單片機原理與接口技術2單片機概述1.1微型計算機系統組成1.2微型計算機的運算基礎知識1.3第1章單片機基礎知識31.1單片機概述什么是單片機?單片機與微型計算機的關系常用的單片機系列單片機的應用

初識單片機控制系統單片機實驗板

4單片機是指在一塊半導體芯片上，集成了微處理器、存儲器、輸入/輸出接口、定時器/計數器以及中斷系統等功能部件，構成一臺完整的微型計算機。1.1.1

什么是單片機?單片機實物5單片機可通過執行使用者編寫的程序，控制芯片的各個引腳在不同的時間輸出不同的電平，從而控制與單片機各個引腳相連的外圍電路的電氣狀態。所以又被稱為微控制器。6單片機為什么可以根據程序實現靈活的運算及控制？依賴于其內部精妙的電路結構設計。單片機的內部結構

在塑料基底的中央有一個微型的芯片，還有連接芯片和單片機管腳的細導線。

單片機起主要作用的是芯片部分，細導線只是起到了在芯片和管腳之間傳遞信號的作用。71.1.2單片機與微型計算機的關系計算機的發展經歷了從電子管、晶體管、集成電路到大規模集成電路四代的演變。微型計算機屬于第四代計算機。

微型計算機的發展以微處理器的發展為特征，主要表現：

(1)芯片集成度的提高(從最初的約2000個晶體管/片發展到目前的幾百萬個晶體管/片)；

(2)處理器位數的增加（從4位增加到64位）；

(3)時鐘頻率的加快(從1MHz到約幾個GHz)；

(4)價格的逐漸降低等方面。

8

微型計算機有兩個主要發展方向：一是向高速度、高性能、大容量的高檔微型計算機方向發展；二是向穩定可靠、小而廉、能適應各種控制領域需要的單片機方向發展。

單片機是微型計算機發展的一個重要分支！

1.1.2單片機與微型計算機的關系單片機是智能控制系統中實現“信息采集與處理”的核心工具，它是“麻雀雖小,五臟俱全”的微型計算機。91.1.3常用的單片機系列

MCS-51系列及與之兼容的8051系列單片機Atmel公司的AVR系列Microchip公司的PIC系列Motorola公司的單片機

TI公司的MSP430系列單片機基于ARM核的32位單片機

11:04101.8051單片機MCS-51系列單片機是美國Intel公司在1980年推出的高性能單片機。

型號：8051、8751、8031、8032、8052等。其中8051是最典型的產品，其它單片機都是在8051的基礎上進行功能的增、減改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS-51系列單片機。20世紀80年代中期Intel公司將MCS-51的核心技術授權給了很多其他公司，如：Atmel、Philips、STC、Siemens、Winbond等，這些廠商生產的芯片是MCS-51系列的兼容產品，準確地說是與MCS-51指令系統兼容的單片機，這些單片機的系統結構與8051相同，并且都采用CHMOS工藝，因而常用80C51系列來稱呼它們。11制造廠商單片機型號AT(Atmel)AT89C51，AT89C52，AT89C53，AT89C55，AT89LV52，AT89S51，AT89S52，AT89LS53等Philips(飛利浦)P80C54，P80C58，P87C54，P87C58，P87C524，P87C528等STCSTC89C51RC，STC89C52RC，STC89C53RC，STC89LE51RC，STC89LE52RC，STC12C5412AD等Winbond(華邦)W78C54，W78C58，W78E54，W78C58等Intel(英特爾)i87C54，i87C58，i87L54，i87C51FB，i87C51FCSiemens(西門子)C501-1R，C501-1E，C513A-H，C503-1R，C504-2R表1-1不同制造廠商的80C51單片機型號列表12Atmel單片機實物圖單片機芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051雙列直插式(DualIn-linePackage)封裝13STC單片機實物圖塑料扁平式PQFP/TQFP(PlasticQuadFlatPackage)封裝

帶引線的塑料芯片封裝PLCC44(PlasticLeadedChipCarrier)雙列直插式DIP40(DualIn-linePackage)封裝11:0414STC公司8051單片機芯片的命名規則

152.Atmel公司的AVR系列AVR系列單片機是1997年Atmel公司為了充分發揮其Flash的技術優勢，而推出的全新配置的精簡指令集(ReducedInstructionSetComputer，簡稱RISC)單片機。

該系列單片機一進入市場，就以其卓越的性能而大受歡迎。通過這幾年的發展，AVR單片機已形成系列產品，其Attiny系列、AT90S系列與Atmega系列分別對應為低、中、高檔產品(高檔產品含JTAGICE仿真功能)。

163.Microchip公司的PIC系列

Microchip單片機是市場份額增長最快的單片機。它的主要產品是PIC系列8位單片機，它的CPU是采用了精簡指令集(RISC)結構的嵌入式微控制器，其高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅動能力和低價位OTP技術等都體現出單片機產業的新趨勢。PIC8位單片機產品共有3個系列，即基本級、中級和高級。用戶可根據需要選擇不同檔次和不同功能的芯片。

11:04174.Motorola公司的單片機

(→飛思卡爾公司→

恩智浦(NXP)半導體公司)Motorola公司是世界上最大的單片機廠商，該公司的特點是品種全、選擇余地大、新產品多，在8位機方面有68HC05和升級產品68HC08，68HC05有30多個系列，200多個品種，產量已超過20億片。8位增強型單片機68HC11也有30多個品種，年產量在1億片以上。升級產品有68HC12。16位機68HC16也有10多個品種。32位單片機的683XX系列也有幾十個品種。Motorola單片機特點之一是在同樣速度下所用的時鐘頻率較Intel類單片機低很多，因而使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，更適合用于工控領域及惡劣的環境。Motorola8位單片機過去的策略是以掩膜為主，最近推出了OTP計劃以適應單片機發展新趨勢。在32位機上，M.CORE在性能和功耗方面都勝過ARM7。由于Motorola單片機產品以前主要是以掩膜為主，不太適合于教學，所以沒有被選做教學用機型。11:04184.Motorola公司的單片機

(→飛思卡爾公司→

恩智浦(NXP)半導體公司)11:04194.Motorola公司的單片機

(→飛思卡爾公司→

恩智浦(NXP)半導體公司)11:04204.Motorola公司的單片機

(→飛思卡爾公司→

恩智浦(NXP)半導體公司)/tjcwt2011/article/details/72636862恩智浦+飛思卡爾后你需要知道的十件事重點：汽車

恩智浦實現汽車互聯

恩智浦一直專注于汽車互聯上應用，包括：汽車娛樂、車聯網、安全汽車接入、安全V2X通信（車對車信息交互）、雷達。

NXP在汽車電子上做了些什么呢？簡明扼要是汽車各個部件都可以用的模擬器件，繁雜地來表述就有：收發信機、RF、RFID的可追溯性、計時設備、汽車MOSFET(446)、音頻放大器、汽車門禁與防盜IC、多媒體、調幅/調頻收音機和音頻、多標準數字收音機(8)、傳感器、汽車照明、分立器件、邏輯、顯示器和儀表盤。215.TI公司MSP430系列單片機

TI公司MSP430系列單片機是超低功耗Flash型單片機，有“綠色微控制器(GreenMCUs)”稱號，是目前單片機業界所有內部集成閃速存儲器(FlashROM)產品中功耗最低的，消耗功率僅為其他閃速微控制器(FlashMCUs)的1/5。在3V工作電壓下其耗電電流低于350μA/MHz，待機模式僅為1μA/MHz，具有5種節能模式。MSP430微控制器可廣泛地應用于煤氣表、水表、電子電度表、醫療儀器、火警智能探頭、通信產品、家庭自動化產品、便攜式監視器及其他低耗能產品。由于MSP430微控制器的功耗極低，可設計出只需一塊電池就可以使用長達10年的儀表應用產品。MSP430Flash系列的確是不可多得的高性價比單片機。

226.基于ARM核的32位單片機

ARM(AdvancedRISCMachine)是一種通用的32位RISC處理器。32位是指處理器的外部數據總線是32位的，與8位和16位的相同主頻處理器相比性能更強大。ARM是一種功耗很低的高性能處理器，如ARM7TDMI具有每瓦生產690MIPS(MillionsInstructionPerSecond，百萬條指令/秒)的能力，已被證明在工業界處于領先水平。ARM公司并不生產芯片，而是將ARM的技術授權其他公司生產。ARM本質并不是一種芯片，而是一種芯片結構技術，不涉及芯片生產工藝。授權生產ARM結構芯片的公司采用不同的半導體技術，面對不同的應用進行擴展和集成，標有不同的系列號。236.基于ARM核的32位單片機

目前可以提供含ARM核CPU芯片的著名半導體公司有：Intel、TI、三星半導體、摩托羅拉、飛利浦半導體、意法半導體、億恒半導體、科勝訊、ADI公司、安捷倫、高通公司、Atmel、Intersil、Alcatel、Altera、CirrusLogic、Linkup、Parthus、LSILogic、Micronas等。ARM的應用范圍非常廣泛，如嵌入式控制—汽車、電子設備、保安設備、大容量存儲器、調制解調器、打印機，數字消費產品—數碼相機、數字式電視機、游戲機、GPS、機頂盒、便攜式產品—手提式計算機、移動電話、PDA、靈巧電話。

241.1.4單片機的應用

單片機屬于數字控制類芯片，目前其應用領域已非常廣泛，典型應用如下：

1.工業自動化。如數據采集、測控技術。2.智能儀器儀表。如數字示波器、數字信號源、數字萬用表、感應電流表等。3.消費類電子產品。如洗衣機、電冰箱、空調機、電視機、微波爐、IC卡、汽車電子設備等。4.通信方面。如調制解調器、程控交換技術、手機等。5.武器裝備。如飛機、軍艦、坦克、導彈、航天飛機、魚雷制導、智能武器等。單片機應用1：消費類電子產品單片機應用2：工業自動化系統數控車床單片機應用3：通信設備單片機應用4：醫療系統單片機應用5：機器人單片機應用6：軍事裝備311.1.5初識單片機控制系統

通過一個單片機最簡應用項目——使一個發光二極管閃爍的控制系統的設計與制作，引導大家認識單片機控制系統，初步了解單片機控制系統的設計流程。1.項目分析

使單片機控制一個發光二極管點亮500ms，熄滅500ms，再點亮500ms，再熄滅500ms，……如此循環，如下圖所示。項目分析系統框圖32

(1)單片機

(2)電源(+5V)

(3)晶振

(4)復位電路

構成了真正可使用的單片機最小應用系統2.系統硬件設計一個發光二極管閃爍的單片機控制系統33#include<reg52.h>//52系列單片機頭文件sbitD1=P1^0;//聲明單片機P1口的第一位unsignedinti,j;//聲明無符號整型變量i，jvoidmain()//主函數{while(1)//大循環{D1=0;//點亮發光二極管

D1for(i=50;i>0;i--)//延時500ms

for(j=125;j>0;j--);D1=1;//關閉發光二極管D1for(i=50;i>0;i--)延時500msfor(j=125;j>0;j--);}}3.系統軟件設計34(1)軟件程序需通過專用軟件(如第2章2.2節介紹的keil軟件)在PC機上進行編輯、調試，編譯后生成二進制代碼程序。(2)再采用USB轉串口轉換器及ISP軟件(本書2.4節詳細介紹)完成二進制代碼程序從PC機到單片機的下載。4.軟件下載步驟程序從PC機到單片機的下載示意圖(3)然后程序在單片機中運行，就會得到二極管D1亮滅閃爍的效果。355.實物制作過程361.1.6單片機實驗板1.1.5節介紹了單片機控制一個發光二極管閃爍的系統的設計和制作過程，這是一個最簡單的單片機控制系統，各類復雜的單片機控制系統都可以看成在這個系統上擴展而成的。

后續各章會介紹許多單片機控制系統實例，如LED流水燈、數碼管控制、交通燈、鍵盤控制、液晶顯示等，為了看到單片機的真實運行效果，提高學習效率，本課程組老師開發了可以完成各章實例的印刷電路實驗板。371.1.6單片機實驗板

實驗板的電路原理圖見教材附圖B-1，實驗板實物見教材附圖B-2所示。在實驗板上運行一個發光二極管閃爍的效果圖38單片機學習網站http:///spoc/course/YCIT-1002100002

中國大學MOOC/share/link?shareid=90108&uk=1227362545

Proteus從入門到精通

天祥電子http：//51單片機學習網http：///廣州周立功單片機http：///Philips公司http：//Intel公司http：//Motorola公司http：//凌陽大學計劃

39單片機原理與接口技術課程學習方法1學習本課程應硬件、軟件兼顧并重，既要注意單片機的結構、原理，也要注意其語句和程序，做到兩者融會貫通，能夠將兩者相互滲透。2會組成單片機應用系統。學習時對單片機擴展用到的芯片、接口、以及各種應用實例(環節)須給予足夠的重視。3學習本課程時，宜結合習題、實驗、課程設計，以提高學習質量，鞏固和擴大學習收獲。4總學時56+S16周學時4（1-13周、15周）40考核方法和成績評定說明

考試采用統一命題，閉卷考試，考試時間為120分鐘。成績評定：閉卷筆試（70％）＋實驗（20％）＋平時成績（10％）其中：平時成績含作業及課堂學習情況。41教材與參考文獻[1]張蘭紅，鄒華，劉純利等.單片機原理及應用(第2版)[M].北京：機械工業出版社，2017.6[2]郭天祥.新概念51單片機C語言教程——入門、提高、開發、拓展全攻略[M].北京：電子工業出版社，2010.[3]楊欣，張延強，張鎧麟.實例解讀51單片機完全學習與應用[M].北京：電子工業出版社，2012.[4]王東峰陳圓圓郭向陽.單片機C語言應用100例[M(第2版)].北京：電子工業出版社，2016[5]彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例——基于8051+Proteus仿真(第2版)[M].北京：電子工業出版社，2012.11:04421.2微型計算機系統組成計算機的基本結構微型計算機系統組成

微型計算機硬件

微型計算機軟件11:04431.2.1計算機的基本結構計算機的基本結構運算器：是計算機處理信息的主要部件?？刂破鳎寒a生一系列控制命令，控制計算機各部件自動地、協調一致地工作。存儲器：是存放程序與數據的部件。輸入設備：用來輸入程序與數據，常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、光電輸入機等。輸出設備：將計算機的處理結果用數字、圖形等形式表示出來。常用的輸出設備有顯示終端、數碼管、打印機、繪圖儀等。11:04441.2.1計算機的基本結構計算機的基本結構中央處理單元CPU：運算器、控制器合稱為中央處理單元CPU(CentralProcessingUnit)。主機：通常把運算器、控制器、存儲器這三部分稱為計算機主機。外設：輸入、輸出設備稱為計算機的外圍設備(簡稱“外沒”)。11:04451.2.2微型計算機的結構隨著大規模集成電路技術的發展，已經將運算器、控制器集成在一塊硅片上，成為獨立的器件，該芯片稱為微處理器或微處理機(Micro-processor)。

存儲器(Memory)也已經成為一塊獨立的芯片。

微處理器芯片、存儲器芯片與輸入／輸出接口(Input/Output，簡稱I／O接口)電路芯片構成了微型計算機(Micro-computer)，芯片之間用總線(Bus)連接。微型計算機結構11:04461.微處理器微處理器是微型計算機的核心，它通常包括3個部分：(1)算術邏輯部件

(ArithmeticLogicUnit，簡稱ALU)：對傳送到微處理器的數據進行算術運算或邏輯運算，如執行加法、減法運算，邏輯與、邏輯或運算等。

(2)工作寄存器組。CPU中有多個工作寄存器，用來存放操作數及運算的中間結果等。

(3)控制部件：包括時鐘電路和控制電路。時鐘電路產生時鐘脈沖，用于計算機各部分電路的同步定時。控制電路產生完成各種操作所需的控制信號。

11:04472.存儲器介紹存儲器有關概念之前，先介紹微型計算機中的幾個常用術語：

(1)位（bit）是計算機所能表示的最小的數據單位，即1位二進制數

。它有兩種狀態：0和1。(2)字節（Byte）一個連續的8位二進制數稱為一個字節，即1Byte＝8bit。(3)字（Word）通常把16位二進制數稱為一個字，32位二進制數稱為一個雙字。(4)字長

CPU一次能夠處理二進制信息的位數稱為字長，通常也指CPU與輸入/輸出設備或內存儲器之間一次傳送二進制數據的位數。11:0448計算機的字長與處理能力和計算精度有關。

(1)字長越長，計算精度越高，處理能力越強，但計算機的結構也變得更復雜。(2)CPU的字長有1位、4位、8位、16位、32位和64位，對應的計算機就是1位機、4位機、8位機、16位機、32位機和64位機。

本書所介紹的80C51系列單片機就是8位機，這意味著如果要處理16位數據的話就應分兩次處理。

11:0449存儲器由許多存儲單元組成，在8位字長的微機中，每個存儲單元存放8位二進制代碼，即存放一個字節(Byte)。11:0450存儲器的一個重要指標是容量。假如存儲器有256個單元，每個單元存放8位二進制數那么該存儲器容量為256字節，或256×8位。存儲容量單位：“KB”、“MB”、“GB”

、“TB”

1KB＝1024B＝210B，1MB＝1024KB＝220B，1GB＝1024MB＝230B，1TB＝1024GB＝240B。11:0451存儲器的讀寫操作：

(1)計算機工作時，將數據存入存儲器的過程稱為“寫”操作。(2)CPU從存儲器中取數據的過程為“讀”操作。(3)寫入存儲單元的數據取代了原有的數據，而且在下一個新的數據寫入之前一直保留著，即存儲器具有記憶數據的功能。(4)在執行讀操作后，存儲單元中原有的內容不變，即存儲器的讀出是非破壞性的。11:0452存儲單元的地址和容量的關系：

(1)為了便于讀、寫操作，要對存儲器所有單元按順

序編號，這種編號就是存儲單元的地址。(2)地址的二進制位數N與存儲容量Q之間的關系是：

Q＝2N。11:04533.輸入/輸出接口電路(1)I/O接口是溝通CPU與外圍設備的不可缺少的重要部件。(2)外部設備種類繁多，其運行速度、數據形式、電平等各不相同，常常與CPU不一致，所以要用I/O接口作橋梁，起到信息轉換與協調的作用。11:04544.總線

總線（Bus）是在微型計算機各芯片之間或芯片內部各部件之間傳輸信息的一組公共通信線。各芯片之間的一組8位總線11:0455根據傳遞信息種類，總線分為地址總線、數據總線和控制總線。(1)地址總線AB（AddressBus）是CPU用于給存儲器或輸入/輸出接口發送地址信息的單向通信總線，以選擇相應的存儲單元或寄存器。地址總線的寬度（根數）決定了CPU的尋址范圍（即CPU所能訪問的存儲單元的個數）。(2)數據總線DB（DataBus）是用于實現CPU、存儲器及I/O接口之間數據信息交換的雙向通信總線。

(3)控制總線CB（ControlBus）是傳輸各種控制信號的單向總線，其中有的用于傳送從CPU發出的信息；有的是其它部件發給CPU的信息。11:04561.2.3微型計算機系統微型計算機系統框圖11:04571.2.4微型計算機軟件1.軟件定義硬件：是在執行任務過程中相對固定的一種物質體現。軟件：則是在執行任務過程中比較靈活的信息的體現，即指使用和管理計算機的各種程序(Program)。2.指令指令：控制計算機進行各種操作的命令稱為指令。操作碼：表示該指令執行何種操作。操作數：表示參加運算的數據或數據所在的地址3.程序

程序：一系列指令的有序集合稱為程序。程序設計：編制程序的過程稱為程序設計。

11:04584.機器語言、匯編語言和高級語言

(1)匯編語言：用助記符(通常是指令功能的英文縮寫)表示操作碼、用字符(字母、數字、符號)表示操作數的指令稱為匯編指令。用匯編指令編制的程序稱為匯編語言程序。特點：①這種程序占用存儲器單元少，執行速度較快，能夠準確掌握執行時間，可實現精細控制，因此特別適用于實時控制。

②然而匯編語言是面向機器的語言，各種計算機的匯編語言是不同的，必須對所用機器的結構、原理和指令系統比較清楚，才能編寫出它的各種匯編語言程序，而且不能通用于其他機器，這是匯編語言的不足之處。59(2)高級語言：為使用戶編程容易，程序中所用的語句與實際更接近，而且使用戶不必了解具體的機器，就能編程，使編出的程序通用性更強，于是產生了高級語言。常用的高級語言有BASIC、FORTRAN、C等。

特點：高級語言是面向過程的語言，用高級語言編寫程序時主要著眼于算法，而不必了解計算機的硬件結構和指令系統，因此易學易用。高級語言是獨立于機器的，一般地說，同一個程序可在任何種類的機器中使用。應用：高級語言適用于科學計算、數據處理等方面。11:0460(3)機器語言：二進制代碼形式的程序就是機器語言程序。二進制代碼形式的指令又稱機器指令或機器碼。匯編指令與機器指令具有一一對應的關系，特點：計算機最終執行的都是機器語言程序。

機器語言只有0和1兩個符號，用它來直接編寫程序十分困難。因此，往往先用匯編語言或高級語言編寫程序，然后再轉換成目標程序。11:0461(4)幾個概念：源程序：匯編語言程序與高級語言程序統稱為源程序目標程序：機器語言程序又稱為目標程序。匯編：將匯編語言程序翻譯成目標程序的過程稱為匯編。手工匯編：由編程人員對照指令表，一條一條查找、翻譯的方法稱為手工匯編。機器匯編：由計算機自動完成匯編語言轉換為機器語言的稱為機器匯編。匯編程序：機器匯編時用到的軟件稱為匯編程序。編譯程序：高級語言轉換成機器語言的工作只能由計算機完成，轉換時所用的軟件為編譯程序。11:04625、程序分類計算機軟件示意圖11:04631.3.1數制的概念1.3.2與計算機有關的數制1.3.3數制之間的相互轉換1.3.4碼制的概念1.3微型計算機的運算基礎知識11:0464

在數字電子計算機中，無論是大型計算機還是單片微型計算機，都是將所有的信息作為數值進行處理的，包括數字(如7、-8、4)，英文字符(如A、B、k、m)，各種符號(如+、-、%、@、>、<)。11:0465一個數值，可以用不同進制的數表示。1.十進制——日常習慣使用2.二進制——數字計算機最終均是用二進制數實現的3.十六進制——和二進制轉換很方便4.八進制、十二進制、六十進制等

1.3.1

數制的概念11:0466為了表示不同的數制，可以在數的后面放一個英文字母作為標識符。1.二進制數用B(Binary)2.十六進制數用H(Hexdecimal)3.十進制數用D(Decimal)，D可以省略不用，即不帶標識符的數是十進制數。也可以在數的右下方加一個小數字說明，例：(1011011)2，(896)10，(896)16。如何區分不同進位計數制的數字數制的基：計數制中所具有的數碼的個數。數制的權：計數制中每一位所具有的值。11:04671、十進制數特點：①有十個不同的數字符號：0、1、2、3……9。②逢十進位，即各位的權是以十為底的冪。一般表達式：1.3.2與計算機有關的數制其中m、n為正整數，i表示數字符號所在的位，Di是第i位的數碼，10i表示第i位的位權。11:0468十進制數398.6可表示為：398.6＝3×102＋9×101＋8×100＋6×10-1

例：11:04692.二進制數特點：(1)有兩個不同的數字符號：0、1。(2)逢二進位，即各位的權是以2為底的冪。一般表達式：其中m、n為正整數，i表示數字符號所在的位，Bi是第i位的數碼，2i表示第i位的位權。11:0470二進制數111.1B可表示為：111.1B＝1×22＋1×21＋1×20＋1×2－1例：11:04713.十六進制數特點：(1)有十六個不同的數字符號：0～9、A～F。(2)逢十六進位，即各位的權是以十六為底的冪。表達式：其中m、n為正整數，i表示數字符號所在的位，Hi是第i位的數碼，16i表示第i位的位權。11:0472十六進制數18AF.CBH可表示為：18AF.CBH＝1×163＋8×162＋A×161＋F×160＋

C×16－1＋B×16－2

例：11:0473十、二、十六進制數之間的對應關系十進制數二進制數十六進制數十進制數二進制數十六進制數000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F11:04741.

二進制、十六進制數轉換為十進制數方法是：將二進制數或十六進制數寫成按權展開式，然后各項相加，則得相應的十進制數。1.3.3數制之間的相互轉換10101.1011B＝1×24+1×22+1×20+1×2-1+1×2-3

+1×2-4＝21.6875例1-1

把二進制數10101.1011B轉換成相應的十進制數。11:04750F3DH＝F×162＋3×161＋D×160＝15×256＋3×16＋13×1＝3901例1-2把十六進制數0F3DH轉換成相應的十進制數。11:04762.十進制數轉換成為二進制數整數部分方法是：采用除2取余法小數部分方法是：采用乘2取整法先采用除2取余法將19轉換為二進制數例1-3把十進制數19.625轉換成為對應二進制數。所以

19=10011B11:0477再采用乘2取整法將0.625轉換為十進制數所以0.625=0.101B因此十進制數19.625＝10011.101B十進制數轉換十六進制數的方法:將基數2換成16即可。11:04784位二進制數與1位十六進制數一一對應例1-4將二進制數1111000111.100101B轉換成為十六進制數。1111000111.100101B＝001111000111.10010100B＝3C7.94H

注意：位數不夠時要補03.二進制數與十六進制數間的相互轉換例1-5將十六進制數2FB5H轉換成為二進制數2FB5H＝0010111110110101B＝10111110110101B11:04791.3.4碼制的概念1.計算機中帶符號數的表示在字長為8位的微型計算機中，一個數用8位二進制數表示。

如果計算機處理的是無符號數，8位二進制數的8位數符都表示數值。從00000000B、00000001B…到11111111B，表示的無符號數數值從0、1…到255。8位二進制數表示的無符號數范圍是0～255。11:0480很多場合，數有正負之分，稱為帶符號數。

在計算機中，符號“+”、“-”要用1位二進制數表示。8位微型計算機中約定：最高位D7表示符號，其他7位表示數值。D7＝l表示負數，D7＝0表示正數。連同符號位一起數值化了的數，稱為機器數。機器數所表示的真實的數值，稱為真值。

11:0481

真值

機器數

+1001B（+9）01001B

-1001B（-9）11001B計算機中的機器數有原碼、反碼與補碼三種。11:0482用最高位表示帶符號數的正負，其余各位表示該數的絕對值。例如：+74＝+1001010B，[+74]原＝01001010B-74＝-1001010B，[-74]原＝11001010B0的原碼表示有如下兩種，不是唯一的。[+0]原＝00000000B[-0]原＝10000000B８位二進制數原碼表示范圍為-127～+127。(1)原碼11:0483

正數的反碼與原碼相同，負數的反碼是原碼符號位不變，其余各位按位取反。例如：+74＝+1001010B，[+74]反＝01001010B-74＝-1001010B，[-74]反＝10110101B。８位二進制數反碼表示范圍為-127～+127。0的反碼表示有如下兩種，不是唯一的。[+0]反＝00000000B[-0]反=11111111B(2)反碼11:0484

正數的補碼與反碼、原碼表示相同；負數的補碼是原碼符號位不變，其余各位按位求反后再加1。微型計算機中所有帶有符號的數均是以補碼形式來存放的。例如：+74＝+1001010B，[+74]補＝01001010B＝4AH；-74＝-1001010B，[-74]補＝10110110B＝B6H。８位二進制數補碼表示范圍為-128～+127。0的補碼表示是唯一的。對于0：[+0]補＝[-0]補＝00000000B(3)補碼11:0485已知一個數的補碼，求其原碼時，應將其補碼再求補。即[[x]補]補=[x]原負數補碼的簡便求法：對負數的原碼，從最低位向左數，在遇到第一個1以前，包括第一個1，重寫每一位，其余各位取反，符號位置1。-74＝-1001010B，

[-74]原＝11001010B

=CAH

[-74]補＝10110110B＝B6H。11:0486[99]補＝01100011B

+[-58]補＝11000110B[99-58]補＝100101001B

用補碼運算99-58=？x、y無論是正數還是負數，都有：[x±y]補＝[x]補+[±y]補

引入補碼的概念后，可將減法變為加法運算。因此微機中帶符號數采用補碼表示后可只設置加法器，簡化了硬件結構。補碼運算在8位字長的計算機中，第九位進位自然丟失。所以[99-58]補＝[99]補+[-58]補＝00101001B，[99-58]原＝00101001B，因此99-58=41。11:0487[-99]補＝10011101B+[-58]補＝11000110B[-99-58]補＝101100011B

在8位字長的計算機中，第九位進位自然丟失。所以[-99-58]補＝[-99]補+[-58]補＝01100011B，因符號位為正，所以[-99-58]原＝01100011B，則-99-58=99，這個結果自然是錯誤的，原因在哪里呢？用補碼運算-99-58=？11:0488由于受計算機字長的限制，補碼所能表示的數值范圍也有一定的限制。如8位字長的計算機補碼所能表示的范圍是-128～+127。因此當運算結果超出此范圍時，將得到錯誤的結果，這就是溢出現象。當兩個同符號相加或兩個異號數相減時，結果可能會超出8位二進制補碼所能表示的范圍，可能會發生溢出。帶符號數運算的溢出現象11:0489兩個8位帶符號數(用補碼表示)相加(或相減)，設第7位向上的進位(或借位)為C，D6向D7位的進位(或借位)為C’，則當C⊕C’=1時，產生溢出，否則無溢出。溢出的判別方法：11:0490解：10011001B

+11001101B101100110B

C=1，C’=0，C⊕C’=1，有溢出，結果錯誤。兩個8位帶符號數10011001B+11001101B相加是否溢出？

11:0491兩個8位帶符號數10000001B+01110011B相加是否溢出？

解：10000001B

+01110011B11110100B

C=0，C’=0，C⊕C’=0，無溢出，結果正確。11:0492(1)二進制編碼的十進制數（BCD碼）有些場合，計算機輸入、輸出數據時仍使用十進制數，以適應人們的習慣。然而，計算機中只能采用二進制數，只有0、1兩種狀態。為此，十進制數的數符必須用二進制碼表示，這就形成了二進制編碼的十進制數，簡稱二—十進制數，又稱BCD碼(BinaryCodedDecimal)，用標識符[…]BCD表示。2.二進制編碼11:0493十進制數、BCD碼、二進制數的對應關系十進制數BCD碼二進制數0[0000]BCD0000B1[0001]BCD0001B………9[1001]BCD1001B10[00010000]BCD1010B11[00010001]BCD1011B12[00010010]BCD1100B13[00010011]BCD1101B14[00010100]BCD1110B15[00010101]BCD1111B11:0494BCD碼的特點：BCD碼是十進制數，逢十進一，只是數符0～9用4位二進制數0000～1001來表示。

十進制數與BCD碼之間的轉換十分方便，只要把數符0～9與對應的0000～1001互換就行了。例如：[010010010001．01011000]BCD＝491.58BCD碼與二進制數之間不能直接轉換，通常要先經過十進制數。例如：01000011B＝67D＝[01100111]BCD11:0495

計算機的運算器總是按二進制運算。在計算機輸入BCD碼時，由于標識符不能進入計算機，故運算器依然按二進制運算。然而，4位二進制數逢16進一，對應的1位BCD碼逢10進一，這將產生差錯。為此，計算機執行BCD碼運算時，對運算結果須進行調整。加法運算的調整方法是：1)兩個BCD碼相加后，如和的高4位(或低4位)出現非法碼1010～1111，則高4位(或低4位)要加6修正。2)如果和的高4位(或低4位)的D7（或D3位）出現向高位的進位