【14.1 為什么要二進制?】
為什么要二進制?我們日常生活明明是十進制的,為何數字電子領域偏要選擇二進制?這是由數字硬件電路決定的。人有十個手指頭,人可以直接發出十種不同聲音來命名0,1,2,3...9這些數字,人可以直接用眼睛識別出十種不同狀態的信息,但是數字底層基礎硬件電路要直接處理和識別十種狀態卻很難,相對來說,處理和識別兩種狀態就輕松多了,所以選擇二進制。比如,一顆LED燈的亮或滅,一個IO口的輸出高電平或低電平,識別某一個點的電壓是高電平或低電平,只需要三極管等基礎元器件就可把硬件處理電路搭建起來,二進制廣泛應用在數字電路的存儲,通訊和運算等領域,想學好單片機就必須掌握它。
【14.2 二進制如何表示成千上萬的大數值?】
二進制如何表示成千上萬的數值?現在用LED燈的亮和滅來跟大家講解。
(1)1個LED燈:
滅 第0種狀態
亮 第1種狀態
合計:共2種狀態。
(2)2個LED燈挨著:
滅滅 第0種狀態
滅亮 第1種狀態
亮滅 第2種狀態
亮亮 第3種狀態
合計:共4種狀態。
(3)3個LED燈挨著:
滅滅滅 第0種狀態
滅滅亮 第1種狀態
滅亮滅 第2種狀態
滅亮亮 第3種狀態
亮滅滅 第4種狀態
亮滅亮 第5種狀態
亮亮滅 第6種狀態
亮亮亮 第7種狀態
合計:共8種狀態。
(4)8個LED燈挨著:
滅滅滅滅滅滅滅滅 第0種狀態
滅滅滅滅滅滅滅亮 第1種狀態
...... 第N種狀態
亮亮亮亮亮亮亮滅 第254種狀態
亮亮亮亮亮亮亮亮 第255種狀態
合計:共256種狀態。
(5)16個LED燈挨著:
滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅 第0種狀態
滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅亮 第1種狀態
...... 第N種狀態
亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮滅 第65534種狀態
亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮 第65535種狀態
合計:共65536種狀態。
(6)32個LED燈挨著:
滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅 第0種狀態
滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅滅亮 第1種狀態
...... 第N種狀態
亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮滅 第4294967294種狀態
亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮 第4294967295種狀態
合計:共4294967296種狀態。
結論:
連續挨著的LED燈越多,能表達的數值范圍就越大。
【14.3 什么是位?】
什么是位?以上一個LED燈就代表1位,8個LED燈就代表8位。位的英文名是用bit來表示。一個變量的位數越大就意味著這個變量的取值范圍越大。一個單片機的位數越大,就說明這個單片機一次處理的數據范圍就越大,意味著運算和處理速度就越快。我們日常所說的8位單片機,32位單片機,就是這個位的概念。為什么32位的單片機比8位單片機的處理和運算能力強,就是這個原因。
【14.4 什么是字節?】
什么是字節?字節是計算機很重要的一個基本單位,一個字節有8位。8個LED燈挨著能代表多少種狀態,就意味著一個字節的數據范圍有多大。從上面舉的例子中,我們知道8個LED燈挨著,能表示從0到255種狀態,所以一個字節的取值范圍就是從0到255。
【14.5 三種常用變量的取值范圍是什么?】
前面章節曾提到三種常用的變量:unsigned char,unsigned int ,unsigned long。現在有了二進制和字節的基礎知識,就可以跟大家講講這三種變量的取值范圍,而且很重要,這是我們寫單片機程序必備的概念。
unsigned char的變量占用1個字節RAM,共8位,根據前面LED燈的例子,取值范圍是從0到255。
unsigned int的變量占用2個字節RAM,共16位,根據前面LED燈的例子,取值范圍是從0到65535。多說一句,對于51內核的單片機,unsigned int的變量是占用2個字節。如果是在32位的STM32單片機,unsigned int的變量是占用4個字節的,所以不同的單片機不同的編譯器是會有一些差異的。
unsigned long的變量占用4個字節RAM,共32位,根據前面LED燈的例子,取值范圍是從0到4294967295。
【14.6 例程練習和分析。】
現在我們編寫一個程序來驗證unsigned char,unsigned int,unsigned long的取值范圍。
定義兩個unsigned char變量a和b,a賦值255,b賦值256,255和256恰好處于unsigned char的取值邊界。
再定義兩個unsigned int變量c和d,c賦值65535,d賦值65536,65535和65536恰好處于unsigned int的取值邊界。
最后定義兩個unsigned long變量e和f,e賦值4294967295,f賦值4294967296,4294967295和4294967296恰好處于unsigned long的取值邊界。
程序代碼如下:
/\*---C語言學習區域的開始。-----------------------------------------------\*/
void main() //主函數
{
unsigned char a; //定義一個變量a,并且分配了1個字節的RAM空間。
unsigned char b; //定義一個變量b,并且分配了1個字節的RAM空間。
unsigned int c; //定義一個變量c,并且分配了2個字節的RAM空間。
unsigned int d; //定義一個變量d,并且分配了2個字節的RAM空間。
unsigned long e; //定義一個變量e,并且分配了4個字節的RAM空間。
unsigned long f; //定義一個變量f,并且分配了4個字節的RAM空間。
a=255; //把255賦值給變量a,a此時會是什么數?會超范圍溢出嗎?
b=256; //把256賦值給變量b,b此時會是什么數?會超范圍溢出嗎?
c=65535; //把65535賦值給變量c,c此時會是什么數?會超范圍溢出嗎?
d=65536; //把65536賦值給變量d,d此時會是什么數?會超范圍溢出嗎?
e=4294967295; //把4294967295賦值給變量e,e此時會是什么數?會超范圍溢出嗎?
f=4294967296; //把4294967296賦值給變量f,f此時會是什么數?會超范圍溢出嗎?
View(a); //把第1個數a發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(b); //把第2個數b發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(c); //把第3個數c發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(d); //把第4個數d發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(e); //把第5個數e發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(f); //把第6個數f發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
while(1)
{
}
}
/\*---C語言學習區域的結束。-----------------------------------------------\*/
在電腦串口助手軟件上觀察到的程序執行現象如下:
開始...
第1個數
十進制:255
十六進制:FF
二進制:11111111
第2個數
十進制:0
十六進制:0
二進制:0
第3個數
十進制:65535
十六進制:FFFF
二進制:1111111111111111
第4個數
十進制:0
十六進制:0
二進制:0
第5個數
十進制:4294967295
十六進制:FFFFFFFF
二進制:11111111111111111111111111111111
第6個數
十進制:0
十六進制:0
二進制:0
分析:
通過實驗結果,我們知道unsigned char變量最大能取值到255,如果非要賦值256就會超出范圍溢出后變成了0。unsigned int變量最大能取值到65535,如果非要賦值65536就會超出范圍溢出后變成了0。unsigned long變量最大能取值到4294967295,如果非要賦值4294967296就會超出范圍溢出后變成了0。
【14.7 如何在單片機上練習本章節C語言程序?】
直接復制前面章節中第十一節的模板程序,練習代碼時只需要更改“C語言學習區域”的代碼就可以了,其它部分的代碼不要動。編譯后,把程序下載進帶串口的51學習板,通過電腦端的串口助手軟件就可以觀察到不同的變量數值,詳細方法請看第十一節內容。
- 首頁
- 第一節:我的價值觀
- 第二節:初學者的疑惑
- 第三節:單片機最重要的一個特性
- 第四節:平臺軟件和編譯器軟件的簡介
- 第五節:用Keil2軟件關閉,新建,打開一個工程的操作流程
- 第六節:把.c源代碼編譯成.hex機器碼的操作流程
- 第七節:本節預留
- 第八節:把.hex機器碼程序燒錄到單片機的操作流程
- 第九節:本節預留
- 第十節:程序從哪里開始,要到哪里去?
- 第十一節:一個在單片機上練習C語言的模板程序
- 第十二節:變量的定義和賦值
- 【TODO】第十三節:賦值語句的覆蓋性
- 【TODO】第十四節:二進制與字節單位,以及常用三種變量的取值范圍
- 【TODO】第十五節:二進制與十六進制
- 【TODO】第十六節:十進制與十六進制
- 【TODO】第十七節:加法運算的5種常用組合
- 【TODO】第十八節:連加、自加、自加簡寫、自加1
- 【TODO】第十九節:加法運算的溢出
- 【TODO】第二十節:隱藏中間變量為何物?
- 【TODO】第二十一節:減法運算的5種常用組合。
- 【TODO】第二十二節:連減、自減、自減簡寫、自減1
- 【TODO】第二十三節:減法溢出與假想借位
- 【TODO】第二十四節:借用unsigned long類型的中間變量可以減少溢出現象
- 【TODO】第二十五節:乘法運算中的5種常用組合
- 【TODO】第二十六節:連乘、自乘、自乘簡寫,溢出
- 【TODO】第二十七節:整除求商
- 【TODO】第二十八節:整除求余
- 【TODO】第二十九節:“先余后商”和“先商后余”提取數據某位,哪家強?
- 【TODO】第三十節:邏輯運算符的“與”運算
- 【TODO】第三十一節:邏輯運算符的“或”運算
- 【TODO】第三十二節:邏輯運算符的“異或”運算
- 【TODO】第三十三節:邏輯運算符的“按位取反”和“非”運算
- 【TODO】第三十四節:移位運算的左移
- 【TODO】第三十五節:移位運算的右移
- 【TODO】第三十六節:括號的強制功能---改變運算優先級
- 【TODO】第三十七節:單字節變量賦值給多字節變量的疑惑
- 【TODO】第三十八節:第二種解決“運算過程中意外溢出”的便捷方法
- 【TODO】第三十九節:if判斷語句以及常量變量的真假判斷
- 【TODO】第四十節:關系符的等于“==”和不等于“!=”
- 【TODO】第四十一節:關系符的大于“>”和大于等于“>=”
- 【TODO】第四十二節:關系符的小于“<”和小于等于“<=”
- 【TODO】第四十三節:關系符中的關系符:與“&&”,或“||”
- 【TODO】第四十四節:小括號改變判斷優先級
- 【TODO】第四十五節: 組合判斷if...else if...else
- 【TODO】第四十六節: 一維數組
- 【TODO】第四十七節: 二維數組
- 【TODO】第四十八節: while循環語句
- 【TODO】第四十九節: 循環語句do while和for
- 【TODO】第五十節: 循環體內的continue和break語句
- 【TODO】第五十一節: for和while的循環嵌套
- 【TODO】第五十二節: 支撐程序框架的switch語句
- 【TODO】第五十三節: 使用函數的三要素和執行順序
- 【TODO】第五十四節: 從全局變量和局部變量中感悟“棧”為何物
- 【TODO】第五十五節: 函數的作用和四種常見書寫類型
- 【TODO】第五十六節: return在函數中的作用以及四個容易被忽略的功能
- 【TODO】第五十七節: static的重要作用
- 【TODO】第五十八節: const(./book/或code)在定義數據時的作用
- 【TODO】第五十九節: 全局“一鍵替換”功能的#define
- 【TODO】第六十節: 指針在變量(./book/或常量)中的基礎知識
- 【TODO】第六十一節: 指針的中轉站作用,地址自加法,地址偏移法
- 【TODO】第六十二節: 指針,大小端,化整為零,化零為整
- 【TODO】第六十三節: 指針“化整為零”和“化零為整”的“靈活”應用
- 【TODO】第六十四節: 指針讓函數具備了多個相當于return的輸出口
- 【TODO】第六十五節: 指針作為數組在函數中的入口作用
- 【TODO】第六十六節: 指針作為數組在函數中的出口作用
- 【TODO】第六十七節: 指針作為數組在函數中既“入口”又“出口”的作用
- 【TODO】第六十八節: 為函數接口指針“定向”的const關鍵詞
- 【TODO】第六十九節: 宏函數sizeof(./book/)
- 【TODO】第七十節: “萬能數組”的結構體
- 【TODO】第七十一節: 結構體的內存和賦值
- 【TODO】第七十二節: 結構體的指針
- 【TODO】第七十三節: 結構體數據的傳輸存儲和還原
- 【TODO】第七十四節: 結構體指針在函數接口處的頻繁應用
- 【TODO】第七十五節: 指針的名義(例:一維指針操作二維數組)
- 【TODO】第七十六節: 二維數組的指針
- 【TODO】第七十七節: 指針唯一的“單向輸出”通道return
- 【TODO】第七十八節: typedef和#define和enum
- 【TODO】第七十九節: 各種變量常量的命名規范
- 【TODO】第八十節: 單片機IO口驅動LED
- 【TODO】第八十一節: 時間和速度的起源(指令周期和晶振頻率)
- 【TODO】第八十二節: Delay“阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十三節: 累計主循環的“非阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十四節: 中斷與中斷函數
- 【TODO】第八十五節: 定時中斷的寄存器配置
- 【TODO】第八十六節: 定時中斷的“非阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十七節: 一個定時中斷產生N個軟件定時器
- 【TODO】第八十八節: 兩大核心框架理論(四區一線,switch外加定時中斷)
- 【TODO】第八十九節: 跑馬燈的三種境界
- 【TODO】第九十節: 多任務并行處理兩路跑馬燈
- 【TODO】第九十一節: 蜂鳴器的“非阻塞”驅動
- 【TODO】第九十二節: 獨立按鍵的四大要素(自鎖,消抖,非阻塞,清零式濾波)
- 【TODO】第九十三節: 獨立按鍵鼠標式的單擊與雙擊
- 【TODO】第九十四節: 兩個獨立按鍵構成的組合按鍵
- 【TODO】第九十五節: 兩個獨立按鍵的“電腦鍵盤式”組合按鍵
- 【TODO】第九十六節: 獨立按鍵“一鍵兩用”的短按與長按
- 【TODO】第九十七節: 獨立按鍵按住不松手的連續均勻觸發
- 【TODO】第九十八節: 獨立按鍵按住不松手的“先加速后勻速”的觸發
- 【TODO】第九十九節: “行列掃描式”矩陣按鍵的單個觸發(原始版)
- 【TODO】第一百節: “行列掃描式”矩陣按鍵的單個觸發(優化版)
- 【TODO】第一百零一節: 矩陣按鍵鼠標式的單擊與雙擊
- 【TODO】第一百零二節: 兩個“任意行輸入”矩陣按鍵的“有序”組合觸發
- 【TODO】第一百零三節: 兩個“任意行輸入”矩陣按鍵的“無序”組合觸發
- 【TODO】第一百零四節: 矩陣按鍵“一鍵兩用”的短按與長按
- 【TODO】第一百零五節: 矩陣按鍵按住不松手的連續均勻觸發
- 【TODO】第一百零六節: 矩陣按鍵按住不松手的“先加速后勻速”觸發
- 【TODO】第一百零七節: 開關感應器的識別與軟件濾波
- 【TODO】第一百零八節: 按鍵控制跑馬燈的啟動和暫停和停止
- 【TODO】第一百零九節: 按鍵控制跑馬燈的方向
- 【TODO】第一百一十節: 按鍵控制跑馬燈的速度
- 第一百一十一節: 工業自動化設備的開關信號的運動控制
- 【TODO】第一百一十二節: 數碼管顯示的基礎知識
- 【TODO】第一百一十三節: 動態掃描的數碼管顯示數字
- 【TODO】第一百一十四節: 動態掃描的數碼管顯示小數點
- 【TODO】第一百一十五節: 按鍵控制數碼管的秒表
- 【TODO】第一百一十六節: 按鍵控制數碼管的倒計時
- 【TODO】第一百一十七節: 按鍵切換數碼管窗口來設置參數
- 【TODO】第一百一十八節: 按鍵讓某位數碼管閃爍跳動來設置參數
- 【TODO】第一百一十九節: 一個完整的人機界面的程序框架的脈絡
- 【TODO】第一百二十節: 按鍵切換窗口切換局部來設置參數
- 【TODO】第一百二十一節: 可調參數的數碼管倒計時
- 【TODO】第一百二十二節: 利用定時中斷做的“時分秒”數顯時鐘
- 【TODO】第一百二十三節: 一種能省去一個lock自鎖變量的按鍵驅動程序
- 【TODO】第一百二十四節: 數顯儀表盤顯示“速度、方向、計數器”的跑馬燈
- 【TODO】第一百二十五節: “雙線”的肢體接觸通信
- 【TODO】第一百二十六節: “單線”的肢體接觸通信
- 【TODO】第一百二十七節: 單片機串口接收數據的機制
- 【TODO】第一百二十八節: 接收“固定協議”的串口程序框架
- 【TODO】第一百二十九節: 接收帶“動態密匙”與“累加和”校驗數據的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十節: 接收帶“動態密匙”與“異或”校驗數據的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十一節: 靈活切換各種不同大小“接收內存”的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十二節:“轉發、透傳、多種協議并存”的雙緩存串口程序框架
- 【TODO】第一百三十三節:常用的三種串口發送函數
- 【TODO】第一百三十四節:“應用層半雙工”雙機串口通訊的程序框架