6、数字系统与编码:二进制运算及十进制编码详解

数字系统与编码:二进制运算及十进制编码详解

1. 二进制减法与补码运算

在二进制减法中,通常不直接进行减法操作。而是先对减数取补码,再将其与被减数相加。具体来说,对减数逐位取反,并在相加时初始进位($c_{in}$)设为 1 而非 0。例如:
- (+4 - +3):
- 被减数 (0100),减数 (0011),减数取补码为 (1100),初始进位 (1),则 (0100 + 1100 + 1 = 10001)。
- (+3 - +4):
- 被减数 (0011),减数 (0100),减数取补码为 (1011),初始进位 (1),则 (0011 + 1011 + 1 = 10011)。

减法中的溢出检测可以通过检查被减数和取补码后的减数的符号,规则与加法相同。也可以观察符号位的进位和借位,不考虑输入和输出的符号,规则同样与加法一致。当尝试对“额外”的负数取反时,在补码过程中加 1 可能会导致溢出,但只要最终结果不超出数值范围,该数仍可用于加减法运算。

2. 补码与无符号二进制数

补码数和相同长度的无符号二进制数使用相同的基本二进制加减法算法,因此计算机或其他数字系统可以使用同一个加法器电路处理这两种类型的数。但结果的解释取决于系统处理的是有符号数(如(-8)到(+7))还是无符号数(如(0)到(15))。

以 4 位二进制数为例,通过重新标记 4 位补码系统的图形表示,可以得到 4 位无符号数的表示。在无符号数系统中,加法操作若使箭头顺时针越过 0 和 15 之间的不连续点,则表示超出范围,此时最高有效位会产生进位;减法操作若使箭头逆时针越过不连续点,则表示超出范围,最高有效位会产生借位。而且,

提供了一个基于51单片机的RFID门禁系统的完整资源文件,包括PCB图、原理图、论文以及源程序。该系统设计由单片机、RFID-RC522频射卡模块、LCD显示、灯控电路、蜂鸣器报警电路、存储模块和按键组成。系统支持通过密码和刷卡两种方式进行门禁控制,灯亮表示开门成功,蜂鸣器响表示开门失败。 资源内容 PCB图:包含系统的PCB设计图,方便用户进行硬件电路的制作和调试。 原理图:详细展示了系统的电路连接和模块布局,帮助用户理解系统的工作原理。 论文:提供了系统的详细设计思路、实现方法以及测试结果,适合学习和研究使用。 源程序:包含系统的全部源代码,用户可以根据需要进行修改和优化。 系统功能 刷卡开门:用户可以通过刷RFID卡进行门禁控制,系统会自动识别卡片并判断是否允许开门。 密码开门:用户可以通过输入预设密码进行门禁控制,系统会验证密码的正确性。 状态显示:系统通过LCD显示屏显示当前状态,如刷卡成功、密码错误等。 灯光提示:灯亮表示开门成功,灯灭表示开门失败或未操作。 蜂鸣器报警:当刷卡或密码输入错误时,蜂鸣器会发出报警声,提示用户操作失败。 适用人群 电子工程、自动化等相关专业的学生和研究人员。 对单片机和RFID技术感兴趣的爱好者。 需要开发类似门禁系统的工程师和开发者。
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