第02章 微机接口技术2
微机原理与接口技术课后习题答案
微机原理与接口技术习题参考答案第一章（p20）1、参考答案：冯•诺伊曼计算机的设计思想（EDVAC方案：存储程序通用电子计算机方案）：①计算机分为计算器、控制器、存储器、输入和输出装置五个部分；②计算机内采用二进制；③将程序存储在计算机内，简称“程序存储”。
其中第三点是冯•诺依曼计算机设计的精华，所以人们又把冯•诺依曼原理叫做程序存储原理，即程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器则按程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。
冯•诺伊曼计算机主要以运算器和控制器为中心，结构框图如下图所示。
2、参考答案：微处理器就是中央处理器CPU，是计算机的核心，单独的CPU不能构成计算机系统；微型计算机由微处理器、主存储器、I/O接口（注意：不是I/O设备）组成；而微型计算机系统除了包括微型计算机外，还有系统软件（即操作系统）、应用软件、外存储器和I/O设备等。
微型计算机系统结构如下图所示。
3、答案略，见p6～74、答案略，见图2，或教材图1-35、答案略，见p12~136、参考答案：由于8086微处理器的地址总线的宽度为20位，所以它可寻址220＝1M字节的存储空间；而PentiumII微处理器的地址总线的宽度为36位，所以它可寻址236=64G字节的存储空间。
7、参考答案：①PCI(Peripheral Component Interconnect:外围设备互联)，是Intel公司1992年发布486微处理器时推出的32/64位标准总线，数据传输速率位132MB/s，适用于Pentium微型计算机。
PCI总线是同步且独立于微处理器的具有即插即用(PNP:Plug and play，所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序）的特性.PCI总线允许任何微处理器通过桥接口连接到PCI 总线上。
微型计算机原理与接口技术(第三版)冯博琴主编__课后答案
第1章基础知识部分1.1 计算机中常用的计数制有哪些？解：二进制、八进制、十进制（BCD）、十六进制。
1.2 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。
1.3 完成下列数制的转换。
微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力。
解：（1）166，A6H（2）0.75（3）11111101.01B, FD.4H(4 ) 5B.AH, (10010001.011000100101)BCD1.4 8位和16位二进制数的原码、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码(-128~+127）、（-32768~+32767）反码（-127~+127）、（-32767~+32767）1.5 写出下列真值对应的原码和补码的形式。
（1）X= -1110011B（2）X= -71D（3）X= +1001001B解：（1）原码：11110011 补码：10001101（2）原码：11000111 补码：10111001（3）原码：01001001 补码：010010011.6 写出符号数10110101B的反码和补码。
解：11001010，110010111.7 已知X和Y的真值，求[X+Y]的补码。
（1）X=-1110111B Y=+1011010B（2）X=56D Y= -21D解：（1）11100011（2）001000111.8 已知X= -1101001B，Y= -1010110B，用补码求X-Y的值。
解：111011011.9 请写出下列字符的ASCII码。
4A3-！解：34H，41H，33H，3DH，21H1.10 若给字符4和9的ASCII码加奇校验，应是多少？解：34H，B9H1.11 上题中若加偶校验，结果如何？解：B4H，39H1.12 计算下列表达式。
微机原理和接口技术课后习题和参考答案解析（汇编）
微机原理和接口技术课后习题和参考答案解析（汇编）第一章课后习题1.1 把下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。
① 16.25 ② 35.75 ③ 123.875 ④ 97/1281.2 把下列二进制数转换成十进制数。
① 10101.01 ② 11001.0011 ③ 111.01 ④ 1010.11.3 把下列八进制数转换成十进制数和二进制数。
① 756.07 ② 63.73 ③ 35.6 ④ 323.451.4 把下列十六进制数转换成十进制数。
① A7.8 ② 9AD.BD ③ B7C.8D ④ 1EC1.5 求下列带符号十进制数的8位补码。
① +127 ② －1 ③ －0 ④ -1281.6 求下列带符号十进制数的16位补码。
① +355 ② －11.7 计算机分那几类？各有什么特点？1.8 简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。
1.9 80X86微处理器有几代？各代的名称是什么？1.10 你知道现在的微型机可以配备哪些外部设备？1.11 微型机的运算速度与CPU的工作频率有关吗？1.12 字长与计算机的什么性能有关？习题一参考答案1.1 ① 16.25D=10000.01B=20.2Q=10.4H② 35.75D=100011.11B=43.6Q=23.CH③ 123.875D=1111011.111B=173.7Q=7B.EH④97/128D=64/123+32/128+1/128=0.1100001B=0.604Q=0.C2H1.2 ① 10101.01B=21.25D ② 11001.0011B=25.1875D③ 111.01B=7.25D ④ 1010.1B=10.5D1.3 ① 756.07Q=111101110.000111B=494.109D ②63.73Q=110011.111011B=51.922D③ 35.6Q=11101.110B=29.75D ④323.45Q=11010011.100101B=211.578D1.4 ① A7.8H=167.5D ② 9AD.BDH=2477.738D③ B7C.8D=2940.551D ④ 1ECH=492D1.5 ① [+127]补=01111111 ② [－1]补= 11111111③ [－0]补=00000000 ④[-128]补=100000001.6 ① [+355]补= 0000000101100011 ② [－1]补= 1111 1111 1111 11111.7 答：传统上分为三类：大型主机、小型机、微型机。
精品课件-微机接口技术及其应用-第2章
总线是若干互连信号线的集合，是连接计算机各部件或计 算机之间的一条公共信息通道。它是构成系统的插件间、插件 的片间或系统间的标准信息通路。总线的性能好坏直接影响计 算机系统的工作效率、可靠性、可扩展性以及可维护性等多项 功能。因此，总线也是众多计算机厂家竞争的对象。
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采用总线结构有如下优点： (1) 简化软/硬件的系统设计。系统采用总线结构，使硬 件设计者只需按总线的规范来设计各种插件板，而不必考虑其 他因素。这样设计出的插件板具有互换性与通用性，便于大批 量生产。各厂家可以生产出有自己特色的插件，使产品更有竞 争力。 插件式的硬件结构带来了软件设计的模块化，这有利于节 省软件调试所需的时间，模块化程序可被多用户重复使用。
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3．内总线 内总线又称系统总线，主要用于连接微型计算机系统内插 件、CPU及其支持电路等。
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4．外总线 外总线又称通信总线，用于微型计算机系统之间、微型计 算机系统与其他电子仪器或设备之间的通信。这种总线不是微 型计算机特有的，一般是借用电子工业或其他领域的总线。 内总线和外总线除三总线外，还包括电源线、地线和备用 线(为用户扩展功能用)。片内总线和片间总线没有规定标准。 内总线和外总线根据生产和用户的需要规定了总线标准。
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内总线的规格因所选用的微处理器品种而异，故内总线的 标准较多，如S-100总线、Apple总线、STD总线、MULTIBUS总 线等。通信总线是微型计算机接口与外设、微型计算机系统间 或微型计算机系统与其他系统(如仪器测试系统、控制系统等) 间的通信线。由于这种总线不是微型机系统所特有的，因此往 往借助于电子工业上已有的总线标准，其标准较少，如IEEE488、EIA-RS232C、CAMAC、CENTRONIC等。
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微机接口技术及应用第2章
第 2 章 微机接口技术简介
为解决实际的复杂工程问题,如控制机器人快速、精确 地拾取工件并运送到指定工位,只有微机是远远不够的,需要 建立一套完整的微型计算机系统才能解决问题。总体而言, 微机应用系统包含硬件系统和软件系统两部分,基本组成如 图 2.1 所示。
第 2 章 微机接口技术简介
图 2.1 微机系统的基本组成
需要指出,单独对微机而言,系统的工作过程就是不断地 取指令、分析指令、执行指令的过程,其基本工作原理仍然 是冯·诺依曼先生提出的“存储程序和程序控制”的设计思 想:将编好的程序和原始数据,输入并存储在计算机的内存储 器中(即“存储程序”);计算机按照程序逐条取出指令加以分 析,并执行指令规定的操作(即“程序控制”)。图 2.3 给出了 微机应用系统的工作流程图,注意区分数据信号流和控制信 号流的不同。
从框图中可以看出,微机应用系统的工作过程可简单描 述为:微机应用系统通过传感器等输入设备实时检测系统参 数和状态并通过接口电路输入到存储器中,微处理器按照用 户编写好的存放在存储器中的应用软件进行计算处理,计算 结果经由接口电路传送到电动机等输出设备,最终实现对系 统目标的控1 微处理器的结构与作用 微处理器最基本的功能结构包括:运算器、控制器、寄
存器组及片内总线,各部分在微机系统中起到不同的作用。 图 2.5 是微处理器内部结构的示意图。
第 2 章 微机接口技术简介
图 2.5 微处理器内部结构框图
第 2 章 微机接口技术简介
微处理器各功能结构单元的具体功能如下。 • 运算器:执行运算的部件,在控制信号作用下可完成加、 减、乘、除、与、或、非、异或以及移位等运算工作,故又 称为算术逻辑单元。 • 寄存器组:功能是加快运算和处理速度、暂存参加运算 的数据或运算的中间结果,是微处理器中十分重要的部分。 • 片内总线:微处理器内部各部分之间的数据传输通道, 且为双向的。 • 控制器:整个微处理器的控制指挥中心。
微机接口技术
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5．设备选择功能 微机系统中一般带有多个外设，而CPU在同— 时间里只能与一台外设交换信息，这就要对接口进 行选择，即所谓片选。而接口内还有若干不同的端 口，CPU要与它们进行交互，还要进行片内的端口 寻址，因此需要I/O端口地址译码电路。
通常，用CPU发送到ABUS的地址信号中的若干高位 地址用于芯片选择(广义地说就是外设选择)，若干 低位地址进行芯片内部端口的选择，以选定与CPU 交换信息的外设。
1. 程序控制方式： 分为无条件传送方式和条件传送方式两类。 ①无条件传送方式(同步方式) 本传送方式所需的条件就是：CPU与外设准 确同步；外设和CPU始终是准备好的。 这是一种最简单的输入／输出控制方式， CPU直接执行程序中的I/O指令来实现数据传 送。一般只需要数据端口。 ②查询方式(条件传送方式)： 由CPU通过I/O指令询问指定设备的当前状态 。进而决定是否进行数据传输的一种方式。程 序查询方式流程可描述如下： 14
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2.独立编址 这种方式是接口中的端口单独编址而不占用 存储空间，大型计算机通常采用这种方式。有些 微机，如IBM-PC系列也采用这种方式。 这种方式的优点： ①专门的I／O指令对端口操作，可读性好， 指令短，执行速度快。 ②端口单独编址，不会与存储器地址相互混 淆。
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三、独立编址方式的端口访问 通过I/O指令访问I/O端口 在汇编语言中有I/O指令。用于I/O端口与累加 器(AX、AL)之间的数据传送。 在I／O指令中有单字节地址或双字节地址寻址 方式。用单字节作为端口地址，则最多可访问 256(0~0FFH)个端口。若用双字节地址作为端口地 址，则最多可寻址216＝64K个端口。 系统主板上的I／O端口，采用单字节地址。在 I／O扩展槽上的接口控制卡上，采用双字节地址。 I/O指令格式为； 输入 IN AX/AL，PORT/DX 输出 OUT PORT/DX，AX/AL 这里，PORT是一个8位的字节地址。
32位微机接口02
溢出标志OF（Overflow Flag）
有符号数加减结果有溢出，则OF＝1；否则 OF＝0 针对有符号整数，判断加减结果是否超出表 达范围
N个二进制位表达有符号整数的范围： －2N－1～2N－1-1 8位：－128～＋127 16位：－32768～＋32767 32位：－231～＋231－1
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
状态标志：记录指令执行结果的辅助信息 控制标志：方向标志DF，仅用于串操作指令 系统标志：控制操作系统或核心管理程序的操 作方式
示意图
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
1. 状态标志
最基本的标志，有6个 用来记录指令执行结果的辅助信息 加减运算和逻辑运算指令是主要设置它们 其他有些指令的执行也会相应地设置它们 处理器主要使用其中5个构成各种条件，分 支指令判断这些条件实现程序分支
对应用人员不可见、不能直接控制的寄存器
可编程（Programmable）寄存器
具有引用名称、供编程使用 通用寄存器 数量较多、使用频度较高，具有多种用途 专用寄存器 只用于特定目的
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
3. 指令处理单元
处理器的控制单元，它控制指令的执行和信 息的传输 指令执行的过程
控制总线
通用 寄存器组
地址 寄存器组
地址总线
内部数据总线
数据总线
暂存器
累加器
ALU
1. 算术逻辑单元 2. 寄存器 3. 指令处理单元
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
1. 算术逻辑单元ALU
NEW02_第二章_微处理器_part2
微机原理与接口
Pentium性能简介
Pentium通往外部存储器的数据总线为64位， CPU内部主要寄存器的宽度仍然为32位，那么 Pentium、Pentium（P54C）应该是32位微处理器 。外部64位数据总线（D63-D0）每次可同时传输8 字节的二进制信息，若选用主总线时钟频率66MHz 计算，即存储器总线的时钟频率也为66MHz，则 Pentium与主存储器交换数据的速率可为528MB/S 。
微机原理与接口
Pentium CPU原理结构图
微机原理与接口
2.6.1 Pentium的原理结构
二、原理结构 在Pentium CPU中，总线接口部件实现 CPU与系统总线之间的连接，其中包括64位 双向的数据线、32位地址线和所有的控制信 号线，具有锁存与缓冲等功能，总线接口部 件实现CPU与外设之间的信息交换，并产生 相应的各类总线周期。
··· ·· ··
微机原理与接口
从上述程序可以看出，许多分支转移指令 转向每个分支的机会不是均等的，而且大多数 分支转移指令排列在循环程序段中，除了一次 跳出循环体之外，其余转移的目标地址均在循 环体内。因此，分支转移指令的转移目标地址 是可以预测的，预测的依据就是前一次转移目 标地址的状况，即根据历史状态预测下一次转 移的目标地址。预测的准确率不可能为100%， 但是对于某些转移指令预测的准确率却非常高。
U、V流水线中整数指令流水线均由5段组成。分别 为预取指令（PF）、指令译码（D1）、地址生成（ D2）、指令执行（EX）和结果写回（WB）。
由于采用了指令流水线作业，每条指令流水线可以 在1个时钟周期内执行一条指令。因此，最佳情况 下一个时钟周期内可以执行两条整数指令。
微机原理与接口
2微机接口技术
主要内容：
➢I/O接口的一般结构和组成 ➢I/O端口编址方式 ➢三种数据传送的控制方式
3.1 微机接口基本概念
I/O接口电路是计算机和外设之间传输信息的部 件，每个外设都要通过相应的接口和主机系统相连。
3.1.1 CPU与接口之间传送的信息
计算机的输入/输出要由相应的设备来完成，即是输入/输出设备。
“端口”又称“I/O端口”或“外设端口”
CPU与外设间的数据输入/输出、联络、控制等操作， 都是通过对相应端口的读/写操作，一 台外设可有几个相邻的端口地址。
2. I/O端口编址方式
在微机中，CPU对外设的读、写是通过对外设 接口中相应端口的读、写来实现的，CPU用相 应的读写指令来对端口进行读或写。因此，对 这些端口必须指定相应的地址码，这就是I/O 端口的编址。
数据端口寄存器
控制端口寄存器
数据端口寄存器
1.端口
I/O 接 口 通 常 设 置 有 若 干 个 寄 存 器 ， 用 来 暂 存 CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息，这些 接口内部的寄存器通常称为端口，分别为数据端口、 状态端口、控制端口。每个端口有一个独立的地址， CPU可通过端口地址来读/写它们。
10.时序控制功能 自身具有时钟发生器，以提供给外设时序。
3.1.3 简单I/O接口的组成
I/O接口是CPU和外设间的连接界面，实现两者之间
的信息传输。
CPU
数据
I/O 数据 接口
外设
在微机系统中，CPU只能通过输入指令(IN)和输出指令
(OUT)与接口交换信息。
一个简单的I/O接口内部包含：数据端口、状态和控制端 口
DMA(Direct Memory Access)方式是指不经过CPU干 预，直接在外设与内存之间进行数据传输的方式。
微机接口技术概述
微机接口技术概述
1.1.3 接口的功能
概括说接口将外设送来的信息，变换成计算机能 接受的信息，并根据CPU的要求对外设进行管理和控 制。
1、数据缓冲及转换功能；
通过寄存器或锁存器实现。 存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口
第 1章
微机接口技术概述
2、设备选择和寻址功能；
接口1 外设1
CPU
接口2
外设2
68458275da转换器adc0809dac0832等微机接口技术概述总线驱动地址译码控制逻辑数据寄存器控制寄存器状态寄存器数据总线控制总线状态总线12121121接口硬件结构接口硬件结构微机接口技术概述核心部分核心部分微机接口技术概述每个接口部件包含一组寄存器cpu与外设进行数据传输时各种信息在接口中进入不同的寄存器一般称这些寄存器为io端口
第 1章
微机接口技术概述
第1章 微机接口技术概述
1.1 微机接口的基本概念 1.2 微机接口的基本结构 1.3 处理器与外设之间的数据传送方式 1.4 输入/输出接口的编址方式
1.5 PC系列机I/O接口地址配置及地址译码
第 1章
微机接口技术概述
1.1 微机接口的基本概念
1.1.1 微型计算机系统结构
数据传送结束否？
N
DMA 结束 典型的 DMA 传送流程图 典型的 DMA 传送流程图
第 1章
微机接口技术概述
1.3.4 I/O处理机（IOP）方式
特点：有专门用来处理输入/输出的协处理器，协处
理器有自己的指令集、寻址能力和独立的DMA通道，
能完成数据的传送、控制及逻辑运算，CPU能与I/O
处理机并行工作；
IOR / IOW确定地址总线上的地址是访问内
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伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路2
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路2
伺服驱动器编码器脉冲差分输出电路1
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲差分输出电路1
伺服驱动器编码器脉冲差分输出电路3
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲差分输出电路2
伺服驱动器模拟输出电路
微机接口技术
伺服驱动器模拟输出电路
微机接口技术
问
题
课 间
休
息
微机接口技术
下
课
微机接口技术
FX3N源型输出电路
微机接口技术
FX3U源型输出电路
SM322输出电路
微机接口技术
SM322输出电路（源型）
差动接线电路电路1
微机接口技术
2.1 传感器接口电路
差动接线电路电路1
差动接线电路电路2
微机接口技术
差动接线电路电路2
差动接线电路电路2
微机接口技术
差动接线电路电路2
AM26LS31
目录
微机接口技术
第二章 微机接口技术2
2.1 传感器接口电路 2.2 PLC输入输出接口电路 输入输出接口电路 2.3 伺服驱动器接口电路
接近开关NPN-NO 接近开关
微机接口技术
接近开关NPN常开
接近开关NPN-NC 接近开关
微机接口技术
接近开关NPN常闭 图2.1
接近开关PNP-NO 接近开关
微机接口技术
FX3N漏型输入电路2
SM321输入电路 输入电路1 输入电路
微机接口技术
SM321输入电路1（漏型-NPN）
NPN集电极开路输出和PLC的连接
微机接口技术
NPN集电极开路输出和PLC的连接
源型输入电路
微机接口技术
源型输入电路（公共端接正极）
FX3N源型输入电路1
微机接口技术
FX3U源型输入电路1（公共端接正极）
伺服驱动器开关量输入内部电路
微机接口技术
伺服驱动器开关量输入内部电路
伺服驱动器开关量输入外部电路
微机接口技术
伺服驱动器开关量输入外部电路
伺服驱动器开关量输入内外部电路
微机接口技术
伺服驱动器开关量输入内外部电路
伺服驱动器开关量输出内部电路
微机接口技术
伺服驱动器开关量输出内部电路
伺服驱动器开关量输出外部电路
微机接口技术
接近开关PNP常开
接近开关PNP-NC 接近开关
微机接口技术
接近开关PNP常闭
NPN和PNP输出电路的形式
微机接口技术
NPN和PNP输出电路的形式
漏型输入电路
微机接口技术
漏型输入电路（公共端接负极）
FX3N漏型输入电路1
微机接口技术
FX3N漏型输入电路1（公共端接负极）
FX3N漏型输入电路2
微机接口技术
伺服驱动器开关量输出外部电路
伺服驱动器开关量输出内外部电路1
微机接口技术
伺服驱动器开关量输出内外部电路1
伺服驱动器开关量输出内外部电路2
微机接口技术
伺服驱动器开关量输出内外部电路2
伺服驱动器单端脉冲输入电路1
微机接口技术
伺服驱动器单端脉冲输入电路1
伺服驱动器单端脉冲输入电路2
微机接口技术
伺服驱动器单端脉冲输入电路2
伺服驱动器差分脉冲输入电路1
微机接口技术
伺服驱动器差分脉冲输入电路1
伺服驱动器差分脉冲输入电路2
微机接口技术
伺服驱动器差分脉冲输入电路2
没，脉冲信号输出内部电路
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲输出内部电路
伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路1
微机接口技术
伺服驱动器编码器脉冲单端输出电路1
微机接口技术
伺服驱动器电源电路1
伺服驱动器电源电路2
微机接口技术
伺服驱动器电源电路2
伺服驱动器电机电路
微机接口技术
伺服驱动器电机电路
伺服驱动器电机编码器电路
微机接口技术
伺服驱动器电机编码器电路
伺服驱动器控制连接电路
微机接口技术
伺服驱动器控制连接电路
伺服驱动器总内部电路
微机接口技术
伺服驱动器总内部电路
FX3N源型输入电路2
微机接口技术
FX3U源型输入电路2（针对外部回路）
SM321输入电路 输入电路2 输入电路
微机接口技术
SM321输入电路2（源型-PNP）
PNP集电极开路输出和PLC的连接
微机接口技术
PNP集电极开路输出和PLC的连接
FX3N漏型输出电路
微机接口技术
FX3U漏型输出电路（针对内部回路）
微机接口技术
差动输出AM26LS31电路
AM26LS32
微机接口技术
差动接收AM26LS32电路
NPN开集电极输出编码器
微机接口技术
NPN开集电极输出编码器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
接近开关PNP-NC 接近开关
微机接口技术
PNP开集电极输出编码器
伺服驱动器外部连接电路
微机接口技术
伺服驱动器外部连接电路
伺服驱动器电源电路1