《单片机原理及系统设计实用教程》课件1信息与码制

1.1信息在计算机中的表示什么是信息？信息：指通信或接收到的有关特定事实或情况的知识。信息是用来消除不确定性的东西。编码编码：为信息分配表示形式的过程——在计算机内部用二进制数以不同形式编码表示和存储信息。这些信息可分为:数值信息,非数值信息1.1.1机器数与真值用二进制数表示带符号数符号怎么表示呢？通常数的最高位为符号位，对于字长8位的机器数：

D7为符号位:0表示“+”，1表示“—”。符号数码化了，D6～D0为数字位。如:X=（01011011）2=+91X=（11011011）2=-91

连同符号位在一起作为一个数称为机器数， 机器数的数值称为的真值。如:N1=+1011011N2=-1011011为真值

01011011 11011011为机器数附十进制数、二进制数与十六进制DecimalBinaryHexDecimalBinaryHex000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F1.1.2计算机中的数据类型位（Bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（Doubleword）、四字（Quardword）

1bit=1个二进制位1Byte=8bit1Word=2Byte1Doubleword=2Word=4Byte1Quardword=4Word……0110110001111110101011001111000001010011bit(1B)

Byte(53H)Word(0F053H)Doubleword(7EACF053H)Quardword低字节高字节高字低字1.1.3数字电路与计算机二进制采用2进制最经济:10进制4比特表示3.22比特信息2进制1比特表示1比特信息最方便8位数据就是有序排列的8条导线或者8个触发器按照导线排序，每一条导线分别代表不同的数字“权”值。以4线为基准，分别代表“8，4，2，1”，4线都是高电平，记为“1111”，其代表数字是8＋4＋2＋1＝15。我们采用16进制表达为F。4位2进制可以表达数字0～15或者0～9，A~F的16进制数。

每4线代表1位16进制数据。8线就是2位16进制数据，称为“1字节”我们学习计算机知识，一定要掌握2进制－16进制－10进制之间的换算关系。2进制数用B结尾，16进制数用H结尾，10进制不加结尾，或者加D结尾以示区别。数制及其转换数制3要素:基,权,进制基：计数制中每个数位所使用的数符的总数；权：数符所在位置表示数值的大小，当数符为“1”时所表征的数值即该位的权值；进制：进位规律，如逢基进一（十进制、二进制、十六进制）。数制及其转换其它进制转换为十进制转换方法:权值法例1.1将二进制数(11010.011)B转换为十进制数(1010.011)B=1×24+1×23+0×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3=16+8+0+2+0+0+0.25+0.125=(26.375)D例1.2将八进制数(37.01)O转换为十进制数(37.01)O=3×81+7×80+0×8-1+1×8-2=24+7+0.015625=31.015625例1.3将十六进制数(1DF)H转换为十进制数。

(1DF)H=2×162+13×161+1×160=256+208+15=(479)D十进制转换为其它进制：取余法运算口诀：整数除基取余，余数倒排；小数乘基取整，整数倒排；例1.4将（39）D转换为2进制

故(39)D=(100111)B。

例1.5将（68.125）转换为8进制D整数部分小数部分二进制和十六进制的相互转换运算口诀：4合1，1分4，不足补零例1.8将二进制数(11011011011010)B转换为十六进制数。解：(11011011011010)B=(0011，0110，1101，1010)B=(36DA)H

例1.10将十六进制数(0F81)H转换为二进制数。解：(0F81)H=(1111，1000，0001)B=(111110000001)B二进制和八进制的相互转换运算口诀：3合1，1分3，不足补零；例1.11将二进制数(11011011011010)B转换为八进制数。解：(11011011011010)B=(011，011，011，011，010)B=(33332)O常见三种数制转换的方法总结如图1.1.4原码、反码与补码符号数码化后，对数据进行运算时，符号位应如何处理？

把符号位和数值位一起编码：原码，反码，补码。

1.原码： 正数符号位用“0”表示，负数符号用“1”表示， 这种表示法称为原码。

X=+105[X]原=01101001 X=-105[X]原=11101001

符号数值 原码表示简单,真值转换方便，减法不方便。 引进反码，补码。2.

反码：正数反码表示与原码相同，

(最高位“0”表示正，其余位为数值位。)

负数的反码表示为负数原码的符号位不变，尾数按位取反。例： [+4]反

=00000100 [-4]反

=11111011 [+127]反=01111111 [-127]反=10000000 [+0]反

=00000000 [-0]反

=111111113.补码：

正数的补码表示与原码相同。负数的补码表示为它的反码+1。

[+127]原=01111111[+0]原=00000000 [-127]反=10000000[-0]反=11111111 [-127]补=10000001[-0]补=00000000[x]补=x2n-|x|(x<0)x>=0(2n–1)为n个1，(2n–1)-|x|为|x|的反码，所以求负数的补码可按“按位取反，末位加1”的方法进行。微机中采用补码来表示带符号数利用补码将减法运算转化为加法运算：X=[[X]补]补[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补+[-Y]补8位二进制数表示的原码、反码与补码8位二进制数十六进制数无符号数原码补码反码0000000000H0+0+0+00000000101H1+1+1+10000001002H2+2+2+2····································011111017DH125+125+125+125011111107EH126+126+126+126011111117FH127+127+127+1271000000080H128-0-128-1271000000181H129-1-127-1261000001082H130-2-126-125····································11111101FDH253-125-3-211111110FEH254-126-2-111111111FFH255-127-1-0例：求+20，－20的原码、反码、补码。

解：［＋20］原＝＋10100＝00010100(“＋”的符号位用0代替)

［－20］原＝－10100＝10010100(“－”的符号位用1代替)［＋20］反＝［＋20］原＝＋10100＝00010100(正数的反码和原码相同)

［－20］反＝－10100＝（10010100）原＝11101011(符号位为1，其余取反)［＋20］补＝［＋20］原＝＋10100＝00010100(正数的补码同原码相同)

［－20］补＝［－20］反＋1＝11101011+1＝11101100（负数的补码为反码最低位加１）

1.1.5定点数与浮点数

定点数—小数点位置固定（例如纯整数和纯小数）

浮点数—小数点位置不固定（充分利用有限位数，扩大数的表示范围和精度）浮点数的表示方法SE1E2E3E4

…Eib1b2b3b4

…bp-1(-1)S2E(b0

b1b2b3…bp-1)S=0正数S=1负数小数点位置与b0=1省略符号指数尾数微机系统的三种浮点数类型浮点数中的参数单精度浮点数双精度浮点数扩充精度浮点数浮点数长度32位64位80位尾数长度p23位52位64位符号位S1位1位1位指数长度E8位11位15位最小指数-126-1022-16382最大指数+127+1023+16383指数的偏移量值+127+1023+16383【例1.3】将十进制数219.125表示成单精度浮点数。219.125D=11011011.001B=1.1011011001

27E=7+127=134=10000110B。得到二进制表示的规格化的浮点数形式：尾数（共23位），包括隐含的b0共24位指数符号010000110101101100100000000000001.1.6计算机中常用码制1．BCD码（BinaryCodedDecimal）

用二进制编码表示十进制数称为BCD码。一位十进制数需要用4位二进制编码表示。例如(0100100101111000.000101001001)BCD

(4978.149)D压缩BCD码：一个字节表示两位十进制数非压缩BCD码：一个字节表示一位十进制数（使用低四位）BCD码加法，可以通过半字节（四位二进制数）BCD码的加法实现，规则:和≤9不调整；9＜和≤15先加6调整，有AC=1（低4位）或CY=1（高4位）；15＜和有AC=1（低4位）或CY=1（高4位），后加6调整。表1-3几种常见的BCD编码

十进制数常见的编码842154212421631-1余3码73210000000000000000000110000100010001000100100100000120010001010000101010100103001100111001010001100011601101001110010001001011181000101111101101101110019100111001111110011001010

2.ASCII码美国国家信息交换标准代码ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）已成为计算机字符编码的国际标准。它由7位2进制数码构成，共128个字符。

ASCII码主要用于微机与外设通信ASCII码表

012345670NULDLESP0@P`P1SOHDC1!1AQaQ2STXDC2“2BRbR3ETXDC3#3CScS4EOTDC4$4DTdT5ENQNAK%5EUeU6ACKSYN&6FVfV7BELETB‘7GWgW8BSCAN(8HXhX9HTEM)9IYiYALFSUB*:JZjZBVTESC+;K[k{CFFFS,<L\l|DCRGS-=M]m}ESORS.>N^n~FSIUS/?O_oDELNUL空SOH标题开始STX正文结束ETX本文结束EOT传输结束ENQ询问ACK承认BEL报警符BS退格HT横向列表LF换行VT垂直制表FF走纸控制CR回车SO移位输出SI移位输入SP空格DLE数据链换码DC1设备控制1D