1.3-1.4 二进制数运算及单片机中的数据单位、存储容量（课件）-《单片机技术与应用》(高教版第二版) 同步精品课堂

单片机技术与应用 -第3课时- 高教版第二版 二进制数运算及单片机中的数据单位、存储容量 教学目标 理解二进制数算术运算和逻辑运算的规则。 掌握二进制数加、减、乘、除运算方法 了解单片机中的数据单位和存储容量单位及换算关系 教学重难点 二进制数的算术和逻辑运算规则 单片机数据单位及存储容量单位换算 逻辑运算在实际电路中的应用理解 让我们一起开启单片机的学习之旅。 导入新课 在单片机的世界里，二进制数运算就像是它的语言，数据的处理、指令的执行都离不开这些运算。 视频中我们看到不同于十进制，二进制只有0和1 ，所以的计数方式是“逢二进一”，那么同学们想一想，如果要给二进制数进行“加减乘除”。“逢二进一”的方式是怎么实现的呢？ 二进制数的运算有哪些特点呢？ 让我们一起开启单片机的学习之旅。 新知讲授 二进制数运算概述 在现代计算机中，所有数据都以二进制形式存储，即 0 和 1 两种状态。计算机对二进制数据进行的运算（如加、减、乘、除）被称为位运算，即对二进制数的每一位进行操作的运算。 二进制数运算的分类 二进制数运算分为两类：一类是算术运算，另一类是逻辑运算。 算术运算包括加、减、 乘、除运算， 逻辑运算包括逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑异或等。 二进制数运算- 算术运算 新知讲授 加法运算 二进制数加法运算规则为：逢2进1,如 0 + 0 = 0，0 + 1 = 1 + 0 = 1，1 + 1 = 10（向邻近高位有进位）。 二进制数运算- 算术运算 新知讲授 减法运算 二进制数减法运算规则为：借1当2,即0-0=0、1-0=1、1-1=0、10-1=1(向邻近高位有借位) 二进制数运算- 算术运算 新知讲授 乘法运算 二进制乘法运算规则：0×0=0、1×0=0、0×1=0 、1×1=1 二进制数运算- 算术运算 新知讲授 除法运算 二进制除法运算规则：二进制数的除法运算能通过进行若干次“除数右移1位”和“从被除数或余数中减去除 数”这两种操作完成。0作为除数无意义。0÷1=0、1÷1=1 二进制数运算- 算术运算 新知讲授 逻辑与运算 “与”运算AND（逻辑乘法）逻辑与又称为逻辑乘，通常用符号“×”或“∧”或“·”或“&”来表示。其运算规则为：有0出0,全1出1。 二进制数运算- 逻辑运算 运算规则如下： 例如：求51 & 5 新知讲授 逻辑或运算 逻辑或又称为逻辑加，通常用符号“+”或“∨”或“|”来表示。其运算规则为：有1出1,全0出0。 二进制数运算- 逻辑运算 运算规则如下： 0+0=0 ，0+1=1 ，1+0=1 ，1+1=1 0∨0=0，0∨1=1，1∨0=1，1∨1=1 0|0=0， 0|1=1， 1|0=1， 1|1=1 例如：求51 | 5 新知讲授 逻辑非运算 通常用符号“~”、“！”或者用符号“-”表示。其运算规则为：有0出1,有1出0。 二进制数运算- 逻辑运算 运算规则如下： 例如：求- 00110011 “取反”。非开即关，非关即开。 11001100 新知讲授 逻辑异或运算 1^0=1， 1^1=0表示只有当两者不相同时，结果才为1，两者相同时结果为0。 简单总结为：“异1同0” ，直观意思即判断“是不是不一样”。 二进制数运算- 逻辑运算 运算规则如下： 例如：求51 ^ 5 0⊕0=0， 0⊕1=1， 1⊕0=1， 1⊕1=0 新知讲授 位 (bit) 二进制数的位用“b”表示，是单片机中处理数据的最小单位，1位有“0”或“1”两个 状 态 。 单片机中的数据单位 兆比特 (megaBit) 兆比特，是计算机中用于表示数据传输速率的单位。1 Mb 等于 1024 Kb，即 1024*1024 比特/秒（bit/s）。在单片机中，Mb 用于表示较高的数据传输速率，如以太网通信等。 新知讲授 字 (word) 16位二进制数定义为1个字，常用 “W” 表示，也就是说，1个字由2个字节组成。字是 单片机进行数据处理的单位。 单片机中的数据单位 千比特 (kiloBit) 千比特，是计算机中用于表示数据传输速率的单位。1 Kb 等于 1024 比特/秒（bit/s）。在单片机中，Kb 用于表示数据传输速率，如串口通信等。 新知讲授 单片机存储容量常用单位包括B、KB、MB以及GB 它们之间的换算关系如下： 1 B=8b 1 KB=1024B 1 MB=1024 KB=1024×1024B 1 GB=1024 MB=1024×1024×1024B 存储容量单位间的换算 新知讲授 bps: 1位每秒。ps指的是/s，即每秒，同级单位:kbps,Mbps,Gbps Bps : 1字节每秒。同级单位:kBps,MBps,GBps 它们之间的进制关系如下： 1 Bps = 8bps 1 Mbps = 1024kbps = 1024/8kBps 数据传输速率单位 新知讲授 周期单位：T（周期）=1/f（频率） 周期单位是s，ms等 时间 1s = 1000ms 1ms = 1000us 1us = 1000ns 时间、频率、周期 频率单位 1GHz = 1000MHz 1MHz = 1000KHz 1KHz = 1000Hz 随堂检测1 计算二进制数 101 + 11 的结果。 答案：101 + 11 = 1000 解析：按照二进制加法逢 2 进 1 的规则计算。 简述逻辑与运算的规则。 答案：逻辑与运算常用符号 “∧” 表示，规则为有 0 出 0，全 1 出 1。 解析：考查对逻辑与运算规则的掌握。 练一练 随堂检测2 1 个字等于多少字节？多少位二进制数？ 答案：1 个字等于 2 个字节，16 位二进制数。 解析：考查单片机数据单位的定义。 练一练 将 1KB 换算成字节。 答案：1KB = 1024B 解析：掌握存储容量单位的换算关系。 随堂检测3 计算二进制数 110 - 10 的结果。 答案：110 - 10 = 100 解析：依据二进制减法借 1 当 2 的规则计算。 练一练 逻辑异或运算的规则是什么？ 答案：逻辑异或常用符号 “⊕” 表示，规则为相同出 0，相异出 1。 解析：考查逻辑异或运算规则。 随堂检测4 在二进制除法中，若被除数是 100，除数是 10，商是多少？ 答案：商是 10 解析：按照二进制除法运算方法得出结果。 练一练 1MB 等于多少 KB？多少字节？ 答案：1MB = 1024KB = 1024×1024B 解析：考查存储容量单位换算。 师生互动 1 在单片机编程中，二进制运算和数据单位的合理运用至关重要。请各小组讨论：在一个实际的单片机项目中，如何根据需求选择合适的二进制运算和数据单位来优化程序性能和节省存储容量？ 课题小结 1. 算术运算 二进制数运算及单片机中的数据单位、存储容量 2. 逻辑运算 逻辑与运算 逻辑或运算 逻辑非运算 逻辑异或运算 加法运算 减法运算 乘法运算 除法运算 位 (bit) 字节 (byte) 字 (word) 千比特 (kiloBit) 单片机存储容量单位间的换算 3. 单片机中的数据单位 谢谢观看 THANKS $