1.5-1.6 带符号数、BCD 码和ASCII码（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4课时- 高教版第二版 带符号数、BCD 码和ASCII码 教学目标 熟悉 ASCII 码的构成、分类及应用 理解单片机中带符号数的机器数概念，掌握原码、反码、补码的表示方法 了解 BCD 码的分类，掌握 8421 码的编码规则 教学重难点 带符号数原码、反码、补码的转换规则 8421 码和 ASCII 码的编码规则 负数反码和补码的计算方法 让我们一起开启单片机的学习之旅。 导入新课 在单片机的数据处理中，常常会遇到带符号的数，也需要对数字、字母和符号进行编码。 单片机是有哪些编码规则呢？ 又是怎样对各种字符进行编码呢？ 让我们一起开启单片机的学习之旅。 新知讲授 带符号数概述 在单片机中，带符号数采用机器数形式，增加符号位表示符号，机器数与真值不同。 为什么要引入带符号数？ 编码规则：最高位为符号位，0为正，1为负，其余位为数值位 范围：二进制正负数的一般定点（浮点有其他方法）方法 相关概念： 代码位数为字长(bit)，数值称为真值。 原码反码补码在符号位是相同的 正数的原码反码补码相同，主要是负数有区别 带符号数 在数制转换中整数和小数部分不太一样，类似的，正负数编码方式不同，所以需要规定带符号数(Signed Binary Numbers) 新知讲授 原码 原码的最高位为符号位，其余为数值位。符号位为 0 表示正数，符号位为 1 表示负数。表示方法为用方括号括起该数，右下角加 “原” 字。 表示方法：符号加数值 正负数的原码表示方法相同 则 [X] 原 = 00111001B； 带符号数 例如：X = +111001B X = -111001B 则 [X] 原 = 10111001B。 数字0 的原码有 00000000B 和 10000000B 两种形式。 新知讲授 反码 反码分正数和负数。正数的反码和原码相同；负数的反码，符号位和原码相同，数值位按位对原码取反。表示方法是在方括号右下角加 “反” 字。 正数的一补同正数的原码 负数的一补符号位为1，数值按位取反 则 [X] 反 = 00111001B； 带符号数 例如：X = +111001B X = -111001B 则 [X] 反 = 11000110B。 数字 0 的反码有 00000000B 和 11111111B 两种形式。 注意所要求的位数，表示时可能要在符号位后补一位0 新知讲授 补码 补码也分正数和负数。正数的补码和原码相同；负数补码的符号位和原码相同，数值位按位对原码取反后再对末位加 1。表示方法是在方括号右下角加 “补” 字。 正数的二补与它的原码相同 负数的符号位为1，数值位计算：方法一是“取反加一”。第二种方法是2^n+N（N为负数时的补） 则 [X] 补 = 00001011B； 带符号数 例如：X = +1011B X = -1011B 则 [X] 补 = 11110101B 0 的补码形式唯一，即 00000000B (00H)，10000000B (80H) 表示 -128 的补码，8 位补码表示带符号数的范围是 -128～+127。 新知讲授 补码的计算 补码更适合带符号数的二进制数的计算 减法转换为＋负数 减法是可能会进位，但是需要舍掉最高位保证位数不变（位数不超就可以） 加法时，可能会字长不够，需要补位 带符号数 原码、反码、补码使用注意事项 注意字长(bits)，过长需舍首位，短了需要补0 注意范围，二补因为只有一个0，在负数上比原码多表示一个数 注意是用带符号数去表示常用正负数，所以运算需要匹配，所有的规则都是为了运算匹配。例如0和1只是代表正负，不能在直接运算中起到正负号的效果，所以如有不匹配需要灵活变通。 新知讲授 BCD 码概述 原码的最高位为符号位，其余为数值位。符号位为 0 表示正数，符号位为 1 表示负数。表示方法为用方括号括起该数，右下角加 “原” 字。 表示方法：符号加数值 正负数的原码表示方法相同 则 [X] 原 = 00111001B； BCD 码 例如：X = +111001B X = -111001B 则 [X] 原 = 10111001B。 数字0 的原码有 00000000B 和 10000000B 两种形式。 新知讲授 8421码概述 8421码是最常用的BCD码 ，是十进制代码中最常用的一种。在这种编码方式中，每一位二值代码的“1”都代表一个固定数值。将每位“1”所代表的二进制数加起来就可以得到它所代表的十进制数字。因为代码中从左至右看每一位“1”分别代表数字“8”“4”“2”“1”，故得名8421码。其中每一位“1”代表的十进制数称为这一位的权。 8421 码 8421码对应图 新知讲授 8421 码应用示例 推导十进制的8421码 以3为例，我们可以知道3=2+1，此时8421表达式为XX21，即0011. 对于7呢，我们可以知道7=4+2+1，此时8421表达式为X421，即0111 对于9呢，我们可以知道9=8+1，此时表达式为8XX1，即1001. 推导十六进制的8421码 例如15=F，15=8+4+2+1，则F=1111. 13=8+4+1=1101=B 8421 码 新知讲授 ASCII 码概述 单片机要处理数字、字母和符号信息，需对其进行编码，这类二进制编码又称字符编码。ASCII 码是国际通用标准编码，由 7 位二进制数构成，可为 128 个字符编码。 ASCII 码 ASCII 码发展历史 ASCII (American Standard Code for Information Interchange)：美国信息交换标准代码是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是最通用的信息交换标准，并等同于国际标准 ISO/IEC 646。ASCII第一次以规范标准的类型发表是在1967年，最后一次更新则是在1986年，到目前为止共定义了128个字符 如控制符：LF(换行)、CR(回车)、FF(换页)、DEL(删除)、BS(退格)、BEL(响铃)等； 通信专用字符：SOH（文头）、EOT（文尾）、ACK（确认）等； 新知讲授 ASCII 码分类 128 个字符分为 96 个图形字符和 32 个控制字符。 96 个图形字符包括 10 个十进制数、52 个大小写英文字母、34 个其他字符，可显示或打印； 32 个控制字符包括回车符、换行符等，无特定形状，起控制作用。 控制字符：LF(换行)、CR(回车)、FF(换页)、DEL(删除)、BS(退格)、BEL(响铃)等； 通信专用字符：SOH（文头）、EOT（文尾）、ACK（确认）等； ASCII 码 新知讲授 ASCII 码表展示 Bin(二进制) Oct(八进制) Dec(十进制) Hex(十六进制) 缩写/字符 解释 0000 0000 00 0 0x00 NUL(null) 空字符 0000 0001 01 1 0x01 SOH(start of headline) 标题开始 0000 0010 02 2 0x02 STX (start of text) 正文开始 0000 0011 03 3 0x03 ETX (end of text) 正文结束 0000 0100 04 4 0x04 EOT (end of transmission) 传输结束 0000 0101 05 5 0x05 ENQ (enquiry) 请求 0000 0110 06 6 0x06 ACK (acknowledge) 收到通知 0000 0111 07 7 0x07 BEL (bell) 响铃 0000 1000 010 8 0x08 BS (backspace) 退格 0000 1001 011 9 0x09 HT (horizontal tab) 水平制表符 0000 1010 012 10 0x0A LF (NL line feed, new line) 换行键 0000 1011 013 11 0x0B VT (vertical tab) 垂直制表符 0000 1100 014 12 0x0C FF (NP form feed, new page) 换页键 新知讲授 ASCII 码表展示 0000 1101 015 13 0x0D CR (carriage return) 回车键 0000 1110 016 14 0x0E SO (shift out) 不用切换 0000 1111 017 15 0x0F SI (shift in) 启用切换 0001 0000 020 16 0x10 DLE (data link escape) 数据链路转义 0001 0001 021 17 0x11 DC1 (device control 1) 设备控制1 0001 0010 022 18 0x12 DC2 (device control 2) 设备控制2 0001 0011 023 19 0x13 DC3 (device control 3) 设备控制3 0001 0100 024 20 0x14 DC4 (device control 4) 设备控制4 0001 0101 025 21 0x15 NAK (negative acknowledge) 拒绝接收 0001 0110 026 22 0x16 SYN (synchronous idle) 同步空闲 新知讲授 ASCII 码表展示 0001 0111 027 23 0x17 ETB (end of trans. block) 结束传输块 0001 1000 030 24 0x18 CAN (cancel) 取消 0001 1001 031 25 0x19 EM (end of medium) 媒介结束 0001 1010 032 26 0x1A SUB (substitute) 代替 0001 1011 033 27 0x1B ESC (escape) 换码(溢出) 0001 1100 034 28 0x1C FS (file separator) 文件分隔符 0001 1101 035 29 0x1D GS (group separator) 分组符 0001 1110 036 30 0x1E RS (record separator) 记录分隔符 0001 1111 037 31 0x1F US (unit separator) 单元分隔符 0010 0000 040 32 0x20 (space) 空格 新知讲授 图形字符 图形字符是计算机科学技术领域术语，指用于表示数据或指令的视觉符号，包含字母、数字、标点及特殊符号，可通过ASCII、Unicode等编码转换为二进制数据进行存储 常见ASCII码的大小规则 数字< 大写字母 < 小写字母。 数字比字母要小。如 “7”<“F”； 数字0比数字9要小，并按0到9顺序递增。如 “3”<“8” ； 字母A比字母Z要小，并按A到Z顺序递增。如“A”<“Z” ； 同个字母的大写字母比小写字母要小32。如“A”<“a” 。 ASCII码 几个常见字母的ASCII码大小： “A”为65；“a”为97；“0”为 48 随堂检测1 写出 +10010B 的原码、反码和补码。 答案：原码 00010010B，反码 00010010B，补码 00010010B。 十进制数 7 的 8421 码是什么？ 答案：0111B 练一练 随堂检测2 写出 -1101B 的原码、反码和补码。 答案：原码 10001101B，反码 11110010B，补码 11110011B。 练一练 ASCII 码中字符 “A” 的编码是多少？ 答案：65 ASCII 码中控制字符有什么作用？ 随堂检测4 0 的补码形式是什么？ 答案：00000000B 练一练 判断对错：ASCII 码由 8 位二进制数构成。 答案：错误 解析：ASCII 码由 7 位二进制数构成。 师生互动 1 在单片机实际应用中，编码的选择和使用至关重要。请各小组讨论：在一个单片机数据采集与显示系统中，如何合理选择 BCD 码和 ASCII 码进行数据处理和显示，以提高系统的效率和准确性？ 课题小结 1. 带符号数 带符号数、BCD 码和ASCII码 2. BCD 码 概述 8421 码 原码 反码 补码 ASCII 码分类 ASCII 码表展示 3. ASCII 码 谢谢观看 THANKS $