格雷碼(Gray code),又叫 循環二進制碼或 反射二進制碼 數字系統中只能識別0和1,各種數據要轉換為二進制代碼才能進行處理, 格雷碼是一種無權碼,采用編碼方式,典型 格雷碼是一種具有反射特性和循環特性的單步自補碼,它的循環、單步特性消除了隨機取數時出現重大誤差的可能,它的反射、自補特性使得求反非常方便。格雷碼屬于可靠性編碼,是一種錯誤最小化的編碼方式,因為,自然二進制碼可以直接由數/模轉換器轉換成模擬信號,但某些情況,例如從十進制的3轉換成4時二進制碼的每一位都要變,使數字電路產生很大的尖峰電流脈沖。而 格雷碼則沒有這一缺點,它是一種數字排序系統,其中的所有相鄰整數在它們的數字表示中只有一個數字不同。它在任意兩個相鄰的數之間轉換時,只有一個數位發生變化。它大大地減少了由一個狀態到下一個狀態時邏輯的混淆。另外由于數與最小數之間也僅一個數不同,故通常又叫 格雷反射碼或 循環碼。下表為幾種自然二進制碼與 格雷碼的對照表: | 十進制數 | 自然二進制數 | 格雷碼 | | 0 | 0000 | 0000 | | 1 | 0001 | 0001 | | 2 | 0010 | 0011 | | 3 | 0011 | 0010 | | 4 | 0100 | 0110 | | 5 | 0101 | 0111 | | 6 | 0110 | 0101 | | 7 | 0111 | 0100 | | 8 | 1000 | 1100 | | 9 | 1001 | 1101 | | 10 | 1010 | 1111 | | 11 | 1011 | 1110 | | 12 | 1100 | 1010 | | 13 | 1101 | 1011 | | 14 | 1110 | 1001 | | 15 | 1111 | 1000 | 一般的,普通二進制碼與 格雷碼可以按以下方法互相轉換 二進制碼-> 格雷碼(編碼):從最右邊一位起,依次將每一位與左邊一位異或(XOR),作為對應 格雷碼該位的值,最左邊一位不變(相當于左邊是0); 格雷碼-〉二進制碼(解碼):從左邊第二位起,將每位與左邊一位解碼后的值異或,作為該位解碼后的值(最左邊一位依然不變). 數學(計算機)描述: 原碼:p[0~n];格雷碼:c[0~n](n∈N);編碼:c=G(p);解碼:p=F(c);書寫時從左向右標號依次減小. 編碼:c=p XOR p[i+1](i∈N,0≤i≤n-1),c[n]=p[n]; 解碼:p[n]=c[n],p=c XOR p[i+1](i∈N,0≤i≤n-1). Gray Code是由貝爾實驗室的Frank Gray在20世紀40年代提出的(是1880年由法國工程師Jean-Maurice-Emlle Baudot發明的),用來在使用PCM(Pusle Code Modulation)方法傳送訊號時避免出錯,并于1953年3月17日取得美國。由定義可知,Gray Code的編碼方式不是的,這里討論的是的一種。 格雷碼 (英文:Gray Code, Grey Code,又稱作葛萊碼,二進制循環碼)是1880年由法國工程師Jean-Maurice-Emlle Baudot發明的一種編碼,是一種編碼方式,典型格雷碼是一種具有反射特性和循環特性的單步自補碼,它的循環、單步特性消除了隨機取數時出現重大誤差的可能,它的反射、自補特性使得求反非常方便。格雷碼屬于可靠性編碼,是一種錯誤最小化的編碼方式,因為,雖然自然二進制碼可以直接由數/模轉換器轉換成模擬信號,但在某些情況,例如從十進制的3轉換為4時二進制碼的每一位都要變,能使數字電路產生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點,它在相鄰位間轉換時,只有一位產生變化。它大大地減少了由一個狀態到下一個狀態時邏輯的混淆。由于這種編碼相鄰的兩個碼組之間只有一位不同,因而在用于風向的轉角位移量-數字量的轉換中,當風向的轉角位移量發生微小變化(而可能引起數字量發生變化時,格雷碼僅改變一位,這樣與其它編碼同時改變兩位或多位的情況相比更為可靠,即可減少出錯的可能性。 但格雷碼不是權重碼,每一位碼沒有確定的大小,不能直接進行比較大小和算術運算,也不能直接轉換成液位信號,要經過一次碼變換,變成自然二進制碼,再由上位機讀取。解碼的方法是用‘0’和采集來的4位格雷碼的位(第4位)異或,結果保留到4位,再將異或的值和下一位(第3位)相異或,結果保留到3位,再將相異或的值和下一位(第2位)異或,結果保留到2位,依次異或,直到位,依次異或轉換后的值(二進制數)就是格雷碼轉換后自然碼的值. 異或:異或則是按位“異或”,相同為“0”,相異為“1”。例: 異或 結果: 舉例: 如果采集器器采到了格雷碼:1010 就要將它變為自然二進制: 0 與第四位 1 進行異或結果為 1 上面結果1與第三位0異或結果為 1 面結果1與第二位1異或結果為 0 上面結果0與0異或結果為 0 因此最終結果為:1100 這就是二進制碼即十進制 12 當然人看時只需對照表1一下子就知道是12 | 雷碼解碼的Pascal 程序: var x,y,i:longint; begin readln(x); for i:= 30 downto 0 do begin y:=(x and (1 shl i )) xor (( x and (1 shl(i+1))) shr 1); x:=x and not (1 shl i ) or y; end; writeln(x); end. | |