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1、第一章 基础知识第一章 基础知识 1.1 信息在计算机中的表示1.1.1 数在计算机内的表示计算机中的数通常有两种：无符号数和有符号数。 无符号数由于不带符号，表示时比较简单，直接用它对应的二进制形式表示，例如：假设机器字长为8位，123表示成01111011B。 有符号数带有正负号，通常，在计算机中表示有符号数时，在数的前面加一位，作为符号位。正数表示为0，负数表示为1，其余的位用以表示数的大小。这种连同一个符号位在一起作为一个数，称为机器数，它的数值称为机器数的真值。 符号位数值位机器数在计算机中有三种表示法：原码、反码和补码。 第一章 基础知识一一. 原码原码 原码表示时，最高位为符号位
2、，正数用0表示，负数用1表示，其余的位用于表示数的绝对值。 符号位绝对值 对于一个N位的二进制，它的原码表示范围为-(2n-1-1)+(2n-1-1)，例如：如果用8位二进制表示原码，则数的范围为-127+127。 原码表示时，假设机器字长为8位，-0的编码为10000000，+0的编码为00000000。 【例【例1-1】 求+67、-25的原码（机器字长8位）因为+67=67=1000011B-25=25=11001B所以+67原=01000011B-25原=10011001B第一章 基础知识二二. 反码反码 反码表示时，最高位为符号位，正数用0表示，负数用1表示，正数的反码与原码相同，而
3、负数的反码可在原码的基础之上，符号位不变，其余位取反得到。对于一个n位的二进制，它的反码表示范围为-(2n-1-1)+(2n-1-1)，对于0，假设机器字长为8位，-0的反码为11111111B，+0的反码为00000000B。【例【例1-2】 求+67、-25的反码（机器字长8位）。因为+67原=01000011B-25原=10011001B所以+67反=01000011B-25反=11100110B第一章 基础知识三三. 补码补码 补码表示时，最高位为符号位，正数用0表示，负数用1表示，正数的补码与原码相同，而负数的补码可在原码的基础之上，符号位不变，其余位取反，末位加1得到。对于一个负数
4、X，X的补码也可用2n-X得到，其中n为计算机字长。【例【例1-3】 求+67、-25的补码（机器字长8位）。因为+67原=01000011B-25原=10011001B所以+67补=01000011B-25补=11100111B 另外，对于计算补码，也可用一种求补运算方法求得。求补运算：一个二进制数，符号位和数值位一起取反，末位加1。求补运算具有以下的特点： 第一章 基础知识对于一个数XX补 -X补 X补【例【例1-4】 已知+25的补码为00011001B，用求补运算求-25的补码。因为 25补 -25补所以-25补=11100110+1=11100111B 补码数的表示范围，对于一个n位
5、的二进制，它的补码表示范围为-(2n-1)+(2n-1-1)。补码表示时，对于0，-0和+0的补码是相同的，假设机器字长为8位，则0的补码为00000000B。 第一章 基础知识四四. 补码的加减运算补码的加减运算补码的加法运算规则：X+Y补=X补+Y补X-Y补=X补+-Y补对于-Y补只要对Y补求就可以得到。【例【例1-5】 假设计算机字长为8位，完成下列补码运算。1. 25+3225补=00011001B 32补=00100000B 25补=00011001+ 32补=00100000 00111001所以 25+32补=25补+32补=00111001B=57补2. 25+（-32） 25
6、补=0011001B -32补=11100000B 25补=00011001+ -32补=11100000 11111001所以 25+（-32）补=25补+-32补=11111001B=-7补第一章 基础知识3. 25-32 25补=0011001B -32补=11100000B 25补=00011001+ -32补=11100000 11111001所以 25-32补=25补+-32补=11111001B=-7补4. 25-（-32）25补=00011001B 32补=00100000B 25补=00011001+ 32补=00100000 00111001所以 25-（-32）补=25补
7、+32补=00111001B=57补 五五 十进制数的表示十进制数的表示 十进制编码又称为BCD码。分压缩BCD码和非压缩BCD码， 压缩BCD码又称为8421码，它是用四位二进制编码来表示一位十进制符号。 例如：十进制数124的压缩BCD码为0001 0010 0100。十进制数4.56的压缩BCD码为0100.0101 0110。 第一章 基础知识 非压缩BCD码是用八位二进制来表示一位十进制符号，其中低四位二进制编码与压缩BCD码相同，高四位任取。例如：十进制数124的非压缩BCD码为0011 0001 0011 0010 0011 0100。1.1.2 字符在计算机内的表示 现在的计算
8、机中字符数据的编码通常采用的是美国信息交换标准代码ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）。基本ASCII码标准定义了128个字符，用七位二进制来编码，包括英文大字字母26个、小写字母26个、数字符号09十个，还有一些专用符号（如“：”、“！”、“%”）及控制符号（如换行、换页、回车等）。第一章 基础知识1.2 单片机及其特点1.2.1 单片机的基本概念 单片机属于微型计算机的一种，是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一块集成电路芯片上形成的微型计算机。因而被称
9、为单片微型计算机，简称为单片机。 单片机按照用途可分为通用型和专用型两大类。在单片机使用上注意以下几个相互有相同点也有区别的概念“（1）单板机：（2）单片机：（3）多板机：第一章 基础知识1.2.2 单片机的主要特点（1）在存储器结构上，单片机的存储器采用哈佛（Harvard）结构。ROM和RAM是严格分开的。ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数和数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放数据。 （2）在芯片引脚上，大部份采用分时复用技术。 （3）在内部资源访问上，通过用特殊功能寄存器（SFR）的形式。 （4）在指令系统上，采用面向控制的指令系统。 （5）内部一般都集成一个全双工的
10、串行接口。 （6）单片机有很强的外部扩展能力。 第一章 基础知识1.3 单片机发展及其主要品种 1.3.1 4位单片机1.3.2 8位单片机1.3.3 16位单片机1.3.4 32位单片机 在1978年以前各厂家生产的8位单片机，由于集成度的限制，一般都没有串行接口，只提供小范围的寻址空间（小于8KB），性能相对较低，称为低档8位单片机。 在1978年以后，集成电路水平提高，出现了一些高性能的8位单片机，它们的寻址能力达到了64KB，片内集成了4-8KB的ROM，片内除了带并行I/O口外，还有串行I/O接口，甚至有些还集成A/D转换器。这类单片机称为高档8位单片机。 第一章 基础知识1.4 单片机的应用 1.4.1 单机应用（1）工业自动化控制。 （2）智能仪器仪表。 （3）计算机外部设备和智能接口 （4）家用电器。 1.4.2 多机应用1.4.3 单片机的等级（1）民用级或商用级。温度适应能力在0C70C，适用于机房和一般的办公环境。（2）工业级。温度适应能力在-40C85C，适用于工厂和工业控制中，对环境的适应能力较强。（3）军用级。温度适应能力在-65C125C，运用于环境条件苛刻，温度变化很大的野外。主要用在军事上。