微型计算机系统基本知识微型计算机系统基本知识第第1 1章章 微型计算机微型计算机系统基本知识系统基本知识 微型计算机具有体积小，功耗低重量轻，微型计算机具有体积小，功耗低重量轻，价格低，可靠性高，开发使用简便等一系价格低，可靠性高，开发使用简便等一系列优点，自问世以来得到了非常广泛的应列优点，自问世以来得到了非常广泛的应用。用。1.1 微型计算机和单片机微型计算机和单片机概述概述 十六进制数十六进制数 主要特点：主要特点： 基数是基数是1616。共有。共有1616个数符构成：个数符构成： 0 0、1 1、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F。其中，。其中， A A、B B、C C、D D、E E、F F 代表的数值分别为代表的数值分别为 10 10、1111、1212、1313、1414、1515。 进位规则是进位规则是“逢十六进一逢十六进一”。 十六进制数用尾缀十六进制数用尾缀H H表示。表示。【例】【例】A3.4HA3.4H = 10 = 1016161 1+3+316160 0+4+41616-1-1 = 160+3+0.25 = 160+3+0.25 = 163.25 = 163.25 其中，其中，16163 3、16162 2、16161 1、16160 0、1616-1-1、1616-2-2 称为十六进制数各数位的称为十六进制数各数位的“权权”。十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表 十进制数十进制数十六进制数十六进制数二进制数二进制数十进制数十进制数十六进制数十六进制数二进制数二进制数0 000H00H0000B0000B11110BH0BH 1011B 1011B1 101H01H0001B0001B12120CH0CH 1100B 1100B2 202H02H0010B0010B13130DH0DH 1101B 1101B3 303H03H0011B0011B14140EH0EH 1110B 1110B4 404H04H0100B0100B15150FH0FH 1111B 1111B5 505H05H0101B0101B161610H10H 0001 0000B 0001 0000B6 606H06H0110B0110B171711H11H 0001 0001B 0001 0001B7 707H07H0111B0111B181812H12H 0001 0010B 0001 0010B8 808H08H1000B1000B191913H13H 0001 0011B 0001 0011B9 909H09H1001B1001B202014H14H 0001 0100B 0001 0100B10100AH0AH1010B1010B212115H15H 0001 0101B 0001 0101B1.2.2 数制转换数制转换 二进制数与十六进制数相互转换二进制数与十六进制数相互转换 二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数 整数部分整数部分： 自右向左，四位一组，不足四位，向左填零，各部自右向左，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；分用相应的十六进制数替代； 小数部分小数部分： 自左向右，四位一组，不足四位，向右填零，各部自左向右，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；分用相应的十六进制数替代；二进制二进制十六进制十六进制二进制二进制十六进制十六进制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115 十六进制数转换成二进制数十六进制数转换成二进制数每位十六进制数分别用相应每位十六进制数分别用相应4位二进制数替代。位二进制数替代。 十进制数整数转换成十六进制数的方法：十进制数整数转换成十六进制数的方法：除除16取余法取余法 十进制数转换成二进制数、十六进制数十进制数转换成二进制数、十六进制数 十进制小数转换成二进制小数的方法：十进制小数转换成二进制小数的方法：乘乘2取整法取整法 整数部分的转换整数部分的转换 十进制整数转换成二进制整数的方法：十进制整数转换成二进制整数的方法： 除除2取余法取余法 小数部分的转换小数部分的转换 十进制小数转换成十六进制小数的方法：十进制小数转换成十六进制小数的方法：乘乘16取整法取整法1.2.3 二进制数和十六进制数运算二进制数和十六进制数运算【例】【例】00110101B00110101B+ +10011100B10011100B 二进制数加法运算二进制数加法运算规则：规则：0 + 0 = 0，0 + 1 = 1 + 0 = 1， 1 + 1 = 0（向高位进（向高位进1）。）。11010001B11010001B【例】【例】10110101B10110101B- -10011100B10011100B规则：规则：0 0 = 0，1 0 = 0，1 1 = 0， 0 1 = 1（向高位借（向高位借1）。）。 二进制数减法运算二进制数减法运算 00011001B00011001B11011101 二进制数乘法运算二进制数乘法运算 规则：规则：00=0，10=01=0，11=1。【例】【例】 1101B1101B 1001B1001B1110101B1110101B+ 1101+ 1101【例】【例】 110111101101 二进制数除法运算二进制数除法运算规则：规则：00=0，01=0，11=1。1- 11011- 1101100101【例】【例】10110101B 10011100B 二进制数二进制数“与与”运算运算规则：规则：0 0 = 0，1 0 = 0， 1 0 = 0，1 1 = 1。00101001B规则：规则： 0 0 = 0，1 0 = 0， 1 1 = 0，0 1 = 1。【例】【例】10110101B 10011100B 二进制数二进制数“或或”运算运算B10111101【例】【例】10110101B 10011100B 二进制数二进制数“异或异或”运算运算规则：规则：00 = 0，01 = 1， 10 = 1，11 = 0。B100101008. 十六进制数运算十六进制数运算 先将十六进制转换成二进制，先将十六进制转换成二进制，再根据二进制运算法则进行运算，再根据二进制运算法则进行运算，得出结果后，转换成十六进制，即得出结果后，转换成十六进制，即可可。1.2.4 原码、反码和补码原码、反码和补码数的正负表示形式：数的正负表示形式：D7 = 1表示表示负数负数，D7 = 0表示表示正数正数。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符号位符号位 数值位数值位 X反反 =X原数值位取反，符号位不变。原数值位取反，符号位不变。 在计算机中，机器数有三种表示方法：在计算机中，机器数有三种表示方法：即原码、反码和补码。即原码、反码和补码。 采取补码运算，可以将减法转换成加采取补码运算，可以将减法转换成加法运算。法运算。 对于正数：对于正数：X原原 =X反反 =X补补 对于负数：对于负数：X补补 =X反反 + 1原码、反码和补码对应关系表原码、反码和补码对应关系表 无符号二进制数无符号二进制数 无符号十进制数无符号十进制数 原码原码 反码反码 补码补码 000000000+0+00000000011+1+1+1000000102+2+2+201111101125+125+125+12501111110126+126+126+12601111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-12710000010130-2-125-12611111101253-125-2 -311111110254-126-1-211111111255-127-0-11.3 常用编码常用编码 8421 8421 BCDBCD码码称称为为二二十十进进制制数数或或BCDBCD码码 (Binary (Binary Coded Coded Decimal Decimal Code)Code)，用用标标识符识符BCDBCD表示。表示。 特点特点：保留了十进制的权，每一位：保留了十进制的权，每一位十进制数字则用二进制码表示。十进制数字则用二进制码表示。1.3.1 8421 BCD8421 BCD码码 编码方法编码方法 二二十进制数十进制数是十进制数，逢十进一，只是是十进制数，逢十进一，只是数符数符0 09 9用用4 4位二进制码位二进制码 0000 0000 1001 1001 表示而表示而已；已； 每每4 4位以内位以内按二进制进位按二进制进位； 4 4位与位与4 4位之间位之间按十进制进位按十进制进位。 转换关系转换关系 BCD BCD码与十进制数相互转换关系码与十进制数相互转换关系 BCD BCD码与二进制数相互转换关系码与二进制数相互转换关系 BCDBCD码与二进制数之间不能直接相互转换，通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。常要先转换成十进制数。【例】【例】将二进制数将二进制数01000011B01000011B转换成转换成BCDBCD码。码。解：解：01000011B= 67= 0110 011101000011B= 67= 0110 0111BCDBCD 需要指出的是需要指出的是: 决不能把决不能把0110011101100111BCDBCD误认为二进制码误认为二进制码01100111B01100111B，二进制码，二进制码01100111B01100111B的值为的值为103103，而而0110011101100111BCDBCD 的值为的值为6767，显然两者是不一，显然两者是不一样的。样的。 BCDBCD码运算码运算 BCDBCD码码用用4 4位位二二进进制制数数表表示示，但但4 4位位二二进进制制数数最最多多可可表表示示1616种种状状态态，余余下下6 6种种状状态态，1010101011111111在在BCDBCD编编码码中中称称为为非非法法码码或或冗冗余余码码。在在BCDBCD码码的的运运算算中中将将会会出出现现冗冗余余码码，需需要要作作某某些些修修正正，才才能得到正确能得到正确的结果。的结果。 不过，这些修正不需要人工完成，单片机有不过，这些修正不需要人工完成，单片机有专门用于修正专门用于修正BCD码运算的指令，我们只需了解码运算的指令，我们只需了解这一问题。这一问题。 1.3.2 ASCII码码美国信息交换标准代码：美国信息交换标准代码：American Standed Code for Information InterchangeAmerican Standed Code for Information Interchange。 作用作用：用二进制编码表示各种字母和符号用二进制编码表示各种字母和符号ASCIIASCII编码表编码表 b7b6b5 b4b3b2b1 0000010100111001011101110000NULDLESP0P、p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDELASCIIASCII码用码用7 7位二进制数表示：位二进制数表示： 高高3 3位组位组 低低4 4位组位组 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！32