1 數字值
數字值以整數值的形式表示。用二進制數制表示的數字值稱為二進制數。微控制器能夠理解,例如:“電壓的高低”,“電流是否流動”,“按鍵是否按下”,“1還是0”等一些問題。
2 數字值:二進制和十進制
讓我們來思考一下二進制數和十進制數之間的關系。首先,我們來看看日常使用的十進制數。例如,如果數字是1359(十進制),加1,就變成了1360。這樣,當十進制數超過9時,它就變成了10,也就發生了進位。1359可以如圖中的公式進行拆解。這里使用的10^3、10^2、10^1、10^0稱為“權重”。
現在,讓我們看看二進制數。二進制是由0和1組成的數字,當它變成2時,就會發生進位。例如,我們將權重添加到1110(二進制)。在二進制數時,權重變成了2^3、2^2、2^1、2^0。計算這個公式時,它可以轉換為十進制數。在這種情況下,8+4+2+0就變成了14。這樣,十進制數最多可增加到1、10、100、1000位,而二進制數最多可增加到1、2、4、8位。
3 數字值:二進制數據單位
微控制器使用的數據有單位。當數據用二進制數表示時,一個數字稱為一位??捎?位、8位、16位、32位等處理。1024位稱為1K(Kilo)位。請注意,1K并不是1000。半字節(nibble)是一個4位的二進制數,代表1個半字節(4位)的數據。字節(byte)是一個8位的二進制數,代表1個字節(8位)的數據。此外,還可以使用“字”。沒有“1個字=多少位”的規定,1個字代表1個數據。例如,在4位微控制器中,4位數據有時稱為1個字;在16位微控制器中,16位數據有時稱為1個字。因此,要提前查看在微控制器中1個字的位數是多少,以及如何處理它們。
4 數字值:數據的表示法
下表是十進制數、二進制數和十六進制數的對比表。例如,數字8可以用1位十進制數表示,但二進制數必須用4位表示。256需要十進制數為3位,二進制數為9位。因此,我們采用十六進制數,使二進制數的處理更容易。因為二進制數的4位可以用十六進制數中的1位來表示,所以處理起來很方便。
5 數字值:數據的轉換方法
本節內容中,我們將介紹如何輕松地將十進制數轉換成二進制數和十六進制數。要將十進制數100表示為二進制數,首先要用100除以2。它能被50整除,余數為0。然后,用50除以2得到25,再用25除以2,去掉余數1,繼續計算,直到不被整數除掉為止。計算結果的余數從下往上逆序排,便將其轉換為了二進制數。當十進制數100轉換為二進制數時,就變成了(1100100)。
那么如何轉換為十六進制數呢?如果用100除以16,就是6,余數為4。因此,當十進制數100轉換為十六進制數時,就變成了(64)。如下:
6 邏輯電路
下面,我們來了解一下微控制器的邏輯電路。這里的邏輯是指,按照某個理論,執行電子電路所處理的數字信號的輸入與輸出之間的關系。執行該操作的電子電路稱為邏輯電路。微控制器由極其復雜的邏輯電路組成。每個邏輯電路都由三種基本邏輯元素組合而成。
7 邏輯電路:與門(AND)電路
與門(AND)也稱為邏輯與門電路。與門(AND)邏輯可以看作是一個在滿足所有輸入條件時輸出信號的電路。例如,當你想打開燈泡時,即使開關A為“ON”時,如果開關B為“OFF”,燈泡也不亮。相反,即使開關B為“ON”時,如果開關A“OFF”,燈泡仍然不亮。所以,這意味著只有當開關A和B都為“ON”時,燈泡才會亮。如真值表所示,只有當A和B都輸入1時,輸出Y才為1。電路圖可用MIL符號(*)表示,如圖所示。*由美國軍用標準“MIL標準”定義的數字電路圖中使用的符號。MIL標準(軍用標準):美國國防部統一的軍事用品采購標準。
8 邏輯電路:或門(OR)電路
或門(OR)電路稱為邏輯或門電路?;蜷T(OR)電路可以看作一個輸入任何信號時都會輸出的電路。和與門一樣,我們以開燈泡來舉例說明。與門(AND)電路是串聯的,但或門(OR)電路按鍵是并聯的。換言之,如果A或B中的任何一個為“ON”時,燈泡都會亮。如真值表所示,向A或B輸入1時,輸出Y都為1。原理圖可用MIL符號表示,如圖所示。
9 邏輯電路:非門(NOT)電路
非門(NOT)電路也稱為邏輯非門電路。向A輸入1時,輸出變為0,向A輸入0時,輸出變為1。這樣,輸入信號反轉后輸出。原理圖可用MIL符號表示,如圖所示。
與非門(NAND)電路由非門(NOT)電路和與門(AND)電路組合而成。
或非門(NOR)電路由非門(NOT)電路和或門(OR)電路組合而成。
10 邏輯電路:異或(XOR)電路
通過結合以上所述基本邏輯電路,可以配置具有特定功能的電路。此處,我們將說明用于比較器的異或(XOR)()電路,該比較器用于檢查數據不匹配和加法器。圖中,開關按下的狀態定義為打開,拉起的狀態定義為關閉。當開關A為“ ON”時,上電路接通,下電路斷開。反過來,當開關A為“ OFF”時,下電路接通,上電路斷開。當開關B為“ ON”時,上電路斷開,下電路接通。反過來,當開關B為“ OFF”時,下電路斷開,上電路接通。如圖所示,如果將開關A、B組合在一起,則當A、B均為“ ON”或“ OFF”時,無電流流過,燈泡不亮。只有當A、B不匹配時(例如A為“ ON”且B為“ OFF”),電路才會接通,燈泡才會亮。如真值表所示,向A或B輸入1時,輸出Y都為1。原理圖可用MIL符號表示,如右圖所示。 為Exclusive OR的縮寫
11 邏輯電路:三態緩沖器(1)
在一般邏輯元件中,輸出信號由輸入信號決定,狀態為“1”或“0”。但是,有些邏輯元件除了“1”和“0”之外,還有其他狀態。例如,下圖中的電路與非門(NOT)電路相似,但與非門(NOT)電路不同。非門(NOT)電路通過將輸入信號反相輸出數據,該電路將輸入數據原樣輸出。
如果控制部分設置為“1”(高電平),則輸入數據按原樣輸出。但是,如果控制部分設置為“0”(低電平),如圖2所示,則輸出部分將斷開連接,數據無法輸出。這種斷開狀態稱為高阻抗。像這樣可以有“1”(高電平)狀態、“0”(低電平)狀態、高阻抗狀態這三種輸出狀態的電路,稱為三態輸出。
12 邏輯電路:三態緩沖器(2)
當通過一條信號線發送雙向信號時使用該電路。通過這種方式配置電路,將控制信號從“0”切換到“1”或從“1”切換到“0”,就可以切換信號的方向。
13 邏輯電路:邏輯電路應用實例
微控制器采用以上所述各種邏輯電路的組合。在這些邏輯電路中,如果輸入發生變化,輸出也會同時發生變化,其數據無法存儲。另一方面,存儲過去輸入信息的電路稱為時序電路(反饋電路)。時序電路的輸出不僅取決于當前時刻的輸入,還取決于電路之前的狀態。觸發器(flip-flop)電路是與微控制器密切相關的存儲電路的原型。flip-flop一詞原意是指“噼啪聲”或“狀態突然變化”。其還有一個名稱,叫做雙穩態多諧振蕩器。顧名思義,它有兩種穩定的狀態。它由決定狀態的輸入條件設置。此狀態被保留或存儲,直到給出決定其他狀態的輸入條件。觸發器有RS、T、D、JK等,取決于0和1的存儲方式。
14 邏輯電路:RS觸發器電路
RS觸發器的“R”和“S”分別是“Reset”(復位)和“Set”(設置)的縮寫。要使觸發器具有記憶功能,需要將輸出狀態反饋給輸入端,從而保持輸出狀態。當R和S都是“0”時,如果Q是“1”,則保留“1”,如果Q是“0”,則保留“0”。Q存儲“1”的狀態稱為設置狀態,存儲“0”的狀態稱為復位狀態。輸出端有Q和Q~,但是Q和Q~之間的關系始終相反。在真值表的運行條件中有禁止條件,但如果在該條件下使用,則無法確定下一個輸出。下圖是RS觸發器電路的時序圖。設置輸入信號“1”設置為S時,輸出端Q被設置。此后,如果S和R都繼續為“0”,則Q保持設置狀態。接下來,如果R變為“1”,則被復位,復位狀態保留,直到輸入信號再次被設置為S。這樣,RS觸發器電路就具有將瞬時信號存儲為數據的特性。
-
微控制器
+關注
關注
48文章
7548瀏覽量
151363 -
二進制
+關注
關注
2文章
795瀏覽量
41646 -
數字電路
+關注
關注
193文章
1605瀏覽量
80604
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論