蔡正科教學(xué)單元一情景一市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

1情景一：（教學(xué)進(jìn)度表中第一次課）1/98情景一：讓單片機(jī)動(dòng)起來教學(xué)單元一認(rèn)識單片機(jī)2/983能力目標(biāo)1.掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識（計(jì)算機(jī)處理數(shù)字、數(shù)制及運(yùn)算、數(shù)字與信息）2.掌握什么是單片機(jī)2.了解單片機(jī)用途知識目標(biāo)鍛煉學(xué)生自學(xué)能力；幫助溝通能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)工作態(tài)度。素質(zhì)目標(biāo)課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)能夠識別單片機(jī)讓學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)單片機(jī)3/98《單片機(jī)應(yīng)用》教學(xué)課件歡迎溝通交流電話箱:caizhengke@126.com蔡正科4/98第一個(gè)任務(wù)用詞匯描述你所知道計(jì)算機(jī)知識要求：5人一組選一匯報(bào)人5人討論匯報(bào)人做統(tǒng)計(jì)匯報(bào)人整理匯報(bào)（頭腦風(fēng)暴法）5/98一認(rèn)識單片機(jī)硬件系統(tǒng)基本知識1.1什么是單片機(jī)任務(wù)二認(rèn)識單片機(jī)所謂單片機(jī)，就是把中央處理器CPU、存放器（Memory）、定時(shí)器、I/0（Input/Output）接口電路等一些計(jì)算機(jī)主要功效部件集成在一塊集成電路芯片上微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)能夠廣泛應(yīng)用在我們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)領(lǐng)域，家用電器是單片機(jī)應(yīng)用最多領(lǐng)域之一。因?yàn)榧矣秒娖黧w積小、品種多、功效差異也大，因而要求其控制器不但體積小，方便能夠嵌入家用電器中，同時(shí)要求控制器有靈活控制功效。單片機(jī)以微小體積和編程靈活性成為家用電器實(shí)現(xiàn)智能化心臟和大腦。6/981.1什么是單片機(jī)生活中單片機(jī)實(shí)例生活中單片機(jī)無處不在：手機(jī)中有現(xiàn)有32位單片機(jī)，也有16位、8位單片機(jī)。電話中常見8位單片機(jī)。電視遙控器中有4位或者8位單片機(jī)。DVD中多數(shù)是32位單片機(jī)。MP3中多數(shù)是8-16位單片機(jī)。其它諸如空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、冰箱、熱水器、電子稱、電子表、計(jì)算器、收音機(jī)、鼠標(biāo)、鍵盤、電動(dòng)自行車、汽車鑰匙、可視門禁、公交車報(bào)站器、公交車刷卡器、紅綠燈控制器、等等等等……歐美日等國家，一個(gè)家庭中所擁有單片機(jī)數(shù)量平均到100-120顆。7/98——從微型計(jì)算機(jī)技術(shù)兩大發(fā)展分支談起什么是單片機(jī)？1.18/98

分支一：通用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（UniversalComputerSystem）UCS——為滿足大多數(shù)應(yīng)用場所需要而發(fā)展一類微型計(jì)算機(jī)。

技術(shù)要求:高速計(jì)算+海量存放發(fā)展方向:總線速度不停提升，存放容量不停擴(kuò)大

386486Pentium

PentiumⅣConroeII9/98個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）CPU+存放器+主板+顯卡+聲卡+網(wǎng)卡+顯示器+鼠標(biāo)+鍵盤…基本功效部件接口部件外部設(shè)備支持它軟件五花八門，應(yīng)有盡有10/98

分支二：嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

（EmbeddedComputerSystem）ECS——嵌入到對象體系中，以實(shí)現(xiàn)對象體系智能化為目標(biāo)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。技術(shù)要求：必須滿足對象體系物理環(huán)境、電氣環(huán)境和氣氛環(huán)境以及產(chǎn)品成本等要求。發(fā)展方向:與對象系統(tǒng)親密相關(guān)嵌入性能、控制能力與控制可靠性。11/98

◆單板機(jī)將CPU芯片、存放器芯片、I/O接口芯片和簡單I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就組成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡稱單板機(jī)）。單板機(jī)12/98PC→電氣加固、機(jī)械加固，并配置各種接口板卡→IPC（工控機(jī)）→嵌入到大型對象系統(tǒng)中（實(shí)現(xiàn)智能化）工業(yè)計(jì)算機(jī)（IndustrialPersonalComputer）

船舶駕駛室集中控制臺(tái)自動(dòng)配料控制系統(tǒng)電站鍋爐控制系統(tǒng)13/98眾多小型對象系統(tǒng)（如家電、儀器、工控單元…）無法使用IPC→需要發(fā)展一類特殊嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。14/98⑴單片計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）SCM——將通用微計(jì)算機(jī)基本功效部件集成在一塊芯片上組成一個(gè)專用微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用：SCM硬件+SCM軟件+少許外圍電路→嵌入式微機(jī)系統(tǒng)+被控對象→微電腦控制產(chǎn)品15/98單片機(jī)發(fā)展趨勢是高集成度、高性能、低功耗單片機(jī)（SCM）→微控制器（MicroControllerUnit）MicroControllerUnit（SingleChipMicrocomputer）8位51內(nèi)核單片機(jī)依然是當(dāng)前主流機(jī)型。16/98汽車電控系統(tǒng)中單片機(jī)應(yīng)用17/98

DSP：一類尤其適合于進(jìn)行數(shù)字信號運(yùn)算微處理器⑵數(shù)字信號微處理器（DigitalSignalProcessor）

DSP有更高集成度，更加快CPU，更大容量存放器，更高效指令集。

DSP主要應(yīng)用于音頻、視頻信號處理領(lǐng)域，是單片機(jī)高級形式18/98TIDSPsin60%

ofalldigital

cellphonesTIDSPschosenby

8oftop10internetconsumerelectronicmanufacturersTIDSPschosen

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digitalstill

cameramanufacturersTIDSPsin80%ofIPphonedesignsTIhas80%ofVoIPGatewaymarketTIDSPsusedin8

ofthetop10wirelessinfrastructuresTMS320C5000DSP應(yīng)用范例19/981.1什么是單片機(jī)？SingleChipMicrocomputer(Microcontroller)計(jì)算機(jī)單板機(jī)——同一塊板單片機(jī)——同一塊芯片20/98

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成：多板機(jī)

主板顯卡聲卡存放器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU21/98CPUCPU芯片內(nèi)存條存放器接口存放器芯片輸入輸出接口輸入輸出接口芯片定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片A/D、D/A芯片單板機(jī)

印刷電路板22/98

單硅晶片CPU存放器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I/O口單片機(jī)23/9824/98

單晶硅片CPU存放器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I/O口單片機(jī)25/9826/98MCS-51單片機(jī)介紹2.MCS-51單片機(jī)引腳及功效

MCS-51引腳及實(shí)物圖

27/98MCS-51單片機(jī)信號引腳介紹

P3口線第二功效VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.72、振蕩電路：XTAL1、XTAL23、復(fù)位引腳：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址鎖存控制信號1、電源線：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：訪問程序存放控制信號6、PSEN：外部ROM讀選通信號RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

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33

32

313029282726252424222180318051875189C5128/9829/98單片機(jī)應(yīng)用 （面廣量大）家用電器上應(yīng)用智能儀器儀表上應(yīng)用工業(yè)控制上應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域上應(yīng)用醫(yī)用設(shè)備上應(yīng)用30/98任務(wù)三你所知道智能設(shè)備有哪些要求：5人一組選一匯報(bào)人5人討論匯報(bào)人做統(tǒng)計(jì)匯報(bào)人整理匯報(bào)31/98單片機(jī)應(yīng)用范例32/98單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用遍布國民經(jīng)濟(jì)與人民生活各個(gè)領(lǐng)域33/981.智能冰箱

2．智能飯煲

3．智能食品配料機(jī)

能夠這么說，現(xiàn)在家用電器基本上都采取了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其它音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。

家用電器上應(yīng)用34/98數(shù)字式測角儀交直流電壓電流表位移傳感器單片機(jī)特點(diǎn)：體積小、功耗低、控制功效強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等。結(jié)合不一樣類型傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量測量。采取單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功效比起采取電子或數(shù)字電路愈加強(qiáng)大。比如精密測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。

智能儀器儀表上應(yīng)用35/98數(shù)控車床數(shù)控線切割機(jī)床用單片機(jī)能夠組成形式多樣控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。比如工廠流水線智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成二級控制系統(tǒng)等。

工業(yè)控制上應(yīng)用36/98當(dāng)代單片機(jī)普遍具備通信接口，能夠很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間應(yīng)用提供了極好物質(zhì)條件，現(xiàn)在通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制。手機(jī)電話機(jī)程控交換機(jī)調(diào)制解調(diào)器樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)列車無線通信無線電對講機(jī)等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域上應(yīng)用37/98

醫(yī)用呼吸機(jī)各種分析儀監(jiān)護(hù)儀超聲診療設(shè)備病床呼叫系統(tǒng)等等電池分析儀

醫(yī)用呼吸機(jī)醫(yī)用設(shè)備上應(yīng)用38/98單片機(jī)發(fā)展有各種說法，其中一個(gè)：第一代：1971-1975，4位第二代：1976-1982，8位第三代：1983年以后16位、32位39/98單片機(jī)發(fā)展：從1976年起，Intel企業(yè)先后推出MCS-48（4位）、MCS-51（8位）和MCS-96（16位）三大系列單片機(jī)。迄今為止，世界各地廠商已相繼研制出大約50個(gè)系列300多個(gè)品種單片機(jī)產(chǎn)品。40/98單片機(jī)發(fā)展歷史初級階段（1974~1976）兩片集成芯片（集成工藝限制）低性能階段（1976~1978）INTELMCS-48高性能階段（1978~1982）MCS-51更高性能階段（1983~各種機(jī)型并行發(fā)展41/98單片機(jī)發(fā)展趨勢1、低功耗CMOS化象80C51就采取了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。更適合于在要求低功耗象電池供電應(yīng)用場所。2、微型單片化要求體積小、重量輕、含有各種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機(jī)組成系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。3、主流與多品種共存在一定時(shí)期內(nèi)，以C8051為關(guān)鍵單片機(jī)占據(jù)半壁江山，各品種單片機(jī)陸續(xù)侵占市場情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下壟斷局面，走是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展道路。42/98單片機(jī)分類器件廠家美國：Intel、Motorola、Zilog、Microchip、Atmel荷蘭:Philips德國：Siemens日本：Nec、東芝、松下等43/98慣用單片機(jī)系列介紹MCS-51系列MC68系列PIC16系列MSP430系列AVR系列44/98MCS-51系列Intel企業(yè)高性能8位單片機(jī)，該系列機(jī)有8051、8031、8751。80C51系列是其兼容性單片機(jī)，與8051系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，但采取CMOS工藝，對8051做了一些擴(kuò)充，更有特點(diǎn)，功效更強(qiáng)。45/98MCS51單片機(jī)和8051、8031、89C51等關(guān)系這一系列單片機(jī)包含了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最經(jīng)典產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051基礎(chǔ)上進(jìn)行功效增、減、改變而來，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國最流行單片機(jī)，所以很多場所會(huì)看到8031名稱。INTEL企業(yè)將MCS51關(guān)鍵技術(shù)授權(quán)給了很多其它企業(yè)，所以有很多企業(yè)在做以8051為關(guān)鍵單片機(jī)，當(dāng)然，功效或多或少有些改變，以滿足不一樣需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行單片機(jī)，它是由美國ATMEL企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)。46/98MC68系列Motorola企業(yè)8位單片機(jī)M6801M6804MC6805MC68HC05MC58HC11速度更加快，功耗更低、功效更強(qiáng)約占8位機(jī)市場30%份額47/98PIC系列美國Microchip企業(yè)生產(chǎn)，價(jià)格低、體積小、速度高、功耗低、C語言編程、程序保密性強(qiáng)、開發(fā)方便，率先采取RISC（精簡指令集），現(xiàn)已成為嵌入式單片機(jī)主流產(chǎn)品之一。48/98MSP430系列TI（德州儀器）企業(yè)推出新型高性能單片機(jī)。16位精簡指令結(jié)構(gòu)可確保運(yùn)行速度、帶FLASH微控制器可將功耗降低5倍、含有各種省電模式、型號相當(dāng)豐富。49/98AVR系列美國ATMEL企業(yè)推出全新配置精簡指令集（RISC）單片機(jī)系列。高速度、高保密性、低功耗。片內(nèi)程序存放器采取Flash大多數(shù)指令僅用1個(gè)晶振周期采取C語言編程CMOS工藝生產(chǎn)ATMEL企業(yè)單片機(jī)可分為AT89、AT90、AT91和智能IC卡等系列，AT90系列屬于增強(qiáng)型RISC內(nèi)載Flash新型嵌入式8位單片機(jī)，通常簡稱為AVR單片機(jī)。50/98單片機(jī)種類

◆當(dāng)前8位單片機(jī)仍是單片機(jī)主流機(jī)型；◆生產(chǎn)廠商：◆單片機(jī)發(fā)展經(jīng)歷了由4位機(jī)到8位機(jī),再到16位機(jī)發(fā)展過程美國微芯片企業(yè):PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美國英特爾企業(yè)MCS-48和MCS-51系列，美國摩托羅拉企業(yè)MC68HC05系列和MC68HC11系列，美國齊洛格企業(yè)Z8系列，日本電氣企業(yè)μPD78××系列，美國莫斯特克企業(yè)和仙童企業(yè)合作生產(chǎn)F8（3870）系列等。

51/9852/98單板機(jī)I/O設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期主要用于微型計(jì)算機(jī)原理教學(xué)及簡單測控系統(tǒng)，現(xiàn)在已極少使用。53/98

◆單片機(jī)在一片集成電路芯片上集成微處理器、存放器、I/O接口電路，從而組成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。Intel企業(yè)推出了MCS-51系列單片機(jī)：集成8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64K，并有控制功效較強(qiáng)布爾處理器。單板機(jī)單片機(jī)54/98工業(yè)自動(dòng)化：數(shù)據(jù)采集、測控技術(shù)。智能儀器儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號源、數(shù)字萬用表、感應(yīng)電流表等。消費(fèi)類電子產(chǎn)品：洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、微波爐、手機(jī)、IC卡、汽車電子設(shè)備等。通訊方面：調(diào)制解調(diào)器、程控交換技術(shù)、手機(jī)、小靈通等。武器裝備：飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、魚雷制導(dǎo)、智能武器等。等等…..55/98怎么開始學(xué)習(xí)？實(shí)踐第一。補(bǔ)充必要理論知識，即缺什么補(bǔ)什么。做工程項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)。（可在網(wǎng)絡(luò)上搜集題目，也可自己有什么想法大膽去試驗(yàn)）56/98學(xué)單片機(jī)需要什么基礎(chǔ)？與以前所學(xué)知識關(guān)聯(lián)極少；只需要掌握很基本數(shù)電模電知識，如二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換，與、或、非邏輯關(guān)系等；對各種器件概念基本上是從0開始；假如要用C語言編程，需具備簡單C語言基礎(chǔ)；全部些人都站在了同一起跑線上;57/9858/98預(yù)備知識電平特征2進(jìn)制與16進(jìn)制表示及轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)邏輯運(yùn)算8051單片機(jī)介紹C51基礎(chǔ)知識59/98關(guān)于電平特征數(shù)字電路中只有兩種電平：高和低（本課程中）定義單片機(jī)為TTL電平：高+5V低0VRS232電平：計(jì)算機(jī)串口 高-12V低+12V

所以計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間通訊時(shí)需要加電平轉(zhuǎn)換芯片max232（試驗(yàn)板上左下角）。60/9861/98111111110000000011111111010101011ALEWR

RDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7指令1：MOVP1,#00H指令2：MOVP1,#0FFH指令3：MOVP1,#0AAH輸出舉例指令4：CLRP1.0指令5：SETBP1.0+5V下一頁62/981111111111111111輸入舉例S0+5V4.7kWALEWR

RDP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7讀端口：MOVP3,#11111111BMOVA,P389C51××××××××存放器A注：當(dāng)I/O端口作為輸入使用時(shí)，需先向端口寫入“1”，使內(nèi)部FET截止，再讀入引腳狀態(tài)。你知道P3.4對應(yīng)存放器A哪一位嗎？P3.4你知道這是為何嗎？1111111101任務(wù)一流水燈控制63/98一、數(shù)制及數(shù)碼計(jì)算機(jī)只識別和處理數(shù)字信息，數(shù)字是以二進(jìn)制數(shù)形式表示。它易于物理實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，資料存放、傳送和處理簡單可靠；運(yùn)算規(guī)則簡單，使邏輯電路設(shè)計(jì)、分析、綜合方便，使計(jì)算器含有邏輯性。1、慣用數(shù)制

1)十進(jìn)制數(shù)：

1985=1000+900+80+5=1×103+9×102+8×101+5×100

特點(diǎn)：有0~9十個(gè)不一樣符號。逢十進(jìn)一。普通用下腳標(biāo)D表示，如1985D,或無下腳標(biāo)。64/98

2）二進(jìn)制數(shù)：特點(diǎn)：有0，1兩個(gè)不一樣符號。逢二進(jìn)一。二進(jìn)制數(shù)下腳標(biāo)為B

比如：對于整數(shù)

1001B=1×23+0×22+0×21+1×20=9D

對于小數(shù)，

0.101B=1×2-1+0×2-2+1×2-3=0.625D

二進(jìn)制數(shù)每一位權(quán)是：以小數(shù)點(diǎn)分界，

…..24,23,22,21,20.2-1,2-2,2-3,……65/983）十六進(jìn)制數(shù)：有0~9，A,B,C,D,E,F共十六個(gè)不一樣符號。逢十六進(jìn)位。用下腳標(biāo)“H”表示十六進(jìn)制數(shù)。例：327H=3×162+2×161+7×160=807D3AB.11H

=3×162+A×161+B×160+1×161+1×16-2

=939.0664D

66/982、數(shù)制轉(zhuǎn)換

1）二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法:按權(quán)展開

111.101B=1×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2

+1×2–3=4+2+1+0.5+0.125=7.625D2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)方法：整數(shù)部分除二取余，小數(shù)部分乘二取整67/9845余數(shù)

22111051211001222222即45=（101101）2例1、將十進(jìn)制數(shù)45轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。68/98例2：十進(jìn)制小數(shù)部分轉(zhuǎn)換:乘二取整0.6875×

2最高位取11.37500.375×2取00.750×2取11.500.5×2最低位取11.0從上至下寫成從左至右10110.6875D=0.B69/98二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)與上述類似。3）十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間轉(zhuǎn)換:十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：

9AB.7C5H

100110101011.011111000101B

二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制數(shù):0001101111100011.100101111000B1BE3.978H70/983、數(shù)符號表示機(jī)器數(shù)與真值機(jī)器只認(rèn)識二進(jìn)制數(shù)：0、1，這是因?yàn)殡娐窢顟B(tài)只有兩種情況如：電路通、斷；高電平、低電平；可用0、1表示。在機(jī)器中，這種0、1、0、1表現(xiàn)形式稱為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)分為無符號數(shù)、帶符號數(shù)。無符號數(shù)如：00000001、10010011、01010010、……等等，范圍：00H~ FFH。有符號數(shù)如：+1010110B、-1101001B、等等01010110B11101001B71/98

4、機(jī)器數(shù)編碼及運(yùn)算對帶符號數(shù)而言，有原碼、反碼、補(bǔ)碼之分，計(jì)算機(jī)內(nèi)普通使用補(bǔ)碼。1）原碼將數(shù)“數(shù)碼化”，原數(shù)前“+”用0表示，原數(shù)前“-”用1表示，數(shù)值部分為該數(shù)本身，這么機(jī)器數(shù)叫原碼。設(shè)X——原數(shù)；則[X]原

=X（X0）

[X]原

=2n-1–X（X0），n為字長位數(shù)。如，[+3]原

=00000011B[-3]原

=27-（-3）=10000011B0有兩種表示方法：00000000——+010000000——-072/982）反碼要求正數(shù)反碼等于原碼；負(fù)數(shù)反碼是將原碼數(shù)值位各位取反。[X]反

=X（X0）[X]反

=（2n–1）+X（X0）如，[+4]反

=[+4]原

=00000100B[-4]反=(28–1)+(-5)=11111111-00000101=11111010B

反碼范圍：-128~+127

兩個(gè)0：+0——00000000B-0——11111111B73/98利用補(bǔ)碼可使減法變成加法。要求：正數(shù)補(bǔ)碼等于原碼。負(fù)數(shù)補(bǔ)碼求法：1）反碼+12）公式：[X]補(bǔ)

=2n+X（X<0）如，設(shè)X=-0101110B，則[X]原

=10101110B則[X]補(bǔ)

=[X]反

+1=11010001+00000001=11010010B如，[+6]補(bǔ)

=[+6]原

=00000110B[-6]補(bǔ)

=28+（-6）=10000000–00000110=11111010B8位補(bǔ)碼范圍–128~+127。

0個(gè)數(shù)：只一個(gè)，即00000000而10000000B是-128補(bǔ)碼。（3）補(bǔ)碼74/98

八位二進(jìn)制數(shù)所能表示數(shù)據(jù)范圍機(jī)器數(shù)無符號數(shù)原碼反碼補(bǔ)碼000000000+0+0+0000000011+1+1+1.....01111111127+127+127+12710000000128-0-127-12810000001129-1-126-127..........11111110254-126-1-211111111255-127-0-175/98C51存放類型存放類型尋址空間數(shù)據(jù)長度值域范圍data片內(nèi)直接尋址RAM800H~7FHidata片內(nèi)間接尋址RAM880H~FFHpdata分頁尋址片外RAM800H~FFH76/98（4）補(bǔ)碼運(yùn)算當(dāng)X≥0時(shí)，[X]補(bǔ)=[X]反=[X]原[[X]補(bǔ)]補(bǔ)

=[X]原[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

=[X+Y]補(bǔ)[X-Y]補(bǔ)=[X+（-Y）]補(bǔ)例：已知

X=52Y=38求X-Y

方法1：減法：

X-Y=52-38=1400110100

-）001001100000111077/98方法2：加法

X-Y=[[X-Y]補(bǔ)]補(bǔ)=[[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)]補(bǔ)

=[[52]補(bǔ)+[-38]補(bǔ)]補(bǔ)

=[14]補(bǔ)

=14

[52]補(bǔ)：00110100

[-38]補(bǔ)：+）11011010100001110

自然丟失計(jì)算機(jī)在做算術(shù)運(yùn)算時(shí)，必需檢驗(yàn)溢出，以預(yù)防發(fā)生錯(cuò)誤

78/98(5)運(yùn)算溢出問題因?yàn)橛?jì)算機(jī)中表示數(shù)據(jù)字長（位數(shù)）有一定限制，所以數(shù)據(jù)表示應(yīng)有一個(gè)范圍。如字長8位時(shí)；補(bǔ)碼范圍-128~+127若運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，便溢出。例：

[98]補(bǔ)：01100010[25]補(bǔ)：+）00011001

[123]補(bǔ)001111011

未溢出00Cs+1Cs（未溢出）

79/98

[85]補(bǔ)：01010101

[47]補(bǔ)：+）00101111[132]補(bǔ)：10000100

溢出01Cs+1Cs（溢出）錯(cuò)：兩個(gè)正數(shù)相加和為負(fù)數(shù)。

[-85]補(bǔ)：10101011[-47]補(bǔ)：+）11010001

[-132]補(bǔ)：101111100

溢出10Cs+1Cs

錯(cuò)：兩個(gè)負(fù)數(shù)相加和為正數(shù)。80/98

[-19]補(bǔ)：01010101

[-79]補(bǔ)：+）10110001[-98]補(bǔ)：11001111

未溢出11Cs+1Cs錯(cuò)：兩個(gè)負(fù)數(shù)相加和為正數(shù)?？傊航Y(jié)果正確（無溢出）時(shí)，Cs+1=Cs

結(jié)果錯(cuò)誤（溢出）時(shí)，Cs+1≠Cs溢出判斷：溢出=Cs+1Cs（即結(jié)果是0為無溢出；1為有溢出）81/98（6）

十進(jìn)制數(shù)編碼對機(jī)器：二進(jìn)制數(shù)方便，對人：二進(jìn)制數(shù)不直觀，習(xí)慣于十進(jìn)制數(shù)。在編程過程中，有時(shí)需要采取十進(jìn)制運(yùn)算，但機(jī)器不認(rèn)識十進(jìn)制數(shù)。怎么辦？能夠?qū)⑹M(jìn)制字符用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼：

0

00005010110101111100016011010112

00107011111003001181000110140100910011110

這叫做二進(jìn)制數(shù)對十進(jìn)制編碼——BCD碼。上述每4位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)十進(jìn)制字符，這4位中各位權(quán)依次是：

8、4、2、1——8421BCD碼。82/98BCD碼運(yùn)算：例、18+）321

00011000+）00000011

00011011結(jié)果低四位是非BCD碼（錯(cuò)）需進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整：

00011000

+）0000001100011011（個(gè)位大于9，應(yīng)進(jìn)1）

+）0110

（加6使進(jìn)1）

00100001（結(jié)果形如21）83/98BCD碼加法規(guī)則：兩個(gè)BCD數(shù)相加時(shí)，“某位”和小于10則保持不變；兩個(gè)BCD數(shù)相加時(shí)，“某位”和大于9，則和數(shù)應(yīng)加6修正。BCD碼減法規(guī)則：兩個(gè)BCD數(shù)相減時(shí)，“某位”差未發(fā)生借位，則差數(shù)保持不變；兩個(gè)BCD數(shù)相減時(shí)，“某位”發(fā)生了借位，其差應(yīng)減6修正。這里“某位”指BCD數(shù)中“個(gè)位”、“十位”、“百位”、……84/98加法舉例：

01100101（65）

+）10010111

（97）

11111100

+）01100110

（加66調(diào)整）

101100010（162）減法舉例：

00110100