微机原理与接口技术课件

第1章绪论1-1微型计算机的发展概况

1-1-1计算机的发展：

电子管（ENICA）、晶体管、集成电路、大规模集成电路、巨大规模集成电路1-1-2计算机的分类：

大型机、中型机、小型机、微型机1-1-3微处理器的发展：工艺、速度、指令、处理能力

第一代：Intel4004、Intel8008

第二代：Intel8080、MC6800、Z80、Intel8085

第三代：Intel8086、Z8000、68000、Intel80286

第四代：Intel80386、Z80000、68020、80486、68040

第五代：Pentium586

第六代：PentiumProPentiumIIPentiumIII

第六代后：PentiumIV1-2-1微型计算机的特点和性能指标特点：1、体积小，功耗低2、可靠性高3、系统设计灵活4、性价好

性能指标：1、字长2、存储容量3、指令系统（CISC、RISC）4、运算速度5、系统配置

1-2-2微型计算机的应用1、科学计算2、信息处理3、计算机控制4、智能仪器5、计算机通信6、家用电器7、计算机辅助设计/制造CAD/CAM）和辅助教学（CAI）1-3-1微处理器、微型计算机、微型计算机系统1、微处理器（CPU）

算术逻辑部件（ALU）、寄存器组、控制部件2、微型计算机

CPU、存储器、输入/输出接口、系统总线计算机基本结构和工作原理：3、微型计算机系统

微型计算机+输入/输出设备1-3-2总线1、内部总线：单总线、多总线2、元件级总线：AB、DB、CB3、总线标准：PC、ISA、EISA、MCA4、局部总线：VL(VESA)、PCI1-3-3单片机和单板机1、单片机：在一个硅片上集成CPU、ROM、RAM及一些I/O接口电路。2、单板机：将微处理器、存储器芯片、I/O接口芯片及少量I/O设备装配在一块印制板上。3、多板机：1-3-4系统集成1、单机系统：2、主机处理系统：集中式3、文件共享处理系统：1-3-5计算机中数与字符的编码1-4-1数制及其转换

1、数与数制

2、不同数制之间的转换

3、定点数和浮点数1-4-2数与字符的编码

1、数的编码及运算

2、非数的编码不同数制之间的转换十进制数与二进制数之间的转换十进制与八进制之间的转换十进制与十六进制之间的转换二进制与八进制、十六进制数之间的转换数的编码及运算二进制数的编码及运算无符号整数的编码及运算规则十进制数的编码及运算引言微处理器结构概述微处理器结构限制1、引脚数2、芯片面积3、器件速度16位微处理器基本结构1、引脚功能复用2、单总线、累加器结构3、可控三态电路4、总线分时复用2-18086CPU结构一、8086CPU的内部结构

1、总线接口单元

2、指令执行单元二、寄存器结构

1、通用寄存器组

2、指针和变址寄存器

3、段寄存器

4、指令指针寄存器

5、标志寄存器8086AHALBHBLCHCLDHDLSIDISPBPAXBXCXDX运算暂存器ALU标志寄存器指令执行单元(EU)16位内部总线EU控制电路123456指令队列缓冲器内部暂存器ESSSDSCSIP∑16位总线20位地址总线总线控制逻辑电路8位总线总线接口单元(BIU)通用寄存器组8086CPU内部结构示意图BIUEU1、总线接口单元组成1、段地址寄存器2、指令指针寄存器3、物理地址加法器4、指令队列5、总线控制逻辑功能1、地址形成2、取指令3、指令排队4、读/写操作数5、总线控制2、指令执行单元组成1、算逻部件2、标志寄存器3、寄存器组4、EU控制器功能1、执行指令8086CPU内部寄存器数据寄存器指针与变址寄存器AXAHALSPBXBHBLBPCXCHCLSIDXDHDLDI段寄存器

指令指针与标志寄存器CSIPDSPSWESSS

标志寄存器格式D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0

OFDFIFTFSFZF

AF

PF

CFCF：进位位PF：奇偶校验位AF：辅助进位位ZF：全零标志位SF：符号标志位OF：溢出标志位TF：单步标志位IF；中断标志位DF：方向标志位2-28086CPU的引脚及其功能一、8086/8088CPU在最小模式中引脚定义二、8086/8088CPU在最大模式中引脚定义三、8088与8086CPU的不同之处

小

大一、8086/8088CPU在最小模式中引脚定义AD15-AD0：地址/数据总线A19/S6-A16/S3：地址/状态线BHE/S7：高8位数据总线允许/状态（0）MN/MX：最小/最大工作模式选择（1/0）RD：读选通（0）WR：写选通（0）M/IO：存储器/IO端口控制（1/0）ALE：地址锁存（1）DEN：数据允许（0）DT/R：数据发送/接受（1/0）READY：准备就绪（1）RESET：复位（1）INTR：可屏蔽中断请求（1）INTA：中断响应（0）NMI：非屏蔽中断请求（0-1）TEST：测试（0）HOLD：总线保持请求（1）HLDA：总线保持响应（1）CLK：时钟Vcc，GND：电源二、8086/8088CPU在最大模式中引脚定义S2-S0：总线周期状态LOCK：总线封锁（0）RQ/GT0，RQ/GT1：总线请求信号输入/总线请求允许信号输出QS1，QS0：指令队列状态2-38086存储器组织存储器地址的分段

1、存储器地址的分段

2、物理地址的形成

3、逻辑地址的来源8086存储器的分体结构堆栈的概念2-48086系统配置一、最小模式系统二、最大模式系统物理地址形成过程150段基址0000加法器15020位物理地址190偏移地址段：偏移地址：逻辑地址：物理地址：CLKREADYRESETRDWRIOM/A19～A16ALEAD15～AD0DENRDT/MXMN/8282或8283OE地址STB地址/数据8286或8287OET8086CPU存储器DATABHE地址总线I/O外设DATA数据总线VCCRESVCC8284时钟发生器7/SBHE最小模式下8086系统配置地址/数据INTAMRDCMWTCIORCIORWCALERDT/DEN2S1SCLK8288

总线控制器0S0S1S2SCLKREADYRESETSTB8282A19/S6～A16/S3地址/状态7/SBHEAD15～AD08286TOE18086CPURESMXMN/存储器DATAI/O外设DATA数据总线VCC8284时钟发生器OE地址总线BHE最大模式下8086系统配置RQ/GT0RQ/GT12-58086CPU时序系统的复位和启动最小模式下的总线操作

1、读2、写3、空最大模式下的总线操作

1、读

2、写最小模式下的总线保持最大模式下的总线请求/允许时序：指令周期：总线周期：时钟周期：CLKRESET输入内部RESETBUS总线悬浮驱动输出到无效状态复位时序一个总线周期CLKA19/S6～A16/S3状态输出地址输出数据输入地址，输出BHE1S/BHEAD15～AD0ALEIOM/低为I/O读,高为存储器读RDRDT/DENT1T2T3T48086最小模式读周期时序CLKA19/S6～A16/S3状态输出地址输出数据输入地址，输出BHE7S/BHEAD15～AD0ALEIOM/低为I/O读,高为存储器读WRRDT/DENT1T2T3T4一个总线周期8086最小模式写周期时序CLK2S～A19/S6～A16/S37/SBHEAD15～AD0ALEIORC/MRDCRDT/DEN输入数据D15～D0S7～S3BHE、A19～A16无效T1T2T3T4一个总线周期0S2S～0S2S～0SAD15～AD08086读周期时序(最大模式)CLK2S～地址/状态7S/BHEALEAMWCDENS7～

S3BHEA19～A16无效T1T2T3T4一个总线周期地址/数据输入数据D15～D0(AD15～AD0)AD15～AD0或AIOWCMWTC或IOWC悬浮0S2S～0S2S～0S8086写周期时序(最大模式)T1或T4的下降沿1～2个时钟2个时钟悬浮状态CLKHOLDHLDA地址及数据总线

最小模式总线保持/响应时序总线请求/允许时序(最大模式)3-18086的寻址方式立即寻址方式寄存器寻址方式直接寻址方式寄存器间接寻址方式寄存器相对寻址方式基址变址寻址方式相对基址变址寻址方式其它寻址方式操作数：单、双、无；源、目的；指令中用于确定操作数存放地址的方法寻找和获得操作数、操作数存放地址或指令转移地址的方法数据寻址和指令寻址操作数及操作结果存放的地点：指令的地址码字段中；寄存器中；存储器的数据段、堆栈段或附加数据段中。三种基本寻址方式：立即寻址方式、寄存器寻址方式和存储器寻址方式存储器寻址又包括多种寻址方式立即寻址方式

立即寻址方式寻找的操作数紧跟在指令操作码之后。例：MOVAL，04HMOVAX，1234HMOVAX，0004HMOVAX，0FF02HMOVAX，COUNT（用EQU定义COUNT）寄存器寻址方式

寄存器寻址是指寻找的操作数在某个寄存器中。

例MOVAX，BXMOVCL，AH直接寻址方式直接寻址方式是指寻找的操作数的地址在指令中直接给出直接寻址例：MOVAX，[2000H]MOVAL，[2000H]

段超越前缀例：MOVAX，ES：[2001H]

符号地址例：MOVAX，ADDRMOVAX，[ADDR]*ADDR的定义寄存器间接寻址方式操作数的地址被放在寄存器中例：MOVAX，[BX]MOVBX，[SI]MOVAX，ES：[DI]寄存器相对寻址方式操作数的偏移地址是寄存器的值与一个整数之和例：MOVAX，COUNT[DI]MOVAX，[COUNT+SI]MOVAL，[BX+100H]MOVAX，[DI-6]MOVAX，8[BP]*COUNT：符号名或变量名基址变址寻址方式操作数的偏移地址是两个指定寄存器的值之和例：MOVAX，[BX][SI]MOVAX，[BP][DI]MOVAX，[BP+DI]相对基址变址寻址方式操作数偏移地址是指定寄存器的值与相对偏移量之和例：MOVAX，ADDR[BX][DI]MOVAX，ADDR[BX+SI]MOVAX，[ADDR+BP+SI]MOVAX，[BX+DI-100H]其它

隐含寻址

I/O端口寻址一条指令有几种寻址方式转移类指令寻址3-2指令的机器码表示方法

机器语言指令的编码目的和特点

1、机器语言指令

2、机器语言指令的编码特点机器语言指令代码的编制

1、编码格式说明

2、寄存器间传送指令的编码

3、寄存器与存储器间传送指令的编码

4、立即数寻址指令的编码

5、包含段寄存器的指令的编码

6、段超越前缀指令的编码3-38086的指令系统

数据传送指令

算术运算指令

逻辑运算和移位指令

字符串处理指令

控制转移指令

处理器控制指令

指令的执行时间和软件延时数据传送指令通用数据传送指令MOVPUSHPOPXCHGXLAT字或字节的传送入栈指令出栈指令交换字或字节表转换输入输出指令INOUT输入输出地址目标传送指令LEALDSLES装入有效地址装入数据段寄存器装入附加段寄存器标志传送指令LAHFSAHFPUSHFPOPF标志寄存器低字节装入AHAH内容装入标志寄存器低字节标志寄存器入栈指令出栈，并送入标志寄存器MOVPUSHPOPXCHGXLAFINOUTLEALDSLESLAHFSAHFPUSHFPOPF指令格式：MOV目的，

指令功能：将源操作数传送至目的操作数CSDS、SS、ES通用寄存器AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP立即数存储器数MOV指令入栈出栈指令

入栈指令格式：PUSH源指令功能：将源操作数推入堆栈源：通用寄存器、段寄存器、存储器*非立即数

出栈指令格式：POP目的指令功能：目的：通用寄存器、段寄存器（非CS）、存储器XCHG交换指令指令格式：XCHG目的，源指令功能：交换字或字节操作数：寄存器间、寄存器和存储器间*段寄存器不可XLAT表转换指令

指令格式：XLAT转换表指令功能：表转换例：TABLE：DB03H，05H，08H，0AHDB04H，06H，0BH，12H

MOVAL，3MOVBX，OFFSETTABLEXLATTABLE

输入输出指令IN输入指令指令格式：INAL，PORTINAX，PORTINAX，DXINAL，DXOUT输出指令指令格式：OUTPORT，ALOUTPORT，AXOUTDX，ALOUTDX，AX地址目标传送指令LEA指令格式：LEA目的，源*和MOV区别

LDS指令格式：LDS目的，源

LES标志传送指令LAHF指令格式：LAHF指令功能：PSW（L）送入AHSAHFPUSHF指令格式：PUSHF指令功能：PSW送入栈

POPF算术运算指令加法减法ADDADCINCAAADAA加法带进位加法增量加法的ASCII调整加法的十进制调整SUBSBBDECNEGCMPAASDAS减法带借位减法减量取负比较减法的ASCII调整减法的十进制调整乘法除法MULIMULAAM无符号数乘法整数乘法乘法的ASCII调整DIVIDIVAADCBWCWD无符号除法整数除法除法的ASCII调整把字节转换成字把字转换成字节加法减法乘法除法加法指令格式指令功能

备注ADD目的,源目的←源+目的寄存器间寄存器和存储器间储器和立即数间寄存器和立即数间CF、OF、PF、SF、ZF、AF源和目的不可同时为存储器，类型必须一致ADC目的，源目的←源+目的+CFINC目的目的←目的+1寄存器、存储器AF、OF、PF、SF、ZFINCBYTEPTR[BX]存储器需指定字或字节AAA调整非压缩BCD数DAA调整压缩BCD数减法指令格式指令功能

备注SUB目的，源目的←目的-源寄存器间寄存器和存储器间储器和立即数间寄存器和立即数间CF、OF、PF、SF、ZF、AF源和目的不可同时为存储器，类型必须一致SBB目的，源目的←目的-源-CFDEC目的目的←目的-1寄存器、存储器同INC存储器需指定字或字节NEG目的目的←0-目的同SUB、SBBCMP目的，源目的-源同SUB、SBB结果不存AAS调整非压缩BCD数DAS调整压缩BCD数乘法指令格式指令功能

备注MUL源AX←AL×源(DX,AX)←(AX)×源寄存器存储器（类型）CF、OF符号扩展判断IMUL源（带符号）同上AAM调整非压缩BCD数AH：商AL：余SF、ZF、PF除法指令格式指令功能

备注DIV源AL←AX/源的商AH←AX/源的余数AX←(DX、AX)/源的商DX←(DX、AX)/源的余寄存器存储器（类型）溢出（商大于除数）IDIV源（带符号）同上溢出符号扩展CBW符号扩展CWD符号扩展AADBCD调整SF、ZF、PF除法前逻辑运算和移位指令逻辑运算NOTANDORXORTEST取反逻辑与逻辑或异或测试算术逻辑移位SHL/SALSHRSAR逻辑/算术左移逻辑右移算术右移循环移位ROLRORRCLRCR循环左移循环右移带进位位循环左移带进位位循环右移逻辑运算算逻移位循环移位逻辑运算指令格式指令功能

备注NOT目的目的←目的寄存器存储器（类型AND目的，源目的←目的∧源寄存器间寄存器和存储器间储器和立即数间寄存器和立即数间ZF、SF、PF清CF、OFOR目的，源目的←目的∨源同上XOR目的，源目的←目的∨源TEST目的，源目的∧源算术逻辑移位和循环移位指令格式：SAL目的，计数值（1或CL）(a)MSBLSBCF(c)(e)LSBMSBCF0LSBMSBCF(g)MSBLSBCF0SHLSALROLRCLMSBLSBCF0(b)(d)(f)MSBLSBCFMSBLSBCF(h)LSBMSBCFSHRSARRORRCRCF、OF、SF、ZF、PF字符串处理指令指令名称字/字节操作字节操作字操作字符串传送字符串比较字符串扫描字符串装入字符串存储MOVS目的，源CMPS目的，源SCAS目的LODS源STOS目的MOVSBCMPSBSCASBLODSBSTOSBMOVSWCMPSWSCASWLODSWSTOSW隐含约定1、源：DS：SI，可段超越2、目的：ES：DI，不可段超越3、SI、DI自动加减14、DF控制方向5、长度存于CX重复前缀REPREPE/REPZREPNE/REPNZ控制转移指令无条件转移和过程调用条件转移JMPCALLRET无条件转移过程调用过程返回JZ/JE等10条JA/JNBE等8条直接标志转移间接标志转移条件循环控制中断LOOPAGAINLOOPE/LOOPZLOOPNE/LOOPNZJCXZCX/=0循环CX/=0&ZF=1循环CX/=0&ZF=0循环CX=0循环INTnINTOIRET中断溢出中断中断返回JMPCALLRETJZ/JEJA/JNBELOOPINT无条件转移类型方式寻址目标指令格式

段内转移直接直接立即短转移（8）立即近转移（16）JMPSHORTPJMPNEARPTRP间接间接寄存器（16）存储器（16）JMPBXJMPWORDPTRP

段间转移直接间接立即转移（32）存储器（32）JMPFARPTRPJMPDWORDPTRP

说明1、NEARPTR可省略2、地址形成过程调用和返回类型方式指令格式

段内调用直接CALLP间接CALLBXJMPWORDPTR[SI]

段间调用直接间接CALLFARPTRPCALLDWORDPTR[BX]

说明1、NEARPTR可省略2、执行过程3、RETn直接标志转移指令格式测试条件指令功能JCPJNCJZ/JEJNZ/JNEJSJNSJOJNOJP/JPEJNP/JPOCF=1CF=0ZF=1ZF=0SF=1SF=0OF=1OF=0PF=1PF=0有进位转移无进位结果为零/相等结果不为零负正溢出无溢出奇偶为1/偶奇偶为0/奇说明1、短转移间接标志转移类别指令格式测试条件指令功能无符号数比较测试JA/JNBEPJAE/JNBJB/JNAEJBE/JNACF∨ZF=0CF=0CF=1CF∨ZF=1高于/不低于等于转移不低于/高于等于低于/不高于等于不高于/低于或等于带符号数比较测试JG/JNLEJGE/JNLJL/JNGEJLE/JNG(SF∨OF)∨ZF=0SF∨OF=0SF∨OF=1(SF∨OF)∨ZF=1大于/不小于等于转移不小于/大于等于小于/不大于等于不大于/小于等于说明1、短转移中断

中断概念

1、含义

2、中断源：外、内

3、中断响应

4、专用中断：0-4

中断指令

1、INTn2、INTO3、IRET例给出一个完整的汇编语言源程序，该程序的功能是完成两个字节数据相加。DATA SEGMENT ；段定义开始(DATA段)BUF1 DB 34H ；第1个加数BUF2 DB 2AH ；第2个加数SUM DB ？ ；准备用来存放和数的单元DATA ENDS ；段定义结束(DATA段)CODE SEGMENT ；段定义开始(CODE段)ASSUMECS:CODE,DS:DATA；规定DATA、CODE分别为数据段和代码段

START:MOV AX，DATAMOV DS， AX ；给数据段寄存器DS赋值

MOVAL， BUF1 ；取第1个加数

ADDAL， BUF2 ；和第2个加数相加

MOVSUM，AL ；存放结果

MOVAH，4CH INT21H ；返回DOS状态

CODE ENDS ；段定义结束(CODE段)END START ；整个源程序结束4-1汇编语言程序格式指令性语句

1、含义

2、格式：标号：助记符操作数，操作数；注释伪指令语句

1、含义

2、格式：名字指令符操作数，操作数；注释数据项

1、常数

2、变量：属性

3、标号：属性4-2MASM中的表达式

算术运算符逻辑运算符关系运算符数值返回运算符修改属性运算符其它运算符*优先级别4-3伪指令语句

数据定义赋值段定义段分配过程定义程序开始结束结构定义群定义记录定义4-5程序设计方法

顺序结构

分支结构

循环程序结构

子程序结构

综合举例程序设计步骤好程序的特点

1、模块化，易读，易调试及维护

2、执行速度快

3、占用空间小程序设计基本步骤

1、分析问题

2、画流程图：粗，细，画图标准

3、分配存储空间

4、按流程图编源程序

5、静态检查，上机调试

6、程序运行，结果分析分支结构双分支多分支跳转表：循环程序结构先判断，后执行；先执行，后判断逻辑尺多重循环子程序结构子程序使用

1、子程序说明

2、断点保护与参数传递子程序嵌套与递归调用综合举例

代码转换算术运算输入/输出4-6汇编语言上机调试过程

源文件的建立和汇编链接调试5-1存储器分类

按用途分类

1、内部存储器

2、外部存储器

按存储器性质分类

1、RAM随机存取存储器

1）SRAM2）DRAM2、ROM只读存储器

1）PROM2）EPROM3）EEPROM按存储器性质分类5-2随机存取存储器(RAM)

静态随机存取存储器

动态随机存取存储器

存储器的工作高速缓冲存储器静态随机存取存储器构成：存储矩阵、地址译码、控制典型芯片：2114、6116、6264、62256原理：A71A62A53A44A35A26A17A08D09D110D211GND12242322212019181716151413VCCA8A9WEOEA10CSD7D6D5D4D36116行译码…128×128存储矩阵…A10A4…列I/O列译码输入数据…控制逻辑…D7D0CSWEOE……A3A0…动态随机存取存储器结构原理：刷新例：2164、A7…A0RASCASDINDOUTWE12345678NCDINWERASA0A2A1VDD161514131211109A7A5A4A3A6DOUTCASVSSCASRASWEA7～A0VDDVSS地址输入列地址选通行地址选通写允许＋5V地2164存储器的工作存储器的时序要求8086对存储器的读/写时序5-3只读存储器(ROM)

掩膜型ROM

可编程PROM

可编程可擦除EPROM

电可擦除可编程EEPROM5-4CPU与存储器的连接CPU总线的负载能力

CPU的时序和存储器速度的匹配

存储器的地址选择控制信号的连接数据线的连接6-1I/O接口

I/O接口的功能

简单的输入/输出接口芯片

I/O端口及器寻址方式

CPU与外设间的数据传送方式

I/O译码电路和PC机的I/O地址分配I/O接口的功能

采用I/O接口的必要性

1、基本概念

2、存在的问题接口的功能

1、数据缓冲

2、电平转换

3、格式转换

4、同步

5、地址译码简单的输入/输出接口芯片缓冲器74LS244和74LS245锁存器74LS373I/O端口及器寻址方式

I/O端口

1、数据端口

2、状态端口：READY、BUSY、ERROR3、命令端口：控制字

I/O端口的寻址方法

1、存储器映象寻址方式

2、I/O单独寻址方式CPU与外设间的数据传送方式

程序控制方式

1、无条件传送

2、条件传送中断方式

DMA方式

1、DMA方式的提出

2、DMA的操作I/O译码电路和PC机的I/O地址分配I/O端口译码电路

PC机的I/O端口地址分配6-2总线

总线的概念

IBMPC总线

AT总线或ISA总线

EISA总线

IEEE-488总线总线的概念

总线的分类1、按信息类型地址、数据、控制2、按场合

1）片级

2）系统

3）外部总线标准1、含义2、系统总线标准

PC、ISA、EISA、PCI、S-100、STD、IEEE-7963、外部总线标准

IEEE-488、EIARS-232

IBMPC总线AT总线或ISA总线7-1概述

中断概念定义1、中断源2、中断响应3、中断向量表4、中断优先级5、中断屏蔽

中断分类1、外部中断

NMI：

INTR：2、内部中断7-2中断处理过程

CPU响应中断过程

中断向量表

中断服务子程序

中断响应时序CPU响应中断过程

响应中断的条件

1）外设申请2）未屏蔽3）中断允许响应过程

1）发INTA2）读中断类型3）PSW入栈4）清TF、IF5）保护断点6）找中断向量，转子程序7）恢复PSW、CS、IPNMI

软件中断中断向量表

寻找中断源中断向量表中断向量的设置中断类型号的获取中断主程序的编写寻找中断源

查询中断

矢量中断中断服务子程序

保护中断现场中断嵌套STI

禁止中断CLI

中断结束EOI

恢复现场中断返回中断响应时序中断类型T1T2T3T4TiTiT1T2T3T4ALEINTAAD7～AD0空闲状态在8086系统中一般为3个,而系统中没有TiLOCK说明：7-3中断优先级和中断嵌套

中断优先级内中断（除法错，INTO，INTn）

NMIINTR

单步可屏蔽中断优先级1、软件查询2、硬件查询-菊花链3、矢量中断优先级中断嵌套1、主程序开中断2、EOI3、STI7-4可编程中断控制器8259A

功能和引脚

内部结构

8259A的中断管理方式

8259A的编程方法

8259A的中断级联功能和引脚

功能1、8级优先可扩展为64级2、可屏蔽3、中断类型号4、可编程工作方式引脚

内部结构

数据总线缓冲器读写控制电路级联缓冲/比较器中断请求寄存器中断屏蔽寄存器优先级判别器中断服务寄存器控制电路控制逻辑数据总线缓冲器读/写控制电路级联缓冲/比较器中断服务寄存器(ISR)优先权判决电路中断请求寄存器(IRR)中断屏蔽寄存器(IMR)IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7D7～D0RDWRCS0ACAS0CAS1CAS2EN/SPINTAINT8259A的中断管理方式

8259A的编程结构

优先级设置方式

中断结束方式

循环优先级的循环方法

中断源屏蔽方式

中断请求引入方式8259A的编程结构

初始化命令字寄存器

操作命令字寄存器优先级设置方式

完全嵌套方式特殊全嵌套方式优先级自动循环方式优先级特殊循环方式中断结束方式

普通EOI结束方式特殊EOI结束方式自动EOI结束方式循环优先级的循环方法

普通EOI循环方式特殊EOI循环方式自动EOI循环方式中断源屏蔽方式

普通屏蔽方式

特殊屏蔽方式中断请求引入方式

边沿触发方式电平触发方式中断查询方式8259A的编程方法

初始化命令字1、完成的功能2、命令字格式ICW1、ICW2、ICW3、ICW4

操作命令字1、功能2、格式OCW1、OCW2、OCW3ICW1LTIMADISNGLIC41A5A6A70A0D7D6D5D4D3D2D1D01：需要ICW40：不需要ICW41：单片82590：多片级联1：间隔为40：间隔为81：电平触发0：边沿触发8080(85)系统中断向量地址ICW2ICW3、ICW4S3S2S1S0S4S5S6S71A0D7D6D5D4D3D2D1D0主控ICW31：相应的IRn端接有从属8259A0：不接82590ID2ID1ID000001A0D7D6D5D4D3D2D1D03位编码为从属8259A接入主控8259A相应IRn端的编号n从属ICW3OCW1OCW2OCW3概述

定时/计数功能的实现1、软件定时2、不可编程硬件定时3、可编程硬件定时

8253基本特点1、3个独立计数器通道2、6种工作方式3、方波发生器8-18253的工作原理

8253的内部结构和引脚信号

初始化编程步骤和门控信号的功能

8253的工作方式8253的内部结构和引脚信号数据总线缓冲器读/写控制逻辑计数器0-2T=t*n控制字寄存器SC1、SC0：通道RL1、RL0：读/写操作位M2-M0：工作方式BCD：十/二进制数据总线缓冲器读/写逻辑控制字寄存器计数器0计数器1计数器2RDWRCSA0A1CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D7～D0D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDOTU1GATE1CLK1GATE2CLK2A0A1OTU2WRRDCSVCC8253PIT242322212019181716151413123456789101112初始化编程步骤和门控信号的功能8253的初始化编程步骤1、写入控制字2、写入计数初值门控信号控制功能工作方式GATE=0或下降沿GATE=上升沿GATE=10禁止计数-允许计数1-计数，输出低-2禁止计数，OUT=1计数允许计数3禁止计数，OUT=1计数允许计数4禁止计数-允许计数5-计数-8253的工作方式

方式0-计数结束中断方式

方式1-可编程单稳态输出方式

方式2-比率发生器

方式3-方波发生器

方式4-软件触发选通

方式5-硬件触发选通方式0-计数结束中断方式方式1-可编程单稳态输出方式方式2-比率发生器方式3-方波发生器方式4-软件触发选通方式5-硬件触发选通9-18255A的工作原理

8255A的结构和功能

8255A的控制字

8255A的工作方式和C口状态字8255A的结构和功能数据端口A、B、CA组和B组控制逻辑数据总线缓冲器读/写控制逻辑

8255A的控制字

方式选择控制字

置位/复位控制字8255A的工作方式和C口状态字

方式0-基本输入/输出方式方式1-选通输入/输出方式

方式2-双向总线方式

C口状态字方式1-选通输入方式1011I/O1011I/O11111D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A组工作于方式1输入的控制字A组和B组工作于方式1输入的控制字B组工作于方式1输入的控制字方式1B端口为输入PC7、PC61＝输入0＝输出PC7、PC61＝输入0＝输出A端口为输入方式1PC2PC1PC0INTEB&PB7～PB0RD8INTRBIBFBSTBB(a)(b)STBAIBFAINTRAI/OPC4PC5PC3INTEA&PC7～PC6PA7～PA02RD8方式1-选通输出方式1010I/O1010I/O10110D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A组工作于方式1输出的控制字A组和B组工作于方式1输出的控制字B组工作于方式1输出的控制字方式1B端口为输出PC5、PC41＝输入0＝输出PC5、PC41＝输入0＝输出A端口为输出方式1ACKAOBFAINTRAI/OPC6PC7PC3INTEA&PC5～PC4PA7～PA02WR8PC2PC1PC0INTEB&PB7～PB0WR8INTRBOBFBACKB(a)(b)方式2-双向总线方式C口状态字方式1状态字D7D6D5D4D3D2D1D0输入I/OI/OIBFAINTEAINTRAINTEBIBFBINTRB输出OBFAINTEAI/OI/OINTRAINTEBOBFBINTRB方式2状态字OBFAINTE1IBFAINTE2INTRAXXX10-1串行通信的基本概念

数据传送的方向

串行传送的两种基本工作方式串行传送速率（波特率）

串行接口芯片UART和USART

调制解调器基本概念

基本的通信方式1、并行2、串行数据传送的方向

单工半双工全双工发送器接收器单工方式A站点B站点(a)发送器接收器A站点发送器接收器B站点(b)发送器接收器A站点接收器发送器B站点(c)串行传送的两种基本工作方式

异步方式

同步方式01111110011111108位数据8位数据8位数据…8位数据01111110同步字符1同步字符2数据结束标志串行接口芯片UART和USART调制解调器

幅度调制频率键移调制（FSK）10-2可编程串行通信接口芯片8251A8251A的内部结构和外部引脚

8251A的编程

8251A初始化编程举例8251A的外部引脚内部结构8251异步方式的连接D7～D0RDWRC/DTXDRXDDTRDSRCTSRTSTXCRXCCSD7～D0地址译码地址总线AENIORIOWA0异步调制解调器RS-232C收发器时钟源BBBAABCDCCCBCA8251A8251同步方式的连接D7～D0RDWRC/DTXDRXDDTRDSRCTSRTSTXCRXCCSD7～D0地址译码地址总线AENIORIOWA0同步调制解调器RS-232C收发器BBBAABCDCCCACB8251ADB8251A的编程

8251A的编程流程图

方式字

命令字

状态字8251A的编程流程图方式字命令字状态字8251A初始化编程举例异步方式初始化程序

MOV AL，40H OUT PortE，AL ；复位8251A MOV AL，50H；

OUT PortE，AL；写入方式选择字

MOV AL，37H OUT PortE，AL；控制字写入PortE MOV DI，0；变址寄存器置“0” MOV CX，32H；送入计数初值INPUT:IN AL，PortE ；读取状态字

TEST AL，02H ；测试状态字第2位RXRDY JZ INPUT；未收到字符则重新取状态字

IN AL，PortO ；RXRDY有效，从输入数据

MOV DX，Buffer ；缓冲区首址送DX MOV [DX十D1]，AL；将字符送入缓冲区

INC DI ；缓冲区指针加1 IN AL，PortE ；再读状态字

TEST AL，38H ；测试有无三种错误

JNZ ERROR ；有错转出错处理

LOOP INPUT；没错，不够50字符，转Input JMP EXIT；如已输入50个字符，则转结束ERROR：EXIT：同步方式初始化程序MOV AL，40H OUT PortE，AL；使8251A复位MOV AL，5CH OUT PortE，AL；设置方式选择字MOV AL，0A5HOUT PortE，AL；写入第一个同步字符MOV AL，0E7HOUT PortE，AL；写入第二个同步字符MOV AL，0B7HOUT PortE，AL；设置控制源，启动发送器和接收器。10-3EIARS-232串行口和8251A应用举例EIARS-232C串行口1、信号电平2、接插件规格3、信号定义8251A应用举例11-1概述

一个实时控制系统

多路模拟开关

采样、量化和编码

采样保持器实时控制系统信号传感器信号变送器信号处理环节多路转换开关采样保持电路A/D转换器现场信号输入信息微型计算机工业现场执行部件驱动放大低通滤波器D/A转换器输入输出接口信息锁存器输出信息控制信号采样、量化和编码

采样和量化编码1、自然二进制码2、双极性二进制码采样保持器

采样过程采样保持器1、孔径时间TAP2、捕捉时间TAC3、保持电压衰减速率11-2D/A转换器

数/模转换器原理

数/模转换器的主要性能指标

几种数/模转换器数/模转换器的主要性能指标

输入数字量输出模拟量分辨率精度线性误差建立时间几种数/模转换器AD7524

DAC0832

DAC1210DAC0832

性能指标

内部结构和引脚功能

工作方式

输出方式

应用性能指标

分辨率8位转换时间1us

满量程误差1LSB

参考电压-10V--+10V

电源+5V--+15V内部结构和引脚功能DAC0830DAC0831DAC08321234567891011121314151617181920CSAGNDD3D2D1(LSB)D0VREFRFBDGNDIOUT1IOUT2D7(MSB)D6D5D4ILEVCC1WR2WRXFER8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器D7D0&ILE&&CS1WR2WRXFERRFBVREFIOUT2IOUT1AGNDVCCDGND工作方式

双缓冲

单缓冲

直通输出方式单极性模拟电压输出双极性模拟电压输出VREFVFBIOUT2IOUT1－＋AGNDVODAC083008310832DB＋5VVREFVFBIOUT2IOUT1－＋AGNDVODAC083008310832DB15kW＋5V7.5kW－＋15kWVO应用

控制程序清单如下：；8255A初始化

MOVDX，0E003H ；的控制端口地址MOV AL，80H ；设8255A的方式字

OUT DX，AL；B口控制DAC的转换MOVDX，0E001H；8255A的B口地址MOV AL，10H ；置为直通工作方式OUT DX，AL；生成锯齿波MOVDX，0E000H；设置DAC端口号MOV AL，0H ；设置初值L1： OUTDX，AL；向DAC送数据INC AL；输出数据加1NOP ；延时JMP L1VREFRFBIOUT2IOUT1－＋VO＋5VD0～D7DAC0830ILECS1WR2WRXFER8255APA0～PA7PB4PB3PB2PB1PB08086或8088DAC121011-3A/D转换器

模/数转换器原理

典型的模/数转换器模/数转换器原理

逐次逼近法双斜积分法并行转换法计数法典型的模/数转换器ADC08091、引脚和内部结构2、工作过程3、应用AD547A1、引脚2、两种模拟输入方式3、接口举例引脚和内部结构工作过程应用ADC0809实现数据采集的程序如下：MOV BX，BUFFER ；置数据缓冲区首址MOV CX，08H ；设置通道数MOV DX，300H ；通道IN0口地址L1：OUT DX，AL；启动A/D转换PUSH DX；保存通道号MOV DX，308H ；指向状态口地址L2：IN AL，DX ；读EOC状态TEST AL，01H ；转换是否开始JNZ L2 ；若未开始，等待L3：IN AL，DX ；再读EOC状态TEST AL，0lH ；转换是否结束JZ L3 ；若未结束，等待POP DX；转换结束，恢复通道号IN AL，DX ；读取转换数据MOV [BX]，AL ；转换结果送缓冲区INC DX ；指向下一个输入通道INC BX ；指向下一个缓冲单元LOOP L1；判断8路模拟量是否采样完毕ADC0809D7～D0EOC≥1≥1OE≥1ALESTARTADDC～ADDA地址8086D7～D0A15～A3A2～A0IN7IN0输入＋5VVREF(＋)VREF(－)IORIOW…引脚两种模拟输入方式DMA基本功能

向CPU提出申请控制总线读/写控制改变地址结束DMA12-18237A的组成和工作原理

8237A的内部结构

8237A的引脚功能

8237A的内部寄存器8237A的内部结构I/O缓冲器输出缓冲器命令控制逻辑I/O缓冲器时序和控制逻辑减1器加1器计数暂存器(16)地址暂存器(16)读缓冲器基地址寄存器(4×16)基字节数寄存器(4×16)读/写缓冲器当前地址寄存器(4×16)当前字节数寄存器(4×16)16位总线16位总线4写缓冲器读缓冲器命令(8)方式(4×6)数据暂存器(8)状态寄存器(8)屏蔽(4)请求(4)A0～A3A4～A7A8～A15D0,D12DB7～DB0优先级编码DREQ0～DREQ34HLDAHRQDACK0～DACK3IOWIORMEMWMEMRADSTBAENCLOCKREADYCSRESET4EOP8237A的内部结构命令寄存器(8)状态寄存器(8)数据暂存器(8)字计数暂存器(16)地址暂存器(16)时序和控制逻辑方式寄存器(6)基地址寄存器(16)基字计数寄存器(16)优先编码器与循环优先级逻辑当前地址寄存器(16)当前字计数寄存器(16)I/O缓冲器EOP36RESET1311CSREADYCLOCKAENADSTBMEMRMEMWIORIOW61298341235A3～A0A7～A4DB7～DB4324037212331VCC20GND7HLDA10HRQ19DREQ0DACK025DREQ118DACK12417DREQ2DACK2141615DREQ3DACK3(同上)(同上)(同上)通道1通道2通道3屏蔽(4)请求(4）通道0DB4～DB026308237A的引脚功能8237A的内部寄存器

当前地址寄存器（4X16）当前字计数寄存器（4X16）基地址寄存器（4X16）基字计数寄存器（4X16）

命令寄存器（1X8）

工作方式寄存器（4X6）

请求寄存器（1X4）

屏蔽寄存器（1X4）

状态寄存器（1X8）暂存寄存器

软件命令

各寄存器对应的端口地址命令寄存器（1X8）工作方式寄存器（4X6）请求寄存器（1X4）屏蔽寄存器（1X4）D200：选通道001：选通道110：选通道211：选通道3D1D0D3D4D5D6D70：复位屏蔽位1：置位屏蔽位无用位状态寄存器（1X8）软件命令

清除先/后触发器主清命令清除屏蔽寄存器各寄存器对应的端口地址I/O口地址寄存器读写00通道0当前地址寄存器通道0当前地址寄存器与基地址01通道0当前字计数寄存器通道0当前字计数寄存器基字计数02通道1当前地址寄存器通道1当前地址寄存器与基地址03通道1当前字计数寄存器通道1当前字计数寄存器基字计数04通道2当前地址寄存器通道2当前地址寄存器与基地址05通道2当前字计数寄存器通道2当前字计数寄存器基字计数06通道3当前地址寄存器通道3当前地址寄存器与基地址07通道3当前字计数寄存器通道3当前字计数寄存器基字计数08状态寄存器命令寄存器09请求寄存器0A屏蔽寄存器（通道屏蔽字）0B工作方式寄存器0C清除先/后触发器0D暂存寄存器主清命令寄存器0E屏蔽寄存器（清除屏蔽）0F屏蔽寄存器（主屏蔽字）12-28237A的时序

外设和内存间的DMA数据传送时序

存储器到存储器传送时序外设和内存间的DMA数据传送时序存储器到存储器传送时序12-38237A的编程和应用举例8237A的一般编程方法DMA控制器的使用8237A的一般编程方法

(1)输出主清除命令；(2)写入基址与当前地址寄存器；(3)写入基址与当前字节数地址寄存器；(4)写入模式寄存器；(5)写入屏蔽寄存器；(6)写入命令寄存器；(7)写入请求寄存器。12.1微机应用系统概述微机应用的意义微机应用系统的一般类型微机应用系统的一般类型

检测控制型数据处理型混合型12.2系统设计的原则与步骤微机应用系统的一般构成应用系统的设计原则和要求微机应用系统设计的基本内容和步骤系统集成硬件系统集成、软件集成微机应用系统的一般构成应用系统的硬件组成1、微机2、常规外围设备输入、输出、外存储器3、外部接口设备通道、数据格式、电平匹配、负载匹配、同步4、操作控制台及监视报警设备应用系统的软件构成1、用户程序2、常用子程序库3、操作系统应用系统的硬件组成应用系统的设计原则和要求

操作性能要好通用性好，便于扩展可靠性高1、双机系统备份机工作方式、主-从工作方式2、多微机集散控制设计周期短、价格便宜对环境的适应性要好多微机集散控制微机应用系统设计的基本内容和步骤

系统引入微机的必要性-成本控制需求分析-确定系统的功能

选择基本微机系统-硬件系统设计

确定整个应用系统的硬件结构-硬件系统设计确定软件框架及流程-软件系统设计

硬件和软件的具体设计-系统实现软、硬件联调-系统调试实验室模拟运行-离线仿真现场调试、试运行验收或鉴定-系统性能评估选择基本微机系统-硬件系统设计

微处理器的字长微处理器的工作速度系统结构对环境的适应性尽量选用有较多软件支持的机型确定整个应用系统的硬件结构-硬件系统设计

通道的划分及输入/输出方式的确定内存分配确定接口和外设选择电源系统总线的选择确定系统的机械结构硬件和软件的具体设计-系统实现

硬件的具体设计1、硬件规划2、各模块的逻辑设计3、电路板设计4、加工电路板5、安装、调试6、硬件各部件联调

软件的具体设计1、划分模块2、确定各模块的详细要求3、确定程序设计方法模块化、自上至下、结构4、编写代码5、查错6、测试微机应用系统设计的基本步骤示意图12.3微机应用系统设计实例

微机信号发生器

城市交通管理控制系统分析与设计12.4虚拟仪器技术

虚拟仪器的基本结构

虚拟仪器的主要技术虚拟仪器软件虚拟仪器应用虚拟仪器的基本结构虚拟仪器的主要技术

硬件技术软件开发环境微机应用系统设计实例微机信号发生器【例】利用微机制作信号发生器。通过在微型计算机中扩展A/D、D/A通道和信号变换设备，形成多种信号发生器的硬件环境。通过软件编程使用DAC0832产生不同波形，然后利用ADC0809采集这个波形并以图形方式在显示器上显示。本例以产生锯齿波为例，说明系统分析设计的全过程。当然，若在软件设计上稍做修改，也可以产生方波、三角波信号等。

1.硬件设计设计提示：D/A转换送出的模拟量信号，再用A/D将其取回并转换成数字量数据。对于D/A和A/D转换器的工作原理，可参考D/A和A/D章节部分，这里不做说明。以图形方式显示各种波形，必须熟悉和掌握微型计算机显示器的图形编程方法，具体可用BIOS的INT10H调用来实现。根据上述分析，依据前面介绍的设计原则和设