51单片机为蓝本，基于C语言编程，以单片机功能应用为重点，介绍单片机的原理与应用技术

参考书目 求是科技《8051系列单片机C程序设计完全手册》人民邮电出版社 2006/06 李广弟等：单片机基础，北京航空航天大学出版社 2001/07 胡键《单片机原理及接口技术》机械工业出版社 2005/01 尹勇等《uVision2单片机应用程序开发指南》科学出版社2005/02 朱勇《单片机原理与应用技术》清华大学出版社2006/01

第1章 单片机的基础知识

第1章 单片机的基础知识 1.1 单片机概况 1.2 其他常用单片机系列 1.3 单片机的特点及应用领域 1.4 一个单片机的简单应用系统 第1章 单片机的基础知识 1.1 单片机概况 1.2 其他常用单片机系列 1.3 单片机的特点及应用领域 1.4 一个单片机的简单应用系统 1.5 单片机的数制与编码

回 顾：有关微型计算机的基础知识 硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口 软件：系统软件，应用软件 wyx

计算机系统通常由多块印刷电路板制成： 主板 显卡 声卡 存储器接口 网卡 输入输出接口 内存条 CPU

单板机 内存条 CPU 刷 电 路 存储器芯片 板 存储器接口 输入输出接口 印 输入输出接口 芯片 CPU芯片 定时计数器 芯片 A/D、D/A 芯片

单片机 单 硅 晶 片 存储器 CPU I / O口 时钟电路 控制电路 定时器

单片机芯片实物图（从左至右:8031、8051、8751）

单片机 单片机又称单片微控制器(Microcontroller)，国外普遍称为MCU（Micro Control Uint）,其基本结构是将微型计算机的基本功能部件：中央处理机(CPU)、存储器、输入/输出接口（I/O）、定时器/计数器、中断系统等全部集成在一个半导体芯片上。 单片机结构上的设计，在硬件、指令系统及I/O处理能力方面突出芯片的控制功能。

PC机与单片机 微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制 和运算器部分； 微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控 制功能的计算机，包括微处理器、存储器、输入/输出(I/O) 接口电路以及输入/输出设备等； 单片机(single chip microcomputer)——直译为单片 微型计算机，它将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、 输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通信接口等主要计算 机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型 计算机简称单片机 。 单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计 算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际 应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片 机称为嵌入式微控制器(embedded microcon-troller)。

1.1.1 单片机的结构与组成

单片机的结构 单片机的一般结构可用图1-1所示的方框图描述。 中央处理器（CPU）：是单片机的核心单元，通常由算术逻辑运算部件ALU和控制部件构成。（Central Processing Unit） ROM存放程序:（ROM：read-only memory） RAM存放数据: （RAM：random access memory） I/O为输入设备和输出设备:（Input / Output） 单片机用片内总线(BUS)实现CPU、ROM、RAM、I/O各模块之间的信息传递。 系统时钟：是单片机运行节拍的基准单元。系统时钟类似于PC微机中的主频。是反映单片机运行速度的重要指标。 定时器/计数器（T/C）：用于单片机内部精确定时或对外部事件（如输入的脉冲信号）进行计数，有的单片机内部有多个定时/计数器。 串口输入/输出口：用于单片机和串行设备或其他单片机的通信。串行通信是单片机与其他设备进行信息交换最简单和廉价的方式。

微处理器 ⑴ 寄存器阵列：通用寄存器，专用寄存器； ⑵ 运算器：累加器，暂存寄存器，标志寄存器， 算术逻辑单元； ⑶ 控制器：程序计数器PC，指令寄存器， 指令译码器，定时和控制逻辑电路。 总线： 用于传送信息的公共途径。 总线分为： ⑴ 数据总线 ⑵ 地址总线 ⑶ 控制总线

存储器： 作用：存放程序和数据 ⑴ 存储器分类 RAM (Random-access memory) 特点：读写速度快，可随机写入或读出，读写方便； 电源断电后，存储信息丢失。 作用：存放各种数据。 ROM (Read-only memory.) 特点：信息写入后，能长期保存，不会因断电而丢失。 作用：存放固定程序和数据。 ROM分类： ① MaskROM（掩膜ROM） ② OTPROM（One Time Programmable ROM） ③ EPROM（Erasable Programmable ROM） ④ E2PROM（Electrically EPROM） ⑤ Flash ROM

单片机的程序存储器 EPROM（erasable programmable read only memory）。MCS-51系列的单片机8751上就使用的是EPROM，还有单独的EPROM存储器芯片（如2764）。 Mask ROM又称为掩膜的只读存储器，程序编写完毕，确保无错误的情况下，将程序交给ROM生产厂家写入，不能再擦除重写。适合大批量稳定生产的产品，当用量很大时，单片的成本最低。 OTP ROM（One Time Programmable ROM）是一次性编程的只读存储器，不能擦除重写，这种程序存储器的单片机，正在被flash存储器的单片机代替，例如OTP ROM 的单片机PIC16C7x系列被相同类别flash存储器的PIC16F7x代替。 目前使用片内flash程序存储器（也称为“闪存”）的单片机是使用的主流，例如常用的AT89C、AT89S等系列单片机，这种flash的程序存储器可以用电直接反复的多次擦和写，使用方便。现在使用的U盘、MP3、数码相机用的CF卡等，都是使用flash作为存储介质的。

单片机的数据存储器 随机存储器（RAM）：是断电后信息会丢失的存储器，这种存储器可以快速反复的修改信息，用来存放程序运行时的工作变量和数据。 SRAM：单片机大多使用静态存储器SRAM DRAM：PC计算机内存使用动态存储器DRAM。与SRAM相比，DRAM存储密度大，但使用复杂，需要不间断地动态刷新。 为了叙述的方便，把单片机的程序存储器统称为ROM；将单片机的数据存储器统称为RAM。

简单的单片机系统，单片机的ROM,RAM在哪里？

1.1.2 单片机的分类与指标 功能部件 位数 存储器 I/O口 速度 工作电压 功耗 使用温度

1.1.3 MCS-51单片机及其兼容产品 1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机。 由于MCS-48系统的成功应用，单片机及单片机应用技术迅速发展，到目前为止，世界各地厂商己相继研制出大约几十个系列数千种的8位单片机产品。目前国内使用最为广泛的MCS-51内核单片机是Atmel公司的基于MCS-51内核的单片机AT89C51等系列产品。 在8位单片机的基础上，16位单片机也相继产生，其功能进一步加强，代表产品有Intel公司的MCS-96系列。然而，由于应用领域大量需要的仍是8位单片机，因此，各大公司纷纷推出高性能、大容量、多功能的新型8位单片机。

单片机发展概况 第一阶段(1974年—1978年)：单片机的初级阶段。以Intel公司生产的MCS—48单片机系列为代表，该系列单片机内集成了1个8位CPU、27根I／O口线和1个8位定时器／计数器，片内存储器RAM、ROM容量较小，它们的寻址范围均不大于4KB，无串行接口等。 第二阶段(1978年—1982年)：单片机的高性能阶段。由于8位单片机的应用日益广泛，故各公司和生产厂家都不断改进产品的结构和性能，使单片机功能大大增强，此阶段单片机都有串行接口、16位定时／计数器和多级中断控制系统，片内RAM、ROM容量也都有增加，且寻址范围均可达64KB。这类单片机以Intel公司的MCS—51系列单片机为主流。 第三阶段(1982年至今)：8位单片机的巩固发展和16位、32位单片机的推出阶段。这个阶段，一方面不断完善和提高8位单片机的性能，另一方面推出了16位、32位单片机。

AT89C51单片机封装图

MCS-51优点： ①性能价格比高； ②开发装置多； ③国内技术人员熟悉； ④芯片功能够用适用； ⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。

1.2 其他单片机系列 1.2.1 Microchip的PIC系列单片机 1.2.2 TI公司的超低功耗型MSP430系列单片机 1.2.3 Atmel公司的AVR系列单片机 1.2.4 ADI公司的ADuC8xx系列单片机 1.2.5 Motorola的68HCxx系列单片机

1.3 单片机的特点及应用领域 与PC相比单片机的特点 1、ROM和RAM严格区分 2、面向控制的指令系统 3、I/O口的多功能、高可靠 1.3 单片机的特点及应用领域 与PC相比单片机的特点 1、ROM和RAM严格区分 2、面向控制的指令系统 3、I/O口的多功能、高可靠 4、品种规格的系列化 5、硬件功能的通用性

 单片机与通用微型计算机相比，在硬件结构的不同之处。 存储器ROM和RAM是严格分工的。ROM用作程序存储器，只存放程序、常数和数据表格，而RAM用作数据存储器，存放临时数据和变量。使单片机更适用于实时控制（也称为现场控制或过程控制）系统。 将已调试好的程序固化（即对ROM编程，也称烧录或者烧写）在程序存储空间ROM中，可以保证存储信息数十年不丢失。与PC使用的磁盘/光盘存储设备相比，单片机的ROM是一种电子存储器，更加适合在振动、粉尘等恶劣的工作环境。 单片机面向的实时控制仅需容量较小的RAM，用于存放少量随机数据，这样有利于提高单片机的操作速度。

单片机与通用微型计算机相比的不同之处。 采用面向控制的指令系统。在实时控制方面，尤其是在位操作方面单片机有着不俗的表现。  单片机与通用微型计算机相比的不同之处。 采用面向控制的指令系统。在实时控制方面，尤其是在位操作方面单片机有着不俗的表现。 输入/输出（I/O）端口引脚设计有多种功能。使用多功能引脚的哪一种功能，则可以由用户编程确定。 品种规格的系列化。属于同一个产品系列、不同型号的单片机，通常具有相同的内核、相同或兼容的指令系统。其主要的差别仅在片内配置了一些不同种类或不同数量的功能部件，以适用不同的被控对象。 单片机的硬件功能具有广泛的通用性。同一种单片机可以用在不同的控制系统中，只是其中所配置的软件不同而已。

1.3.1 单片机的特点 1．具有较高的性能价格比。 2．体积小，可靠性高。由单片机组成的应用系统结构简单，易对系统进行电磁屏蔽等抗干扰措施。另一方面，单片机不易受外界的干扰。所以单片机应用系统的可靠性比一般微机系统高得多。 3．控制功能强。单片机采用面向控制的指令系统，实时控制功能特别强。CPU可以直接对I/0口进行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理能力。 4．使用方便、容易产品化。单片机的体积小、功能强。能满足许多小型对象的嵌入式应用要求。

⑴ 智能化家用电器。 ⑵ 办公自动化设备。 ⑷ 工业自动化控制。 ⑶ 商业营销设备。 ⑸ 智能化仪表。 ⑹ 智能化通信产品。 1.3.2 单片机的应用领域 ⑴ 智能化家用电器。 ⑵ 办公自动化设备。 ⑶ 商业营销设备。 ⑷ 工业自动化控制。 ⑸ 智能化仪表。 ⑹ 智能化通信产品。 ⑺ 汽车电子产品。 ⑻ 航空航天系统和国防军事、尖端武器等。

单片机应用 电讯方面 工业方面 汽车方面 民用方面 仪表方面 数据处理方面

单片机的应用领域 1．单片机在工业测量仪表中的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，在各种智能传感器、变送器、各种现场总线的智能仪表中均有不同类型的单片机。用单片机改造原有的测量、控制仪表，能使仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化及柔性化的方向发展。

2．单片机在机电一体化中的应用 机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、计算机技术、传感器技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床、机器人等。 单片机作为产品中的控制器，可大大提高机器的自动化、智能化程度。 3．单片机在实时控制中的应用 单片机广泛地应用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，能使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。例如机器人，每个关节或动作部位都是一个单片机实时控制系统。

4．单片机在分布式多机系统中的应用 在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机应用系统组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使他可以置于恶劣环境的前端工作。 5．单片机在医疗仪器上的应用 在现代医学医疗仪器和康复器械中大量使用单片机，增加了仪器的准确性，使功能更加强大，协助医生提高诊断和治疗水平，例如，数字心电图机、B超、心脏起搏器、各种肢体康复仪等。

6．消费类电子产品上的应用 在家电领域，如洗衣机、空调器、汽车电子与保安系统、电视机、录像机、DVD机、音响设备、电子秤、IC卡、手机等。在这些设备中使用单片机之后，其控制功能和性能大大提高，并实现了智能化、最优化控制。 7．终端及外部设备控制 计算机网络终端设备，如银行终端、商业POS(自动收款机)、复印机等，以及计算机外部设备，如打印机、绘图机、传真机、键盘和通信终端等。在这些设备中使用单片机，使其具有计算、存储、显示、输入等功能，具有和计算机连接的接口，使计算机的能力及应用范围大大提高，更好地发挥了计算机的性能。

8．智能接口 在计算机系统，特别是在较大型的工业测控系统申，除通用外围设备(打印机、键盘、磁盘驱动器、CRT)外，还有许多外部通信、采集、多路分配管理以及驱动控制等接口。需要单片机与主机并行工作，提高系统的运行速度。 单片机还承担接口信息进行加工处理的工作。例如，在大型数据采集系统中，用单片机对模，数转换接口进行控制，对数据进行预处理，如数字滤波、线性化处理及误差修正等。在通信接口中采用单片机，可以对数据进行编码、解码、分配管理以及接收，发送等工作。

单片机技术的发展趋势 ⑴ 8位单片机仍然是主流机型； ⑵ 全盘CMOS化趋势； ⑶ OTP ROM/Flash ROM成为ROM供应主流状态； ⑷ 推行串行扩展总线 ； ⑸ RISC体系结构大发展； ⑹ 实现全面低功耗管理 ； ⑺ 根据不同需求发展个性化单片机 ； ⑻ 大力发展专用型单片机； ⑼ 在单片机中嵌入驻机软件；

1.4 单片机应用系统 单片机系统由两大部分组成: 组成单片机系统的物理实体； ⑴ 硬件： ⑵ 软件： 对硬件使用和管理的程序。

一个单片机的简单应用系统

单片机的I/O电平 AT89C51单片机的I/O口是数字端口（图中的P3.2、P2.0、P2.7等），有两种状态（AT89C51的I/O口没有高阻状态）逻辑1和逻辑0。 一般规定逻辑1是指高电平，逻辑0是低电平。也就是说，单片机的输入只接受高电平或低电平，而输出要么高电平，要么低电平。对于5V电源的数字电路，理想的低电平是0V；高电平是5V。而实际的高/低电平是一个电压范围，那么在单片机系统中，什么范围的电平是高电平和低电平？ 通常在5V供电的数字电路中，低于0.8V的输入电平为低电平，高于2V的输入电平为高电平，把这种规定的电平范围称为TTL电平。输入高低电平之间的电平，单片机的数字I/O口将无法判断，在输入电路中不应出现。

单片机电路中三极管的应用 在单片机电路中三极管大多数工作在开关状态，或者饱和导通，或者截止。在设计时要根据负载电流的情况和单片机的驱动能力，以及三极管电流放大倍数，提供三极管足够的基极电流，保证三极管的饱和导通。

名词术语 Register： 寄存器、累加器、寄存器组/堆 ALU：Algebra Logic Unit CPU：Central Processing Unit Memory：存储器 I/O： Interface, Device & Equipment MPU：Micro-Processor Unit MCU：Micro Control Unit DSP ：Digital Signal Processor ROM：read-only memory RAM：random access memory EPROM：Electrically Programmable Read Only Memory Flash Memory, EEPROM(Electrically EPROM)

名词术语 BIT—位 BYTE—字节（8BIT） WORD—字（16BIT） DWORD—双字（32BIT） BUS—总线（A-BUS、D-BUS、C-BUS） INSTRUCTION—指令 PROGRAM—程序

1.5 单片机中数的数制与编码 引言: ● 十进制数是人们习惯使用的进制。 ● 计算机只能“识别”二进制数。 1.5 单片机中数的数制与编码 引言: ● 十进制数是人们习惯使用的进制。 ● 计算机只能“识别”二进制数。 ● 为了书写和识读方便，计算机程序需要用十六进制数表示。 ● 十进制数、二进制数、十六进制数之间的关系、相互转换和 运算方法，是学习计算机必备的基础知识。

1.5.1 进位计数制 ⒈ 十进制数 主要特点： ① 基数是10。有10个数码（数符）构成： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 1.5.1 进位计数制 ⒈ 十进制数 主要特点： ① 基数是10。有10个数码（数符）构成： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 ② 进位规则是“逢十进一”。 【例】 1234.56 = 1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2 = 1000+200+30+4+0.5+0.06 上述，103、102、101、100、10-1、10-2 称为十进制数各数位的 “ 权 ” 。

1．十进制计数制 十进制的基为10，即它所使用的数码为0～9，共10个数字。十进制各位的权是以10为底的幂，每个数因所处位置不同，其值是不同的，每一位数是其右边相邻那位数的l0倍。 计数规律：逢10进1。 任意一个十进制数 ( S )10，可以表示为 (S )10 = kn10n-1+kn-110n-2+…+k1100+k010-1+k-110-2+…+k-m10-m-1 式中，ki是0～9中的任意一个数字, m、n是正整数，10是十进制的基数。 例如：   (2006.2)10 =2×103 + 0×102 + 0×101 + 6×100 + 2×10-1

⒉ 二进制数 主要特点： ① 基数是2。只有两个数码：0 和 1。 ② 进位规则是“逢二进一”。 ② 进位规则是“逢二进一”。 每左移一位,数值增大一倍；右移一位,数值减小一半。 二进制数用尾缀B作为标识符。 【例】 111.11B = 1×22 +1×21 +1×20 +1×2-1+1×2-2 = 7.75 其中，22、21、20、2-1、2-2 称为二进制数各数位的“ 权 ”

2．二进制计数制 二进制的基为2，即它所使用的数码为0、1，共2个数字。二进制各位的权是以2为底的幂，每个数因所处位置不同，其值是不同的，每一位数是其右边相邻那位数的2倍。 计数规律：逢2进1。 任意一个二进制数 ( S )2可以表示成 (S)2 =kn2n-1 + kn-12n-2 +…+ k120 + k02-1 + k-12-2 +…+k-m2-m-1 式中，ki只能取0或1, m、n是正整数，2是二进制的基数。 例如：  (1101.101)2 = l×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 二进制数只有2个数码，即0和1，在计算机中容易实现。二进制的0和1就代表单片机中的低电平和高电平。

⒊ 十六进制数 主要特点： ① 基数是16。共有16个数符构成： 0、1、…、9、A、B、C、D、E、F。其中， 10、11、12、13、14、15。 ② 进位规则是“逢十六进一”。 十六进制数用尾缀H表示。 【例】A3.4H = 10×161+3×160+4×16-1 = 160+3+0.25 = 163.25 其中，163、162、161、160、16-1、16-2 称为十六进制数各数位的“权”。

3．十六进制计数制 十六进制的基为16，即它所使用的数码为0～9、A～F，共16个数字。十六进制各位的权是以16为底的幂，每个数因所处位置不同，其值是不同的，每一位数是其右边相邻那位数的l6倍。 计数规律：逢16进1。 任意一个十六进制数 ( S )16可以表示成 (S )16=kn16n-1 +kn-116n-2+…+k1160 +k016-1+k-116-2+…+k-m16-m-1 式中，ki可取0, 1, 2, …, 9, A, B, C, D, E, F等16个数码、字母之一。用A～F表示10～15。m、n是正整数。16为十六进制的基数。 例如：  (A2E3)16 = 10×163+2×162+14×161+3×160 十六进制数在书写中可使用另一种表示方式，如 (A2E3)16可表示为A2E3H。

十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表 00H 0000B 11 0BH 1011B 1 01H 0001B 12 0CH 1100B 2 02H 0010B 13 0DH 1101B 3 03H 0011B 14 0EH 1110B 4 04H 0100B 15 0FH 1111B 5 05H 0101B 16 10H 0001 0000B 6 06H 0110B 17 11H 0001 0001B 7 07H 0111B 18 12H 0001 0010B 8 08H 1000B 19 13H 0001 0011B 9 09H 1001B 20 14H 0001 0100B 10 0AH 1010B 21 15H 0001 0101B

三种数制之间整数的转换方法示意图如下图所示。

1.5.2 进位计数制的相互转换 ⒈ 二进制数与十六进制数相互转换 ⑴ 二进制数转换成十六进制数 ① 整数部分： 自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部分用相应的十六进制数替代； ② 小数部分： 自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部分用相应的十六进制数替代；

每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。 ⑵ 十六进制数转换成二进制数 每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。 二进制 十六进制 0000 1000 8 0001 1 1001 9 0010 2 1010 A 0011 3 1011 B 0100 4 1100 C 0101 5 1101 D 0110 6 1110 E 0111 7 1111 F

⒊ 十进制数转换成二进制数、十六进制数 ⑴ 整数部分的转换 ⑵ 小数部分的转换 ① 十进制整数转换成二进制整数的方法： 除2取余法 ① 十进制整数转换成二进制整数的方法： 除2取余法 ② 十进制数整数转换成十六进制数的方法： 除16取余法 ⑵ 小数部分的转换 ① 十进制小数转换成二进制小数的方法： 乘2取整法 ② 十进制小数转换成十六进制小数的方法： 乘16取整法

转换方法 由此得： 20D= 10100B 1．二进制数转换成十进制数 只要把要转换的数按权展开后相加即可。 例如： =128+4+1=133 2．十进制数转换成二进制数 十进制数转换成二进制数常用的方法是“除2取余法”. 例如：将十进制数 20转换为二进制数 20 2 10 5 1 余数 最高位 最低位 由此得： 20D= 10100B

由此得： 1000D= 3E8H。 4．十进制数转换成十六进制数 3．十六进制数转换成十进制数 只要把要转换的数按权展开后相加即可。例如： 1FH=1×161+15×160=31 4．十进制数转换成十六进制数 十进制数转换成十六进制数常用的方法是“除16取余法”. 1000 16 62 3 余数 8 E（14） 最高位 最低位 由此得： 1000D= 3E8H。

由此得： 3FH= 00111111B 由此得： 01011100B = 5CH 5．十六进制数转换成二进制数 采用“一分为四法”，即：每一位十六进制分别用四位二进制数码表示 例如: 3 F 0011 1111 001111111 由此得： 3FH= 00111111B 6．二进制数转换成十六进制数 采用“四合一法”，方法是：从二进制数的最低位开始，每四位为一组， 然后分别把每组用十六进制数码表示。 0 1 0 1 1 1 0 0 5 C 由此得： 01011100B = 5CH 回目录

1.5.3 二进制数和十六进制数运算 + 10011100B 11010001B 【例】 00110101B ⒈ 二进制数加法运算 ⒈ 二进制数加法运算 规则：0 + 0 = 0，0 + 1 = 1 + 0 = 1， 1 + 1 = 0（向高位进1）。 【例】 00110101B + 10011100B 11010001B

⒉ 二进制数减法运算 规则：0 – 0 = 0，1 – 0 = 0，1 – 1 = 0， 0 – 1 = 1（向高位借1）。 【例】 10110101B - 10011100B 00011001B

⒊ 二进制数乘法运算 【例】 1101B × 1001B 1101 + 1101 1110101B

⒋ 二进制数除法运算 1 1110 【例】 1101√1110110 1001 － 1101 － 1101

⒌ 二进制数“与”运算 规则：0 ∧ 0 = 0，1 ∧ 0 = 0， 1 ∧ 0 = 0，1 ∧ 1 = 1。 【例】 10110101B ∧ 10011100B 10010100B

⒍ 二进制数“或”运算 规则： 0 ∨ 0 = 0，1 ∨ 0 = 1， 1 ∨ 1 = 1，0 ∨ 1 = 1。 【例】 10110101B ∨ 10011100B 10111101B

【例】 10110101B ⊕ 10011100B 00101001B ⒎ 二进制数“异或”运算 规则：0⊕0 = 0，0⊕1 = 1， ⒎ 二进制数“异或”运算 规则：0⊕0 = 0，0⊕1 = 1， 1⊕0 = 1，1⊕1 = 0。 【例】 10110101B ⊕ 10011100B 00101001B

8. 十六进制数运算 先将十六进制数转换成二进制数， 然后根据二进制运算法则进行运算， 再转换成十六进制数。

原码、反码和补码 数的正负表示形式： D7=1 表示负数，D7=0 表示正数。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号位 数值位

[X]原 =[X]反 =[X]补 在计算机中，机器数有三种表示方法： 即原码、反码和补码。 [X]反 =[X]原数值位取反，符号位不变。 ① 对于正数： ② 对于负数： [X]反 =[X]原数值位取反，符号位不变。 [X]补 =[X]反 + 1 采取补码运算，可以将减法转换成加法运算。

原码、反码和补码对应关系表 无符号二进制数 无符号十进制数 原码 反码 补码 00000000 +0 00000001 1 +1 +0 00000001 1 +1 00000010 2 +2 … 01111101 125 +125 01111110 126 +126 01111111 127 +127 10000000 128 -0 -127 -128 10000001 129 -1 -126 10000010 130 -2 -125 11111101 253 -3 11111110 254 11111111 255

1.5.4 数码和字符的代码表示 一、8421 BCD码 8421 BCD码称为二-十进制数或简称BCD码 (Binary Coded Decimal Code)，用标识符[……]BCD表示。 特点：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。

⒈ 编码方法 二-十进制数是十进制数，逢十进一，只是数符0～9用4位二进制码 0000 ～ 1001 表示而已； 每4位以内按二进制进位； 　 4位与4位之间按十进制进位。 ⒉ 转换关系 ⑴ BCD码与十进制数相互转换关系 ⑵ BCD码与二进制数相互转换关系 BCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通常要先转换成十进制数。

【例】将二进制数01000011B转换成BCD码。 解：01000011B= 67= [0110 0111]BCD 需要指出的是: 决不能把[01100111]BCD误认为二进制码01100111B，二进制码01100111B的值为103，而[01100111]BCD 的值为67，显然两者是不一样的。

二、ASCII码 作用： 用二进制编码表示各种字母和符号ASCII码（American Standed Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）。

ASCII编码表 b6b5b4 b3b2b1b0 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 NUL DLE SP @ P 、 p 0001 SOH DC1 ！ 1 A Q a q 0010 STX DC2 “ 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 0111 BEL ETB ‘ 7 G W g w 1000 BS CAN ( 8 H X h x 1001 HT EM ) 9 I Y i y 1010 LF SUB * ： J Z j z 1011 VT ESC + ； K [ k { 1100 FF FS , < L \ l | 1101 CR GS - = M ] m } 1110 SO RS . > N Ω n ～ 1111 SI US / ? O ― o DEL

ASCII码用7位二进制数表示： 高3位组 低4位组 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

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