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_汽车电脑板基础知识一、电压信号 1.模拟电压信号模拟电压信号在一定范围内是连续变化的。当使用变阻器控制1个5V灯泡时，变阻器电压可能为0V-5V之间的任意值。如果变阻器电压低，那么流经灯泡的电流小，灯泡微亮，如果变阻器电压是5V，电流增大，灯泡的亮度随之增加。随着变阻器电压下降，灯泡亮度减弱。这是有关模拟电压的例子（图 l）。大多数汽车电脑系统中的传感器都产生模拟电压。注：模拟电压信号在规定范围内是连续变化的。2.数字电压信号如果将普通的通/断开关连接到5V灯泡上，且当开关断开时，加在灯泡上的电压是0V。当开关接通时，5V电压信号加到灯泡上，这时灯泡照亮并达到最大亮度。如果开关断开，加在灯泡上的电压回到0V，灯泡随即熄灭。可见，加到灯泡的电压信号不是0V就是5V，或者我们可以说，电压信号不是高电平，就是低电平。这种电压信号称作数字式信号。如果迅速地扳动开关通和断，那么，数字式矩形波电压信号经开关送到灯泡（如图 2）。在汽车电脑中，微处理机包括很多微型开关。这些开关每秒钟能够产生很多数字电压信号。这些数字电压信号用来控制各个继电器及系统中的元件号的时间长度以便进行精确的控制（如图 3）。注：数字电压信号不是高电平就是低电平；数字式信号可称作矩形波信号。3.二进制代码我们己经说过，数字式信号不是高电平就是低电平。因此，可以对数字式信号赋值。例如，低电平数字信号可规定为0，而高电平数字信号则规定为1。对数字信号赋值称作二进制编码。“二进制”这个词表示两个数，而且在二进制编码系统中，这两个数分别是0和1（图 4）；在汽车电脑中，以二进制代码传输信息。状态、数量及文字等都可以用一系列的0和1表示。很多输入传感器在0V-5V范围内工作。节气门位置传感器（TPS）所能产生的电压为：关闭节气门0V-2V部分开启节气门2V-4V大开节气门4V-5V电脑对每1个电压可以规定其数值为：0V-2V12V-4V24V-5V3注：二进制代码是对数字式信号的数值贴合。二、输入的调整1.放大有些输入传感器如氧（O2）传感器只产生小于lV的很低的电压信号。相应地产生非常小的电流。因此，这种信号在传输到微处理机之前，必须如以放大或增幅。放大是由电脑内输入调整中的放大电路完成的（图 5）。注：输入信号放大意味着对这些信号增幅，增幅之后才对电脑有用。2.模/数（A/D）转换因为输入传感器产生模拟信号而微处理机按数字信号工作，所以必须把模拟信号转换为数字信号。这项工作由电脑输入调整芯片中的转换器来完成（图 6）。A/D转换器以不变的时间间隔对模拟输入信号连续采祥。如果A/D转换器对节气门位置传感器信号采样，采样电压为5V，则A/D转换器首先对采样电压进行量化，然后A/D转换器再将量化结果转变为二进制代码11（图 7）。因此，我们可以理解，A/D转换器对输入传感器信号连续采样，并对采样电压进行量化。然后A/D转换器将量化结果转换为二进制代码。在一些汽车电脑中，输入调整芯片与微处理机合并在一起。三、微处理机1.结构微处理机是电脑中进行运算和判定的芯片。在微处理机中有上千个三极管和工极管，这些三极管起到或通或断的电子开关的作用。微处理机内的元件蚀刻在象手指尖大小的集成电路（IC）板上（图 8），载有集成电路的硅片安装在扁平的矩形保护盒内，金属连接插脚从微处理机盒的两侧伸出来。这些插脚把微处理机与电脑中的电路板相连接。微处理机由各存储器芯片支承，后者存储信息并辅助微处理机进行判定。存储器芯片看上去很像微处理机芯片，稍后我们将说明存储器电路板的功能。注：微处理机芯片是电脑中进行运算及判定的芯片。2.程序程序是一组能为微处理机所接受的指令，程序把微处理机引进判定状态。例如，程序可以通过微处理机检索传感器发送的信息，然后告诉微处理机如何处理这一信息。最后，程序将指示微处理机触发继电器或电磁线圈等一类的输出控制装置.各种存储器存有程序和其他汽车数据。微处理机借助这些数据进行运算，当微处理机进行运算及判定时，微处理机与存储器按下列方式进行工作：1.微处理机从存储器读取信息。2.微处理机将新的信息写进存储器。3.信息存储存储器有很多不同的存储单元。存简单元与档案箱内的文件夹相似，而且每个单元有1个信息片。每个存储单元分配1个地址。此地址与文件夹上的文字或数字的排列结构相似。每个地址都以二进制代码书写，由零开始顺序编制。当发动机工作时，电脑接收到大量来自各传感器的信息。电脑不可能立即处理所有这些信息。另外，有些时候，电脑接收到需要做一些判断的传感器的信息。在这种情况下，微处理机把信息通过指定的存储器地址写入存储器，并把信息送到该地址（图 9）。4.信息检索当需要存储信息时，微处理机指定存储地址，并请求处理信息。当需要处理指定地址的存储信息时，存储器把此信息的拷贝传送到微处理机（图 10）。原始在存储信息仍保持在存储器地址内。存储器存储各种工作条件下的怠速空燃比。传感器将发动机和汽车的运行工况通知电脑。微处理机从存储器读取怠速空燃比，并与传感器的输入相比较。在比较之后，微处理机做出必要的决定，并控制喷油器使其提供发动机所需要的空燃比数字及常用逻辑电路数字：谈到数字，有很多同学可能会觉的很可笑，数字？不就是1234.这些吗？是的，在日常的生活当中，我们用的一般都是十进制，但在计算机中，它只能识别二进制数，所以在这里我还得跟大家共同分析一下：1、十进制： 十进制就是基数为“十”，所使用的数码为09共10个数字。逢十进一。是我们每天都会运用到的，在这里就不多谈了。2、二进制： 二进制的基数为“二”，其使用的数码只有0和1两个。在计算机中容易实现，在常用的的实现方式中如：可以用电路的高电平表示1，低电平表示0；或者三极管截止时集电极的输出表示1，导通时集电极输出表示0。3、十六进制：由于二进制位数太长，不易记忆和收写，所以人们又提出了十六进制的书写形式。我们在汇编语言中多数用十六进制。二进制编码 在计算机中，是采用二进制数。因而，要在计算机中表示的数、字母、符号等都要以特定的二进制码来表示，这就是二进制编码。一、二进制编码的十进制数：BCD码（Binary-Coded Decimal）字母与字符的编码字母和各种字符（$、#）也必须按特定的规则用二进制编码才能在机中表示。普通的是采用ASCII( American Standard Code for Information Interchange)码。09的ASCII码为30H39H,大写字母AZ的ASCII码为41H5AH。二进制,十进制,十六进制数码对照 十进制 8421BCD码 二进制 十进制 8421BCD码 二进制 1 1 0001 10 A 1010 3 3 0011 12 C 1100 5 5 00101 14 E 1110 7 7 0111 16 10 10000 二进制数的运算 算术运算：加、减、乘、除逻辑运算：与、或、异或、异一、二进制加法规则为：（1）000（2）10011（3）110，进位1（4）1111，进位1如： 1 1 0 11 0 1 1-1 1 0 0 0二进制减法规则为：（1）000（2）110（3）101（4）011，有借位如：1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1-1 0 0 1 1 1 1 1二进制乘法规则为：（1）000（2）010（3）100（4）111如： 1 1 1 1 1 1 0 1-1 1 1 10 0 0 01 1 1 11 1 1 1-1 1 0 0 0 0 1 1二进制除法：除法是乘法的逆运算0 0 0 1 1 1-1 0 1 ）1 0 0 0 1 11 0 1-0 1 1 11 0 1-1 0 11 0 1-0二进制逻辑运算逻辑与的规则： 0与000与101与11逻辑或的规则： 1或011或110或00逻辑异或的规则：0异或010异或111异或10逻辑异的规则： 0的异为11的异为0带符号数的表示法一、机器数与真值通常用最高位作为符号位，若字长为8位即D7为符号位，D6D0为数字位，符号位用0表示正，用1表示负如X（01011011）B91X（11011011）B91二、原码按上所述，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，这种表示法就称为原码。X105 原01101001X105 原11101001三、反码正数的反码表示与原码相同，最高位为符号位，用0表示正，其余位为数值位。（4）100 0 0 0 0 1 0 0符号 二进制数值（31）100 0 0 1 1 1 1 1（127）100 1 1 1 1 1 1 1而负数的反码表示为它的正数的按位取反（连符号位）而形成的。（4）100 0 0 0 0 1 0 0（4）101 1 1 1 1 0 1 1 -反码表示（31）100 0 0 1 1 1 1 1（31）101 1 1 0 0 0 0 0 -反码表示（127）100 1 1 1 1 1 1 1（127）101 0 0 0 0 0 0 0 -反码表示（0）0 0 0 0 0 0 0 0（0）1 1 1 1 1 1 1 1 -反码表示四、补码正数的补码表示与原码相同，即最高位为符号位，用0表示正，其余位为数值位。如【4】补【4】原【4】反0 0 0 0 0 1 0 0【127】补【127】原【127】反0 1 1 1 1 1 1 1负数的补码表示为它的反码，并在其最后位（即最低位）加1形成。如 【4】原0 0 0 0 0 1 0 0【4】反1 1 1 1 1 0 1 1 是4各位取反【4】补1 1 1 1 1 1 0 0 反码1【31】原0 0 0 1 1 1 1 1【31】反1 1 1 0 0 0 0 0【31】补1 1 1 0 0 0 0 1【0】原0 0 0 0 0 0 0 0【0】反1 1 1 1 1 1 1 1【0】补0 0 0 0 0 0 0 08位带符号数的补码特点：（1）【0】补【0】补0 0 0 0 0 0 0 0（2）8位二进制补码所能表示的数值为127128（3）一个用补码表示的二进制数，最高位为符号位。当符号位为0（即正数)时，其余七位即为此数的二进制值；当符号位为1（即负数）时，其余几位不是此数的二进制值，把它们按位取反，且在最低位加1，才是它的二进制值。如：【X】补1 0 0 1 0 1 0 0 是负数，它的数值为0 0 1 0 1 0 0 按位取反， 得1 1 0 1 0 1 1，然后再加1为1 1 0 1 1 0 0（108）10当负数采用补码表示时，就可以把减法转换为加法。例如： 641064（10）64【10】补640 1 0 0 0 0 0 0100 0 0 0 1 0 1 0【10】补1 1 1 1 0 1 1 0减法运算：64 0 1 0 0 0 0 0 010 0 0 0 0 1 0 1 0- - -54 0 0 1 1 0 1 1 0补码加法：64 0 1 0 0 0 0 0 0【10】补 - (+) 1 1 1 1 0 1 1 0- - -1 0 0 1 1 0 1 1 0此1自然丢失。在8位字长的单字节运算中第7位的进位，自然丢失。例：34-68=34+【68】补【34】补0 0 1 0 0 0 1 0【68】补0 1 0 0 0 1 0 0【68】补1 0 1 1 1 1 0 034 0 0 1 0 0 0 1 0+(-68) + 1 0 1 1 1 1 0 0- - - 34 1 1 0 1 1 1 1 0 符号位为1，肯定结果为负，其数值部分为0 1 0 0 0 1 034所以结果是34在微型机中，凡是带符号数一律是用补码表示的，所以，其运算结果也是补码。当字长为8位时，其范围为127128。当运算结果超出这个表达范围时，结果就不正确了，这就称为溢出。这时要用多字节来表示。数字之间的互换：在本节课中，理论上的二、十、十六的转换方式我就不多论述，有兴趣的同学可以去参考下这方面的书籍，在下面我为大家讲解一下计算机中科学型计算器的数字转换方法，在以后的编程中经常会用到的。二进制与十进制、十六进制的转换有专用的计算器。当你看到我编写的这份教材时，相信你也有了一台电脑，这时你可以点击开始然后点击程序再点附件这时我们会看到有一个计算器的程序，我们点击一下计算器，这时一个计算器的操作界面就出来了。如果你看到的是一个跟我们普通计算器一样的界面，这时你还需要进行一个小小的设定，点击计算器界面上的查看，这时会下拉一个菜单，即标准型，科学型，我们选择科学型，这时一个可进行二、十、十六进制运算的计算器就出来了。用计算器先玩一下十六进制与十进制的转换吧。刚才说到我们已打开了科学型的计算器，这时我们点击十六进制，然后点击计算器上的00，这时在计算器的显示屏上会显示00。记住：我们刚才输入的是十六进制，我们怎样把他转为十进制呢？这时我们选中十进制，这时显示屏上显示什么？还是0吧。哈哈，当然了，0用十六进制、十进制表示都是0啦。好，我们又把计算器设回到十六进制，然后输入7F，再点击十进制，这时显示什么？127，对吧。我们回想一下，我们前面说到的，007FH其实用十进制表示，是不是就是0127，也就是我们所说的低128单元？你们再把8