1、 单片机原理与应用单片机原理与应用 性性 质：专业基础课质：专业基础课 考核方式：考试考核方式：考试 学学 时：时：学学 分：分：教材：教材：单片微机原理与应用单片微机原理与应用 主编：罗印升等主编：罗印升等 第第1 1版版 机械工业出版社机械工业出版社参考书：参考书：1 1、单片机原理与应用及单片机原理与应用及C51C51程序设计程序设计 谢维成，清华大学出版社谢维成，清华大学出版社2 2、单片微型计算机与接口技术单片微型计算机与接口技术 李群芳等，电子工业出版社李群芳等，电子工业出版社3 3、单片机的单片机的C C语言应用程序设计语言应用程序设计 马忠梅等，北京航空航天大学出版社马忠梅等，
2、北京航空航天大学出版社参参 考考 网网 址址 周立功单片机周立功单片机 5.www.51C 硬件是基础，软件是灵魂，相互配合，组成系统。硬件是基础，软件是灵魂，相互配合，组成系统。先行基础课程：电路、模拟电路、先行基础课程：电路、模拟电路、数字电路数字电路 这方面知识掌握得不够好的同学请自己复习。这方面知识掌握得不够好的同学请自己复习。预习、听课、复习思考、作业、实践环环都重要预习、听课、复习思考、作业、实践环环都重要用科学的方法学习，善于总结、归纳，提高效率。用科学的方法学习，善于总结、归纳，提高效率。2022-7-2642022-7-265【基本知识点与要求【基本知识点与要求】【重点与难点
3、【重点与难点】重点是重点是微型计算机的组成及各部分的作用，单片机的特点，进位计微型计算机的组成及各部分的作用，单片机的特点，进位计数制的表示及其相互转换方法，机器数及其表示方法和运算。数制的表示及其相互转换方法，机器数及其表示方法和运算。难点是难点是补补码的概念、运算及微型计算机的工作原理与过程。码的概念、运算及微型计算机的工作原理与过程。【内容提要【内容提要】2022-7-266 世界上第一台数字电子计算机以冯世界上第一台数字电子计算机以冯.诺依曼（诺依曼（John Von Neumann John Von Neumann）提出的计算机体系结构而诞生，这种结构沿用至今，是计算机的经典提出的计
4、算机体系结构而诞生，这种结构沿用至今，是计算机的经典结构。结构。1.1.计算机硬件组成：计算机的硬件由运算器、控制器、存储器和输入、计算机硬件组成：计算机的硬件由运算器、控制器、存储器和输入、输出设备五大部分组成。输出设备五大部分组成。其主要思想包括：其主要思想包括：2.2.软件构成及形式：数据和程序以二进制代码的形式不加区分地存放软件构成及形式：数据和程序以二进制代码的形式不加区分地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式。在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也是二进制形式。3.3.程序控制式：控制器根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作，程序控制式：控制器根据存放在存储
5、器中的指令序列即程序来工作，并由程序计数器控制指令执行；控制器具有判断能力，能够根据计算并由程序计数器控制指令执行；控制器具有判断能力，能够根据计算结果选择不同的动作流程。结果选择不同的动作流程。2022-7-267以控制器和运算器为核心、以以控制器和运算器为核心、以存储程序原理存储程序原理为基础为基础运算器运算器输出设备输出设备控制器控制器输入设备输入设备存储器存储器指令指令驱动驱动指令流指令流控制命令控制命令数据流数据流计算机硬件结构计算机硬件结构2022-7-268 微处理器、内存储器，总线，微处理器、内存储器，总线，I/O接口接口主机、主机板主机、主机板2022-7-269 芯片组：固
6、定在主板上的一组超大规模集成电路芯片（芯片组：固定在主板上的一组超大规模集成电路芯片（VLSI)VLSI)的的总称，用于控制和协调整个计算机系统的运行。它决定了计算机系统总称，用于控制和协调整个计算机系统的运行。它决定了计算机系统中各个部件的选项，目前不可进行简单的升级。中各个部件的选项，目前不可进行简单的升级。CMOSCMOS：主板上的一个：主板上的一个CMOS RAMCMOS RAM集成电路芯片（简称集成电路芯片（简称CMOSCMOS），由电），由电池供电，在计算机关机时信息不会丢失。它用来存放系统运行必须的池供电，在计算机关机时信息不会丢失。它用来存放系统运行必须的硬件配置信息，如微处理
7、器、芯片组、显示器、光驱、基本外部设备、硬件配置信息，如微处理器、芯片组、显示器、光驱、基本外部设备、启动顺序等参数。另外，它进行计时和提供实时的日历和时间。新买启动顺序等参数。另外，它进行计时和提供实时的日历和时间。新买的计算机一般要进行基本设置（的计算机一般要进行基本设置（SetupSetup），向），向CMOSCMOS写信息。写信息。系统系统BIOSBIOS：是一组被固化在只读存储器中的程序，二者合在一起：是一组被固化在只读存储器中的程序，二者合在一起称为固件。其中包含如下几个三个模块。称为固件。其中包含如下几个三个模块。通电自检（通电自检（POSTPOST）:CPU:CPU 从从OFF
8、FF0HOFFFF0H单元执行指令，进入自检。单元执行指令，进入自检。系统初始化：基本设备和可编程器件的初始化，通过自举启动系统初始化：基本设备和可编程器件的初始化，通过自举启动OSOS 系统设置（系统设置（SetupSetup）：系统通电后按）：系统通电后按DelDel键进入键进入SetupSetup程序，修改参数。程序，修改参数。2022-7-2610 微微型型机机主主机机板板，接接口口2022-7-2611 2022-7-2612存存储储器器I/OI/O接接口口输输入入设设备备I/OI/O接接口口地址总线地址总线 ABAB输输出出设设备备CPU数据总线数据总线 DBDB控制总线控制总线
9、CBCBI/OI/O接接口口AB:Address Bus，DB:Data Bus，CB:Control Bus（1）运算器、控制器合在一起称运算器、控制器合在一起称中央处理单元中央处理单元(CPU)，整个，整个cpu集成在一块电路芯片上称集成在一块电路芯片上称微处理器微处理器Microprocessor，MPU）。2022-7-2613（2）总线：是微型计算机中各部件之间传递信息的信号线的集）总线：是微型计算机中各部件之间传递信息的信号线的集合。根据传递信息类型分：数据总线（合。根据传递信息类型分：数据总线（DB）、地址总线（）、地址总线（AB）和控制总线（和控制总线（CB）。）。地址总线：传
10、送由地址总线：传送由CPU发出的用于选择访问部件的地址。发出的用于选择访问部件的地址。数据总线：传送微型计算机内部各种类型的数据，数据既可数据总线：传送微型计算机内部各种类型的数据，数据既可以从外部流向以从外部流向CPU，也可以从，也可以从CPU流向外部。流向外部。n位的位的CPU，通，通常其数据总线就是常其数据总线就是n位。也有数据线和地址线采用分时复用方式。位。也有数据线和地址线采用分时复用方式。控制总线：传送保证微型计算机同步和协调的定时和控制信控制总线：传送保证微型计算机同步和协调的定时和控制信号。不同型号的号。不同型号的CPU，控制总线的数量、方向和用途不同。最基，控制总线的数量、方
11、向和用途不同。最基本的包括：读、写控制信号，中断请求、应答信号，同步信号等。本的包括：读、写控制信号，中断请求、应答信号，同步信号等。2022-7-2614CPU北北 桥桥南南 桥桥RAMCacheAGPCRTBIOSKBD，Mouse串行串行/并行接口并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISACPU总线总线接口卡外设外设总线扩展槽总线扩展槽按层次结构总线一般分三层：按层次结构总线一般分三层：CPU CPU 总线总线系统总线系统总线外设总线外设总线2022-7-2615 CPU总线总线，即就是微处理器级总线。由，即就是微处理器级总线。由CPU引脚上引出，引脚上引出，实现实现C
12、PU和外围控制芯片之间的连接。和外围控制芯片之间的连接。系统级总线，系统级总线，也称也称I/O通道总线通道总线。用于与控制芯片组、存储。用于与控制芯片组、存储器、输入输出接口相连接。常见的总线包括器、输入输出接口相连接。常见的总线包括ISA（Industrial Standard Architecture，工业标准结构）总线，工业标准结构）总线，PCI（Peripheral Component Interconnect，外设组件互，外设组件互连）总线等。连）总线等。外设总线外设总线，最外层的总线，指计算机主机与外部设备相连接，最外层的总线，指计算机主机与外部设备相连接的总线。实际上是外部设备的
13、接口标准。如的总线。实际上是外部设备的接口标准。如IDE,USB，RS-232C等。等。2022-7-2616 总线的性能指标总线的性能指标 总线的工作频率：总线的工作频率：即总线的时钟频率，单位即总线的时钟频率，单位MHz，用于协调，用于协调总线上的各种操作的时钟信号的频率。总线上的各种操作的时钟信号的频率。总线带宽总线带宽=（总线位宽（总线位宽/8）*总线工作频率（总线工作频率（MBps）总线的带宽：总线的带宽：是指单位时间内总线上可传送的数据量，即常说是指单位时间内总线上可传送的数据量，即常说的每秒传送的多少字节数。类似车流量的每秒传送的多少字节数。类似车流量 总线的位宽总线的位宽:（字
14、节）指总线能够同时传送的数据位数，就是（字节）指总线能够同时传送的数据位数，就是 我们常说的多少位总线宽度，一般和我们常说的多少位总线宽度，一般和CPU的位数相同。车道数的位数相同。车道数2022-7-2617（3）存储器：用来存放程序、数据、运算结果和各种需要保存）存储器：用来存放程序、数据、运算结果和各种需要保存 的信息。它们以二进制数形式保存，存放二进制信息的单元称为的信息。它们以二进制数形式保存，存放二进制信息的单元称为 存储单元存储单元。每一个存储单元必须有一个固定的编号，即为单元地。每一个存储单元必须有一个固定的编号，即为单元地 址，对存储器单元存放（写入）或者取出（读出）信息称为
15、访问址，对存储器单元存放（写入）或者取出（读出）信息称为访问 存储器。存储器。主存、缓存和外部存储器。主存、缓存和外部存储器。主存储器（简称内存，动态主存储器（简称内存，动态RAM)：系统运行中临时存放：系统运行中临时存放CPU正在使用的数据和正在运行的程序。正在使用的数据和正在运行的程序。高速缓冲存储器：为了加快运算速度，在高速缓冲存储器：为了加快运算速度，在CPU和主存储器之和主存储器之间增设的一级或两级高速（和间增设的一级或两级高速（和CPU的速度相当）小容量存储器，的速度相当）小容量存储器，称之（称之（Cache）。命中率，和主存储器的容量约为）。命中率，和主存储器的容量约为1：128
16、。2022-7-2618 Word（字）计算机内部进行数据传送、处理的基本单位。（字）计算机内部进行数据传送、处理的基本单位。一个字包含的二进制位数称字长。计算机性能的一个重要指标。一个字包含的二进制位数称字长。计算机性能的一个重要指标。一般由一般由2个字节构成。个字节构成。存储器常用术语存储器常用术语 bit（位，比特）（位，比特）1个二进制位，信息的基本单位。个二进制位，信息的基本单位。b Byte（字节）由相邻的（字节）由相邻的8个二进制位组成，通常存储器以字个二进制位组成，通常存储器以字节为单位存储信息。节为单位存储信息。KB，MB，GB，TB2022-7-2619 虚拟存储器：在内存
17、和外存之间增加硬件和软件支持，使两虚拟存储器：在内存和外存之间增加硬件和软件支持，使两者形成一个有机整体，用户可以编写比实际内存大很多的应用程者形成一个有机整体，用户可以编写比实际内存大很多的应用程序。程序预先存放在外存，执行时由序。程序预先存放在外存，执行时由OS按置换算法依次调入内按置换算法依次调入内存被存被CPU执行。这样，从执行。这样，从CPU看就像有一个速度接近内存、具看就像有一个速度接近内存、具有外存容量的假想存储器，即称之为。有外存容量的假想存储器，即称之为。存储器：程序存储器和数据存储器。存储器：程序存储器和数据存储器。程序存储器：只读存储器（程序存储器：只读存储器（ROM），
18、掉电后信息不会丢失。），掉电后信息不会丢失。通常存放程序、数据表。通常存放程序、数据表。ROM，PROM，EPROM，EEPROM，Flash ROM。外存储器：计算机系统中用于半永久性地保存信息的外部存外存储器：计算机系统中用于半永久性地保存信息的外部存储器，简称外存，如磁盘存储器、光盘存储器等。储器，简称外存，如磁盘存储器、光盘存储器等。2022-7-2620存储器存储器RAMROM动态动态DRAM静态静态SRAMRandom Access Memory掩膜掩膜ROM Read Only Memory现场可编程现场可编程PROM Programmable ROM可擦可编程可擦可编程EPRO
19、M Erasable PROM电可擦可编程电可擦可编程E2ROM Electrically EPROM闪速存储器闪速存储器 Flash Memory AT89S51/52/55AT89C1051/2051/4051易失易失非易失非易失程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器4k/8k/20k1k/2k /4k并行、串行并行、串行2022-7-2621（4）输入）输入/输出接口（输出接口（I/O接口）：是接口）：是CPU与外部设备进行信与外部设备进行信息交换的桥梁。实现速度和电平匹配、格式和类型转换等。完成息交换的桥梁。实现速度和电平匹配、格式和类型转换等。完成外设选择，对外设发布命令或将外设的
20、状态发给外设选择，对外设发布命令或将外设的状态发给CPU。为了区分。为了区分状态、控制和数据信息，需要有不同的寄存器和控制电路。将接状态、控制和数据信息，需要有不同的寄存器和控制电路。将接口中不同的寄存器及其控制电路成为口中不同的寄存器及其控制电路成为I/O端口（端口（PORT）。端口）。端口地址。地址。（5）I/O设备：完成从外部设备输入程序和数据，并将运算结设备：完成从外部设备输入程序和数据，并将运算结果以人们熟悉的形式输出。果以人们熟悉的形式输出。数据存储器：数据存储器：RAM，可进行读写操作，掉电后信息会丢失。，可进行读写操作，掉电后信息会丢失。通常存放随时修改的数据、如中间运算结果等
21、。通常存放随时修改的数据、如中间运算结果等。2022-7-2622(1)指令的执行过程指令的执行过程2022-7-2623取指令取指令指令指令译码译码取操取操作数作数执行执行指令指令存结果存结果 问题：问题：1.CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统操作系统2.CPU如何按程序控制流执行指令？如何按程序控制流执行指令？程序计数器程序计数器3.CPU如何知道从哪里取操作数？如何知道从哪里取操作数？地址、寻址方式地址、寻址方式(1)指令的执行过程指令的执行过程 指令执行三步曲：取指令指令执行三步曲：取指令-指令译码指令译码-执行指令执行指令其中的其中
22、的“取操作数取操作数”和和“存结果存结果”不是必须的操作，需要根据指不是必须的操作，需要根据指令的操作来决定。令的操作来决定。2022-7-2624(1)指令的执行过程指令的执行过程地址寄存器AR累加器A加法器加法器数据寄存器DR指令寄存器IR指令译码器ID时序逻辑电路时序控制信号（控制命令）1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100内部总线存储器0001020304程序计数器PC地址MOV A,5ADD A,8HLT地址总线+1地址译码器读写控制电路输出地址输出地址1011 0000锁存指令锁存指令锁存数据锁存数据置初值置初值输出指输出指令地址
23、令地址锁存地址锁存地址读写命令读写命令指令译码指令译码锁存输出2022-7-2625(2)指令流水线技术指令流水线技术 CPU执行一条指令的过程类似于工厂的生产流水线，被分解为多个小的步骤，称为指令流水线。即将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术。取指令取指令指令指令译码译码取操取操作数作数执行执行指令指令存放存放结果结果原料原料调度分配调度分配生产线生产线成品成品仓库仓库出厂出厂数据和程序指令控制器的调度分配ALU等 功能部件处理后的数据存储器输出2022-7-2626取指令取指令1指令指令译码译码地址地址生成生成取操取操作数作数CPU忙忙 碌碌空闲空闲执行执
24、行指令指令保存保存结果结果忙忙 碌碌空闲空闲忙碌忙碌空闲空闲t1t0t2t3t4t5(2)指令流水线技术指令流水线技术CPU采用串行工作方式采用串行工作方式忙忙 碌碌空闲空闲BUS2022-7-2627CPU采用并行工作方式采用并行工作方式指令指令1指令指令1指令指令1指令指令1指令指令2指令指令2指令指令2BUS忙碌忙碌指令指令2取指令取指令t1t0t2t3t4t5指令指令1指令指令2忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌 6个周个周 期期6条指条指令在执行令在执行(2)指令流水线技术指令流水线技术指令译码指令译码取操作数取操作数执行指令执行指令保存结果保存结果地址生成地址生成指令指令1指
25、令指令3指令指令3指令指令3指令指令3指令指令4指令指令4指令指令4指令指令5指令指令5指令指令62022-7-2628 取指令部件、指令执行部件等各步要能够并行工作；各部取指令部件、指令执行部件等各步要能够并行工作；各部件执行时间基本相同，否则需再细分；件执行时间基本相同，否则需再细分；(2)指令流水线技术指令流水线技术 取指令部件取出的指令要能暂存在取指令部件取出的指令要能暂存在CPU内部某个地方；内部某个地方；指令执行部件在需要时总能立即获得暂存的指令；需要解决转指令执行部件在需要时总能立即获得暂存的指令；需要解决转移指令问题。移指令问题。每条指令的执行过程没有减少，时间没有缩短，但是第
26、每条指令的执行过程没有减少，时间没有缩短，但是第6周期结束后，指令周期结束后，指令1执行完毕。从此后，每过执行完毕。从此后，每过1个周期、平均个周期、平均有有1条指令从流水线上执行完毕。就像小车生产线一样。条指令从流水线上执行完毕。就像小车生产线一样。2022-7-2629(2)存储器容量：存储器容量：计算机存储二进制信息量的大小，高速缓存、计算机存储二进制信息量的大小，高速缓存、内部存储器、外部存储器。内部存储器、外部存储器。(1)字长：字长：计算机内部进行数据传送、处理的基本单位。或计算机内部进行数据传送、处理的基本单位。或者计算机内部一次可以处理的二进制位数称字长。计算机性者计算机内部一
27、次可以处理的二进制位数称字长。计算机性能的一个重要指标。能的一个重要指标。(3)运算速度：运算速度：计算机每秒所能执行指令的条数。常用方法：计算机每秒所能执行指令的条数。常用方法：MIPS(Millions of Instruction Per Second,百百万条指令万条指令/秒）作单位。秒）作单位。以执行时间最短的指令（加法指令）为标准来估算速度。以执行时间最短的指令（加法指令）为标准来估算速度。直接给出直接给出CPU的主频和每条指令执行所需要的时钟周期。的主频和每条指令执行所需要的时钟周期。2022-7-2630(4)外设扩展能力：外设扩展能力：指计算机系统配置各种外部设备的可能指计算
28、机系统配置各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。性、灵活性和适应性。(5)软件配置情况：软件配置情况：指计算机系统是否配置功能强、满足应指计算机系统是否配置功能强、满足应用要求的用要求的OS和高级语言、汇编语言，及各种应用软件等。和高级语言、汇编语言，及各种应用软件等。2022-7-2631 单片微型计算机是单片微型计算机是Single Chip Microcomputer的直译，它的直译，它忠实地反映了早期单片微机的形态和本质。忠实地反映了早期单片微机的形态和本质。单片微型计算机简称单片微型计算机简称单片机单片机(Single Chip Microcomputer)，在一块半导体芯片上集成了
29、中央处理器（在一块半导体芯片上集成了中央处理器（CPU）、一定容量的存）、一定容量的存储器（储器（ROM和和RAM）、输入输出（）、输入输出（I/O）接口、定时器计数）接口、定时器计数器和中断系统等微型计算机的基本部件，构成的一个完整的微型器和中断系统等微型计算机的基本部件，构成的一个完整的微型计算机计算机。通常又称。通常又称微控制器微控制器（Micro Controller Unit）,或者或者嵌入式微控制器嵌入式微控制器(Embedded Micro Controller)。(1)单片机概念单片机概念2022-7-2632(2)单片机发展过程单片机发展过程 以8位机为起点，大体可划分为三个
30、阶段：19471978）初级阶段，1976 Intel MCS-48 19781983）提高阶段，1980 Intel MCS-51 1983年以后、微控制器，1983 Intel MCS-96 2022-7-2633 低档型：8021、8022MCS48 基本型：8048、8748、8038 (从1976年起)改进型：8049、8749、8039 8050、8750、8040 基本型：8051、8751、8031MCS51 改进型：8052、8752、8032(从1980年起)低功耗型：80C51、87C51、80C31 强功能型：83C252、87C252、80C252 早期产品：8X9X
31、（8096）MCS96 改进型：8X9XBH、8X9XJF(从1983年起)新产品：8098（准）强功能型：80C196、80C198（准）2022-7-2634(3)51系列单片机系列单片机 MCS-51的典型型号80c51、CHMOS，工业控制。随后，Atmel、Philips等申请了版权，生产了与 80c51兼容的单片机系列，AT89c51/s51/c52/s52等等，这些产品也称为80c51系列，这样把与80c51内核相同的单片机及MCS-51系列单片机统称为51系列单片机系列单片机。功能上：功能上：51系列单片机分基本型基本型、增强型增强型，分别在 单片机型号的末尾数字用1 1和2
32、2表示。片内ROM 4KB8KB；片内RAM 128B256B 定时器/计数器2个3个；中断源 5个6个。2022-7-2635 工艺上：工艺上：51系列单片机有HMOS型和CHMOS 型，前者前者芯片型号中无字母无字母“C”C”，芯片各I/O口引脚电平与TTL电平兼容；后者后者在芯片型号中加字母加字母“C”C”标记，其芯片各I/O引脚既与TTL电平兼容，又与CMOS电平兼容。片内程序存储器配置上片内程序存储器配置上:有四种，即无ROM()、掩膜ROM、EPROM、Flash ROM。根据它们的特点和不同的应用场合进行选择。2022-7-2636 在系统可编程在系统可编程:AT89C51由At
33、mel 1989年推出，有4KB Flash ROM。AT89S51是AT89C51的改进版，AT89S52是AT89S51的增强型。带“S”的系列产品具有“在系统可编程ISP(In System Programming)”功能，即用户可以在不拔下单片机芯片时，通过下载电功能，即用户可以在不拔下单片机芯片时，通过下载电路直接对芯片内的路直接对芯片内的Flash在系统中编程的功能。可进行并可进行并行编程，也可进行串行编程行编程，也可进行串行编程。2022-7-2637 (4)单片机的发展趋势单片机的发展趋势 资源更丰富资源更丰富;性能更高性能更高;存储容量更大存储容量更大;功耗更低。功耗更低。(
34、5)单片机的应用单片机的应用 工业控制领域。工业控制领域。机电一体化产品。机电一体化产品。智能化仪器仪表。智能化仪器仪表。信息通信技术领域。信息通信技术领域。智能交通系统。智能交通系统。家用电器领域。家用电器领域。2022-7-26382022-7-26391.2.1 进位计数制及其转换进位计数制及其转换1.2.2 计算机中的编码计算机中的编码 了解各种计数制的特点及表示方法；了解各种计数制的特点及表示方法；掌握各种计数制之间的相互转换。掌握各种计数制之间的相互转换。掌握码制的概念、掌握码制的概念、BCD码和码和ASCII码码2022-7-2640十进制十进制符合人们的习惯。符合人们的习惯。D
35、 D，DecimalDecimal二进制二进制便于物理实现。便于物理实现。B B，BinaryBinary十六进制十六进制便于识别、书写。便于识别、书写。H H，Hexadecimal Hexadecimal 我们每天都在和数字打交道，大家最熟悉的数制我们每天都在和数字打交道，大家最熟悉的数制是十进制数，它有是十进制数，它有09十个基本的数码、逢十个基本的数码、逢10进进1。计算机识别、记忆计算机识别、记忆0、1组成的数。组成的数。二者之间如何沟二者之间如何沟通？通？2022-7-2641一般地，对任意一个一般地，对任意一个K进制数进制数S都可表示为都可表示为:120n 120111()nnk
36、nmmniiimSSKSKSKSKSKSK 其中：其中：Si-S的的第第i位数码，可以是位数码，可以是K个符号中任何一个；个符号中任何一个；n,m 整数和小数的位数；整数和小数的位数；K-基数；基数；Ki-K进制数的权进制数的权任意任意K K进制数的表示进制数的表示2022-7-2642 表表1-1 数数0 01515的四种不同进位制的表示对照的四种不同进位制的表示对照00000B0Q0H81000B10Q8H10001B1Q1H91001B11Q9H20010B2Q2H101010B12QAH30011B3Q3H111011B13QBH40100B4Q4H121100B14QCH50101B
37、5Q5H131101B15QDH60110B6Q6H141110B16QEH70111B7Q7H151111B17QFH2022-7-2643 非十进制数非十进制数 十进制数十进制数：规则：规则：按相应的按相应的权表达式权表达式展开展开，再按十进制求和。，再按十进制求和。例例1-1：24.AH=216+4160+A16-1 =36.625注：注：AF分别用分别用1015代入代入1032101232625.1121202121212021101.1011例例1-2：1011.101B 转换为十进制数。转换为十进制数。2022-7-2644十进制十进制 二进制：二进制：规则：规则：整数：除以整数：
38、除以2、取余数，余数逆序排列；、取余数，余数逆序排列；小数：乘以小数：乘以2、取整数，整数顺序排列。、取整数，整数顺序排列。十进制十进制 十六进制：十六进制：规则：规则：整数：除以整数：除以16、取余数，余数逆序排列；、取余数，余数逆序排列；小数：乘以小数：乘以16、取整数，整数顺序排列。、取整数，整数顺序排列。注：十进制转换成注：十进制转换成任意任意K进制数进制数与上类似，整：除与上类似，整：除以以 K取余，小数：乘取余，小数：乘K取整。取整。2022-7-2645【例题【例题1-3】将十进制数将十进制数123.375转换为二进制数。转换为二进制数。解：依照上述基本方法有解：依照上述基本方法
39、有 整数部分整数部分 小数部分小数部分 123/2=61 余数余数=1 0.3752=0.75 整数部分整数部分=0 61/2=30 余数余数=1 0.752=1.5 整数部分整数部分=130/2=15 余数余数=0 0.52=1.0 整数部分整数部分=1 15/2=7 余数余数=1 7/2=3 余数余数=1 3/2=1 余数余数=1 1/2=0 余数余数=1 最终转换结果（最终转换结果（123.375）10=(1111011.011)2 2022-7-2646【例题【例题1-4】将十进制数将十进制数455.65625转换为十六进制数。转换为十六进制数。解：解：整数部分整数部分 小数部分小数部
40、分 455/16=28 余数余数=7 0.6562516=10.50000 整数部分整数部分=10(A)28/16=1 余数余数=C 0.516=8.00000 整数部分整数部分=8 1/16=0 余数余数=1 最终转换结果（最终转换结果（455.65625）10=(1C7.A8)16 2022-7-2647二进制数与十六进制数之间的转换二进制数与十六进制数之间的转换1位十六进制数可用位十六进制数可用4位二进制数来表示，这样二进制数与位二进制数来表示，这样二进制数与十六进制数之间的转换就很方便。十六进制数之间的转换就很方便。二进制数二进制数十六进制数十六进制数方法是：从小数点开始，向左和向右把
41、整数和小数部分每方法是：从小数点开始，向左和向右把整数和小数部分每4位分为一组。整数部分最高位的一组不足位分为一组。整数部分最高位的一组不足4位，在其左边补位，在其左边补0到到4位；小数部分最低位的一组不足位；小数部分最低位的一组不足4位，在其右边补位，在其右边补0到到4位。然后位。然后将每组二进制数用对应的十六进制数代替，即得到转换结果。将每组二进制数用对应的十六进制数代替，即得到转换结果。十六进制数十六进制数二进制数二进制数方法与二进制数到十六进制数转换过程相反，将每一位十方法与二进制数到十六进制数转换过程相反，将每一位十六进制数用对应的六进制数用对应的4位二进制数取代即可。位二进制数取代
42、即可。2022-7-2648 字符、符号和十进制数最终都必须转换为二进制格式的代码，字符、符号和十进制数最终都必须转换为二进制格式的代码，即信息和数据的二进制编码。即信息和数据的二进制编码。根据信息对象的不同，计算机中的编码方式（码制）也不根据信息对象的不同，计算机中的编码方式（码制）也不同，常见的码制有同，常见的码制有BCD码和码和ASCII码码。1.二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数 二进制编码的十进制数是对十进制数采用二进制数进行编码，二进制编码的十进制数是对十进制数采用二进制数进行编码，即十进制数的二进制编码。这种编码既具有二进制数的形式（由即十进制数的二进制编码。这种编码既具有
43、二进制数的形式（由0和和1组成），又有十进制数的特点（逢十进一），我们称它为组成），又有十进制数的特点（逢十进一），我们称它为二二十进制码（十进制码（BianryCoded Decimal，BCD），也称），也称BCD码。码。BCD码有码有8421码、码、5421码、码、2421码、余码、余3码等。最常用的码等。最常用的一种一种BCD码即码即8421码。码。2022-7-2649（1）BCD码与十进制数、二进制数的转换码与十进制数、二进制数的转换 将十进制数的每一位用对应的将十进制数的每一位用对应的BCD码来代替，即可完成十码来代替，即可完成十进制数到进制数到BCD码的转换。反之，即可完成由码
44、的转换。反之，即可完成由BCD码到十进制数码到十进制数的转换。的转换。【例题【例题1-5】将十进制数将十进制数125.26用用BCD码表示码表示解：解：(125.26)10=(0001 0010 0101.0010 0110)BCD BCD码与二进制数之间的转换要稍微麻烦些，需要借助码与二进制数之间的转换要稍微麻烦些，需要借助十进制数作为中间桥梁进行转换。十进制数作为中间桥梁进行转换。【例题【例题1-6】将将BCD码码(0010 0011.0001 0010 0101)转换为二转换为二进制数进制数 解：解：(0010 0011.0001 0010 0101)BCD =(23.125)10=(1
45、0111.001)22022-7-2650（2）BCD码在计算机中的存储方式码在计算机中的存储方式 计算机中的存储单元通常以字节（计算机中的存储单元通常以字节（8位二进制数）为单位，位二进制数）为单位，在一个字节中如何存放在一个字节中如何存放BCD码有两种方式，码有两种方式，一个一个BCD码有码有4个二进制位，所以在一个字节中可存放个二进制位，所以在一个字节中可存放2个个BCD码，这种存储方式称为码，这种存储方式称为。以压缩。以压缩BCD码码表示十进制数时，一个字节表示表示十进制数时，一个字节表示2位十进制数。位十进制数。在一个字节中若低在一个字节中若低4位为位为BCD码，高码，高4位全为位全
46、为0，这种存放形，这种存放形式称为式称为。2022-7-2651（3）BCD码的运算码的运算 BCD码的加法运算：码的加法运算：BCD码的低位与高位之间是码的低位与高位之间是“逢十进逢十进一一”，而，而4位二进制数（即十六进制）是位二进制数（即十六进制）是“逢十六进一逢十六进一”。因此，。因此，用二进制加法器进行用二进制加法器进行BCD码加法运算时，码加法运算时，【注意】【注意】多位多位BCD码运算时，每一位均需要按上述方法修正。码运算时，每一位均需要按上述方法修正。BCD码的减法运算：码的减法运算：BCD码的低位向高位借位是码的低位向高位借位是“借一当借一当十十”，而，而4位二进制数（即十六
47、进制）是位二进制数（即十六进制）是“借一当十六借一当十六”。因此，。因此，进行进行BCD码减法运算时，若某位有借位时，则此位需要码减法运算时，若某位有借位时，则此位需要“减减6修修正正”。2022-7-2652【例题【例题1-71-7】设有两个设有两个BCD码，码，X=0101 0010(52D)，Y=0111 1001(79D)，求，求X+Y=?解：解：高位高位 低位低位 进位进位 向高位进位向高位进位 X=0101 0010 +）Y=0111 1001 中间结果中间结果 0 1100 0 1011（虽无进位，结果均大于（虽无进位，结果均大于9）修正修正 +）0110 0110 1 0011
48、 1 0001 结果结果=131D2022-7-26532.2.字符的编码字符的编码 目前在计算机系统中普遍采用的字符编码系统是制定于目前在计算机系统中普遍采用的字符编码系统是制定于1963年的美国标准信息交换码，简称年的美国标准信息交换码，简称ASCII码（码（American Standard Coded for Information Interchange，ASCII）。）。ASCII码是用码是用7 7位二进制数编码来表示位二进制数编码来表示128128个字符和符号，个字符和符号，一个一个ASCIIASCII码存放在一个字节的低码存放在一个字节的低7 7位，字节的最高位为位，字节的最高
49、位为0 0。ASCII码表中：码表中：96个是图形字符，可以在字符印刷或显示设个是图形字符，可以在字符印刷或显示设备上打印出来或显示出来。备上打印出来或显示出来。包括包括10个数字符号个数字符号09（ASCII码是码是30H39H）、）、26个英文大写字母个英文大写字母AZ(ASCII码是码是41H5AH)、26个英文小写字母个英文小写字母az(ASCII码是码是61H7AH)。2022-7-2654 在通信中常在在通信中常在7位位ASCII码的最高位之前加上码的最高位之前加上1位作位作奇偶校验位，以确定数据传输是否正确。奇偶校验位，以确定数据传输是否正确。奇偶校验有奇校验和偶校验奇偶校验有奇
50、校验和偶校验。偶校验偶校验的含义是，的含义是，包括校验位在内的所有为包括校验位在内的所有为1的位数之和为偶数。例如字的位数之和为偶数。例如字母母A的的ASCII码码1000001B的偶校验码是的偶校验码是01000001B；同；同理，理，奇校验奇校验的含义是包括校验位在内的所有为的含义是包括校验位在内的所有为1的位数的位数之和为奇数。之和为奇数。2022-7-2655 计算机中的数计算机中的数按数的性质分按数的性质分:有整数有整数(无符号整数、有符号无符号整数、有符号整数整数)和小数（定点数、浮点数）；按符号来分：有符号数（正和小数（定点数、浮点数）；按符号来分：有符号数（正数、负数）和无符号
