高职机电系单片机第五章

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1、第五章 电子信号数字化基础,本章内容,Single Chip Microcomputer,二进制的逻辑运算,数制,二进制的算术运算,二进制的存储与传送,数字集成电路简介,计算机数据编码交换标准,5-1 数制,进位计数制采用位置表示法，同一数字在不同位置所代表的数值是不同的，每一种进位计数包含两个基本因素： （1）基数R（radix）:代表计数制中所用到的数码个数。如：二进制记数用到“0”、“1”两个数码，八进制记数用到0-7 共八个数码，十进制记数用到0-9共十个数码。 （2）位权W（weight）：举例说明：十进制数的基数R=10，则个位、十位、百位上的位权分别为 、 、 。,一、数制,计算

2、机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数的形式表示的。它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合方便，使计算器具有逻辑性。 1、常用数制 （1）十进制数： 1985 = 1000+900+80+5 = 1103+9102+8101+5100 特点：有0 9 十个不同的符号。 逢十进一。 一般用下脚标 D 表示，如 1985D ,或无下脚标。,（ 2）二进制数： 特点：有0，1两个不同的符号。 逢二进一。二进制数的下脚标为B 例如：对于整数， 1001B=123+022+021+120 = 9D 对于小数， 0.101B = 12-1 + 02

3、-2 + 12-3 = 0.625D 二进制数每一位的权是：以小数点分界， 24 , 23 , 22 , 2 1, 2 0 . 2 -1, 2 -2, 2 - 3, ,（3）八进制数 当R=8 时, 称为八进制。在八进制中, 有 0、1、2、7 共 8 个不同的数码, 采用“逢八进一”的原则进行计数。如（503)8可表示为 (503)8=582+081+380,（ 4）十六进制数： 有0 9 ，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。 逢十六进位。用下脚标 “H” 表示十六进制数。 例：327 H = 3162+2161+7160 = 807D 3AB . 11H = 3162+A161+

4、B160+1161+116-2 =939 . 0664 D,表1.1 各种进位制的对应关系,2、数制的转换 （1） 二进制转换为十进制数 方法: 按权展开。 111.101B =122+12 1+12 0 +1 2 -1 +0 2 -2 +1 2 3 =4+2+1+0.5+0.125 =7.625D （2）十进制数转换为二进制数 方法： 整数部分除二取余，小数部分乘二取整,45 余数,22,1,11,0,5,1,2,1,1,0,0,1,2,2,2,2,2,2,即 45 = （101101）2,例1、将十进制数45转换成二进制数。,例2：十进制小数部分的转换: 乘二取整,0.6875, 2,最高

5、位 取 1 1.3750,0.375, 2,取 0 0.750, 2,取 1 1. 50,0.5, 2,最低位 取 1 1. 0,从上至下写成从左至右,1011,0.6875D = 0.,B,二进制数转换成八进制数与上述类似。,（ 3.）十六进制数与二进制数之间的转换:,十六进制数转换为二进制： 9 A B . 7 C 5 H,1001 1010 1011 . 0111 1100 0101B,二进制数转换十六进制数: 0001 1011 1110 0011 . 1001 0111 1000B,1 B E 3 . 9 7 8H,课堂练习,将下列十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数。 （1）1

6、6 （2）42 （3）19.62 （4）63.41 2. 将下列的二进制数转换为十进制数。 （1）11011B （2）1011B (3) 1011.01B (4)10.111B 3. 将下列的十六进制数转变为二进制数。 （1）181FH (2) ABCDH (3) E510H (4)1010H 4. 将下列的二进制数转换为八进制数、十六进制数。 （1)110001B (2)10001B (3)11010011B,5-2 二进制数的算术运算,1. 二进制加法,规则：0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10（有进位）,例1. 求110110B+11100B. 解：被加数 110110 加数

7、 11100 和 1010010,2. 二进制减法,规则：1-0=1,1-1=0,0-0=0,0-1=1（有借位）,例2.求10101010B-10101B. 解：被减数 10101010 减数 10101 差 10010101,3. 二进制乘法,规则：00=0,01=0,10=0,11=1,例3. 求110011B 1011B. 解： 被乘数 110011 乘数 1011 110011 110011 000000 110011 积 1000110001,4. 二进制除法,例4. 求100100B 101B. 解： 000111 101 100100 101 1000 101 110 101

8、1,5-3 二进制数的逻辑运算,1.“与”运算,运算符号：“.”、“”、“”、“and”,运算法则：00=0,01=0,10=0,11=1,意义：与门电路图（P55）、晒台（P54）、串联电路图。,例1. 求10111001 11110011 解： 10111001 11110011 10110001,2.“或”运算,运算符号：“+”、“”、“”、“or”,运算法则：00=0,01=1,10=1,11=1,意义：或门电路图（P55）、晒台（P55）、并联电路图。,例2. 求 1010000110011011 解： 10100001 10011011 10111011,3.“非”运算,运算符号：

9、在逻辑变量上面加一横线、“not”,运算法则： 0=1, 1=0,意义：非门电路图（P56）。,例3. 求10111001 解：10111001=01000110,4.“异或”运算,运算符号：“ ”、“not”,+,运算法则： 0 0=0, 0 1=1,1 0=1,1 1=0,+,+,+,+,两个逻辑变量不相同时，输出为1,例4. 二进制数X=10101111B,Y=01011110B, 求X Y. 解： 10101111 01011110 11110001,+,+,5-4 二进制数的存储,思考：计算机中所有的数据都是以二进制形式存储的，那么他们是怎样占用存储空间呢？ 我们来这样理解：假设将存

10、储空间看成一个盒子，在盒子里面对其划分为小格子。每个小格子就叫做位，一个“1” 或一个“0”占用一个格子，即一个位。每8个位叫做一个字节。例如1191的二进制在计算机的存储为：占用两个字节（16个位）。,注意：数据是由电子集成芯片管脚电压的高低表示的，一般用“TTL”电压标准：电压2.4V表示“1”（高电平H）,电压0.4V表示“0”（低电平L）。在室温下，一般集成芯片管脚输出高电压是3.5V，输出低电压是0.2V。当管脚输出电压在0.4V2.4V时，容易出错，一般禁止使用。,1.单字节存储芯片,分类：按存取方式的不同可分为三类： (1)串入并出，74HC164 (2)并入串出，74HC165

11、 (3)并入并出，74HC573,例子：以74HC164为例，介绍单字节存储芯片的工作原理。,74HC164的管脚图,管脚功能定义,功能表,工作过程：在每个时钟的上升沿， QG QH,QF QG., QA QB,QA= AB. 这样，经过8个脉冲信号的上升沿，就可以形成一个新数据。没有时钟脉冲信号时，芯片的数据保持不变。,2.多字节存储芯片（存储器）,（1）只读存储器（ROM）:只能从里面读，不能写进去。有EPROM , Flash等。特点：掉电后，数据不会丢失，用于保存程序、永久性数据。 （2）随机存储器（RAM）：既可以读数据，也可以随时改写。特点：掉电后，数据会丢失，用于保存临时性数据。

12、,存储单元：一个字节，即8位称为一个存储单元。 地址：一个存储器中有数以千万计的存储单元，为了区分不同的单元，需要分别对这些单元编号，这些编号就是它们的地址。,下面以32K随机存储器62256为例，介绍其工作原理。 存储器62256有32K个存储单元，因为每个存储单元有8位，所以可保存256K位二进制数据，地址范围为：0000H-7FFFH.有15根地址线，8根双向的数据线。,功能表,存储容量=存储单元数*数据位数（一般等于芯片数据线的根数）； 存储单元个数 = ，k是存储器芯片的地址线的条数。,（1）读操作,数据读：数据从存储器传送到计算机。 例子：读0002号存储单元中的内容1000010

13、0（84H）传送到CPU。,CPU的地址寄存器给出地址号0002H 通过地址总线送到存储器 存储器中地址译码器对它进行译码 CPU将“读数据线”OE变为“L”,发出控制命令 0002H号单元的内容84H就出现在数据总线上，数据读入CPU.,（2）写操作,数据写：数据从计算机传送到存储器。 例子：把数据26H写入2000H号存储单元。,CPU的地址寄存器将地址号2000H通过地址总线送到存储器 把数据 26H送到数据总线 CPU将“写信号线”WE变为“L”,发出“写控制命令” 数据总线上的数据26H写入到2000H号单元中。,练习题,1.某台计算机的内存储器设置有32根地址线，16位并行数据输入

14、/输出端，试计算它的最大存储量是多少？ 2.存储器按功能可分为（）和（）两类。其中，掉电后数据不会丢失，常用于保存程序、永久性数据的是（）；掉电后，数据丢失，常用于保存临时性数据的是（）。 3.存储器62256有（）根地址线，（）根数据线，（）个存储单元，存储容量是（）。 4.芯片74HC164的数据以（）方式输入，（）方式输出。 5.总线的三种类型有（）、（）和（）。 6.画出下列门电路的电路符号。 （1）“与”门 （2）“或”门 （3）“非”门 （4）“异”或门 7.采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而 形成的具有一定功能的器件称（），英文缩写（），俗称（）。,8.在数字计算机内部，用来传送、存储、加工处理的数据或指令都是以（）形式进行的。 A.五笔字型码 B.Big5码 C.二进制码 D.十六进制码 9.在计算机中，用（）个二进制位组成一个字节。 10.计算机中位的英文缩写是（），字节的英文缩写是（）。 bit B. byte C. bout D. baut 11.在微型计算机中，应用最普遍的字符编码是（）。 BCD码 B. ASCII码 C.汉子编码 D.补码,