微机原理及应用(第五版)

格式：ppt
大小：6.95 MB
文档页数：5

下载文档原格式

微机原理及应用第五版

微机在控制系统中的应用实例分析
工业自动化控制
微机作为控制器，通过采集传感器信号和执行器控制指令，实现对生产过程的自动化控制。
智能家居系统
微机作为家庭控制中心，通过接收各种传感器的信号和用户的操作指令，控制家居设备的运行。
交通信号控制
微机作为交通信号控制器，根据交通流量和路况信息，实时调整交通信号灯的配时方案。
利用微机实现自动化生产线的控制、监测和管
理。
信息技术
利用微机进行信息处理、信息存储和信息传输
等。
人工智能
利用微机实现机器学习、自然语言处理、图像识别等人工智能技术。
02
微处理器结构与工作原理
典型微处理器结构
寄存器组：包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器，用于暂存数据和指令。
控制单元：负责指令的取指、译码和执行控制。
USB总线
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种串行数据传输的总线标准，具有即插即用、热插拔等特点，被广泛应用于计算机外部设备连接。
通信接口电路及数据传输方式
通信接口电路
通信接口电路是实现计算机与外部设备之间数据传输的硬件电路，包括并行接口电路和串行接口电路两种类型。
06
总线与通信接口技术
总线概述及分类
01
总线定义
总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线。
02
总线分类
根据总线所处位置的不同，总线可分为内部总线和外部总线；根据总线
上传输信息类型的不同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。
03
总线标准
为了解决不同设备之间的兼容性问题，计算机中采用了标准化的总线，

微型计算机原理(第5版)(章 (3)

6
第3章 80X86寻址方式和指令系统【例3.1】 MOV AL，100 指令执行后，
(AL)=64H 【例3.2】 MOV CL，01001100B 指令执行后，
(CL)=4CH 【例3.3】 MOV AX，1234H 指令执行后，
(AX)=1234H
7
第3章 80X86寻址方式和指令系统此例说明，立即数如果是多字节数，则高位字节存放在高地址中，低位字节存放在低地址中，如图3.1所示。表3.1列举了一些立即寻址方式所用的示例。
10
第3章 80X86寻址方式和指令系统 2．寄存器寻址(Register Addressing) 寄存器寻址是一种最普遍的数据寻址方式，指令指定寄存器号，操作数存放在指令规定的CPU内部寄存器中。可用于寄存器寻址的为通用寄存器。在微处理器中，对于8位操作数，寄存器可以是AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL；对于16位操作数，寄存器可以是AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI和DI。在80386及其后继机型中，对于32位操作数，32位寄存器包括EAX、EBX、ECX、 EDX、ESP、EBP、EDI和ESI。在使用寄存器寻址方式时，MOV、 PUSH和POP指令也会使用到16位寄存器CS、ES、DS、SS、FS和GS。
26
第3章 80X86寻址方式和指令系统【例3.11】 MOV AX，[BX][SI] 如果
(BX) = 0200H，(SI) = 0010H，(DS) = 3000H，则
EA=(BX)+(SI)=0200H+0010H=0210H 物理地址=(DS)×10H+EA=3000H×10H+0210H
5
第3章 80X86寻址方式和指令系统 1．立即寻址(Immediate Addressing) 操作数包含在指令码中，由指令给出。汇编语言可用多种方式描述立即数。立即操作数可以是常数，如果操作数以字母开头，汇编程序要求操作数在其前加0。例如：在汇编语言中以0A2H描述操作数A2H。ASCII码字符也可用于描述立即数，例如：MOV AH， ‘B’指令将ASCII码B所对应的数据42H放入寄存器AH中。立即寻址通常用于给寄存器赋值，并且只适用于源操作数字段，不能用于目的操作数字段，要求源操作数与目的操作数长度一致。立即数可以是8位或16位的。在80386及其后继机型中，立即数也可是32位操作数。

微型计算机原理(第5版)(章 (1)

18
第1章微型计算机基础知识 2．第二代处理器 1) 8080处理器 1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N 沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。从Intel 8008开始，微处理器已经能够每次处理一个完整的字节。8位微处理器Intel 8080标志着微处理器的发展进入第二代，为微型计算机的诞生做好了最后的准备。 8080可寻址范围64 KB，运算速度是8008的10倍，同时还支持TTL(晶体管—晶体管逻辑)电平模式。
13
第1章微型计算机基础知识图林发表于1940年的另一篇著名论文《计算机能思考吗？》，对计算机的人工智能进行了探索，并设计了著名的“图林测验”。 1954年图林英年早逝，年仅42岁。 1944～1945年间，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(John von Neumann)在第一台现代计算机ENIAC尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯·诺依曼成为“现代电子计算机之父”，冯·诺依曼机体系延续至今。
1822年，英国数学家巴贝奇(Charles Babbage)发明差分机，专门用于航海和天文计算。这是最早采用寄存器来存储数据的计算机，体现了早期程序设计思想的萌芽。
4
第1章微型计算机基础知识 1.1.2 电子时代
1889年，赫尔曼·霍勒斯(Herman Hollerith)研制了穿孔卡片，这是电脑软件的雏形。制表机采用电气控制技术取代纯机械装置，这是计算机发展中的第一次质变。以穿孔卡片记录数据，体现了现代软件的思想萌芽。制表机公司的成立，标志着计算机作为一个产业初具雏形。
22

单片微型机第五版原理应用试验张友德课件第一章基础知识

单片微型计算机原理及应用
主讲：陈晓燕教材：复旦大学出版社（第五版）《单片微型机原理、应用与实验》
1
课程涉及内容
51系列单片机的基本硬件结构程序设计定时/计数器中断系统串行口存储器接口设计
2
课程要求
本课程是实践性较强的课程。通过课程的学习，掌握软件编程和硬件电路设计的方法，能够进行单片机应用系统的设计、调试工作。
26
§1-5 单片机分类及应用
一单片机分类
1 通用型/专用型的单片机 2 不同封装形式的单片机(DIP、SOIC、PLCC、 QFP、BGA等） 3 8位、16位、32位单片机
27
二单片机的应用
(1) 体积小，成本低，运用灵活，易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器 (2) 面向控制 (3) 抗干扰能力强，适用温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作。 (4) 可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。
10
§1-2 单片机内部结构
中央处理器CPU CPU是单片机的核心器件，包括运算器和控制器。负责控制数据的处理和整个单片机系统的操作。
11
存储器
地址总线A
地址寄存器
地址译码驱动器
读信号存贮矩阵读/写时序控制逻辑写信号选择信号
（来自CPU）
数据寄存器
数据总线D
半导体存储器的结构
29
§1-6单片机应用系统的结构

30
一基本系统即最小系统，该系统所选的单片机内部资源已能满足系统的硬件需求，不需外接存储器或I/O接口。
31
二扩展系统
通过单片机的并行扩展总线或串行扩展总线在外部扩展ROM、RAM或I/0接口电路。

微机原理-第5版(周荷琴)-第五章PPT课件

5.3.2 电可擦除可编程ROM （EEPROM）
第2页/共28页
5.3.1 可编程可擦除只读存储器（EPROM）
1. 基本存储单元
• 采用浮栅雪崩注入式半导体技术，一个浮栅 MOS 场效应管与一个MOS管（T）串接，构成基本存储单元。
• 初始状态：浮栅被SiO2绝缘层包围不带电荷，管子不导通，位线Di为高电平，存储了信息“1”。
第3页/共28页
存储原理
• 编程：在漏极D和源极S间，加上25V高电压和编程脉冲，D、 S间被瞬时雪崩击穿，大量电子通过绝缘层注入到浮栅，使浮栅管导通，存储的信息变为0。其余未编程单元仍保持1不变。
• 由于浮栅被绝缘层包围，注入的电子不会泄露，保存的信息也就不会丢失。
第4页/共28页
存储原理
1）( )内是24脚的2716和2732的引脚号； 2）原图中脚号（23）错标为（24）了。
第7页/共28页
2）27128的引脚信号
27128的容量为16K×8，28脚DIP封装
―A 1 3 ～ A 0 ： 1 4 根地址线，可寻址 1 6 K ―D 7 ～ D 0 ： 8 位数据线，编程时输入，读出时输出
第12页/共28页
5.3.1 可编程可擦除ROM （EPROM）
5.3.2 电可擦除可编程ROM （EEPROM）
第13页/共28页
5.3.2 电可擦除可编程只读存储器
EEPROM 或E2PROM
1. EEPROM的原理与特点
• EPROM的缺点：虽可多次编程，但不容易修改局部内容，那怕只想改变1个字节，也要拔下芯片，用紫外线擦除后重新编程，使用不方便。

微机原理-第5版(周荷琴)-第一章

为便于阅读，书写2进制数时，从最低位（LSB）开始，每 4 位用空格隔开，但数据输入计算机时，不能留空格。

例如，1000 1010B = 8AH 例如，1011 0100 1101 1001B = B4D9H
中国科学技术大学
1.1 数的表示
第1章绪论

Bit（比特），简称位
二进制数的每1位（0或1），是计算机和数字系统中信息存储、处理和传送的最小单位。 Byte（字节） 8位二进制信息组成的信息单位 1 byte = 8 bit Word（字）包含16位二进制数，即两个字节。一个16位的字D15～D0 = 高字节D15～D8 + 低字节D7～D0
可编程计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）

17000个电子管 500英里导线重量超过30吨运算速度10万次/秒
电子管的功耗大，寿命低，维护难。中国科学技术大学
1.1 数的表示
第1章绪论

ENIAC推动世界进入了电子计算机时代。
中国科学技术大学
1.1 数的表示
第1章绪论
Word Length（字长）它决定计算机一次可处理的二进制数据的位数。它取决于计算机的运算器、通用寄存器和数据总
线的位数。根据字长将计算机分为8位机、16位机、32位机和 64位机等机型。字长越长，计算机一次能传送和处理的数据就越多，运算速度越快，精度也越高，但制造工艺也越复杂。
由0～7共8个数字组成，基数为8，各位权值为8i。 8进制数必须加后缀O或Q。例如，753Q = 782 +581 +380 = 491 每位8进制数由3位二进制数组成，容易转换。例如，627Q=110 010 111B

微机原理及应用(055304)

24. 8255A占用（）个端又地址
A、1 B、2 C、3 D、4 答案： D
25. 下列数据中最大的数为（）
A、11011001 B、75 C、101Q D、57H 答案： A
二、判断题
1. 存储器译码时采用全地址译码会浪费地址空间。
A、正确 B、错误答案：错误
2. 微机主存只要使用RAM芯片就可以了。
8. CPU响应可屏蔽中断的条件是（）
A、CF=1 B、IF=1 C、TF=1 D、DF=1
答案： B
9. 下列指令中，不合法的指令是（）
A、PUSH BL B、ADD BX，[DI] C、INT 21H D、IN AX，09H
答案： A
10. 完成将AX清零，并使标志位CF清零，下面错误的指令是（）
A、SUB AX，AX B、XOR AX，AX C、MOV AX，00H D、AND AX，00H
答案： C
11. 8088/8086CPU的复位信号至少维持（）个时钟周期的高电平有效
A、1 B、2 C、3 D、4
答案： D
12. 设SP为0100H，SS为1000H，则执行PUSH AX 后，SP和SS的值分别为（）
一、单选题 1. 计算机系统总线中，可用于传送读、写信号的是（）
A、地址总线 B、数据总线 C、控制总线 D、以上都不对
答案： C
2. 8086在最小模式下，对I/O进行读操作期间，其有效控制信号为（）
A、RD#低电平，WR#三态，M/IO#低电平 B、RD#三态，WR#低电平，M/IO#高电平 C、RD#低电平，WR#三态，M/IO#高电平 D、RD#三态，WR#低电平，M/IO#低电平
A、0100H和1000H B、00FEH和1000H C、00FEH和0FFEH D、0100H和0FFEH

微型计算机原理(第5版)(章 (8)

7
第8章中断和异常
图8.1 中断引起程序转移示意图 8
第8章中断和异常除此之外，中断技术还用来进行应急事件的处理，如电源掉电、硬件故障、传输错、存储错、运算错以及操作面板控制等，均需采用中断技术。因此，计算机中断处理功能的强弱，是反映其性能好坏的一个主要指标。相对中断(外部中断)而言，异常是在指令执行期间检测到的不正常的或非法的状态，使指令不能成功执行。它与所执行指令有直接的联系，例如，指令执行期间检测到段异常或页异常时，指令便不能执行下去。异常的发生源于微处理器内部，且总是与微处理器操作同步。因而，一些文献将软件中断指令INT n及 INTO等也归类于异常。
10
第8章中断和异常微处理器对中断源的检测主要是通过三种中断技术，即单线中断、多级中断和矢量中断来实现的。现代微处理器大多采用矢量(亦称向量)中断技术，即由每个中断源(经接口)向CPU提供中断源的设备标志码，将程序转向相应中断源设备的中断处理程序。采用矢量中断技术，每种中断或异常都有它自己的中断矢量，用8位二进制数表示。矢量号(或称中断类型号)用来从中断描述符表(保护虚地址方式时)或中断矢量表(实地址模式时)中选择给定中断的处理程序首地址。80386及80486已将矢量号0～31分配给异常；中断及软中断指令的矢量号可在0～255范围内选择，但为避免与异常矢量号冲突，最好在32～255的范围内选择。
13
第8章中断和异常 80X86系统中，可屏蔽中断源产生的中断请求信号，通常通过8259A可编程中断控制器进行优先权控制后，由8259A向CPU送中断请求信号INTR和中断标识码(中断矢量)。采用9个8259A芯片，可支持64个中断源，并可对每个中断源分配不同的中断矢量和判断它们的中断优先级。

微机原理-第5版(周荷琴)-第四章-(3)PPT课件

4.3 汇编程序设计
第4章汇编程序设计
中国科学技术大学
4.3 汇编程序设计
第4章汇编程序设计
§4.3 汇编语言程序设计方法与实例
中国科学技术大学
4.3 汇编程序设计
第4章汇编程序设计
汇编语言程序设计
汇编语言程序设计采用结构化程序设计方法。
每个程序只有一个入口，必须要有出口，中间内容不能含有死循环语句。
4.3.3 循环结构程序
例4.39 用循环程序设计方法，求A和B两个4字节BCD
4.3 汇编程序设计
第4章汇编程序设计
4.3.3 循环结构程序
要求某段程序反复执行多次，直到满足某些条件时为止，这种程序称为循环结构程序。
在循环程序中，常用计数器（如CX寄存器）来控制循环次数。先将计数器置1个初值，用来表示循环操作的次数，每执行一次循环操作后，计数器1，减到0时，表示循环结束。
ASSUME CS：CODE，DS：DATA
START：MOV AX，DATA
MOV DS，AX
；设置数据段
MOV CH，COUNT ；CH 数组长度
MOV BX，0
；BX为基址指针,初值清0
MOV DX，0
；DH 数字个数，DL字母个数，初值清0
中国科学技术大学
4.3 汇编程序设计
例4.37
第4章汇编程序设计
例4.34 由人机对话从键盘输入1个10进制数（0~9），查
表求键入数字的平方值，存入AL寄存器中，并显示有关的提示信息。试编写汇编语言程序。解：
➢ 数据段中，先给出数字0~9的平方值，逐个存入TABLE开始的内存中，形成表格，以便查找，再给出等待显示的提示信息。
➢ 代码段由3个部分组成：显示提示信息；等待键入数字；查表求键入数字的平方值，并将结果存入AL中。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

• 十进制:数的后面加后缀D或不加.
• 十六进制:数的后面加后缀H.
十六进制
二进制
十进制
十六进制
二进制
0
0
0
A
1010
1
1
1
B
1011
2
10
2
C
1100
3
11
3
D
1101
4
100
4
E
1110
5
101
5
F
1111
6
110
6
10
10000
7
111
7
11
10001
8
1000
8
等等
等等
9
1001
9
十进制 10 11 12 13 14 15 16 17 等等
微机原理及应用
3).移码
针对补码不易比较大小的缺点而出现了移码
[X]移= 2n-1 -1+X 2n-1-1为偏移量
X>-2n-1 且X<=2n-1
例如:X=+10010B=+18,Y=-10010B=-18
[X]移= 26-1 -1+X=011111+010010=110001B [Y]移= 26-1 -1+Y=011111-010010=001101B
计算机中是用2n为模—2补码.
[X]补=2n+X
微机原理及应用
若以2n-1为模的补码称1补码----反码
[X]反=2n-1+X
根据上面的公式得:
X为正时: [X]反=[X]补=[X]原 X为负时:求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位
变反. 微机原理及应用
微机原理及应用
例1.1用补码运算:①129-79 ②79-129
解: ①.设x=129,y=79则 [x]补=10000001B,[y]补=01001111B
[-y]补=[y]变补=10110001B [x-y]补=[x]补+[-y]补=00110010B 最高位有进位,
结果为正[x-y]补= [x-y]原=00110010B x-y=50
[-0]原=10000000 综上述
[X]原={
X 2n-1-X
X为正 X为负
微机原理及应用
2).补码和反码
举一实例:3点钟-7小时=8时
3点钟+5小时=8时
即:3-7=3+5
为什么?
答:时钟是以12为模,5是-7的补码.
在计算机中采用补码主要原因有二,一是可以将减法变成加法来运算.二是补码的符号位可以参加运算.
[x]补+[+y]补= [x+y]补其中:x、y及（x+y）<2n • 加法:最高位没有进位.就有正确结果,并为正. • 减法:1).若x>=y, [x]补+[-y]补最高位有进位,结果为正. [x-y]补=[x-y]原
2).若x<y, [x]补+[-y]补最高位无进位,结果为负.将[x-y]补再求一次补前边加上负号就得到x-y的真值.
微机原理及应用
多字节数据的存储情况
例如字1234和双字3C5D7E9F的存储
地址 m+2 m+1 m m -1
×× 12 34 ××
(a) 字的存储
地址 m+4 m+3 m+2 m+1 m
×× 3C 5D
7E 9F
m-1 × ×
(b) 双字的存储
微机原理及应用
1.1.2 数的进位制表示约定
• 二进制:数的后面加后缀B.
补码没有+0和-0之分;反码有+0和-0之分
[+0]补=00…..00=0 [-0]补=00…..00=0 [+0]反=00…..00=0 [-0]反=00…..00=111…..11
例如:X=+1010011B
[X]反=[X]补=[X]原=01010011 X=-1010011B
[X]原=11010011 [X]补=10101101 [X]反=10101100
微机原理及应用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
1).原码: 设X=+1011100B,Y=-1011100B
此时X和Y被称为真值.
则[X]原=01011100,[Y]原=11011100
而[+0]原=00000000,
微机原理及应用
1.1.1 数据在内存储器中的存储方式
字节:8个二进制位.一个字节也叫做一个存储单元.
地址:对内存中存储单元的编号.从0开始直到CPU能支持的最高地址.
字:相邻两个字节存放一个数.16位. 双字:相邻四个字节存放一个数.32位.
多字节数据的存储采取高位字节在高地址的原则.数据所在地址是低字节所在的地址.
其中:|x|,|y|,|x+y|<2n-1 [-y]补=[y]变补
[y]变补就是将[y]补连同符号位一起各位变反加1.
• 反码:常用在求反逻辑运算中,其它运算不用. • 移码:优点:能很方便的比较出真值的大小.
适用:A/D和D/A转换器的双极性编码. 浮点数的阶码中.
微机原理及应用
4.无符号数运算(补码运算)
微型计算机原理
• 第一章微型计算机基础知识 • 第二章微型计算机组成及微处理器功能结构 • 第三章 80X86寻址方式和指令系统 • 第四章汇编语言程序设计 • 第六章半导体存储器及接口 • 第八章中断和异常 • 第九章输入/输出方法及常用的接口电路
第一章微型计算机基础知识
常用数据类型数学协处理器的数据格式
• 无符号数. 加法:结果必为正.只要不溢出(最高位没有进位)结果就是正确的. 减法:补码运算结果有进位结果为正.否则为负.
• 有符号数.加减法结果看符号位.是否溢
出用下述方法判别.
微机原理及应用
5.有符号数加减运算溢出判别
采用双高位判别法.在计算机内设置两个进位位分别是:
• CS:表示符号位向前进位情况.如有进位CS=1,否则CS=0.
②.设x=79,y=129则 [x]补=01001111B,[y]补=10000001B
[-y]补=[y]变补=01111111B [x-y]补=[x]补+[-y]补=11001110B 最高位无进位,
结果为负 x-y=-50 微机原理及应用
总结:对于无符号数和有符号数的补码运算,计算机运算的方法都是一样的.只是结果判断正负的方法不同.
微机原理及应用
3.带符号数的运算
• 原码:类似于正负数的笔算优点:直观. 缺点:减法过程非常繁锁. 适用:浮点数的有效数字. 二进制乘除法.
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.
缺点:数值比较大小时易出错.算公式:[x+y]补=[x]补+[+y]补

微机原理及应用(第五版)

合集下载