2022年机电一体化技术样本 .pdf

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1、网络与继续教育学院毕 业 设 计题目：智能温度器的研究学校：武汉理工大学专业：机电一体化姓名：卫康指导老师：江毅完成时间： 2011年 8 月 15 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页摘要：XMT-100 系列数字显示控制仪是一种带微电脑的新型全量程智能仪表。它与热电阻、热电偶、压力变送器、远程电阻压力表及各种线性变送器配合使用，可测量和控制温度、压力、流量、电压、电流等各种工业参数，适用于冶金、化工、电力、轻功、医疗、视频、半导体等行业。本文介绍了温度控制器的硬件及软件，硬件包括pt 传感器、电压放大器、压频转

2、换器lm331 及 89s8253-8279组成的单片机系统。关键词 传感器、电压放大器、lm331 、单片机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页目录第一章绪论错误！未定义书签。第二章 本次毕业设计任务2.1 设计题目： . . 12.2 设计意义： . . 2第三章 软件设计3.1.1 Pt温度传感器 . 4 3.1.2 恒流源介绍 . 3 恒流源分为流出 (Current Source)和流入 (Current Sink)两种形式。 . 3 3.3 电压- 频率变换器 LM331 . . 53.3.1 Lm331

3、 周边电路图 . . 53.3.2 概述 . 5 3.3.3 工作原理 . 6 3.4 8279 单片机的性能及结构 . . 错误！未定义书签。3.4.1 芯片引脚功能说明. 错误！未定义书签。3.4.2 内部结构 . 错误！未定义书签。3.5 Pcb 印制板电路图 . . 83.5.1 PCB 发展简介： . 错误！未定义书签。第四章 软件设计4.1 程序流程图如下. 错误！未定义书签。第五章 数和数值的编码5.1 前面板示意图及案件说明：. 错误！未定义书签。5.2 仪表参数的设置流程. 错误！未定义书签。参考文献 13 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

4、- - - - - -第 3 页，共 16 页第一章绪论1.1单片机发展概述1946 年第一台电子计算机诞生至今，只有50 年的时间，依靠微电子技术和半导体技术的进步，从电子管晶体管集成电路大规模集成电路，现在一块芯片上完全可以集成几百万甚至上千万只晶体管，使得计算机体积更小，功能更强。特别是近 20 年时间里，计算机技术获得飞速的发展，计算机在工农业，科研，教育，国防和航空航天领域获得了广泛的应用，计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。单片机诞生于20 世纪 70 年代，象 Fairchid公司研制的F8 单片微型计算机。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(Cente

5、r Processing Unit,也即常称的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及A/D转 换 等 更 复 杂 、 更 完 善 的 电 路 ， 使 得 单 片 机 的 功 能 越 来 越 强 大 ， 应 用 更 广 泛 。20 世纪 70 年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把CPU 、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上，象Farichild公

6、司就属于这一类型，它还需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。1976 年 INTEL 公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8 位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。在 MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，象Zilog公司的 Z8 系列。到了80 年代初，单片机已发展到了高性能阶段，象INTEL 公司的 MCS-51系列， Motorola公司的 6801 和 6802 系列， Rokwel

7、l公司的 6501 及 6502 系列等等 , 此外 ,*的著名电气公司NEC和 HITACHI 都相继开发了具有自己特色的专用单片机。80 年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300 多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU 、RAM 、ROM 、数目繁多的 I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D 转换器的单片机，功能越来越强大， RAM和 ROM 的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机发展到了一个全新阶段，应用领域更广泛，许多家用电器均走向利用单片机控制的智能化发展道路。泛的应用。因此研究和设计数控激光切割有很强

8、的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。1.2单片机发展趋势现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8 位、 16 位到 32 位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵 观 单 片 机 的 发 展 过 程 ， 可 以 预 示 单 片 机 的 发 展 趋 势 ， 大 致 有 ：1.低功耗CMOS化MCS-51 系列的 8031 推出时的功耗达6

9、30mW ，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS( 互补金属氧化物半导体工艺) 。象80C51 就采用了HMOS( 即高密度金属氧化物半导体工艺) 和CHMOS( 互补高密度金属氧化物半导体工艺) 。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。2.微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器 (ROM)、并行

10、和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D 转换器、 PMW( 脉宽调制电路 ) 、WDT( 看门狗 ) 、有些单片机将LCD(液晶 ) 驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装 ) 越来越 受 欢 迎 ， 使 得 由 单 片 机 构 成 的 系 统 正 朝 微 型 化 方 向 发

11、展 。3.主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51 为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS 公司的产品， ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond 系列单片机。所以C8051 为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的 PIC 精简指令集 (RISC) 也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA 公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成

12、、共同发展的道路。第二章 本次毕业设计任务2.1设计题目：温度控制器2.2设计意义：温度控制器控制方法一般分为两种：一种是由被冷却对象的温度变化来进行控制，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页多采用蒸气压力式温度控制器，另一种由被冷却对象的温差变化来进行控制，多采用电子式温度控制器。温度控制器可分为： 1 机械式温度控制器分为：蒸气压力式温度控制器、液体膨胀式温度控制器、气体吸附式温度控制器、金属膨胀式温度控制器。其中蒸气压力式温度控制器又分为：充气型、液气混合型和充液型。家用空调机械式温度控制器都以这类温度控制器为

13、主。 2. 电子式温度控制器分为：电阻式温度控制器和热电偶式温度控制器。传统的温度控制器的电热元件一般以电热棒、发热圈为主，两者里面都用发热丝制成。发热丝通过电流加热时，通常达到1000以上，所以发热棒、发热圈内部温度都很高。一般进行温度控制的电器机械，其控制温度多在0-400 之间，所以，传统的温度控制器进行温度控制期间，当被加热器件温度升高至设定温度时，温度控制器会发出信号停止加热。但这时发热棒或发热圈的内部温度会高于400，发热棒、发热圈还将会对被加热的器件进行加热，即使温度控制器发出信号停止加热，被加热器件的温度还往往继续上升几度，然后才开始下降。当下降到设定温度的下限时，温度控制器又

14、开始发出加热的信号，开始加热，但发热丝要把温度传递到被加热器件需要一定的时候，这就要视乎发热丝与被加热器件之间的介质情况而定。通常开始重新加热时，温度继续下降几度。所以，传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象，但这不是温度控制器本身的问题，而是整个热系统的结构性问题，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差，此次设计重点则是解决传统温度控制器系统结构上存在的问题。2.3 主要内容：系统任务本装置的任务是对温度进行实时监测与控制。温度的变化会使 pt 温度传感器阻值发生变化，让恒流源电流通过电阻，根据U=I*R对电阻取电压，用电压放大器对电压值放大，压频转换器lm331 对电压值进行转换，把输

15、出的频率信号出入单片机比较处理，频率信号大于一定值时则发出中断。第三章 硬件电路设计3.1 恒流源与 pt 传感器电路图及原理3.1.1 Pt温度传感器pt 温度传感器是一种稳定性和线性都比较好的白金热电阻传感器, 电阻式温度检测器(RTD,Resistance Temperature Detector)是一种物质材料作成的电阻, 它会随温度的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页上升而改变电阻值, 如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数, 如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式

16、温度检测器是以金属作成的 , 其中以白金 (Pt) 作成的电阻式温度检测器, 最为稳定耐酸碱、不会变质、相当线性 .,最受工业界采用。PT温度感测器是一种以白金(Pt) 作成的电阻式温度检测器, 属于正电阻系数, 其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+T) 其中 =0.00392,Ro为100( 在0的电阻值),T 为摄氏温度 因此白金作成的电阻式温度检测器, 又称为 PT100。传感器的接入非常简单, 从系统的 5V 供电端仅仅通过一支电阻就连接到 PT100 了. 这种接法通常会引起严重的非线性问题, 但是. 由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式.3.1.2

17、 恒流源介绍恒流源分为流出 (Current Source)和流入 (Current Sink)两种形式。最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。最常用的简易恒流源用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的电压作为基准，这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。为了能够精确

18、输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的电流导致的误差。如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈，动态调节设备的供电状态，从而使得电流趋于恒定。只要能够得到电流，就可以有效形成反馈，从而建立恒流源。能够进行电流反馈的器件，还有电流互感器，或者利用霍尔元件对电流回路上某些器件的磁场进行反馈，也可以利用回路上的发光器件（例如光电耦合器，发光管等）进行反馈。这些方式都能够构成有效的恒流源，而且更适合大电流等特殊场合。3.1.3 电路图及原理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

19、- -第 7 页，共 16 页图 3.1 pt传感器与恒流源电路令 AA、BB与 CC3 段电阻阻值相等为r ，恒 =流源 IA=IBUA=IA*r+IA*R+IA*r UB=IB*r+IB*r UA-UB=UAB=IA*R 3.2 电压放大器电路电路图图 3.2 电压放大器电路图放大器的电压放大公式：U=A （u+-u-），其中U 为输出电压， A 为放大器放大倍数，u+-u-=UA-UB ，UA-UB为图一中 UAB 。电路中引入电容是为了降低干扰脉冲。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页放大电路引入电压负反馈后

20、，能够使输出电压稳定。任何外界因素引起输电压不稳时，输出电压的变化将通过反馈网络立即回送到放大电路的输入端，并与原输入信号进行比较，得出与前一变化相反的有效输人信号，从而使输出电压的变化量得到削弱，输出电压便趋于稳定。可见，负反馈使放大电路具有了自动调节能力。电压负反馈能够稳定输出电压。3.3 电压-频率变换器 LM331 3.3.1Lm331周边电路图图 3.3 lm331周边电路3.3.2 概述LM331 是美国 NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个

21、工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。 LM331 的动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01 ，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12 位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F 或 F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。LM331的内部电路组成如图1 所示。由输入比较器、定时比较器、RS 触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL 和 C

22、MOS等不同的逻辑电路。 LM331 可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0 40V 之间，输出可高达40V，而且可以防止Vcc 短路。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页3.3.3 工作原理图 3.4 lm331原理图上图是由 LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、 RS 触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和 CMOS 等不同的逻辑电路

23、。当输入端 Vi 输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使RS触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0 为逻辑低电平，同时电源Vcc 也通过电阻R2 对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc 的 2/3 时，定时比较器输出一高电平，使RS 触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0 为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻 R3放电。当电容 C3放电电压等于输入电压Vi 时，输入比较器再次输出高电平，使RS 触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0 与输入电压Vi 成正比，从而实现了电压频率变换。其输

24、入电压和输出频率的关系为：fo=(VinR4)/(2.09R3R2C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和 C2直接影响转换结果f0 ，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容 C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页DB0DB7 ：双向数据总线，用来传送8279 与 CPU之间的数据和命令。CLK ：时钟输入线，用以产生内部定时的时钟脉冲。RESET ：复位输入线，8279 复位后被置为字符显示左端输入，二键闭锁的触点回弹

25、形式，程序时钟前置分频器被置为31，RESET信号为高电平有效。CS ：片选输入线，低电平有效，单片机在此端为低时可以对8279 进行读写操作。A A0：缓冲器低位地址，当A0 为高电平时，表示数据总线上为命令或状态；为低电平时，表示数据总线上为数据。RD ：读信号输入线，低电平有效，将缓冲器读出，数据送往外部总线。wr：写信号出入线，低电平有效，将数据从外部数据总线写入8279 的缓冲器。IRQ: 中断请求输出线，高电平有效，在键盘工作方式下，当FIFO/ 传感器RAM中有数据时，此中断线变为高电平，在FIFO/ 传感器RAM每次读出时，中断线就下降为高电平。在传感器工作方式中，每当探测到传

26、感信号变化时，中断线就变为高电平。SL0SL3：扫描线，用来扫描按键开关、传感器阵列和显示数字，这些线可精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页被编码或被译码。RL0RL7：回送线，经过按键或传感器开关与扫描线连接，这些回送出入线内部设置有上拉电路，使之保持为高电平，只有当一个按键闭合时，对应的返回线变为低电平；无按键闭合时，均保持高电平。Shift：换位功能，当有开关闭合时被拉为低电平、没有按下shift开关时， shift输入端保持高电平，在键盘扫描方式中，按键一闭合，按键位置就和换位输入状态一起被存储起来。CNT

27、L/STB:当此开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平，对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存储起来。在选通输入方式中，作选通用，把数据存入FIFO ram 中。OUTA0OUTA3 及 OUTB0OUTB3: 显示输出 A 口及 B 口，这两个口是16*4 的显示器更新寄存器输出，这些输出端输出的数据与扫描线SL0SL3 同步，供多路切换的数字显示。这两个端口被独立控制，也可以看成一个8 位端口。BD:空格显示，此输出端信号用于在数字转换时将显示空格，或者用现实空格命令控制其显示空格字符。Vcc：+5V电源输入线。Vss：地线输入线。SL0

28、SL3：扫描线，用来扫描按键开关、传感器阵列和显示数字，这些线可被编码或被译码。RL0RL7：回送线，经过按键或传感器开关与扫描线连接，这些回送出入线内部设置有上拉电路，使之保持为高电平，只有当一个按键闭合时，对应的返回线变为低电平；无按键闭合时，均保持高电平。Shift：换位功能，当有开关闭合时被拉为低电平、没有按下shift开关时， shift输入端保持高电平，在键盘扫描方式中，按键一闭合，按键位置就和换位输入状态一起被存储起来。CNTL/STB:当此开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平，对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存储起来。在

29、选通输入方式中，作选通用，把数据存入FIFO ram 中。OUTA0OUTA3 及 OUTB0OUTB3: 显示输出 A 口及 B 口，这两个口是16*4 的显示器更新寄存器输出，这些输出端输出的数据与扫描线SL0SL3 同步，供多路切换的数字显示。这两个端口被独立控制，也可以看成一个8 位端口。BD:空格显示，此输出端信号用于在数字转换时将显示空格，或者用现实空格命令控制其显示空格字符。Vcc：+5V电源输入线。Vss：地线输入线。SL0SL3：扫描线，用来扫描按键开关、传感器阵列和显示数字，这些线可被编码或被译码。RL0RL7：回送线，经过按键或传感器开关与扫描线连接，这些回送出入线内部设

30、置有上拉电路，使之保持为高电平，只有当一个按键闭合时，对应的返回线变为低电平；无按键闭合时，均保持高电平。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页Shift：换位功能，当有开关闭合时被拉为低电平、没有按下shift开关时， shift输入端保持高电平，在键盘扫描方式中，按键一闭合，按键位置就和换位输入状态一起被存储起来。CNTL/STB:当此开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平，对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存储起来。在选通输入方式中，作选通用，把数据存入FI

31、FO ram 中。OUTA0OUTA3 及 OUTB0OUTB3: 显示输出 A 口及 B 口，这两个口是16*4 的显示器更新寄存器输出，这些输出端输出的数据与扫描线SL0SL3 同步，供多路切换的数字显示。这两个端口被独立控制，也可以看成一个8 位端口。BD:空格显示，此输出端信号用于在数字转换时将显示空格，或者用现实空格命令控制其显示空格字符。Vcc：+5V电源输入线。Vss：地线输入线。第四章 软件设计4.1 简述本装置的软件设计包括主程序、键盘处理子程序、显示子程序、温度 设 定 子 程 序 以 及 相 关 硬 件 的 初 始 化 子 、 写 程 序 、 和 读 程 序 等 。程序完

32、成的功能：启动系统获取一频率值FX,PT 温度传感器的比例系数K 的获取方法如下：第五章 数和数值的编码计算机只认得二进制数，要计算机处理的所有的数，都要用二进制数字来表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16 页示 ， 所 有 的 字 母 、 符 号 亦 都 要 用 二 进 制 编 码 来 表 示 。5.1 进位计数制1、十进制数：（1）有十个不同的数字符号0、1 9。（ 2）逢 十 进一 。 不 同 位 置 的 数 字 代 表 的 数 值 是 不 同 的 （ 有 个 位 、 十 位 ）2、二进制数：（1）只有二个符号0

33、、1；（ 2）逢 二 进一，不同的数码在不同的数位，所代表的值也不同。3、十六进制数：（1）用 16 个不同的数码符号09 以及 A、B、C、D 、E、F 来表示数值；（2）逢 十六 进位。在不同的数位，数码所表示的值是不同的。5.2 二进制编码在计算机中，是采用二进制数。因而，要在计算机中表示的数、字母、符号等都要以特定的二进制码来表示，这就是二进制编码。 1 、二进制编码的十进制数： BCD 码（ Binary-Coded Decimal） 2 、字母与字符的编码字母和各种字符（ $、#）也必须按特定的规则用二进制编码才能在机中表示。普 通 的 是 采 用ASCII( American S

34、tandard Code for Information Interchange）码。 09 的 ASCII 码为 30H39H,大写字母AZ的 ASCII 码为 41H5AH 。5.3带符号数的表示法1、机器数与真值通常用最高位作为符号位，若字长为8 位即D7 为符号位， D6D0 为数字位，符 号 位 用0 表 示 正 ， 用1 表 示 负 如X （ 01011011 ） B 91 X（11011011）B91 2、原码按上所述，正数的符号位用0 表示，负数的符号位用1 表示，这种表示法就称为原码。X105 X原01101001 X105 X原11101001 3、反码正数的反码表示与原码

35、相同，最高位为符号位，用0 表示正，其余位为数值位。（4）100 0 0 0 0 1 0 0 符号二进制数值（31）100 0 0 1 1 1 1 1 （127）100 1 1 1 1 1 1 1 而 负 数 的 反 码 表 示 为 它 的 正 数 的 按 位 取 反 （ 连 符 号 位 ） 而 形 成 的 。（4）100 0 0 0 0 1 0 0 （4）101 1 1 1 1 0 1 1 -反码表示（31）100 0 0 1 1 1 1 1 （31 ）101 1 1 0 0 0 0 0 -反码表示（127）100 1 1 1 1 1 1 1 精选学习资料 - - - - - - - - -

36、 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页（127 ）101 0 0 0 0 0 0 0 -反码表示（0）0 0 0 0 0 0 0 0 （0）1 1 1 1 1 1 1 1 -反码表示4、补码正数的补码表示与原码相同，即最高位为符号位，用0 表示正，其余位为数值位。如 【 4 】 补 【 4 】 原 【 4 】 反 0 0 0 0 0 1 0 0 【 127 】 补 【 127 】 原 【 127 】 反 0 1 1 1 1 1 1 1 负 数 的 补 码 表 示 为 它 的 反 码 ， 并 在 其最 后 位 （ 即 最 低 位） 加 1 形 成 。如【4】原0 0

37、 0 0 0 1 0 0 【 4 】反1 1 1 1 1 0 1 1 是 4各 位 取反【4】补1 1 1 1 1 1 0 0 反码1 【31】原0 0 0 1 1 1 1 1 【31】反1 1 1 0 0 0 0 0 【31】补1 1 1 0 0 0 0 1 【0】原0 0 0 0 0 0 0 0 【0】反1 1 1 1 1 1 1 1 【0】补0 0 0 0 0 0 0 0 8 位带符号数的补码特点：（1）【 0】补【 0】补 0 0 0 0 0 0 0 0 （ 2 ） 8位 二 进 制 补 码 所 能 表 示 的 数 值 为 127 128 （3）一个用补码表示的二进制数，最高位为符号位

38、。当符号位为0 （即正数) 时，其余七位即为此数的二进制值；当符号位为1 （即负数）时，其余几位不是此数的二进制值，把它们按位取反，且在最低位加1，才是它的二进制值。如：【 X】补 1 0 0 1 0 1 0 0 是负数，它的数值为0 0 1 0 1 0 0 按位取反，得1 1 0 1 0 1 1 ， 然 后 再 加1为1 1 0 1 1 0 0 （ 108 ） 10 当 负 数 采 用 补 码 表 示 时 ， 就 可 以 把 减 法 转 换 为 加 法 。例 如 ：64 10 64 （ 10 ） 64 【 10 】 补640 1 0 0 0 0 0 0 100 0 0 0 1 0 1 0 【

39、10】补1 1 1 1 0 1 1 0 减法运算：64 0 1 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 1 0 - - - 54 0 0 1 1 0 1 1 0 补码加法：64 0 1 0 0 0 0 0 0 【10】补- (+) 1 1 1 1 0 1 1 0 - 1 0 0 1 1 0 1 1 0 此1自然丢失。在8位字长的单字节运算中第7位的进位，自然丢失。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页例：34-68=34+【68】补【34】补0 0 1 0 0 0 1 0 【68】补0 1 0 0 0

40、1 0 0 【68】补1 0 1 1 1 1 0 0 34 0 0 1 0 0 0 1 0 +(-68) + 1 0 1 1 1 1 0 0- - - 34 1 1 0 1 1 1 1 0 符 号 位 为1 ， 肯 定 结 果 为 负 ， 其 数 值 部分为0 1 0 0 0 1 034 所以结果是34 在微型机中，凡是带符号数一律是用补码表示的，所以，其运算结果也是补码。当字长为8 位时，其范围为127 128。当运算结果超出这个表达范围时，结果就不正确了，这就称为溢出。这时要用多字节来表示。计算机只认得二进制数，要计算机处理的所有的数，都要用二进制数字来表示 ， 所 有 的 字 母 、 符

41、 号 亦 都 要 用 二 进 制 编 码 来 表 示 。参考文献1 ( 美) 海德 (Randall Hyde)著. 汇编语言程序设计艺术. 清华大学出版社2005 2 赫建国 , 郑燕, 薛延侠编著 . 单片机在电子电路设计中的应用. 清华大学出版社 2006 3 沙占友 , 孟志永 , 王彦朋等著 . 单片机外围电路设计. 电子工业出版社2006 4 主编张晓冬 , 王英 . 电路基础 . 西南交通大学出版社 2008 5 主编王艳红 , 蒋学华 , 戴纯春 . 电路分析 . 北京大学出版社 2008 6 王莹莹 , 汪东, 晁阳编著 .Protel dxp电路设计实例教程. 清华大学出版

42、社 2008 7 谈世哲编著 .protel DXP电路设计基础与典型范例. 电子工业出版社2007.9 8 张洪润 , 孙悦, 张亚凡编著 . 单片机原理与应用. 清华大学出版社2008.11 9 王琼编著 . 单片机原理及应用. 合肥工业大学出版社 2008 10 张洪润 . 等 编著 . 单片机应用设计 200例. 北京航空航天大学出版社2006 11 边春元 . 等 编著 C51单片机典型模块设计与应用机械工业出版社2008.04 12 徐玮 , 徐富 军 , 沈 建良 编著 .C51单片 机 高效入 门 . 机 械 工业 出 版社2007精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页