數制,又稱計數系統,是一種采用固定符號和統一規則來表征數值的方法。每種數制都包含兩個核心元素:基數和位值。
基數:指的是數制中用于表示數值的符號數量。舉例來說,二進制的基數是2;而十進制的基數則是10。
位值:在數制中,特定位置上的1所代表的數值大小(即其位置的重要性)。以十進制數123為例,1的位值是100,2的位值是10,3的位值是1。在二進制數1011中,從左至右第一個1的位值是8,0的位值是4,第二個1的位值是2,第三個1的位值是1。
在PLC(可編程邏輯控制器)中,常用的數制包括:十進制、二進制、十六進制和八進制等。此外,BCD碼和ASCII碼也在特定場合被使用。
十進制(Decimal System):如1234可以表示為1*10^3+2*10^2+3*10^1+4*10^0,它基于逢十進一的規則,基數為10,數字范圍是0-9。每位上的數字乘以基數(10)的N次方,N代表該數字所處的位數。
二進制(Binary System):如1101等于1*2^3+1*2^2+0*2^1+1*2^0=13,它基于逢二進一的規則,基數為2,只包含0和1兩個數字。從高位到低位,每位的權重分別為8, 4, 2, 1,因此二進制也被稱為8421碼。對于帶符號的數,Zui高位用于表示正負,0代表正數,1代表負數。正數使用原碼表示,而負數則使用補碼形式存儲,即原碼取反后加1。
十六進制(Hexadecimal System):基于逢16進1的計數方式。使用0-9和A-F(或a-f)來表示數值,其中A到F代表10到15。
八進制(Octal System):基于逢八進一的計數方式,數字范圍是0-7。在PLC中,它常用于地址編碼,而在數據運算中則較少使用。
BCD碼(Binary-Coded Decimal):使用4位二進制數來表示一個十進制數中的0到9。時鐘通常采用BCD碼進行存儲。
ASCII(American Standard Code for Information Interchange):是美國信息交換標準代碼,基于拉丁字母的一套電腦編碼系統,用于顯示現代英語和其他西歐語言。它是目前Zui廣泛使用的系統,等同于guojibiaozhunISO/IEC 646。由于PLC中的數據只能以0和1的形式存儲,對于字母和特殊符號,需要一套轉換規則,ASCII編碼就是為此而設計的。
浮點數(Floating-point Number):也稱為實數或REAL,用于在計算機中近似表示任意實數。它由一個整數或定點數(尾數)和一個基數(通常是2)的整數次冪相乘得到。在二進制科學表示法中,浮點數由符號位、階碼(N)和尾數(M)組成。對于float型數據,其二進制表示有32位,其中符號位占1位,階碼占8位,尾數占23位。符號位0表示正數,1表示負數。階碼采用移碼表示,對于float型數據,偏置量為127。尾數則代表有效數字位,由于規定尾數的整數部分恒為1,因此在實際存儲時省略這個1。例如,float型數據125.5轉換為標準浮點格式后,其二進制表示為:0 10000101 11110110000000000000000。
進制間的轉換技巧在PLC編程中至關重要,接下來我們詳細探討這些轉換過程:
十進制轉換為二進制
方法簡述:采用“除以2取余數”的策略,將十進制數不斷除以2,每次的余數即為二進制位上的數,直至商為0。(具體步驟如圖示)
二進制轉換為十進制
方法簡述:通過“權值相加”法,將二進制數每位上的數字乘以相應的2的冪次方,然后將這些結果相加,即可得到十進制數。(具體步驟如圖示)
二進制轉換為八進制
方法簡述:將每連續的3位二進制數看作一個整體,進行權值相加,得到對應的八進制數。若二進制數位數不足3的倍數,則在左側補零至滿足條件。(具體步驟如圖示)
八進制轉換為二進制
方法簡述:將八進制數的每一位轉換為對應的3位二進制數,若某一位不足3位,則在左側補零。(具體步驟如圖示)
二進制轉換為十六進制
方法簡述:與二進制轉八進制類似,但這次是每連續的4位二進制數轉換為一位十六進制數。同樣地,若二進制數位數不足4的倍數,則在左側補零。(具體步驟如圖示)
十六進制轉換為二進制
方法簡述:將十六進制數的每一位轉換為對應的4位二進制數,若某一位不足4位,則在左側補零。(具體步驟如圖示)
十進制轉換為八進制或十六進制
方法概述:
間接法:首先將十進制數轉換為二進制數,然后再將二進制數轉換為八進制或十六進制。
直接法:直接將十進制數除以8或16取余數,直至商為0,得到的余數序列即為所需的八進制或十六進制數。(具體步驟如圖示)
八進制或十六進制轉換為十進制
方法簡述:與二進制轉十進制類似,將八進制或十六進制數每位上的數字乘以相應的權值(8的冪次方或16的冪次方),然后將這些結果相加,即可得到十進制數。(具體步驟如圖示)
BCD碼轉換為十進制
方法簡述:由于BCD碼使用四位二進制表示一位十進制數,轉換時可將四位二進制組合視為一個整體,直接轉換為對應的十進制數。
以上內容旨在幫助初學者理解PLC中不同進制間的轉換原理和方法,實際操作時可以利用計算機上的相關計算器工具進行快速計算。
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