微机原理与接口技术第11章
微机原理总目录
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14.2 PC/XT硬件结构 14.3 总线技术
※
◆实验指南
※
15.1 《微机原理与接口技术》课程上机简介
15.2 汇编语言上机指导
※
4.4
4.5 4.6
程序的段结构
地址表达式 宏定义与宏调用
※
※
◆汇编语言程序设计
※ 5.1
汇编语言软件开发步骤及输入/输出问题 顺序程序设计 分支程序设计
※ 5.2
※ 5.3
※ 5.4
循环程序设计
专题应用程序设计
※ 5.5
◆8086微处理器结构
※
6.1 6.2 6.3
8086微处理器工作模式与引脚功能 系统组成 8086的总线操作与时序
※
※
※
◆ 并行接口芯片8255A
※
10.1
10.2 10.3 10.4
8255A概述
8255A的控制字 8255A的工作方式 8255A的编程
※
※
※
◆串行通信
※
11.1
11.2 11.3
串行通信概述
RS-232C串行接口标准 异步通信接口芯片8250
※
※
◆ DMA 控 制 器 8237A
※
12.1 12.2 12.3
1微机原理与接口技术王丰王兴宝编著目录第一章基础知识第二章微型机算机的组成机工作原理第三章指令系统第四章masm伪指令系统第五章汇编语言程序设计第六章8086微处理器结构第七章半导体存储器第八章输入输出技术第九章中断第十章并行接口芯片8255a第十一章串行通信第十二章dma控制器8237a第十三章其他常用接口第十四章pc机系统结构及总线技术第十五章实验指南基础知识11数制12码制13常用数字逻辑器件微型机算机的组成机工作原理21微型机算机的组成机工作原理22pc机的编程结构指令系统
微机系统及其接口设计原理 课后习题
第二章、练习
1． 8086 CPU由哪两部分组成？它们的主要功能 是什么？8086与8088的主要区别是什么？
8086/8088微处理器的内部组成结构按照功能可分成
总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)和指令执行部件 EU（Execution Unit）两大部分。 BIU的主要作用是实现CPU对外部三总线的控制并 与外部进行数据交换。具体的操作主要是根据指令 的要求合成20位的地址信号及产生与外部总线数据 传输需要的控制信号时序，最终实现与外部的数据 交换。
2． 8086/8088 CPU内部有哪些 寄存器？其主要作用是什么？
通用寄存器：AX，BX，CX，DX
AX（AH+AL）：累加器（Accumulator）。是寄存器中
最忙的一个。大多数的算术和逻辑运算以及输入/输 出都必须经由它进行。 BX（BH+BL）：基地址寄存器（Base）。在间接寻址 中作为偏移地址寄存器；在基址寻址中作为基地址寄 存器。 CX（CH+CL）：计数寄存器（Count）。在块传送和 循环等指令中固定的充当计数器。 DX（DH+DL）：数据寄存器（Data）。在乘除法指 令中固定充当辅助的操作数寄存器；在输入/输出指 令中固定作为外设口地址寄存器。
3．试述8086/8088 CPU中的SP， BP，SI，DI有何种特殊用途。
SP：堆栈指针（Stack Pointer）。 固定配合SS来指定
（寻址）内存中的堆栈区栈顶的当前偏移地址。当 执行完入栈/出栈指令后，SP的值会自动减2/加2。 其值将始终指向栈顶位置。 BP：基数指针（Base Pointer）。 用于提供多种寻址 方式中的偏移地址或基地址，还用于配合SS提供堆 栈区的非栈顶单元偏移地址。
微机原理及接口技术重点及例题
第一章思考题与习题：1．什么叫微处理器、微机？微机系统包含哪些部分？2 ．为什么计算机使用二进制计数制？3．CPU 在内部结构上由哪几部分组成？4 ．十六进制的基数或底数是。
5．将下列十进制数分别转换成十六进制、二进制、八进制数：563 6571 234 1286 ．将下列十进制小数转换成十六进制数（精确到小数点后4 位数）：0.359 0.30584 0.9563 0.1257．将1983.31510转换成十六进制数和二进制数。
8．将下列二进制数转换成十进制数、十六进制数和八进制数：（1）101011101.11011 （2 ）11100011001.011 （3 ）1011010101.00010100111 9．将下列十六进制数转换成十进制数和二进制数：AB7.E2 5C8.11FF DB32.64E10．判断下列带符号数的正负，并求出其绝对值（负数为补码）：10101100；01110001；11111111；10000001。
11．写出下列十进制数的原码、反码和补码（设字长为8 位）：+64 -64 +127 -128 3/5 -23/12712．已知下列补码，求真值X ：（1）[X]补=1000 0000（2 ）[X]补=1111 1111（3 ）[-X]补=1011011113．将下列各数转换成BCD 码：30D，127D，23D，010011101B，7FH14．用8421 BCD 码进行下列运算：43+99 45+19 15+3615．已知X =+25，Y =+33，X = -25，Y = -33，试求下列各式的值，并用其对应的真值进行验证：1 12 2（1）[X +Y ]补1 1（2 ）[X -Y ]补1 2（3 ）[X -Y ]补1 1（4 ）[X -Y ]补2 2（5 ）[X +Y ]补1 2（6 ）[X +Y ]补2 216．当两个正数相加时，补码溢出意味着什么？两个负数相加能产生溢出吗？试举例说明。
微机原理及接口技术概述
数据总线DB
控制总线CB
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 MS-DOS
汇编程序
文本编辑程序
MASM和LINK
调试程序
DEBUG.EXE
1.3 IBM PC系列机系统
16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU
IBM PC机 IBM PC/XT机 IBM PC/AT机
（1）数—用来直接表征量的多少，它们有大小之分，可进行各种数学 运算。 （2）码—用来指代某个事物或事物的状态属性。计算机对码主要是做 管理、编辑、判断、检索、转换、存储及传输等工作。
1.4.1 计算机中的数
在讨论计算机中的数时，需要说明几个基本概念:
(1)进位计数制---即采用进位的计数方法。采用这种计数方法后人们可以用有限的数 码符号来表示无穷大或无穷小的数。在计算机领域，常用的进位计数制有二进制、十进 制、八进制和十六进制（因本课程不使用八进制数据，故以下从略）。例如，二进制中 有两个数码符号，即0和1,执行逢2进1的运算规则；十进制中有10个数码符号0-9，执行 逢10进1的运算规则；十六进制中有16个数码符号0一9及A一F，执行逢16进1的运算规则。 注意，在十六进制中，数码A表示十进制的10，但决不能记作10，因为1和0是两个十六 进制符号。 (2)基数---某种进位计数制中所包含的数码个数就是该数制的基数（Base），如二进制 的基数为2，N进制的基数为N。基数体现了该数制中进位和借位的原则：当我们在某个 数位上计够一个基数时需要向前进1；反之，从前一位借1可在后一位上当一个完整的基 数来使用。 (3)权—也称权重（Weight），表示进位计数制中各数位的单位值（可形象地理解为每个 数位的单位“重量”）。权可以用基数幂的形式来表示，例如在十进制数1111.11中， 各个“1”具有不同的权重，从左到右分别为：103、102 、101、100、10-1和10-2。还可进 一步推广到N进制数(1111．11）N，从左到右各数位上的权重分别是：N3、N2、 N1、N0, N-1和N-2。
《微机原理与接口技术》(第四版)周何琴课后习题答案
.第1章绪论作业1.将下列二进制数转换成十进制数。
（1）11001010B=202（2）00111101B=61（3）01001101B=77（4）10100100B=1643.将下列十进制数分别转换为二进制数和十六进制数。
（2）76= 100 1100B =4CH（4）134= 1000 0110B =86H4.求下列十进制数的 BCD码（1）327=11 0010 0111 （BCD码）（2）1256=1 0010 0101 0110 （ BCD码）6.求出下列 10 进制数的原码、反码和补码（2）+85 （4）-85解： 85=0101 0101B原码： +85= 0101 0101B-85= 1101 0101B反码： +85= 0101 0101B-85= 1010 1010B补码： +85= 0101 0101B-85= 1010 1011B10.画出微型计算机的基本结构框图，说明各部分的主要功能是什么？解：微型计算机的基本结构框图如下：微处理器地址总线CPU存储器I/O 接口I/O 总线I/O 设备数据总线控制总线微处理器 CPU：控制微处理器与存储器或 I/O 设备间的数据交换；进行算术和逻辑运算等操作；判定和控制程序流向。
微处理器主要完成：（1）指令控制：从存储器中取指令，指令译码；（2）数据加工：简单的算术逻辑运算；（3）操作控制：在微处理器和存储器或者I/O 之间传送数据；（4）时间控制：程序流向控制。
存储器：用来存放数据和指令。
I/O接口：主机和外设间的桥梁，提供数据缓冲驱动、信号电平转换、信息转换、地址译码、定时控制等各种功能。
I/O 设备：输入原始数据和程序，转换成计算机能识别的信息，送入存储器去等待处理。
输出运算结果。
总线：连接计算机系统中各功能部件的信息通道。
第 2 章 8086CPU 作业2. 8086CPU 内部由哪两部分组成？它们的大致是如何工作的?答：（1）8086CPU 由指令执行部件 EU 和总线接口部件 BIU 两部分组成。
微机原理与接口技术习题答案
第3章8086/8088指令系统与寻址方式习题3．3 8086系统中，设DS=1000H，ES=2000H，SS=1200H，BX=0300H，SI=0200H，BP=0100H，VAR的偏移量为0600H，请指出下列指令的目标操作数的寻址方式，若目标操作数为存储器操作数，计算它们的物理地址。
（1）MOV BX，12 ；目标操作数为寄存器寻址（2）MOV [BX]，12 ；目标操作数为寄存器间址 PA=10300H（3）MOV ES：[SI]，AX ；目标操作数为寄存器间址 PA=20200H（4）MOV VAR，8 ；目标操作数为存储器直接寻址 PA=10600H（5）MOV [BX][SI]，AX ；目标操作数为基址加变址寻址 PA=10500H（6）MOV 6[BP][SI]，AL ；目标操作数为相对的基址加变址寻址 PA=12306H （7）MOV [1000H]，DX ；目标操作数为存储器直接寻址 PA=11000H（8）MOV 6[BX]，CX ；目标操作数为寄存器相对寻址 PA=10306H（9）MOV VAR+5，AX ；目标操作数为存储器直接寻址 PA=10605H3．4 下面这些指令中哪些是正确的？那些是错误的？如果是错误的，请说明原因。
（1）XCHG CS，AX ；错，CS不能参与交换（2）MOV [BX]，[1000] ；错，存储器之不能交换（3）XCHG BX，IP ；错，IP不能参与交换（4）PUSH CS（5）POP CS ；错，不能将数据弹到CS中（6）IN BX，DX ；输入/输出只能通过AL/AX（7）MOV BYTE[BX]，1000 ；1000大于255，不能装入字节单元（8）MOV CS，[1000] ；CS不能作为目标寄存器（9）MOV BX，OFFSET VAR[SI] ；OFFSET只能取变量的偏移地址（10）MOV AX，[SI][DI] ；SI、DI不能成为基址加变址（11）MOV COUNT[BX][SI]，ES：AX ；AX是寄存器，不能加段前缀3．7 设当前 SS=2010H，SP=FE00H，BX=3457H，计算当前栈顶的地址为多少？当执行PUSH BX 指令后，栈顶地址和栈顶2个字节的内容分别是什么？当前栈顶的地址=2FF00H当执行PUSH BX 指令后，栈顶地址=2FEFEH（2FEFEH）=57H（2FEFFH）=34H3．8 设DX=78C5H，CL=5，CF=1，确定下列各条指令执行后，DX和CF中的值。
#微型计算机原理与接口技术答案
P237 2.答：掩膜型ROM中信息是厂家根据用户给定的程序或数
据，对芯片图形掩膜进行两次光刻而写入的，用户对这类芯片 无法进行任何修改。
PROM出厂时，里面没有信息，用户采用一些设备可以将 内容写入PROM，一旦写入，就不能再改变了，即只允许编程 一次。
EPROM可编程固化程序，且在程序固化后可通过紫外光 照擦除，以便重新固化新数据。
2019年5月18日星期六
微机原理与接口技术
第七章作业习题课
杭州电子科技大学自动化学院
2019年5月18日星期六
P302 1. 【答】：当CPU正常运行程序时，由于微处理器内部事件或外设请求，
引起CPU中断正在运行的程序，转去执行请求中断的外设(或内部事件)的中断 服务子程序，中断服务程序执行完毕，再返回被中止的程序，这一过程称为中 断。
2019年5月18日星期六
3.答： CPU与外设通信时，传送的信息主要包括数据信息、 状态信息和控制信息。在接口电路中，这些信息分别进入不同 的寄存器，通常将这些寄存器和它们的控制逻辑统称为I/O端口， CPU可对端口中的信息直接进行读写。在一般的接口电路中都 要设置以下几种端口：
⑴数据端口：用来存放外设送往CPU的数据以及CPU要输 出到外设去的数据。数据端口主要起数据缓冲的作用。
DMA方式：也要利用系统的数据总线、地址总线和控制总 线来传送数据。原先，这些总线是由CPU管理的，但当外设需 要利用DMA方式进行数据传送时，接口电路可以向CPU提出请 求，要求CPU让出对总线的控制权，用DMA控制器来取代CPU， 临时接管总线，控制外设和存储器之间直接进行高速的数据传 送。这种控制器能给出访问内存所需要的地址信息，并能自动 修改地址指针，也能设定和修改传送的字节数，还能向存储器 和外设发出相应的读/写控制信号。在DMA传送结束后，它能释 放总线，把对总线的控制权又交还给CPU。
微机原理与接口技术第1-11章作业答案
第一章：1.1 为什么需要半加器和全加器，它们之间的主要区别是什么?答：无论是全加器还是半加器均能实现两个一位的二进制数相加，得到相加的和和向高位的进位。
半加器不需要考虑来自低位的进位，而全家器需考虑来自低位的进位。
1.2 用补码法写出下列减法的步骤：(1) 1111(2)-1010(2)=?(2)=?(10)=00001111B+11110110B=00000101B=5D(2) 1100(2)-0011(2)=?(2)=?(10)=00001100B+11111101B=00001001B=9D第二章：2.1 ALU是什么部件?它能完成什么运算功能?试画出其符号。
答：ALU是算术逻辑运算单元的简称，该部件既能进行二进制数的四则运算，也能进行布尔代数的逻辑运算。
符号略！2.2 触发器、寄存器及存储器之间有什么关系?请画出这几种器件的符号。
答：触发器能存储一位的二进制信息，是计算机记忆装置的基本单元。
寄存器是由多个触发器构成的，能存储多位二进制信息。
存储器又是由多个寄存器构成的。
器件的符号略！2.4 累加器有何用处?画出其符号。
答：累加器是由多个触发器构成的多位寄存器，作为ALU运算过程的代数和的临时存储处。
累加器不仅能装入及输出数据外，还能使存储其中的数据实现左移或右移。
符号略！2.6 何谓L门及E门?它们在总线结构中有何用处?答：L门即LOAD控制端，是用以使寄存器接受数据输入的控制门；E门即ENABLE控制端，是三态输出门，用以控制寄存器中的数据输出至总线。
有了L门及E门，就可以利用总线结构，从而使信息传递的线路简单化。
2.10 除地线公用外，5根地址线和11根地址线各可选多少个地址?答：5根地址线可选25=32个地址；11根地址线可选211=2048个地址。
2.12 存储地址寄存器(MAR)和存储数据寄存器(MDR)各有何用处?答：MAR和MDR均是存储器的附件。
存储地址寄存器(MAR)是一个可控的缓冲寄存器，具有L门以控制地址的输入，它和存储器的联系是双态的，存储地址寄存器存放的是索要寻找的存储单元的地址。
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二进制数
111 110 101 100 011 010 001 000 7 6 5 4 3 2 1 0
幅度
t0 实际电平 4 量化值 4 编码 100
t1 t2 t3 t 4 t5 t6 t7 t8 t9 5.7 6.4 6.6 6.3 4.2 1.5 0.9 1.2 2 5 6 6 6 4 1 0 1 2 101 110 110 110 100 001 000 001 010
FSR=+5V
0.000 0.312 0.625 0.937 4.687
FSR=+10V
0.000 0.625 1.250 1.875 9.375
三、采样保持器
1、采样过程 将模拟信号转换成 离散信号的过程。
采样器输出端为 脉冲序列X(nD)， 采样率fs=1/ D
X(t)
模拟信号
0 X(nD)
t
二、逐次逼近式A/D转换器基本组成
比较器：对输入 电压与电子砝码 进行比较，并由 控制逻辑决定该 砝码的去留。
Vi
控制逻辑(SAR)： 移位寄存器、数据寄 存器、时序电路及去 留码逻辑电路。
CLK
+ -
控制逻辑 SAR
缓冲器
DAC
输 出 数 据
VR
DAC:产生电子砝码
逐次逼近式A/D转换器原理框图
离散模拟量
t0 0 D
t
采样器
X(t) S X(nD) S(t)
采样脉冲
0
脉冲宽度 t0
S(t)
D
采样周期
t
2、采样保持器
模数转换需要时间，在模数转换时间tc内，若 输入模拟信号比较平坦，由采样过程引入的误差可 以忽略不计。但当输入模拟信号变化速率较高时， 需用采样保持器使输入的模拟信号在转换过程中保 持不变。
三、典型模/数转换器ADC0809 1. 芯片简介 主要功能 分辨率：8位 转换误差：±1/2LSB~±1LSB 转换时间：100 µ S 时钟频率：640KHZ 测量路数：8路 输出：三态缓冲 单一5V供电，对应输入模拟电压范围0~5V
START
CLK
IN7
控制与时序
8路 模拟 开关 SAR 三态 输出 锁存 缓冲 器
Rf = R/2
S1
S2
S3
S4 － Σ +
If
Vo Io R f 2VR R
若d1d2d3d4=1000，Rf=R/2
虚地点
Io
Vo
1 1 1 R 1 1 0 0 0 2.5V 4 8 16 2 2
数模转换器主要性能指标 1、输入数字量 大多为TTL电平，接受自然二进制编码。 2、输出模拟量 多数是电流输出型，例：DAC0832为差动电流输出 （IOUT1+IOUT2=常数），输出要设计I/V转换电路。 3、分辨率 指输入数据发生1LSB变化时所对应的输出模拟量的 变化。与数字量位数n的关系：分辨率=满度值/2n * 分辨率可用位数n表示。 4、转换时间 指从数字量输入到建立稳定的输出电流的时间。有 ns和us级的转换器。
IN7
I/O7
O/I
S/H
A/D
CD4051 S A2 A1 A0 74LS273 4Q 4D 3Q 3D 2Q 2D 1Q 1D CLK D3 D2 D1 D0 译 码 器
IN0
数 据 总 线
I/O0
设锁存器地址：ADPORT 问：实现IN6转换的控制指令？
地址总线
MOV AL,00000110B;实现IN6转换 多路开关CD4051构成 8通道数据采集电路 OUT ADPORT,AL
I/O 接 口
计
算
对
象
I/O 接 口
机
包括A/D和D/A的实时控制系统
１. 传感器：把控制对象的各种参数的物理量用传感器 测量出来，并转换成电信号。 ２. 放大器：把传感器输出的信号(一般为mV或 V) 放大到A/D转换所需的量程范围。
３. 低通滤波器：抑制干扰，提高信噪比。
４. 多路开关：对传感器输出的多路信号进行切换， 用一路装臵进行测量和控制。 例： 8选1双向多路开关CD4051 ADC0809芯片带有多路转换开关。
＋5V
－A +
Vo
MOV MOV OUT INC OUT
DX，320H AL，DATA DX，AL DX DX，AL
VREF DGND
DAC0832与8位数据总线微机的连接图
第二种应用情况： 在多路DAC系统中， 需要同步D/A转换时, 采用双缓冲方式。
AB
DAC1
+ VO1
将要转换的 数据分别打入 各DAC的输入寄 存器，然后由 一个转换命令 同时启动各个 DAC转换。
地址 ③双缓冲方式： Vcc 第一种应用情况： 总线 地址 320H CS 译码 321H 在前一个数据转换 XFER 的同时，CPU将下 WR1 IOUT1 IOWR WR2 IOUT2 一个数据先输入至 AGND 输入寄存器，然后 D7-D0 再在某个时刻启动 DAC0832 D/A转换。 ILE ＋5V
设转换器的位数n=4，相应的电子砝码分别为 2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V。Vi=3V,则转换 过程及结果如下。
次序 试探码 1 2 3 4 1000 1100 1010 1001 D/A 输出 2.5V<Vi 3.75V>Vi 3.125V>Vi 2.8125V<Vi 去留码 本次结果 留 去 去 留 1000 1000 1000 1001
t
例：8位A/D转换器，分层数=28=256.设电压量程：0~5V 量化单位: q=电压量程范围/ 2n =5v/2560.019v=19mv LSB=1时对应的电压值 n可表示A/D转换分辨率
2、编码 编码就是考虑用一种代码将量化得到的数字量表示 出来。编码形式：二进制码、BCD码、ASCII码等。 例：常用的自然二进制码 设满量程为1，输入模拟量与满量程（FSR）相比总 小于1，故用二进制小数形式表示数字量。 小数: N=d12-1+ d22-2 +…+dn2-n
MSB,权最大
LSB,量化单位
*使用时小数点不给出，二进制编码形式为d1d2d3d4等
4位二进制小数码的表示
输入 模拟量 0 1/16FSR 2/16FSR 3/16FSR ： 15/16FSR 二进制 小数 0.0000 0.0001 0.0010 0.0011 0.1111 输出数码 0000 0001 0010 0011 1111 对应电压
27.4克重物的称量过程
次序 1 2 3 4 5 6 加砝码 32 克 16 克 8克 4克 2克 1克 天平指示 超重 欠重 欠重 超重 欠重 平衡 操作 去码 留码 留码 去码 留码 留码 记录 D5=0 D4=1 D3=1 D2=0 D1=1 D0=1
结果为：
M=D5*32+D4*16+D3*8+D2*4+D1*2+D0*1=27（克）
5. 采样保持电路：对模拟信号进行采样并保持以保 证A/D转换的正确性。 * 快变输入信号需要使用采样保持器。
二、采样、量化和编码 处理后得到的几伏量级的模拟信号必须经过采样、 量化和编码的过程才能成为数字量。 1、采样和量化 采样：按相等的时间间隔t从电压信号上截取一个个离 散的电压瞬时值，即时间上的离散化。 量化：将采样的实际值按幅度大小分层的过程。量化 单位越小，一定范围内的电压值被分的层就越多，精 度就越高。
8 8 位 输 入 寄 存 器 IE 8位 DAC 寄存器 8位 D/A 转换器 12
VREF IOUT2
11 I OUT1
Rfb 9
Rfb
IE
3 CS WR1
WR2 XFER 20 10
AGND
Vcc DGND
18 17
DAC0832的内部结构图
2. 芯片的输出电路
V
REF
＋5 V
R
数 字 量 输 入
二、八位D/A转换器DAC0832
1.
芯片介绍
主要技术指标： TTL电平输入 分辨率： 8位 转换时间： 1 S 满量程误差：±1LSB 参考电压： ±10V 单电源： +5V~+15V
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 ILE
13 14 15 16 4 5 6 7 19 1 2
转换误差=2.8125v-3v=-0.1875v 小于量化误差0.3125v(1LSB)
逐次逼近式A/D转换所需的时间： 一个8位转换器完成一次转换大致需要88=64个 时钟周期。
例：ADC0809是8位逐次逼近式A/D转换器，典型工作 时钟频率为640kHz.完成一次转换的时间大约为： tc=64 （1/640 103秒）=100us 若为多通道采集，如8通道，转换时间则是单通 道的8倍。
11.2 D/A转换器 一、数/模转换器的原理(组成）
VR =5V
。
I1
权电阻网络DAC
d1 I2 R 2R
d2
I3
d3 I4 4R
d4
8R
I O d1I1 d 2 I 2 d 3I3 d 4 I 4 VR VR VR VR d1 d 2 d 3 d 4 R 2R 4R 8R 2VR d1 2 1 d 2 2 2 d 3 2 3 d 4 2 4 R
写出启动转 换控制指令。
译 码 CS2 器 CS3
CS1
ILE WR1 CS XFER WR2
XFER
DAC2 ILE WR1 cs XFER WR2
+ VO2
DAC3 ILE WR1 CS XFER WR2 IO/M WR