微机原理与接口技术（第3版）

本书是根据电气与电子信息类本科专业的共同要求而编写的，共14章，分为原理篇、接口篇和拓展篇。 原理篇包括微型计算机基础、8086 CPU及其指令系统、汇编语言程序设计、存储器技术。指令系统和汇编语言部分引入了DEBUG调试结果截图、以及与C语言的比较内容，同时保证了比较内容的相对独立性。 接口篇以简易交通灯控制系统和自动气象站设计为例，导入了接口译码电路设计、8255A、8259A、8253、8251A等可编程接口芯片和A/D转换器。部分案例同时提供了汇编语言和C语言版本的程序。 拓展篇包括总线技术、高性能微处理器及新技术、实验指导。其中接口部分的实验和设计均基于Proteus平台，具有较大的灵活性。 本书内容深入浅出，通过案例导入、问题牵引、比较学习、点线面循序渐进等方式，实现了理论与应用的有机融合，使本书具有较强的可读性。本书在每一章给出了思维导图、学习指导和典型例题，为读者学习提供了全方位的辅导。本书还构建了与教材资源关联的课程知识图谱。

目 录 原 理 篇 第1章 微型计算机基础 (2) 1.1 微型计算机系统的组成 (2) 1.1.1 微型计算机的组成 (2) 1.1.2 微型计算机的性能指标 (4) 1.1.3 微型计算机系统 (4) 练习题1 (4) 1.2 计算机中的常用数制 (5) 1.2.1 数制 (5) 1.2.2 不同数制间的转换 (5) 练习题2 (6) 1.3 计算机中的数据表示方法 (7) 1.3.1 无符号数与有符号数 (7) 1.3.2 无符号二进制数的运算 (7) 1.3.3 有符号二进制数的运算 (8) 练习题3 (9) 1.4 计算机中信息的编码表示 (9) 练习题4 (11) 1.5 本章学习指导 (11) 1.5.1 本章主要内容 (11) 1.5.2 典型例题 (12) 本章习题 (12) 第2章 8086/8088微机系统 (14) 2.1 8086微处理器结构 (14) 2.1.1 8086的功能结构 (14) 2.1.2 8086的寄存器结构 (16) 练习题1 (18) 2.2 8086的引脚和工作模式 (18) 2.2.1 8086的引脚 (18) 2.2.2 8086最小工作模式 (21) 2.2.3 8086最大工作模式 (22) 练习题2 (24) 2.3 8086微机系统的总线时序 (24) 2.3.1 时序单位 (24) 2.3.2 最小工作模式典型时序 (24) 2.3.3 最大工作模式典型时序 (27) 练习题3 (27) 2.4 8086微机系统的存储器和I/O组织 (28) 2.4.1 8086微机系统的存储器组织 (28) 2.4.2 8086微机系统的I/O组织 (30) 练习题4 (30) 2.5 8086和8088的主要区别 (31) 练习题5 (31) 2.6 案例：8086最小系统仿真电路搭建 (31) 练习题6 (32) 2.7 本章学习指导 (33) 2.7.1 本章主要内容 (33) 2.7.2 典型例题 (34) 本章习题 (35) 第3章 8086/8088指令系统 (36) 3.1 寻址方式 (36) 练习题1 (40) 3.2 传送指令 (40) 3.2.1 MOV指令 (40) 3.2.2 堆栈指令 (41) 3.2.3 交换指令XCHG (43) 3.2.4 累加器专用传送指令 (44) 3.2.5 地址传送指令 (45) 3.2.6 标志位传送指令 (46) 练习题2 (46) 3.3 算术运算指令 (47) 3.3.1 加法指令 (47) 3.3.2 减法指令 (49) 3.3.3 乘法和除法指令 (50) 3.3.4 符号扩展指令 (52) 3.3.5 十进制调整指令 (52) 练习题3 (53) 3.4 逻辑运算指令 (53) 练习题4 (55) 3.5 移位指令 (56) 3.5.1 算术移位和逻辑移位指令 (56) 3.5.2 循环移位指令 (57) 练习题5 (58) 3.6 处理器控制指令及标志位处理指令 (58) 3.7 本章学习指导 (59) 3.7.1 本章主要内容 (59) 3.7.2 典型例题 (60) 本章习题 (61) 第4章 汇编语言程序设计 (63) 4.1 汇编语言基础 (63) 4.1.1 汇编语言的语句组成 (63) 4.1.2 数据项 (64) 4.1.3 表达式 (65) 4.1.4 数据定义 (66) 4.1.5 分析运算符与合成运算符 (68) 4.1.6 符号定义 (69) 4.1.7 定位定义 (70) 练习题1 (70) 4.2 顺序程序设计 (71) 4.2.1 最简单的汇编语言程序 (71) 4.2.2 包含多个段的汇编语言程序 (72) 练习题2 (73) 4.3 分支程序设计 (74) 4.3.1 转移指令 (74) 4.3.2 分支程序举例 (77) 练习题3 (79) 4.4 循环程序设计 (80) 4.4.1 循环程序的基本结构 (80) 4.4.2 循环指令 (81) 4.4.3 循环程序举例 (82) 练习题4 (83) 4.5 DOS系统功能调用 (84) 4.5.1 常用系统功能调用 (84) 4.5.2 DOS系统功能调用举例 (86) 练习题5 (87) 4.6 子程序设计 (88) 4.6.1 调用与返回指令 (88) 4.6.2 过程定义 (90) 4.6.3 参数和结果的传递 (90) 4.6.4 子程序设计举例 (97) 练习题6 (97) 4.7 字符串处理 (98) 4.7.1 字符串操作指令 (98) 4.7.2 重复指令前缀 (101) 4.7.3 字符串处理程序举例 (101) 练习题7 (101) 4.8 本章学习指导 (102) 4.8.1 本章主要内容 (102) 4.8.2 典型例题 (104) 本章习题 (106) 第5章 存储器技术 (108) 5.1 存储器概述 (108) 5.1.1 半导体存储器分类 (108) 5.1.2 存储器性能指标 (109) 5.1.3 存储器系统结构 (110) 练习题1 (111) 5.2 典型存储器芯片介绍 (112) 5.2.1 静态RAM芯片举例 (112) 5.2.2 动态RAM芯片举例 (112) 5.2.3 EPROM芯片举例 (113) 5.2.4 E2PROM举例 (114) 5.3 CPU与存储器的连接 (114) 5.3.1 存储器扩展 (114) 5.3.2 存储器译码 (116) 5.3.3 案例：8086/8088的存储器系统 设计 (118) 练习题3 (121) 5.4 本章学习指导 (122) 5.4.1 本章主要内容 (122) 5.4.2 典型例题 (123) 本章习题 (125) 接 口 篇 第6章 I/O接口技术 (129) 6.1 I/O接口概述 (130) 6.1.1 接口的功能 (130) 6.1.2 简单I/O接口芯片 (130) 6.1.3 常见I/O设备 (131) 练习题1 (133) 6.2 I/O端口及其编址方法 (133) 6.2.1 I/O端口 (133) 6.2.2 I/O端口的编址方法 (134) 6.2.3 案例：I/O端口地址译码电路设计与 验证 (135) 练习题2 (137) 6.3 I/O方式及其接口 (137) 6.3.1 程序控制传输方式 (137) 6.3.2 中断传输方式 (144) 6.3.3 DMA方式 (145) 练习题3 (145) 6.4 案例：简易交通灯控制系统V1.0 (146) 6.5 本章学习指导 (148) 6.5.1 本章主要内容 (148) 6.5.2 典型例题 (149) 本章习题 (150) 第7章 可编程并行接口芯片8255A (152) 7.1 并行接口概述 (152) 7.2 8255A的结构与初始化 (153) 7.2.1 8255A内部结构和芯片引脚 (153) 7.2.2 8255A的工作方式和初始化 编程 (155) 练习题1 (157) 7.3 8255A的工作方式分析 (157) 7.3.1 方式0 (157) 7.3.2 方式1 (158) 7.3.3 方式2 (163) 练习题2 (163) 7.4 8255A应用举例 (164) 7.4.1 案例：8255A与数码管静态显示 (164) 7.4.2 案例：8255A与数码管动态显示 (166) 7.4.3 案例：8255A与行列式键盘 接口 (168) 7.4.4 案例：简易交通灯控制系统V2.0 (170) 7.4.5 8255A在自动气象站中的应用 (172) 7.5 本章学习指导 (174) 7.5.1 本章主要内容 (174) 7.5.2 典型例题 (175) 本章习题 (177) 第8章 中断技术与可编程中断 控制器8259A (178) 8.1 中断的基本概念及应用 (178) 练习题1 (179) 8.2 中断管理系统的功能和中断优先级 (179) 8.2.1 中断管理系统的功能 (179) 8.2.2 中断优先级 (180) 练习题2 (183) 8.3 8086/8088的中断操作与响应 (183) 8.3.1 中断的分类 (183) 8.3.2 中断类型码、中断向量和中断 向量表 (183) 8.3.3 中断响应过程与时序 (186) 练习题3 (191) 8.4 可编程中断控制器8259A (192) 8.4.1 8259A的主要功能及结构 (192) 8.4.2 8259A的工作过程 (195) 8.4.3 8259A的中断管理 (197) 8.4.4 8259A的编程 (202) 练习题4 (207) 8.5 8259A的应用举例 (209) 8.5.1 中断程序设计方法 (209) 8.5.2 8259A的应用举例 (209) 8.5.3 案例：可屏蔽中断的管理 (213) 8.5.4 案例：简易交通灯控制 系统V3.0 (216) 8.5.5 8259A在自动气象站中的应用 (217) 8.6 本章学习指导 (220) 8.6.1 本章主要内容 (220) 8.6.2 典型例题 (222) 本章习题 (225) 第9章 可编程定时/计数器8253 (227) 9.1 8253的引脚功能和编程结构 (227) 9.1.1 8253的引脚功能 (227) 9.1.2 8253的编程结构 (228) 9.1.3 8253内部寄存器的选择 (229) 练习题1 (229) 9.2 8253的编程 (230) 9.2.1 8253的控制字 (230) 9.2.2 8253的计数初值 (230) 9.2.3 8253的初始化编程 (230) 9.2.4 8253的计数器读操作 (232) 练习题2 (233) 9.3 8253的工作方式 (233) 9.3.1 方式0 (233) 9.3.2 方式1 (235) 9.3.3 方式2 (236) 9.3.4 方式3 (237) 9.3.5 方式4 (239) 9.3.6 方式5 (241) 练习题3 (243) 9.4 8253的应用举例 (243) 9.4.1 8253多计数器串联的应用 (243) 9.4.2 8253方波发声的应用 (244) 9.4.3 案例：简易交通灯控制系统V4.0 (246) 9.4.4 8253在自动气象站中的应用 (247) 9.5 本章学习指导 (249) 9.5.1 本章主要内容 (249) 9.5.2 典型例题 (251) 本章习题 (255) 第10章 可编程串行通信接口芯片 8251A (257) 10.1 串行通信基础 (257) 10.1.1 串行通信方式 (257) 10.1.2 数据传输方式 (259) 10.1.3 信号传输方式 (259) 10.1.4 RS-232C标准 (260) 练习题1 (262) 10.2 可编程串行通信接口芯片8251A (262) 10.2.1 8251A概述 (262) 10.2.2 8251A初始化编程 (265) 练习题2 (268) 10.3 8251A应用举例 (269) 10.3.1 案例：双机通信 (269) 10.3.2 案例：简易交通灯控制系统V5.0 (270) 10.3.3 8251A在自动气象站中的应用 (271) 10.4 本章学习指导 (274) 10.4.1 本章主要内容 (274) 10.4.2 典型例题 (275) 本章习题 (276) 第11章 A/D、D/A转换技术及 接口设计 (277) 11.1 计算机测控系统组成 (277) 11.2 D/A转换器及其接口 (278) 11.2.1 D/A转换器组成 (278) 11.2.2 D/A转换原理 (279) 11.2.3 D/A转换器技术指标 (280) 11.2.4 D/A转换器DAC0832 (281) 11.2.5 案例：DAC0832波形输出 (284) 练习题1 (286) 11.3 A/D转换器及其接口 (286) 11.3.1 A/D转换接口 (286) 11.3.2 A/D转换原理 (288) 11.3.3 A/D转换器技术指标 (291) 11.3.4 A/D转换器ADC0809 (291) 11.3.5 案例：ADC0809的应用 (293) 11.3.6 自动气象站框架设计 (296) 练习题2 (297) 11.4 本章学习指导 (297) 11.4.1 本章主要内容 (297) 11.4.2 典型例题 (298) 本章习题 (299) 拓 展 篇 第12章 高性能微处理器及其 新技术 (301) 12.1 32位微处理器 (301) 12.2 64位微处理器 (305) 12.3 国产微处理器 (308) 12.4 高性能微处理器新技术 (310) 12.4.1 流水线(PipeLine)技术 (310) 12.4.2 精简指令集计算机(RISC)技术 (311) 12.4.3 多媒体扩展(MMX)技术 (313) 12.4.4 单指令多数据(SIMD)技术 (314) 12.4.5 线程级并行(TLP)技术 (315) 12.4.6 低功耗管理(LPM)技术 (316) 12.4.7 高性能微处理器发展趋势 (317) 12.5 本章学习指导 (318) 本章习题 (319) 第13章 总线技术 (320) 13.1 总线概述 (320) 13.2 常用总线标准 (321) 13.2.1 ISA总线 (321) 13.2.2 PCI总线 (324) 13.2.3 USB 总线 (327) 13.2.4 SCSI 总线 (331) 13.2.5 AGP 总线 (331) 13.2.6 PCI-E总线 (331) 13.2.7 I2C总线 (332) 13.2.8 SPI总线 (333) 13.3 本章学习指导 (334) 本章习题 (334) 第14章 实验指导 (335) 14.1 汇编语言基础实验 (335) 14.1.1 寻址方式验证 (335) 14.1.2 顺序程序设计实验 (338) 14.1.3 分支程序设计实验 (340) 14.1.4 循环程序设计实验 (342) 14.1.5 DOS系统功能调用实验 (345) 14.1.6 子程序设计实验 (347) 14.2 接口基础实验 (349) 14.2.1 存储器实验 (349) 14.2.2 简单I/O接口实验 (352) 14.2.3 8255A实验 (353) 14.2.4 非屏蔽中断实验 (355) 14.2.5 8259A实验 (357) 14.2.6 8253实验 (359) 14.2.7 8251A实验 (361) 14.2.8 DAC0832实验 (363) 14.2.9 ADC0809实验 (365) 14.3 接口综合设计 (368) 14.3.1 电子时钟设计 (368) 14.3.2 多功能波形发生器设计 (370) 14.3.3 步进电机速度控制系统设计 (371) 附录A 基本逻辑门电路图形符号 对照表 (374) 附录B ASCII编码表 (375) 附录C 自测试题 (377) 附录D 本书二维码目录 (378) 附录E 本书课程思政案例对照表 (380) 参考文献 (381)