二进制编码在单片机原理和应用实例中的应用

单片机的机器码是二进制数，即机器本身只能识别二进制数，所以需对键盘中常用的数、符号进行编码。在日常生活中，编码问题是经常会遇到的。例如：电话号码、房间编号、班级和学号等。这些编码问题的共同特点是采用十进制来为用户、房间、班级和学生等编号，编码位数和用户数的多少有关。例如：一个两位十进制数的编码最多容许100家用户装电话。

在单片机中，由于机器只能识别二进制数，因此必须事先为键盘上所有数字、字母和符号进行二进制编码，以便机器对它们加以识别、存储、处理和传送。和日常生活中的编码问题一样，所需编码的数字、字母和符号越多，二进制数字的位数也越长。

下面介绍几种单片机中常用的编码。

1.BCD（Binary-Coded Decimal）码

BCD码是十进制数的二进制码，BCD码的种类较多，常用的有8421码、2421码、余3码和格雷码等。

8421码是BCD码中的一种，因组成它的4位二进制数码的权为8、4、2、1而得名。8421码是一种采用4位二进制数来代表十进制数码的代码系统。在这个代码系统中，十组4位二进制数分别代表了0～9中的十个数字符号。8421 BCD编码见表1-4。

其中，0000B～1001B为8421的基本代码系统，代表0～9，1010B～1111B为非法码，逢10需再进一个4位二进制数。

大家知道，4位二进制数共有16种组合，其中0000B～1001B为8421的基本代码系统，1010B～1111B未被使用，成为非法码或冗余码。10以上的所有十进制数至少需要二位8421码字（即8位二进制数字）来表示，而且不应出现非法码，否则就不是真正的BCD数。因此BCD数是由BCD码构成的，以二进制数形式出现，逢十进位，但它并不是一个真正的二进制数，因为二进制数是逢二进位的。

例如：十进制数45的BCD码形式为01000101B（即45H），而它的等值二进制数为00101101B（即2DH）。

8421码的主要特点是：

1）简单直观。从高到低各位的权分别为8、4、2、1。(www.xing528.com)

2）不允许出现1010～1111。这六个代码在8421码中是非法码。

3）BCD码可方便地表示一位或多位十进制数，对每位十进制数必须用四位二进制代码表示。

4）BCD编码既具有二进制数的形式，又保持了十进制数的特点，可以作为人机联系的一种中间表示，也可以用它直接进行运算。

表1-4 8421 BCD编码表

2.ASCII码（American Standard Coded for Information Interchange）

由于单片机内部只能识别和处理二进制代码，所以字符必须按照一定的规则用一组二进制编码来表示。常见的ASCII码用7位二进制表示一个字符，它包括10个十进制数字（0～9）、52个英文大写和小写字母（A～Z，a～z）、34个专用符号和32个控制符号，共计128个字符。

ASCII码在单片机中，通常一个字节存放一个字符，一个字节右边的7位表示不同的字符代码，而最左边一位可以作奇偶校验位，用来检查错误，也可以用于西文字元和汉字的区分标志。ASCII字符编码表见附录1。由表中可见，数字和英文字母都是按顺序排列的，只要知道其中一个的二进制代码，不需要查表就可以推导出其他数字或字母的二进制代码。

另外，如果将ASCII码中0～9十个数字的二进制代码去掉最高三位“011”，正好与它们的二进制值相同，这不但使十进制数字进入单片机后易于压缩成4位代码，而且也便于进一步的信息处理。