HUNAN CITY UNIVERSITY
微机原理与接口技术
实验报告
实验题目：步进电机控制接口实验
专业：计算机科学与技术（嵌入式方向）
学生姓名：李国红
班级学号： 1006402-20
分组成员：蔡祥 1106402-09 吕赟 1106402-38 指导教师：刘德峰
2013 年5月13日
一、实验时间
2013年5月13日9:40~11:40
二、实验地点
一实验楼321机房
三、设计课题
步进电机控制接口实验
四、实验目的
通过步进电机控制接口实验，学习并行接口电路及其控制程序的设计原理与方法。五、实验小组成员
李国红1106402-20 蔡祥1106402-09 吕赟1106402-38
六、实验原理
1．步进电机驱动模块板电路原理如图2.1.2所示。跳线设置：模块电源L区JP8跳接。模块板上包括接口的对象永磁式四相步进电机和驱动电路达林顿管TIP，保护电路74LS373，相序指示灯以及开关SW1和SW2等。
2．步进电机接口设计原理与方法的详细阐述，参考计算机接口技术相关参考书。
图2.1.2 步进电机驱动模块电路原理框图
七、算法及流程图
实验现象：启动程序后在DOS 对话框中提示按下SW2启动电机，按下SW1关闭电机。按下SW2后电机会按顺时针方向转动，电极左上方的四个LED 会体现电机转动的相序以及快慢。
八、实验步骤
步骤一：硬件连接
跳线设置：模块电源L 区 JP8跳接。 单线连法如右图：
排线接法如右图：
步骤二：将平台的电源开关拔到“内”的位置上。在配套集成环境下进行硬件检测,来达到初始化芯片的目的。
步骤三：（演示实验步骤）打开集成环境在“演示实验”菜单下点开“基本接口实验”。
在“基本接口实验”中的“并行接口实验”中选择“步进电机”实验进行演示。
步骤四：（学生实验步骤）打开集成环境在“文件”菜单下学生可以选择新建自己的C++/ASM文件或者集成环境自带的C++/ASM参考程序进行调试、运行。
步骤五：观看实验现象得出结论。
九、实验中出现的问题及其解决方法
（1）Delay（M）中的M太小，延时时间不够，导致步进电机失步，并且可以通过延时控制并时控制
（2）我们的实验中为八拍的工作方式，此时旋转一周需要换相八次，因此，需设置cx=8.
十、心得体会
上机实验操作是一个把理论用于实践的很好机会，通过自己动手才明白自己的理论知识不过关。很多老师强调的易出错的地方自己还是没有重视起来导致实验过程中总是出问题。对于汇编还需要好好学习。
十一、源代码
#include
#include
#include
#include
void main()
{
int xu[8]={0x05,0x15,0x14,0x54,0x50,0x51,0x41,0x45}; //相序表
unsigned int i=0;
unsigned char recv;
printf("\nPress sw2 to start!\n");
printf("If you want to quit,press sw1!\n");
outportb(0x303,0x81); //初始化
outportb(0x303,0x09); //置PC4=1关闭74LS373
do
{
recv = inportb(0x302);
}while((0x02&recv)!=0); //查SW2按下
outportb(0x303,0x08); //置PC4=0，打开74LS373
do
{
outportb(0x300,xu[i]); //送相序代码到PA口 i++;
if(i==8) i=0;
delay(100); //延时
}while((0x01&inportb(0x302))!=0); //查SW1按下outportb(0x303,0x09); //置PC4=1，关闭74LS373
}
范文范例学习指导 第1章微机运算基础 习题和思考题 1.请完成以下计算： 174．66D=(10101110.10101)B＝（AE. A8）H 10101110101.01011B＝（1397.344）D＝（575.58）H 4BCH＝（010*********）B＝（）BCD 2.设字长为8位，X＝（2A）16，当X分别为原码、补码、反码和无符号数的时候，其真值 是多少？ 答：当X表示原码时，其真值为：＋101010 当X表示补码时，其真值为：＋101010 当X表示反码时，其真值为：＋101010 当X表示无符号数数时，其真值为：00101010 3.设字长为8位，用补码形式完成下列计算，要求有运算结果并讨论是否发生溢出？ 120＋18 －33－37 －90－70 50＋84 答：120＋18 其补码形式分别为：（120）补＝01111000 （18）补＝00010010 01111000 ＋ 00010010 10001010 由于C s=0 ，C p=1，因此有溢出，结果错误 －33－37 其补码形式为：（－33）补＝11011111 （－37）补＝11011011 11011111 ＋11011011 10111010 由于C s=1， C p=1，所以没有溢出，结果正确 －90－70 其补码形式为：（－90）补＝10011100 （－70）补＝10111010 10011100 ＋10111010 01010110 由于C s=1， C p=0，所以有溢出，结果错误 50＋84
其补码形式为：（50）补＝00110010 （84）补＝01010100 00110010 ＋01010100 10000110 由于C s=0， C p=1，所以有溢出，结果错误 4.请写出下列字符串的ASCII码值。 My name is Zhang san. 4D 79 6E 61 6D 65 69 73 5A 68 61 6E 67 73 61 6E 2E 第2章 80X86微机系统 习题与思考题 1.微型计算机主要由哪些基本部件组成？各部件的主要功能是什么？ 答：微型计算机主要由输入设备、运算器、控制器、存储器和输出设备组成。 各部件的功能分别是：1、输入设备通过输入接口电路将程序和数据输入内存；2、运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件，它是指令的执行部件；3、控制器是计算机的指挥中心，它负责对指令进行译码，产生出整个指令系统所需要的全部操作的控制信号，控制运算器、存储器、输入/输出接口等部件完成指令规定的操作；4、存储器用来存放程序、原始操作数、运算的中间结果数据和最终结果数据； 5、输出设备是CPU通过相应的输出接口电路将程序运行的结果及程序、数据送到的设备； 2.微处理器的发展过程是什么？ 答：微型计算机的发展过程是： 第一代（1946～1957）——采用电子管为逻辑部件，以超声波汞延迟线、阴极射线管、磁芯和磁鼓等为存储手段；软件上采用机器语言，后期采用汇编语言。 第二代（1957～1965）——采用晶体管为逻辑部件，用磁芯、磁盘作内存和外存；软件上广泛采用高级语言，并出现了早期的操作系统。 第三代（1965～1971）——采用中小规模集成电路为主要部件，以磁芯、磁盘作内存和外存；软件上广泛使用操作系统，产生了分时、实时等操作系统和计算机网络。 第四代（1971～至今）——采用大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）为主要部件，以半导体存储器和磁盘为内、外存储器；在软件方法上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。 3.简述80486微处理器的基本结构。 书12页 4.80486微处理器的工作模式有几种？当CS内容为1000H，IP内容为7896H，求在实地址 模式下的物理地址为多少？ 答：实模式和保护模式及虚拟8086模式。当CS内容为1000H，IP内容为7896H，在实地
摘要 进步电机是几点数字控制系统中常用的控制元件之一。由于其精度高，体积小，控制方便灵活，因此在智能仪表和位置中得到广泛的应用。 步进电机是机电控制中一种常见的执行机构。步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。他易于实现与计算机或其他数字元件接口，适用于数字控制系统。
1 课程设计任务和要求 课程设计任务 设计一个三相步进电机控制系统，设计一个计算机步进电机程序控制系统，可以对步进电机的转速、转向以及位置进行控制。通过设计，掌握步进电机的工作原理、掌握步进电机控制系统的设计原理、设计步骤，进一步提高综合运用知识的能力。 要求完成的主要任务: （1）设计接口电路和驱动电路，对步进电机进行控制。 （2）选择控制算法，编写控制程序，实现三相步进电机在双三拍工作方式下先正转90度，然后再反转60度，要求其速度可调，转向可控。 （3）写出设计说明书。 课程任务要求 （1）查阅资料，确定设计方案 （2）选择器件，设计硬件电路，并画出原理图和PCB图 （3）画出流程图，编写控制程序 （4）撰写课程设计说明书 2 步进电机的概述 2.1 步进电机的特点 1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2）步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 3）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 4）步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的
习题1 1.什么是汇编语言，汇编程序，和机器语言？ 答：机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。 汇编语言是面向及其的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符代替操作码，用地址符号或标号代替地址码。这种用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言编程了汇编语言。 使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序。 2.微型计算机系统有哪些特点？具有这些特点的根本原因是什么？ 答：微型计算机的特点：功能强，可靠性高，价格低廉，适应性强、系统设计灵活，周期短、见效快，体积小、重量轻、耗电省，维护方便。 这些特点是由于微型计算机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，建立在微细加工工艺基础之上。 3.微型计算机系统由哪些功能部件组成？试说明“存储程序控制”的概念。 答：微型计算机系统的硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。 “存储程序控制”的概念可简要地概括为以下几点： ①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器和输入/输出设备五大基本部件组成。 ②在计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，使计算机在不需要人工干预的情况下，自动、高速的从存储器中取出指令加以执行，这就是存储程序的基本含义。 ④五大部件以运算器为中心进行组织。 4.请说明微型计算机系统的工作过程。 答：微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存
放的第1个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能。 5.试说明微处理器字长的意义。 答：微型机的字长是指由微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。它决定着计算机内部寄存器、ALU和数据总线的位数，反映了一台计算机的计算精度，直接影响着机器的硬件规模和造价。计算机的字长越大，其性能越优越。在完成同样精度的运算时，字长较长的微处理器比字长较短的微处理器运算速度快。 6.微机系统中采用的总线结构有几种类型？各有什么特点？ 答：微机主板常用总线有系统总线、I/O总线、ISA总线、IPCI总线、AGP总线、IEEE1394总线、USB总线等类型。 7.将下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。 ①（4.75）10=（0100.11）2=（4.6）8=（4.C）16 ②（2.25）10=（10.01）2=（2.2）8=（2.8）16 ③（1.875）10=（1.111）2=（1.7）8=（1.E）16 8.将下列二进制数转换成十进制数。 ①（1011.011）2=（11.375）10 ②（1101.01011）2=（13.58）10 ③（111.001）2=（7.2）10 9.将下列十进制数转换成8421BCD码。 ① 2006=（0010 0000 0000 0110）BCD ② 123.456=（0001 0010 0011.0100 0101 0110）BCD 10.求下列带符号十进制数的8位基2码补码。 ① [+127]补= 01111111
《微机原理与接口技术》参考答案 《微机原理与接口技术》习题参考答案习题 2 1. 为何说8086CPU是16位CPU？答：16位指的是8086CPU的字长，而字长一般来说和运算器、寄存器、总线宽度一致。因为8086CPU的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，这决定了它的字长为16位。 2. 8086CPU哪两个单元组成？其中，指令队列在哪个单元中，有何作用？答：总线接口单元和执行单元。指令队列在BIU中。它的作用是当EU在执行指令时，空闲的BIU可以从内存读取后续指令到指令队列，这样就可以将取指令工作和执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。 3. 8086CPU中8位寄存器和16位寄存器是什么关系？答：8086的通用寄存器包括数据寄存器、指
针寄存器和变址寄存器。其中数据寄存器包含AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，但他们每个都可以分开作为两个单独的8位寄存器使用。8086的指针寄存器和变址寄存器不可分割为8位寄存器。4. 8086CPU中的IP寄存器有何用途？答：IP寄存器是指令指针寄存器，用来存放下一条要执行的指令在代码段中的偏移地址。在程序运行过程中，IP寄存器始终指向下一条指令的首地址，与CS寄存器联合确定下一条指令的物理地址。8086就是通过IP寄存器来控制指令序列的执行流程。 5. 在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是什么？答：有CF、PF、AF、ZF、SF、OF。它们的含义如下：CF：进位标志。它记录运算时从最高有效位产生的进位值或结果值。最高有效位有进位或有借位时CF=1，否则CF=0。PF：奇偶标志。它记录运算结果的奇偶检验条件。当结果操作数
《微机原理与接口技术》习题答案 一、单项选择题 1、80486CPU进行算术和逻辑运算时，可处理的信息的长度为( D )。 A、32位 B、16位 C、8位 D、都可以 2、在下面关于微处理器的叙述中，错误的是( C ) 。 A、微处理器是用超大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的芯片 B、一台计算机的CPU含有1个或多个微处理器 C、寄存器由具有特殊用途的部分内存单元组成，是内存的一部分 D、不同型号的CPU可能具有不同的机器指令 3、若用MB作为PC机主存容量的计量单位，1MB等于( B )字节。 A、210个字节 B、220个字节 C、230个字节 D、240个字节 4、运算器在执行两个用补码表示的整数加法时，判断其是否溢出的规则为( D )。 A、两个整数相加，若最高位（符号位）有进位，则一定发生溢出 B、两个整数相加，若结果的符号位为0，则一定发生溢出 C、两个整数相加，若结果的符号位为1，则一定发生溢出 D、两个同号的整数相加，若结果的符号位与加数的符号位相反，则一定发生溢出 5、运算器的主要功能是( C )。 A、算术运算 B、逻辑运算 C、算术运算与逻辑运算 D、函数运算 6、指令ADD CX，55H[BP]的源操作数的寻址方式是(D )。 A、寄存器寻址 B、直接寻址 C、寄存器间接寻址 D、寄存器相对寻址 7、设(SS)=3300H，(SP)=1140H，在堆栈中压入5个字数据后，又弹出两个字数据，则(SP)=(A ) A、113AH B、114AH C、1144H D、1140H 8、若SI=0053H，BP=0054H，执行SUB SI，BP后，则( C)。 A、CF=0，OF=0 B、CF=0，OF=1 C、CF=1，OF=0 D、CF=1，OF=1 9、已知(BP)=0100H，(DS)=7000H，(SS)=8000H，(80100H)=24H，(80101H)=5AH，(70100H)=01H，(70101H)=02H，指令MOV BX，[BP]执行后，(BX)=(D ) 。 A、0102H B、0201H C、245AH D、5A24H 10、实模式下80486CPU对指令的寻址由(A )决定。 A、CS，IP B、DS，IP C、SS，IP D、ES，IP 11、使用80486汇编语言的伪操作指令定义: VAL DB 2 DUP(1，2，3 DUP(3)，2 DUP(1，0)) 则
第四节 步进电机的控制与驱动 步进电机的控制与驱动流程如图4-11所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配器和功率驱动电路三大部分。 步进脉冲 方向电平 图4-11 步进电机的控制驱动流程 二、步进电机的脉冲分配 环形分配器是步进电机驱动系统中的一个重要组成部分，环形分配器通常分为硬环分和软环分两种。硬环分由数字逻辑电路构成，一般放在驱动器的内部，硬环分的优点是分配脉冲速度快，不占用CPU的时间，缺点是不易实现变拍驱动，增加的硬件电路降低了驱动器的可靠性；软环分由控制系统用软件编程来实现，易于实现变拍驱动，节省了硬件电路，提高了系统的可靠性。 1．采用硬环分时的脉冲分配 采用硬环分时，步进电机的通电节拍由硬件电路来决定，编制软件时可以不考虑。控制器与硬环分电路的连接只需两根信号线：一根方向线，一根脉冲线（或者一根正转脉冲线，一根反转脉冲线）。假定控制器为AT89S52单片机，晶振频率为12MHz，如图4-18：P1.0输出方向信号，P1.1输出脉冲信号。 则控制电机走步的程序如下： （1）电机正转100步 MOV 0FH，#100D ；准备走100步 CONT1： SETB P1.0 ；正转时P1.0=1 CLR P1.1 ；发步进脉冲的下降沿（设驱动器对于脉冲的下降沿有效） NOP ；延时（延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通） NOP ；延时（根据驱动器的需要，调整延时） SETB P1.1 ；发步进脉冲的上升沿 MOV 0EH，#4EH ；两脉冲之间延时20000μs（决定电机的转速） MOV 0DH，#20H ；20000的HEX码为4E20 CALL DELAY ；调用延时子程序 DJNZ 0FH，CONT1 ；循环次数减1后，若不为0则继续，循环100次 RET （2）电机反转100步 MOV 0FH，#100D ；准备走100步 CONT2： CLR P1.0 ；反转时P1.0=0 CLR P1.1 ；发步进脉冲的下降沿（设驱动器对于脉冲的下降沿有效） NOP ；延时（延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通） NOP ；延时（根据驱动器的需要，调整延时） SETB P1.1 ；发步进脉冲的上升沿
基于MCU和DSP的步进电机控制技术 步进电机已经渗透入我们生活的方方面面，本文介绍了一些重要的步进电机相关技术，为开发人员基本了解步进电机的工作原理提供了足够的信息，同时也介绍了用微控制器或数字信号处理器控制步进电机 的方法。 步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为简单也更常用的永磁步进电机。 步进电机的构造 如图1所示，步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。如果线圈中电流的流向如图1所示，并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两个齿槽按逆时针流向流动。根据安培定律和右手准则，这样的电流会产生一个北极向上的磁场。
现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机，内置一个能够绕中心任意转动的永久磁铁，这个可旋转部分叫做转子。图2给出了一种简单的电机，叫做双相双极电机，因为其定子上有两个绕组，而且其转子有两个磁极。如果我们按图2a所示方向给绕组1输送电流，而绕组2中没有电流流过，那么电机转子的南极就会自然地按图中所示，指向定子磁场的北极。 再假设我们切断绕组1中的电流，而按图2b所示方向给绕组2输送电流，那么定子的磁场就会指向左侧，而转子也会随之旋转，与定子磁场方向保持一致。
《微机原理与接口技术》复习参考资料 第一章概述 一、计算机中的数制 1、无符号数的表示方法： （1）十进制计数的表示法 特点：以十为底，逢十进一； 共有0-9十个数字符号。 （2）二进制计数表示方法： 特点：以2为底，逢2进位； 只有0和1两个符号。 （3）十六进制数的表示法： 特点：以16为底，逢16进位； 有0--9及A—F（表示10~15）共16个数字符号。 2、各种数制之间的转换 （1）非十进制数到十进制数的转换 按相应进位计数制的权表达式展开，再按十进制求和。（见书本1.2.3，1.2.4）（2）十进制数制转换为二进制数制 ●十进制→二进制的转换： 整数部分：除2取余； 小数部分：乘2取整。 ●十进制→十六进制的转换： 整数部分：除16取余； 小数部分：乘16取整。 以小数点为起点求得整数和小数的各个位。 （3）二进制与十六进制数之间的转换 用4位二进制数表示1位十六进制数 3、无符号数二进制的运算（见教材P5） 4、二进制数的逻辑运算 特点：按位运算，无进借位 （1）与运算 只有A、B变量皆为1时，与运算的结果就是1 （2）或运算 A、B变量中，只要有一个为1，或运算的结果就是1 （3）非运算 （4）异或运算 A、B两个变量只要不同，异或运算的结果就是1 二、计算机中的码制 1、对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数X的原码记作[X]原，反码记作[X]反，补码记作[X]补。
注意：对正数，三种表示法均相同。 它们的差别在于对负数的表示。 （1）原码 定义： 符号位：0表示正，1表示负； 数值位：真值的绝对值。 注意：数0的原码不唯一 （2）反码 定义： 若X>0 ，则[X]反=[X]原 若X<0，则[X]反= 对应原码的符号位不变，数值部分按位求反 注意：数0的反码也不唯一 （3）补码 定义： 若X>0，则[X]补= [X]反= [X]原 若X<0，则[X]补= [X]反+1 注意：机器字长为8时，数0的补码唯一，同为00000000 2、8位二进制的表示范围： 原码：-127~+127 反码：-127~+127 补码：-128~+127 3、特殊数10000000 ●该数在原码中定义为：-0 ●在反码中定义为：-127 ●在补码中定义为：-128 ●对无符号数：(10000000)２= 128 三、信息的编码 1、十进制数的二进制数编码 用4位二进制数表示一位十进制数。有两种表示法：压缩BCD码和非压缩BCD码。（1）压缩BCD码的每一位用4位二进制表示，0000~1001表示0~9，一个字节表示两位十进制数。 （2）非压缩BCD码用一个字节表示一位十进制数，高4位总是0000，低4位的0000~1001表示0~9 2、字符的编码 计算机采用7位二进制代码对字符进行编码 （1）数字0~9的编码是0110000~0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码（BCD码）相符。
微机原理与接口技术期末考试题库 1.微机系统的硬件由哪几部分组成？ 答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，I/0接口，系统总线），外围设备，电源。 2.什么是微机的总线，分为哪三组？ 答：是传递信息的一组公用导线。分三组：地址总线，数据总线，控制总线。 3.8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什 么？ 答：总线接口部件（BIU）功能：根据执行单元EU的请求完成CPU 与存储器或IO设备之间的数据传送。执行部件（EU），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接 口部件进行算术运算。 4.8086指令队列的作用是什么？ 答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作，从而提高CPU的利用率。 5.8086的存储器空间最大可以为多少？怎样用16位寄存器实现对 20位地址的寻址？完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么？
答：8086的存储器空间最大可以为2^20（1MB）；8086计算机引入了分段管理机制，当CPU寻址某个存储单元时，先将段寄存器内的内容左移4位，然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。 6.段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令 的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗? 答：指令的物理地址为21F00H；CS值和IP值不是唯一的，例如：CS=2100H，IP=0F00H。 7.设存储器的段地址是4ABFH，物理地址为50000H，其偏移地址 为多少？ 答：偏移地址为54100H。（物理地址=段地址*16+偏移地址） 8.8086/8088CPU有哪几个状态标志位，有哪几个控制标志位？其意 义各是什么？ 答：状态标志位有6个：ZF，SF，CF，OF，AF，PF。其意思是用来反映指令执行的特征，通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的；控制标志位有3个：DF，IF，TF。它是由程序通过执行特定的指令来设置的，以控制指令的操作方式。 9.8086CPU的AD0~AD15是什么引脚？ 答：数据与地址引脚 10.INTR、INTA、NMI、ALE、HOLD、HLDA引脚的名称各是什么?
一、问答题 1、下列字符表示成相应的ASCII码是多少？ （1）换行0AH （2）字母“Q”51H （3）空格20H 2、下列各机器数所表示数的范围是多少？ （1）8位二进制无符号定点整数； 0~255 （2）8位二进制无符号定点小数；0.996094 （3）16位二进制无符号定点整数；0~65535 （4）用补码表示的16位二进制有符号整数；-32768~32767 3、(111)X=273，基数X=？16 4、有一个二进制小数X=0.X1X2X3X4X5X6 (1)若使X≥1/2，则X1……X6应满足什么条件? X1=1 若使X＞1/8，则X1……X6应满足什么条件？X1∨X2 ∨X3=1 (2) 5、有两个二进制数X=01101010，Y=10001100，试比较它们的大小。 （1）X和Y两个数均为无符号数；X＞Y （2）X和Y两个数均为有符号的补码数。X 第二章 8086系统结构 一、 8086CPU 的内部结构 1.总线接口部件BIU （Bus Interface Unit ） 组成：20位地址加法器，专用寄存器组，6字节指令队列，总线控制电路。 作用：负责从内存指定单元中取出指令，送入指令流队列中排队；取出指令所需的操作 数送EU 单元去执行。 工作过程：由段寄存器与IP 形成20位物理地址送地址总线，由总线控制电路发出存储器“读”信号，按给定的地址从存储器中取出指令，送到指令队列中等待执行。 *当指令队列有2个或2个以上的字节空余时，BIU 自动将指令取到指令队列中。若遇到转移指令等，则将指令队列清空，BIU 重新取新地址中的指令代码，送入指令队列。 *指令指针IP 由BIU 自动修改，IP 总是指向下一条将要执行指令的地址。 2.指令执行部件EU （Exection Unit) 组成：算术逻辑单元（ALU ），标志寄存器（FR ），通用寄存器，EU 控制系统等。 作用：负责指令的执行，完成指令的操作。 工作过程：从队列中取得指令，进行译码，根据指令要求向EU 内部各部件发出控制命令，完成执行指令的功能。若执行指令需要访问存储器或I/O 端口，则EU 将操作数的偏移地址送给BIU ，由BIU 取得操作数送给EU 。 二、 8088/8086的寄存器结构 标志寄存器 ALU DI DH SP SI BP DL AL AH BL BH CL CH ES SS DS CS 内部暂存器输入 / 输出控制 电路1432EU 控制系 统20位16位8086总线指令 队列总线 接口单元执行 单元 6 516位 属第三代微处理器 运算能力： 数据总线：DB 微机原理及接口技术 第一部分客观题 一、单项选择题（每小题2分，共10分） 1. 寄存器ECX勺低16位部分可以用 ____________ 达。 A EX B CX C CH D CL 2. 8086处理器执行“ OUT DX,AL指令时，AL的数据出现在_____________ 输出给外设。 A控制总线B地址总线C电源和地线D 数据总线 3. 与DRAM目比，SRAM勺特点是___________ 。 A集成度高、存取周期长B集成度低、存取周期长 C集成度高、存取周期短D集成度低、存取周期短 4. 使用语句“ var dword 3721 ”定义的变量var在主存占用___________ 字节存储空间。 A 1 B 2 C 4 D 8 5. 用8K>8结构SRAM芯片构成64000H H6FFFFH地址范围的存储器，需要使用__________ 。 A 4 B 6 C 8 D 10 二、对错判断题（每小题2分，共10分）（说明：正确的选“ A ,错误选“ B” 6. IA-32 处理器设置的中断标志IF = 0是关中断，表示禁止内部中断和外部中断的所有中断请求。X 7. 已知var是一个变量，语句“ add esi,byte ptr var ”没有语法错误。X 8. DMA传输由DMA控制器控制，无需处理器执行I/O指令。V 9. 高性能计算机中常使用Cache （高速缓冲存储器）提高主存性能。V 10. 向某个I/O端口写入一个数据，一定可以从该I/O端口读回这个数据。V 第二部分主观题 一、填空题（每空2分，共10分） 1. 8086处理器引脚有3个最基本的读写控制信号，它们是M/IO*，—RD* __________ 和____ /R* ______ 。 2. 逻辑地址由—段基地址_________ 口偏移地址两部分组成。代码段中下一条要执行的指令由CS和 _____ 指针IP ____ 寄存器指示，后者在实地址模型中起作用 的仅有_____ 指针 ____ 寄存器部分。 二、问答题（每小题6分，共30分） 1. 什么是JMP指令的近（near）转移和远（far ）转移？ jmp指令的近转移是指在同一个段里面的转移，也叫做段内近转移，用汇编编码就是这样的jmp near ptr标号 jmp指令的远转移是指段与段之间的转移，就是说不在同一个段的转移，用汇编编码就是这样的jmp far ptr 标号 2. 什么是存储访问的局部性原理，它分成哪两个方面的局部性？ 程序局部性原理：虚拟存储管理的效率与程序局部性程序有很大关系。根据统计，进程运行时，在一段时间内，其程序的执行往往呈现岀高度的局限性，包括时间局部性和空间局部性。 1、时间局部性：是指若一条指令被执行，则在不久的将来，它可能再被执行。 2、空间局部性：是指一旦一个存储单元被访问，那它附近的单元也将很快被访问。 课程设计报告 题目：步进电机转速控制显示系统 学生姓名：陶宁 学生学号： 系别：电气信息工程 专业：自动化 届别： 2013届 指导教师：苗磊 电气信息工程学院制 2012年5月 步进电机转速控制显示系统 学生：陶宁 指导教师：苗磊 电气信息工程学院自动化系 1课程设计的任务与要求 课程设计的任务 对于步进电机的进行转速控制，包括正转与反转，并且通过LCD显示。 课程设计的要求 该设计要求通过程序实现单片机对电动机进行控制。共包含五个键盘，分别操控正转、反转、停止、加速、减速。并且讲电动机的转动状态反映在LCD上。 课程设计的研究基础 2步进电机转速控制显示系统方案制定 方案提出 方案一：使用开关直接控制电动机的正反转以及转速控制，此种设计非常简便易操作，共两个开关控制。 图1 方案一 方案二：使用四个五个开关分别控制电机的正转、反转、停止、加速、减速。 图2方案二 方案比较 方案一：本方案十分简单，除了实现正常的正转反转，只能实现步进电机的正转加速，还有反转减速，并不能实现正转减速或者反转加速等功能。程序设计上比较简单，实用性不大。 方案二：本方案较方案一复杂些，并且成功的实现了电机的正转加速和减速，反转的加速和减速，简单明了，控制范围更大，实用性更强。但是由于复杂性增加，程序的编写难度上就增加了。 方案论证 对于以上两个方案比较分析得出：方案二成功的实现了方案一所有的功能，而且其他功能上更加全面。使用上也更加易操作。方案一对于简单的应用可以适用，但局限性很大，有时无法实现必要的功能。 方案选择 根据以上的比较论证，选择方案二。 3 步进电机转速控制显示系统方案设计 各单元模块功能介绍及电路设计 该设计分为控制模块，驱动模块，显示模块。 控制模块：五个开关控制单片机的输入高低电平，通过单片机的接口功能设计程序控制输出电平的高低最后达到控制电动机正反转的功能。 驱动模块：通过单片机的到控制步进电机之前的放大噐ULN2003A，从而达到控制步进电机转速的效果。 显示模块：通过单片机中的到和控制LCD 12864，以显示目前电动机的状态。 电路参数的计算及元器件的选择 12864液晶电源：VDD：+5V；LCD外接驱动电压为~。 步进电机：额定电压12V；额定电流。 ULN2003A输入额定电压为+12V。 特殊器件的介绍 （1）AT89C51 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1）主要特性 a.与MCS-51 兼容 字节可编程闪烁存储器 c.寿命：1000写/擦循环 d.数据保留时间：10年 《微机原理与接口技术》习题参考答案 习题2 1.为何说8086CPU是16位CPU？ 答：16位指的是8086CPU的字长，而字长一般来说和运算器、寄存器、总线宽度一致。因为8086CPU的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，这决定了它的字长为16位。 2.8086CPU由哪两个单元组成？其中，指令队列在哪个单元中，有何作用？ 答：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）和执行单元（Execution Unit，EU）。指令队列在BIU中。它的作用是当EU在执行指令时，空闲的BIU可以从内存读取后续指令到指令队列，这样就可以将取指令工作和执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。 3.8086CPU中8位寄存器和16位寄存器是什么关系？ 答：8086的通用寄存器包括数据寄存器、指针寄存器和变址寄存器。其中数据寄存器包含AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，但他们每个都可以分开作为两个单独的8位寄存器使用。8086的指针寄存器和变址寄存器不可分割为8位寄存器。 4.8086CPU中的IP寄存器有何用途？ 答：IP寄存器是指令指针寄存器，用来存放下一条要执行的指令在代码段中的偏移地址。在程序运行过程中，IP寄存器始终指向下一条指令的首地址，与CS寄存器联合确定下一条指令的物理地址。8086就是通过IP寄存器来控制指令序列的执行流程。 5.在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是 什么？ 答：有CF、PF、AF、ZF、SF、OF。它们的含义如下： CF：进位标志。它记录运算时从最高有效位产生的进位值或结果值。最高有效位有进位或有借位时CF=1，否则CF=0。 PF：奇偶标志。它记录运算结果的奇偶检验条件。当结果操作数中“1”的个数为偶数时PF=1，否则PF=0。 AF：辅助进位标志。在字节运算时，由低半字节（字节的低4位）向高半字节有进位或借位时，AF=1，否则AF=0。 ZF：零标志。运算结果为零时ZF=1，否则ZF=0。 SF：符号标志。它记录运算结果的最高位，即由符号数的符号。 OF：溢出标志。在运算过程中，如果运算结果已经超出了机器能表示的数值范围（指有符号数）称为溢出，此时OF=1，否则OF=0。 6.分别完成下面的8位运算，并说明各主要标志位的状态，以及结果是否产生溢出（提 示：需要分为有符号数和无符号数两种情况）。 步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 1、步进电动机闭环系统与开环系统比较 步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。 但是，步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。 步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定 与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。 在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精确度下跟踪和反馈时，扩大工作速度范围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。步进电动机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点： a.随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制改善了矩频特性。 b.闭环控制下，输出功率/转矩曲线得以改善，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度范围内，电流也能够充分转换成转矩。 c.闭环控制下，效率/转矩曲线得以改善。 d.采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。 e.利用闭环控制，步进电动机可自动地、有效地被加速和减速。 机械设计制造及其自动化专业实验 ——机电控制实验 步进电机控制技术综合实验 ————可编程控制器控制十字滑台的速度、位置 实验指导书 重庆理工大学 重庆汽车学院 实践教学及技能培训中心 2011年3月 学生实验守则 1．学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。 2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。 3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。 4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。 5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。 6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。 7．实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。 8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。 9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。 10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学院有关规定予以赔偿。 重庆理工大学 说明 1.同学可以登录学校的“实验选课系统”（从学校首页登陆：https://www.doczj.com/doc/ad9225966.html, 或从数字校园登录），自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前3天），因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。 2.如有什么问题，同学可以拨打电话62563127联系李鑫老师。 《微型计算机原理及接口技术》试题 （120分钟） 一. 单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的 1. 8086CPU芯片的外部引线中，数据线的条数为（）。 A.6条 B.8条 C.16条 D.20条 2．8086CPU工作在总线请求方式时，会让出（）。 A.地址总线 B.数据总线 C.地址和数据总线 D.地址、数据和控制总线 3．8086在执行OUT DX,AL指令时，AL寄存器的内容输出到（）上。 A．地址总线 B．数据总线 C．存储器 D．寄存器 4．8086CPU的I/O地址空间为（）字节。 A．64KB B．1MB C．256B D．1024B 5. 当8086CPU读I／O接口时，信号M／IO和DT／R的状态必须是（）。 A.00 B.01 C.10 D.11 6. 在8088CPU中, 用于寄存器间接寻址输入输出指令的寄存器是（）。 A. AX B. BX C. CX D. DX 7．两片8259A级联后可管理（）级中断。 A．15 B.16 C.32 D.64 8．8086中断系统中优先级最低的的是（）。 A.可屏蔽中断 B.不可屏蔽中断 C.单步中断 D.除法出错 9．CPU在执行IN AL，DX指令时，其（）。 A． IO/M为高， RD为低 B． IO/M为高， WR为低 C． IO/M为低， RD为低 D． IO/M为低， WR为低 10. 内存从A4000H到CBFFFH，共有（） A.124K B.160K C.180K D.224K 11. 8088CPU中的CS寄存器是一个多少位的寄存器？（）。 A.8位 B.16位 C.24位 D.32位 12．地址译码器的输出一般可为接口的（）信号。 A．片选 B．数据输入 C．地址 D．控制 13. 8255工作在方式0时，下面哪种说法正确（） A. A、B、C三个口输入均有锁存能力 B. 只有A口输入有锁存能力 C. 只有C口输入有锁存能力 D. A、B、C三个口输入均无锁存能力 14. 实现DMA传送，需要（） A.CPU通过执行指令来完成 B.CPU利用中断方式来完成 C.CPU利用查询方式来完成 D.不需要CPU参与即可完成 15．CPU在执行OUT DX，AL指令时，（）寄存器的内容送到地址总线上。 A．AL B．DX C．AX D． DL 二、填空题 1. 分析与设计接口电路的基本方法有和。 2． DMA可以工作在状态和状态下，区分当前DMA工作在什么状态下。 3． 8086/8088的引脚用于决定其工作模式。 4．在译码过程中，如果有一根地址线没有用到，会有个重叠地址。 5．在总线上要完成一次数据传输一般要经历如下阶段：、 、和。 6． 8255A是芯片，有种工作方式； 7． 8253是芯片，内部有个端口地址，其中的每个计数器可作为进制和进制计数器使用。 8．从8253计数器中读出的计数值读出的减一计数器当前值。（是、不是） 9．串行通信包括和两种方式。 10. 158的16位二进制补码为，原码为，反码为。 11．-20的8位二进制补码为，原码为，反码为。 12．操作数寻址方式主要有、、和 4类。 13．中断过程包括、、和 4个阶段。 14． I/O端口地址的编制方式是和。 三．简答题 1．微型计算机接口一般应具有哪些功能？ 2．8086有哪两种工作模式？其主要区别是什么？ 3．什么是中断、中断向量和中断向量表？微机原理与接口技术
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