微机原理与接口技术实用教程
微机原理与接口技术实用教程第二版教学设计
微机原理与接口技术实用教程第二版教学设计前言目前，计算机科学技术已经成为现代社会的一项重要技术。
计算机技术的应用已经广泛渗透到各行各业，因此将计算机理论和技术融入教育教学中，已经成为当今时代一项不可或缺的任务。
在计算机科学中，微机原理与接口技术是其中的一个重点课程。
这门课教授了微处理器的功能、原理及其系统接口技术等相关知识，是计算机专业学生必修的核心课程之一。
本文旨在探讨微机原理与接口技术实用教程第二版的教学设计，着重介绍教学目标、教学内容、教学方法和评价与考核方法等方面的内容。
教学目标微机原理与接口技术是一门比较复杂的计算机科学课程，因此需要明确教学目标，从而更好地制定教学计划和教学方法。
在教学过程中，需要达成以下目标：1.理解微处理器的基本原理和内部结构；2.掌握微处理器的指令系统和编程规范；3.理解系统接口技术的原理和实现方法；4.能够应用所学内容进行设计和开发。
教学内容本门课程旨在让学生深入地学习微处理器的各种技术和接口技术，并通过实践和项目的方式促进学生的技能提高。
具体而言，本门课程的教学内容包括：1.微处理器的基本原理和内部结构；2.微处理器的指令系统和编程规范；3.串行接口技术（例如UART、SPI等）；4.并行接口技术（例如GPIO、I2C等）；5.内存系统和总线技术；6.设备和传感器接口技术；7.实验和项目设计。
教学方法为了帮助学生更好地掌握课程内容，本门课程的教学方法包括以下几种：1.面授：面授是本门课程学习的主要方式。
在面授中，将展示课程的核心概念和实用技术，并结合案例进行讲解和探讨。
2.实验：实验是本门课程的重要组成部分。
通过实验，学生将实际操作微处理器，并完成相应的任务。
3.课外阅读：本门课程涉及面广，所需阅读文献较多。
因此，学生需要在课外多读相关文献，加深对所学内容的理解。
评价与考核方法为了确保课程教学效果，需要针对学生的学习情况进行评价和考核。
本门课程的评价和考核方法主要包括以下几种方式：1.课堂作业：针对每次课堂内容，编写相应的作业。
微机原理与接口技术实用教程.ppt
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80286
2.2 80X86微处理器
执行部件EU
总线部件BU
逻
辑 单
指令部件IU
元
地址部件AU
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2.2 80X86微处理器
2. 80386微处理器
80386是Intel公司1985年推出的一种高 性能32位微处理器，80386内部和外部数据总线 都是32位的，地址总线为32位，可寻址4GB。 它是对8086～80286微处理器的彻底改进。其内 部结构由6个逻辑单元组成，可以按实模式、保 护模式以及虚拟8086三种模式对存储器进行访 问。
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2.2 80X86微处理器
2.2.2 编程结构 80X86寄存器的分类
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本 章 需 要 掌 握 的 知 识 点
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2.4 小结
8086的内部结构中各个组成部件的主要功能 8086的编程结构中寄存器的分类、各个寄存器
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2.1 8086/8088微处理器
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2.1 8086/8088微处理器
3.最大方式时序与最小方式时序的区别 （1）控制信号ALE、DEN和DT/ R （2）命令信号 MRDC、MWTC、AMWC 、 IORC
微机原理和接口技术实用教程
控制器
LA
CLK
A
EA
LB
控
CLK
B
制
EB
总
线
LA
CLK
C
EA
LA
CLK
D
EA
数 据 总 线
总线结构 符号图
1.3.5 存储器（Memory） Register
D7D6D5D4D3D2D1D0
A0 译
A1
A2
码
A3
器
16×8 的存储器
1个字节（Byte）=8 bit
…… ……
R0 R1 R2
单元的
Q
CLEAR（清除） 正边沿触发D触发器 负边沿触发D触发器
低电平预置及清 除的D触发器
•JK触发器
J
CLK
K
JKQ
0 0 保持原态
010
101
21 1
翻转
SQ ●
RQ ●
PR JQ
CLK
KQ
CLR
1.3.2 寄存器(Register)
寄存器：是由触发器组成的，可以保存二进制数。
寄存器
缓冲寄存器——用于暂存数据 移位寄存器——能够将其所存数据一位一位
ASCⅡ码： 美国标准通信编码，一般用7bit组合编码来表 示数字 、英文字母、符号等可以打印的字符
（1）汉字国标码
•汉字的表示
1981年国家标准总局公布了GB2312—80，
即《信息交换用汉字编码字符集基本集》，简称GB码。
（2）汉字区位码
将汉字编码GB2312—80中的6763个汉字分为94个区，每个区中 包含94个汉字（位），这样每个汉字所在的区和位就组成了一 个二维数组，这就是区位码。
微机原理与接口技术实用教程05
X86微机原理及接口技术实验教程
（5）反复测试几组数据，验证程序功能。
3. 将十六位二进制数转换为ASCII码表示的十进制数
十六位二进制数的值域为0～65535，最大可转换为五位十进制数。
五位十进制数可表示为：
Di：表示十进制数0～9
将十六位二进制数转换为五位ASCII码表示的十进制数，就是求D1～D4，并将它们转换为ASCII码。自行绘制程序流程图，编写程序可参考例程。例程中源数存放于3500H、3501H中，转换结果存放于3510H～3514H单元中。
AND AX,000FH;取低4位
CMP AL,0AH
JB A2;小于0AH则转A2
ADD AL,07H;在A～FH之间，需多加上7H
A2:ADD AL,30H;转换为相应ASCII码
MOV [DI+0DH],AL;结果存入目标地址
DEC DI
PUSH CX
MOV CL,04H
SHR DX,CL;将十六进制数右移4位
实验程序清单（例程文件名：A2-3.ASM）
SSTACKSEGMENT STACK
DW 64 DUP(?)
SSTACKENDS
CODESEGMENT
ASSUME CS:CODE
START:MOV SI,3500H;源数据地址
MOV DX,[SI]
MOV SI,3515H;目标数据地址
A1:DEC SI
图1.1 语言环境设置界面
图1.2 寄存器设置界面
3. 语言和寄存器选择后，点击新建或按Ctrl+N组合键来新建一个文档，如图1.3所示。默认文件名为Wmd861。
图1.3 新建文件界面
4. 编写实验程序，如图1.4所示，并保存，此时系统会提示输入新的文件名，输完后点击保存。
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1.3 微型计算机的基本组成电路
1.3.1 触发器
触发器：是由基本门电路组成的具有记忆功能的器件
S R
RS触发器
Q
Q
S CLK R
S
Q Q
R
时钟RS触发器
D触发器
D S R
D触发器 D CLK
D
S
Q Q
Q
Q
CLK
R
时钟D触发器
Q
Q
边沿触发的D触发器
D触发器
PRESET（置位）
D CLK
Q Q
CLK
D
Q
D
CLK
Q
Q
Q
CLEAR（清除） 正边沿触发D触发器 负边沿触发D触发器
低电平预置及清 除的D触发器
•JK触发器
J
CLK S Q R Q
● ●
K
J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Q 保持原态 0 1 翻转
PR
J
CLK
Q
Q CLR
K
1.3.2 寄存器(Register)
寄存器：是由触发器组成的，可以保存二进制数。 缓冲寄存器——用于暂存数据 移位寄存器——能够将其所存数据一位一位 地向左或向右移 计数器——一个脉冲到达时，会按二进制数 的规律累计脉冲数 累加器——用以暂存每次在ALU中计算的中 间结果
各位8 4 2 1
一个二进制数按权展开求和就转换成了十进制数 101011B=1×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×20=43D
• 十六进制数（Hexadecimal）
由0、1、2…9、A、B、C、D、E、F十六个数码构成。 基数为16，第i位的权为16i 运算规则：逢十六进一、借一作十六 14AFH=1 十六进制数既可以简化书写，又便于记忆 ×163+4×162+10×161+15×160=5295D •八进制数（Octal） 由0、1、2、…7八个数码构成，基数为8，第i位 的权为8i 运算规则：逢八进一、借一作八
微机原理与接口技术实用教程03PPT课件
disp与寄存器均在指令中给出。 例： MOV AX，5[BP][SI]
06.11.2020
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⑧ 隐含寻址：指令本身隐含了操作数的地址， 例如：字符串操作指令 MOVS, 源操作数由DS：SI寄存器间接寻址， 目的操作数由ES：DI寄存器间接寻址。
以各种类型访问存储器时，存储单元地址的组成：
寄存器之间或寄存器与存储器之间内容交换。
XCHG OPR1，OPR2 ；（OPR1） 例：xchg ax, cx
（OPR2）
06.11.2020
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Ⅳ. 字节转换指令：常用于查表。
格式：XLAT [转换表] 即：XLAT ；(BX+AL)－AL，BX的内容是表的首地 址，AL的内容是表内的序号。采用隐含寻址方式。
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3.2 8086/8088的指令系统
3.2.1 数据传送指令
a，除SAHF外不影响标志位，SAHF是将AH 内容送到 标志寄存器的低8位;
b，不能用CS作为目的操作数; c，源操作数和目的操作数不能同时在存储器中，
即:不能在一条指令中实现数据在存储器中的传送。
06.11.2020
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指令的一般格式：
操作助记符 目的操作数（或其位置），源操作数（或其位置）
dst
src
例如: MOV AX, [SI] MOV AX, ES:[SI]
对应的机器码是8BH,04H 对应的机器码是26H,8BH,04H
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微机原理与接口技术实验指导书(2 译码电路、简单并口、8253实验)
实验一 I/O地址译码一、实验目的掌握I/O地址译码电路的工作原理。
二、实验原理和内容实验电路如图11所示，其中74LS74为D触发器，可直接使用实验台上数字电路实验区的D触发器,74LS138为地址译码器。
译码输出端Y0～Y7在实验台上“I/O地址“输出端引出，每个输出端包含8个地址，Y0：280H～287H，Y1：288H～28FH，……当CPU执行I/ O指令且地址在280H～2BFH范围内，译码器选中，必有一根译码线输出负脉冲。
例如：执行下面两条指令MOV DX，2A0HOUT DX，AL（或IN AL，DX）Y4输出一个负脉冲，执行下面两条指令MOV DX，2A8HOUT DX，AL（或IN AL，DX）Y5输出一个负脉冲。
注意：由于使用PCI卡，命令中的实际端口地址应通过计算来重新确定。
是根据PCI 卡的基址再加上偏移量计算出来的，不同的微机器PCI卡的基址可能不同，需要事先查找出来，查找方法1：使用WINDOWS的设备管理器，查看此PCI卡的属性来获得。
方法2：利用实验台配套的集成开发软件检测出来。
例如：PCI卡的基址为：0D400H.计算公式如下：计算出的地址= 查找出的PCI卡的基址+ 偏移量；（其中：偏移量= 2A0H - 280H 或2A8H –280H）利用这个负脉冲控制L7闪烁发光（亮、灭、亮、灭、……），时间间隔通过软件延时实现。
三、编程提示1、实验电路中D触发器CLK端输入脉冲时，上升沿使Q端输出高电平L7发光，CD端加低电平L7灭。
2、由于TPC卡使用PCI总线，所以分配的IO地址每台微机可能都不同，编程时需要了解当前的微机使用那段IO地址并进行设置，获取方法前面已经介绍。
3、参考程序：ioport equ 0d400h-0280houtport1 equ ioport+2a0houtport2 equ ioport+2a8hstart:mov dx,outport1out dx,alcall delay ;调延时子程序mov dx,outport2out dx,alcall delay ;调延时子程序mov ah,1int 16hje startmov ah,4chint 21hdelay proc near ;延时子程序mov bx,2000lll: mov cx,0ll: loop lldec bxjne lllretdelay endp实验程序应有信息提示，按什么键开始，按什么键退出程序等控制功能。
微机原理与接口技术实用教程
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②寄存器间接寻址：操作数在存储单元中，其有效 由BX﹑SI或DI中的内容给出表示为： (BX)
(SI) (DI) 寄存器BX﹑SI或DI在指令中给出。 例： MOV AX，[SI] EA=
2019/1/25
>>微机原理<<
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⑤ 寄存器相对寻址：操作数在存储器中，其有效地址是
位移量（可8位或者16位）与变址或基址寄存器之和， Disp与寄存器在指令中给出。
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>>微机原理<<
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3.2 8086/8088的指令系统
3.2.1 数据传送指令
a，除SAHF外不影响标志位，SAHF是将AH 内容送到 标志寄存器的低8位; b，不能用CS作为目的操作数; c，源操作数和目的操作数不能同时在存储器中， 即:不能在一条指令中实现数据在存储器中的传送。
方式的结合。
disp与寄存器均在指令中给出。 例： MOV AX，5[BP][SI]
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⑧ 隐含寻址：指令本身隐含了操作数的地址， 例如：字符串操作指令 MOVS, 源操作数由DS：SI寄存器间接寻址， 目的操作数由ES：DI寄存器间接寻址。
以各种类型访问存储器时，存储单元地址的组成：
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指令的一般格式：
操作助记符 目的操作数（或其位置），源操作数（或其位置） dst src
例如:
MOV MOV
AX, [SI] AX, ES:[SI]
对应的机器码是8BH,04H 对应的机器码是26H,8BH,04H
微机原理与接口技术实验指导书
微机原理与接口技术实验指导书《微机原理与接口技术》实验指导书实验一、调试工具debug的采用一．实验目的1．学会采用masmforwindows内置实验环境共享版软件。
2．掌控汇编语言程序的上机过程。
3．自学采用debug程序的各种命令。
4．5．掌握用debug调试自编程序的方法。
二．实验内容1.自学masmforwindows软件2.汇编语言程序的上机过程在masmforwindows集成实验环境的主界面下第一步：页面第二行的“新建”，在程序模板的适当边线输出以下程序（黑体部分），页面第二行的：“留存”，取名为比如说ex11.asm的源程序；datasegmentdatacodenumdb82h，68h，88hsumdb?endssegmentassumecs：code，ds：datastart:movax，datamovds，axmovbx,offsetnummoval,[bx]incbxaddal,[bx]incbxaddal,[bx]movsum,alcodemovah，4chint21hendsendstart第二步：点击第一行的“运行”，在下拉菜单中选择“编译成目标文件（obj）”，再选择“生成可执行文件（exe）”，最后点击“运行”。
程序运行后将自动回到主界面。
如果程序存有错误，则在编程过程中存有错误提示信息（错误行及和错误原因），废止后再留存，重新编译，直到编译成功为止。
第三步：页面第一行的“运转”，在下拉菜单中挑选“debug调试”,步入调试状态。
3.学习使用debugdebug程序就是一种专门为分析和调试汇编语言程序而设计的一种调试工具。
它能够并使程序设计者碰触至机器内部，具备追踪程序执行、观测中间运转结果、表明和修正寄存器或存储单元内容、放入或表明、修正任何文件、顺利完成磁盘读取等多种功能。
经常使用的debug指令存有：（1）单步执行命令t（也叫做追踪命令）格式：t[n]]；(n小于等于6）从cs:ip已经开始执行程序，每继续执行1或（n）条停下。
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；字节运算时，AL×SRC —》AX
；字运算时， AX×SRC —》DX与AX
；无符号数的乘法，其它同上
；符号数除法
；字节运算时：AX÷SRC的商—》AL
；
AX÷SRC的余数—》AH
；字运算时： DX：AX÷SRC的商—》AX
；
DX：AX÷SRC的余数—》DX
；无符号数除法，其它同上
2020/2/15
若 AL&0FH>9 或 AF=1， 则 AL+6AL，1 AF 若 AL&0F0H>90H 或 CF=1， 则 AL+60HAL，1CF
2020/2/15
>>微机原理<<
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(1) 针 对 组 合
BCD 数
② DAS
组合BCD数的减法调整指令，半字节1位BCD 相减，有借位，要减6调整。表示为: 若 AL&0FH>9 或 AF=1，则 AL-6AL，
堆栈:是以后进先出规则保存信息的一种存储机构。
（1）8086中堆栈段地址在SS寄存器中，堆栈当前偏移地 址在SP寄存器中，SP称为堆栈指针。SP的初值代表了堆 栈区的大小，若 SP=0100H，有右图所示：
( 2 ) 堆栈操作方式： 以字为单位进行操作，高字节在高地址， 低字节在低地址。
2020/2/15
方式的结合。
disp与寄存器均在指令中给出。 例： MOV AX，5[BP][SI]
2020/2/15
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⑧ 隐含寻址：指令本身隐含了操作数的地址， 例如：字符串操作指令 MOVS, 源操作数由DS：SI寄存器间接寻址， 目的操作数由ES：DI寄存器间接寻址。
以各种类型访问存储器时，存储单元地址的组成：
ZF=1
：则 AX = BX
ZF=0，CF=0 ：则 AX > BX
ZF=0，CF=1 ：则 AX < BX
b、 作为带符号数时，比较后的大小由SF、ZF和OF决定：
ZF=1
：则 AX = BX
OF 异或 SF = 0 ：则 AX ≥ BX
OF 异或 SF = 1 ：则 AX < BX
2020/2/15
2020/2/15
>>微机原理<<
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指令的一般格式：
操作助记符 目的操作数（或其位置），源操作数（或其位置）
dst
src
例如: MOV AX, [SI] MOV AX, ES:[SI]
对应的机器码是8BH,04H 对应的机器码是26H,8BH,04H
2020/2/15
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3.1 8086的寻址方式（addressing mode）
寄存器之间或寄存器与存储器之间内容交换。
XCHG OPR1，OPR2 ；（OPR1） 例：xchg ax, cx
（OPR2）
2020/2/15
>>微机原理<<
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Ⅳ. 字节转换指令：常用于查表。
格式：XLAT [转换表] 即：XLAT ；(BX+AL)－AL，BX的内容是表的首地 址，AL的内容是表内的序号。采用隐含寻址方式。
中，与指令代码一起存放在存储器的代码段中。
例： MOV MOV MOV
AX，6000H AH，60H AL， 00H
2020/2/15
>>微机原理<<
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②寄存器寻址：操作数放在CPU内部的寄存器中， 可为8位或16位寄存器，由指令给出。
例：MOV AX，BX MOV AH, BH
2020/2/15
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②寄存器间接寻址：操作数在存储单元中，其有效 由BX﹑SI或DI中的内容给出表示为： (BX)
EA= (SI) (DI)
寄存器BX﹑SI或DI在指令中给出。 例： MOV AX，[SI]
2020/2/15
>>微机原理<<
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⑤ 寄存器相对寻址：操作数在存储器中，其有效地址是
位移量（可8位或者16位）与变址或基址寄存器之和， Disp与寄存器在指令中给出。
>>微机原理<<
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注意：
（1）乘法运算后，标志位的使用： CF = OF = 1，说明结果为一个字或双字。 CF = OF = 0，说明结果为一个字节或字，
无符号数时，高字（高字节）全为0； 符号数时，高字（高字节）仅是低字（低字节） 的符号扩展 （2）除法结果的标志位无意义。 （3）除数为0或商溢出时，除法结果无意义，
>>微机原理<<
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③ 直接寻址：操作数放在存储器的数据段（其段地址由
DS中的内容决定）中，其有效地址（偏移地址 直接用偏（位）移量表示在指令中，占2个字节。偏 移量常用disp表示，是有效地址的一部分或全部,
可以8位也可以16位。 例：MOV AX，DS：[0100H]
2020/2/15
>>微机原理<<
功能：将一个字节从一种代码转换成另一种代码。 XLAT指令是通过查表方式来完成翻译功能的，因此，执行 该指令之前，必须建立好一张翻译表，该表的最大容量为 256个字节。
2020/2/15
>>微机原理<<
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2、输入输出指令（I/O指令）
IN A，port OUT port，A
；数据从 port 端口输入到AL或AX ；数据从AL或AX输出到 port 端口
INC DEC
DST DST
； DST+1 ——》DST ； DST-1 ——》DST
例： INC AX ；AX+1 ——》AX
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4、乘法与除法指令 只有一个操作数SRC，且不可以是立即数。
IMUL MUL IDIV
DIV
SRC SRC SRC
SRC
；符号数的乘法
作为无符号数时，CF=1， 则 AX < BX 003AH小于8003H
作为带符号数时，OF 异或 SF = 0，则 AX≥BX 正数大于负数
2020/2/15
>>微机原理<<
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3. 增量减量指令
影响除CF以外的所有状态标志，只有一个操作数DST， 可以是8位也可以是16位操作数。常用来修改计数器的 计数指针。
第3章 80X86的寻址方式 及指令系统
本章要点
80X86系统的各种寻址方式 80X86的指令系统构成 及各类指令的功能和用法
2020/2/15
>>微机原理<<
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定义：
程序:让计算机完成某种操作的命令，所有指令的集合 称为指令系统。
指令用助记符表示，汇编语言程序经过编译连接后，指令 助记符转换为二进制代码，即指令代码，或称为机器码， 可以由CPU执行。指令代码需要事先存放在微机系统的 内部存储器中由CS寄存器中的内容所指定的代码段中。
ADC DST，SRC ； DST《——DST+ SRC+CF
SUB DST，SRC ； DST《——DST- SRC
SBB DST，SRC ； DST《——DST- SRC-CF
NEG DST
； DST《——0-DST，即取补
2020/2/15
>>微机原理<<
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ADD AX，[SI]
; 完成16位数据的加法运算 ；SRC在存储器中 ；DST是CPU中的AX寄存器
并引起溢出中断。
2020/2/15
>>微机原理<<
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5，符号扩展指令 CBW ;将AL中的字节数符号扩展成AX中的字. CWD ;将AX中的字符号扩展成DX与AX中的双字.
扩展时：正数扩0， 负数扩1
已知 AL=85H， BX=0345H，求BX＋AL的和
执行 CBW
；85H是负数，得到 AX=0FF85H
1 AF 若 AL>9FH 或 CF=1， 则 AL-60HAL，
1 CF
2020/2/15
>>微机原理<<
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分离BCD数的加法调整指令，只取低半字节， 其余同组合BCD数。表示为: 若 AL&0FH>9 或 AF=1, 则AL+6AL,
AH+1AH, 1AF ; AFCF, AL&0FHAL (只取低4位)
4、标志传送指令
标志送AH 指令LAHF
AH送标志寄 存器低字节 指令SAHF
标志入栈指 令PUSHF
标志出栈指 令POPF
2020/2/15
>>微机原理<<
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3.2.2 算术运算类指令
1.加法与减法指令 a，影响标志位 b，只能有一个操作数在存储器中 c，目的操作数不能采用立即寻址方法
ADD DST，SRC ； DST《——DST+ SRC
1） A是AL（8位输入输出）或AX（16位输入输出） 2）port 是外设的端口地址，可以是8位立即数表示的直接
地址，也可以用DX寄存器的内容作为端口地址。 例： IN AL，3FH
MOV DX，3FH OUT DX，AX
2020/2/15
>>微机原理<<
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3、地址目标传送指令
LEA
SAHF
PUSHF
例：
SBB CX，DATA1 ; 完成16位数据的减法运算 ；SRC在存储器中 ；DST是CPU中的CX寄存器