单片机控制技术电子课件——计算机基础知识

4、三态门（三态输出寄存器）
为减少信息传输线的数目，大多数计算机中的信息传输线均采 用总线形式，即凡要传输的信息都走同一组传输线，且信息是分时 传送的，在微机中有三组总线，即数据总线、地址总线、控制总线。 为防止信息相互干扰，它要求凡挂到总线上的寄存器或存储器等， 在它的输出端不仅能呈现0、1两个信息状态，而且还应能呈现第三 种状态—高阻抗状态（又称高阻状态），即此时好像它们的输出被 开关断开，对总线状态不起作用，总线可由其它器件占用，三态门 即可实现上述功能，它除具有输人输出端之外，还有一控制端，见 图（a）。
1×23＋0×22＋1×21＋1×20=11 由此可知，二进制中各位的权是：
23 22 21 20
8421
3、十六进制 十六进制的基为“十六”，即其数码共有16个：0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。其中A～F相当于十进制数的 10～15。十六进制的权是以16为底的幂。
例1：试求十进制数215的二进制数。 例2：试求十进制数45678所对应的十六进制数。
3、BCD码与十进制的相互转换 按照BCD的十位编码与十进制的关系，进行转换。 例如： 0100 1001 0111 BCD=497
三、计算机中常用的编码
1、 1、BCD码
BCD码（十进制数的二进制编码）BCD码(Binary Coded Decimal) 是一种具有十进制权的二进制编码，即它是一种既能为计算机所接 受，又基本上符合人们的十进制数运算习惯的二进制编码。
通常对十进制可不加标志。十六进制数如是字母打头，则前面需加 一个0。
二、数制的转换 1、二、十六进制转换成十进制数 根据定义，只需将二、十六进制数按权展开后相加即可。 例：1111B＝1×23＋1×22＋1×21＋1×20 =15
0A4H＝10×161＋4×160=164 2、十进制数转换成二、十六进制数 十进制数转换成二进制数：除2取余 十进制数转换成十六进制数：除16取余
（a）单向三态门 （b）双向三态门 图2-8 三态门
图2-9三态输出缓冲寄存器
3、计数器（Counter)
计数器也是由若干个触发器组成的寄存器，它的特点是能够把 储存在其中的数字加1。计数器的种类很多，有行波计数器，同步 计数器，程序计数器等。在此仅举行波计数器为例加以介绍。
图2-7就是由JK触发器组成的行波计数器的工作原理图。这种 计数器的特点是：第一个时钟脉冲促使其最低有效位加1，由0变1。 第二个时钟脉冲促使最低有效位由1变0，同时推动第二位，使其由 0变1。同理，第二位由1变0时又去推动第三位，使其由0变1。这 样有如水波前进一样逐位进位下去。
其真值表如表2-3所示。 6、或非门 或非门是一个能够完成逻辑或非运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。 图2-1(f）就是一个二输入的或非门，其逻辑函数式是：
其真值表如表2-3所示。
二、触发器
触发器是计算机记忆装置的基本单元，它具有把以前的输入
“记忆”下来的功能，一个触发器能储存一位二进制代码。下面 简要介绍几种计算机中常用的触发器。
BCD码的种类较多，常用的有8421码、2421码、余3码和格雷码等， 其中最为常用的是8421 BCD编码。因十进制数有10个不同的数码0～ 9，必须要有4位二进制数来表示，而4位二进制数可以有16种状态， 因此它实际上是取了4位二进制数顺序编码的前10种，即0000B1001B为8421码的基本代码，1010B～1111B未被使用，称为非法码或 冗余码。8421 BCD编码表如表所示。
例如：583．167表示成8421 BCD码的形式为
（010110000011.000101100111）BCD。

2、ASCII编码
ASCII码诞生于1963年，是一种比较完整的字符编码，现已成为 国际通用的标准编码，已广泛用于微型计算机与外设的通信。在微 型计算机与ASCII码制的键盘、打印机、CRT等连用时，均以ASCII 码形式进行数据传输。
4、二一十进制
二 一 十 进 制 数 称 为 二 进 制 编 码 的 十 进 制 数 （ Binary Coded Decimal），简称BCD码。
在BCD码中是用四位二进制数给0一9这十个数字编码。例如，十进 制数94用BCD码表示即为10010100。
注意：为了区别以上四种数制，在数的后面加写英文字母来区别， 例 如 ： 1011B 、 324D 、 7AH 、 l00l0l00BCD 分 别 表 示 为 二 进 制 数 （Binary）、十进制数（Decimal）、十六进制数（Hexad Ecimal） 二一十进制数。
4位缓冲寄存器电路原理图
2、移位寄存器(Shifting Register)
移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动，以达到计
算机运行过程中所需 要的功能。下图所示即为一串行输入移位寄存
器电路。
开始时，先在清零端加清零脉冲，使触发器输出置0。然后第一 个数据D0加到触发器1的串行输入端，在第一个CLK脉冲到达时 Q0=D0，Q1=Q2=Q3=0；其后第二数据D1加到串行输人端，在第二 个CLK脉冲到达时，Q0＝D1，Ql＝D0，Q2＝Q3=0。以此类推， 当第四个CLK来到之后，各输出端分别是Q0=D3，Q1＝D2， Q2=D1，Q3=D0。输出数据可用串行的形式取出，也可用并行形式 取出。
其真值表如表2-3所示。
4、异或门 异或门是一个能够完成逻辑异或运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。 图2-1(d)就是一个二输人的异或门，其逻辑函数式是： Y=A⊕B 其真值表如表2-3所示。 5、与非门 与非门是一个能够完成逻辑与非运算的多端输入、单端输出的逻辑电路。 图2-1(e）就是一个二输入的与非门，其逻辑函数式是：
十进制中，每个（位）数字的值都是以该个（位）数字乘以基数 的幕次来表示，通常将基数的幂次称为权，即以10为底的0幂、1幂、 2幂等。
举例 435=4×102＋3×101＋5×100
2、二进制 二进制的基为“二”，即其使用的数码为0、1，共二个。二进制各 位的权是以2为底的幂，例如数1011，它相当于十进制的数是：
ASCII码(American Standard Coded for Information Interchange) 是“美国信息交换标准代码”的简称。它是用七位二进制数码来表 示的，七位二进制数码共有128种组合状态，包括图形字符96个和控 制字符32个。96个图形字符包括十进制数字符10个、大小写英文字 母52个和其他字符34个，这类字符有特定形状，可以显示在CRT上 和打印在打印纸上。32个控制字符包括回车符、换行符、退格符、 设备控制符和信息分隔符等，这类字符没有特定形状，字符本身不 能在CRT上显示和打印机上打印。
1.缓冲寄存器(Buffer)
它是用以暂存某个数据，以便在适当的时间节拍和给定的计算 步骤将数据输入或输出到其它记忆元件中去。图是一个4位并行输 入与并行输出寄存器的电路原理图，它由4个D触发器组成。
开始时，先在清零端加清零脉冲，把各触发器置0，即Q端为0。 然后把数据加到触发器的D输入端，在CLK时钟信号作用下，输入 端的信息就保存在各触发器中(D0～D3)。
为防止信息相互干扰它要求凡挂到总线上的寄存器或存储器等在它的输出端不仅能呈现01两个信息状态而且还应能呈现第三种状态高阻抗状态又称高阻状态即此时好像它们的输出被开关断开对总线状态不起作用总线可由其它器件占用三态门即可实现上述功能它除具有输人输出端之外还有一控制端见图a
单片机控制技术
第一章：计算机基础知识
图2-7中各位的J、K输人端都是悬浮的。这相当于J、K输人端 都是置1的状态，亦即各位都处于准备翻转的状态。只要时钟脉冲 边缘一到，最右边的触发器就会翻转，即Q由0转为1或由1转为0。 图2-7中的计数器是4位的，因此可以计0到15的数。如果要计更多 的数，就需要增加位数，如8位计数器可计0到255的数，16位则可 以计0至65535的数。
简要介绍计算机中最基本的单元电路及最主要的数 学知识。
第一节 数制与编码
数制：是利用符号来计数的科学方法。
数制有很多种，但在计算机的设计与使用上常使用的则为十进制、 二进制和十六进制。
一、数制的基与权
数制所使用的数码的个数称为基，数制每一位所具有的值称为权。
1、十进制 十进制的基为“十”，即它所使用的数码为0到9共十个数字。
3、J-K触发器
J-K触发器的逻辑符号如图2-4所示。R、S分别为直接置0端和
置1端。K为同步置0输入端，J为同步置1输入端。其真值表如表
所示。
应用：J-K触发器：各种寄存器、计数器、逻辑控制等方面
D触发器：二进制计数、移位、累加等.
图 J-K触发器
表 J-K触发器真值表
三、寄存器
寄存器是由触发器组成的。一个触发器就是一个一位寄存器。 多个触发器就可以组成一个多位寄存器。寄存器由于其在计算机 中的作用不同而具有不同的功能，从而被命名为不同的名称。常 见的寄存器有：缓冲寄存器、移位寄存器、计数器等。下面简要 介绍这些寄存器的电路结构及工作原理。
当控制端E=1时，输出=输人，此时总线由该器件驱动，总线上 的数据由输人数据决定。当E=0时，输出端呈高阻抗状态，该器件 对总线不起作用。当寄存器输出端接至三态门，再由三态门输出端 与总线连接起来，就构成三态输出的缓冲寄存器。图2-9所示即为 一个4位的三态输出缓冲寄存器，因在此采用的是单向三态门，所 以数据只能从寄存器、输出至数据总线。如果要实现双向传送，则 要用双向三态门，见图2-8(b)。
第二节 微型计算机的基本组成电路 一、常用逻辑电路 逻辑电路是计算机执行运算、控制功能所必需的电路，是计算机 的基本单元电路。 逻辑电路中，其输入和输出只有两种状态，即高电平和低电平。 通常以逻辑1和0表示电平高低。
1、与门 与门是一个能够实现逻辑乘运算的、具有多端输入而单端输出的 逻辑电路，图2-1(a)所示是一个二输入的与门，其逻辑函数式是： Y=A×B或Y=∧B=A·B 其真值表如表2-3所示。 2、或门 或门是一个能够实现逻辑加运算的、具有多端输入而单端输出的 逻辑电路，图2-1(b)就是一个二输入的或门，其逻辑函数式是： Y=A+B或Y=A∨B 其真值表如表2-3所示。 3、非门 非门是一个能够完成逻辑非运算的、具有单端输入和单端输出的逻 辑电路。图2-1(c)就是非门电路，其逻辑函数式是：
1、R-S触发器
R-S触发器的逻辑符号如图2-2所示。它有两个输入端，两个输 出端。其中S为置位信号输人端，R为复位信号输入端；Q和/Q为 输出端。规定Q为高，/Q为低时，该触发器为1状态；反之为0状 态。其真值表如表2-4所示。
2、D触发器
D触发器又称数据触发器，它的逻辑符号如图2-3所示。R、S分 别为置0、置1端，触发器的状态是由时钟脉冲到来时，D端的状态 决定。当D=1时，触发器为1状态；反之为0状态。其真值表如表25所示。