《微机原理及应用》课程.

微机原理
课程代码：80092001
课程名称：微机原理
学分：3.5 开课学期：5
授课对象：自动化先修课程：数字电子技术
课程主任：王书源，教授，硕士
课程简介：
微机原理及应用课程是测控专业、自动化专业的一门重要专业基础课程，是一门理论和实践结合的课程。

学生通过本课程的学习，了解一个微处理器(Intel8086/8088)的基本编程结构、工作原理及组成一个简单的计算机的方法，熟悉一门汇编语言指令（Intel8086/8088），学会编写和调试汇编语言程序。

掌握几种常用可编程输入/输出接口芯片的工作原理、与CPU 系统的连接方法及编程使用方法。

了解PC机的系统组成，以及利用系统提供的中断编写汇编语言应用程序的方法。

实践教学环节：
微机原理实验课程可以开设多项实验项目，主要目的是培养学生实验能力和实际技能。

实验是为了巩固学生的微机原理理论知识，加强基本实验技能，提高动手能力；同时培养学生创新的思维方法，为进行新领域探索和科学研究打下良好的实践基础。

课程考核：
考试成绩＝平时成绩×30％＋期末成绩×70％。

平时成绩包括：作业、实验等。

期末成绩采取闭卷考试。

指定教材：
微型计算机原理及应用，杨素行清华大学出版社2004年2月，第二版
参考书目：
[1] 微机原理与应用自编讲义（内部资料）
[2] 微型计算机接口技术及应用刘乐善华中科技大学出版社
[3] 微型机（PC系列）系统功能教程张昆藏清华大学出版社
[4] IBM- PC汇编语言程序设计沈美明清华大学出版社。

《80X86/Pentium微型计算机原理及应用》教材课后习题参考答案第三章3-5(1)MOV SI, 2100H 源：立即数；目标：寄存器(2)MOV CX, DISP[BX] 源：基址，EA=BX+DISP，PA=DS×16+BX+DISP；目标：寄存器(3)源：寄存器；目标：寄存器间接寻址EA=SI，PA=DS×16+SI(4)源：基址加变址，EA=BX+SI，PA=DS×16+BX+SI；目标：寄存器(5)源：寄存器；目标：寄存器(6)源：基址，EA=BX+10H，PA= DS×16+BX+10H；目标：寄存器(7)源：寄存器间接，EA=BX，PA= ES×16+BX；目标：寄存器(8)源：带位移量的基址加变址，EA=BX+SI+20H，PA= DS×16+BX+SI+20H；目标：寄存器(9)源：寄存器；目标：寄存器间接，EA=BP，PA= SS×16+BP(10)源：寄存器；目标：存储器，EA=SP-2，PA= SS×16+SP-23-7(1)源操作数错，基址+基址不能用在存储器寻址方式中，只能基址+变量，改成MOV AX, [BX+SI](2)错，V ALUE1和V ALUE2一般为自己定义的变量名称，则此两操作数的组合形式为存储器和存储器，ADD指令无此组合形式(3)错，立即数不能直接传给段寄存器(4)错，CS不能作为目标操作数(5)错，立即数不能作为目标操作数，两个操作数互换位置即可(6)如果V ALUE1是用DW定义的WORD型变量，则此题正确，否则错误(7)错，段寄存器不能直接传给段寄存器(8)错，移位次数超过1时，应该先将移位次数送给CL，改成MOV CL, 3; ROL [BX][DI],CL(9)错，NOT操作符只有一个操作数(10)对，CS不能作为目标操作数，但可以作为源操作数(11)错，不能直接将立即数压入堆栈(12)错，两处错误，1：IN指令应该AL在前,端口地址在后；2：端口地址100H超过8位数能表示的范围，应该先将100H送给DX，改成MOV DX, 100H; IN AL, DX(13)错，LEA指令的第二操作数必需为存储器寻址方式(14)错，CX不能作为寄存器间接寻址方式，应将CX改成BX/BP/SI/DI之一3-8(1)AX=3355H, SP=1FFEH(2)AX=3355H, DX=4466H, SP=1FFCH3-9 BX=4154H, [2F246H]=6F30H3-10 BX=139EH3-11 SI=0180H, DS=2000H3-12(1) CL=F6H(2) [1E4F6H]=5678H(3) BX=9226H, AX=1E40H(4) SI=9226H, [SI]=[1E4F6]=0024H(5) AX=5678H, [09226H]=1234H3-13 AF=0, CF=1, OF=1, SF=0, ZF=03-14(1) MOV AX, 0 XOR AX, AX SUB AX, AX(2) MOV CL, 4ROL BL,CL (或ROR BL, CL)(3) 题中没规定N1和N2是8位还是16位数，现假定都8位数（也可假定是16位数，程序不一样）MOV AH, 0MOV AL, N1IDIV N2MOV M1, ALMOV M2, AH(4) 题目的意思即使BX的b4,b6,b11位清零AND BX, 0F7AFH(5) XOR AX, 4020H(6) TEST DX, 0201H(7) TEST CL, 1JNZ NEXTINC CL (或DEC CL)NEXT:3-15 假设题目的意思理解为编号从1开始(1) LEA BX, BLOCK+(6-1)*2MOV AX, [BX](2) LEA BX, BLOCKMOV AX, 10[BX](3) LEA BX, BLOCKMOV SI, 0MOV AX, 10[BX][SI](4) MOV AX, BLOCK+103-16(1) 结果存在地址是580H端口中，[580H]=60H(2) 结果存在地址是580H端口中，[580H]=8060H（即[580H]=60H, [581H]=80H）(3) 结果存在AL中，AL=[40H]=4FH(4) 结果存在AX中，AL=[40H]=4FH, AH=[41H]（题目中没有给出端口41H中的值）(5) 结果存在地址是45H端口中，[45H]=60H(6) 结果存在地址是45H端口中，[45H]=8060H（即[45H]=60H，[46H]=80H）3-17 假定每小题中NUM1和NUM2都是和题中指定的操作数等长，即(1)中NUM1和NUM2为字变量，（2）（3）中为字节变量，（4）中为双字变量(1) MOV AX, NUM2ADD NUM1, AX(2) MOV CX, 4LEA BX, NUM1XOR AL, AL ; AL清零L1: ADD AL, [BX]INC BXLOOP L1MOV RES, AL(3) MOV CX, 8LEA BX, NUM1XOR AX, AXL1: ADD AL, [BX]JNC L2INC AHL2: INC BXLOOP L1MOV AX, WORD PTR RES(4) MOV AX, WORD PTR NUM1ADD WORD PTR NUM2, AXMOV AX, WORD PTR NUM1+1ADC WORD PTR NUM2+1, AX ; (MOV指令不影响CF标志位，否则不能这么写) 3-18(1) MOV CX, 8LEA BX, NUM1XOR AX, AXL1: ADD AL, [BX]DAAJNC L2INC AHL2: INC BXLOOP L1MOV AX, WORD PTR RES(2) MOV AL, NUM1SUB AL, NUM2DASMOV RES, AL差=90H, CF=13-19(1) MOV AL, NUM1MUL NUM2 ; 8位乘8位MOV WORD PTR RES, AX(2) MOV AX, NUM1IMUL NUM2 ;16位乘16位MOV WORD PTR RES, AXMOV WORD PTR RES+2, DX(3)MOV AL, NUM1MOV BL, 46CBWDIV BLMOV WORD PTR RES, AX(4) MOV AX, NUM1CWDIDIV NUM2 (或DIV NUM2)MOV WORD PTR RES, AXMOV WORD PTR RES+2, DX3-20(1)53乘以2MOV AL, 53SHL AL, 1结果106(2) -49乘以2MOV AL, -49 ; -49补码为CFHSHL AL, 1 ;AL=9EH, 真值即为-98结果-98除以2类似3-21(1) BX=009AH(2) BX=15CH(3) BX=8071H(4) BX=10F7H(5) BX=FF1CH3-22(1) DX=[20506]=0006H BX=0004H(2) SP=1FFEH, [SP]=CX=FFFEH(3) CX=BX=0004H(4) AX=8094H, CF=0(5) AL=[20508H]=87H(6) AL=94H+37H+1=CCH, CF=0, AL=32H(7) SI=9(8) DI=9(9) [DI]=[2050A]=AL=94H(10) AX=17C6H, DX=8094H(11) AH=84H, BL=4(12) IP=DX=17C6H3-23(1) 将存储器中以FIRST为起始地址连续10个字节复制到以SECOND为起始地址的地方(2) 将存储器中数据段中以偏移地址0404H为起始地址，连续80H个字节的空间清零3-24MOV BX, 5MUL BXMOV BX, 2DIV BX3-26 MOV BX, 0A80HMOV AL, 5XLAT3-27(1) IP=1256(2) IP=3280H(3) IP=2450H3-28 IP=009A, CS=2000, [SP]=8F, [SP+1]=3DH, [SP+2]=50H, [SP+3]=40H3-29CMP AL, 1JNZ LAB1CMP AL, 2JNZ LAB2CMP AL,4JNZ LAB3最后一个条件(若位0至位2都是0，则顺序执行)，相当于没有，因为不管符不符合这个条件，程序都会按顺序执行。

本课程是由上海交通大学王春祥教授的计算机原理与应用网络课程的教学视频。

整个课程有28个课时，由一个教室网络免费编译和共享。

“微机原理与应用”系列课程是信息工程，测控技术与仪器，电气工程与自动化相关专业的专业技术基础课程。

单片机原理与应用是单片机，单片机和单片机接口技术系列课程的基础课程。

教学内容以微机硬件，接口技术为开发平台，汇编语言为基础，可以直接操作微机接口和存储器作为开发工具。

教学的目的是使学生掌握该综合专业的基础知识，并在毕业后将其广泛应用于工业自动化，测量与控制以及信息通信技术领域。

传统的教学方法是微机原理和微机接口技术。

教学主要以课堂教学为基础，辅以少量实验课程。

微机原理和微机接口技术的知识特性不同于电路原理和电子技术等其他课程。

它的基本概念不是通过公式推导建立的，而是必须建立数据流和指令流如何在计算机系统中工作的概念。

但是，对于习惯于在教学初期通过公式推导来建立信息流概念的学生来说，现有的教学方法非常困难。

无法建立这个概念的直接结果是，大多数学生难以理解计算机的工作原理，这使许多学生失去信心。

三个学期后，大多数学生死记硬背地通过了课程考试。

但是，在实际应用中，这离教学目的还很遥远，不能满足应用型人才的要求，也不符合我们21世纪人才培养的目的。

根据我们面临的教学需求，提出了微机，单片机和微机接口技术课程体系的教学改革。

正是在分析现有教学方法存在的问题时，我们希望在本课程系统的教学过程中形成一种新的教学模式，从而突破了学生学习微机，单片机和微机接口技术时难以建立字母的困难。

课程为了达到更好的教学效果，学习方法的障碍在于如何在指令的作用下在计算机系统中流动。

《微机原理及应用》教学大纲课程名称：微机原理及应用适用班级：2016级机械设计制造及其自动化29；车辆工程10（专升本函授）；2014级机械设计及其自动化（高起本函授）辅导教材：《微型计算机原理及应用》（第四版）马义德等编著高等教育出版社一、本课程的地位、任务和作用《微机原理及应用》是计算机的组成、工作原理及应用的一门综合基础课。

本课程通过对8086CPU内部结构、8086指令介绍，使学生掌握微型机的基本组成及简单的汇编程序的编写方法及技巧，并使学生了解存储器的组成及组织方式、输入输出技术、中断技术、接口编程及现代PC机的系统性能的改善和Pentium 微处理器，为学生掌握好微型计算机的原理及进一步应用打下良好的基础。

二、本课程的相关课程先修课程：计算机应用基础、高级语言程序设计、电工学等。

三、本课程的基本内容及要求本课程阐述了微型计算机系统的基本概念、原理和设计方法，介绍了8086指令系统及其编程、存储器的管理、输入/输出技术等基本知识。

主要内容如下：（1）计算机运算基础，掌握各种进制、码制、算术运算和逻辑运算，及符号数的表示（2） 8086CPU的内部结构、主要掌握内部寄存器的使用方法，及对存储器分段管理的方法，其中时序和外部引脚也应有一定的了解。

（3）介绍了8086指令系统和汇编语言，掌握其寻址方式及基本指令的用法和汇编语言编程方法，应掌握汇编语言编程调试过程及技巧。

（4）介绍了存储器的内部结构，应掌握存储器的扩展及其同CPU的连接（5）介绍了输入输出技术及简单的I/O芯片的使用。

（6）介绍了中断控制技术，掌握基本原理及应用。

（7）介绍了微型计算机并行接口、串行接口的基本概念及编程和应用。

（8）介绍了D/A 和A/D接口的概念及编程和应用。

四、习题数量及要求以思考题为主，针对课程内容适时进行讨论。

五、教学方式与考核方式教学方式：面授辅导、平时作业考核方式：考勤、作业和考试六、学时分配七、几点说明推荐教材和主要参考书：推荐教材：《微型计算机原理及应用》（第四版）马义德等编著高等教育出版社主要参考书：1.《微机原理及接口技术》戴梅萼清华大学出版社2.《微型计算机原理及应用》孙家启安徽大学出版社《微型计算机原理及应用》复习作业一1．在I／O接口电路中，按主机与外设间传送的信息类型，端口可分为哪几类?CPU对这些端口实行读操作还是写操作?答：I/O端口分为：数据口，状态口，控制口。

设计1：带有定时器A/D数据采集卡设计设计内容：设计一块带有定时器（8253）的A/D卡，该卡上具有对一路0~5V的模拟电压进行采集和数据存储的能力，该卡插在PC机的IMB—PC扩展总线插槽上（ISA），选择ADC0809作为AD转换器芯片，卡上配置有8K的数据存储器对采集结果进行存储。

设计要求：利用PROTEL画出电路原理图，编写一个当PC机键盘上A键按下时，启动该卡对该路模拟信号进行采集，采样频率为1KHZ, 要求通过8253定时器控制采样频率，一次采样点数为8K，采集数据存储在卡上的存储其中并显示在CRT显示器上的程序。

设计过程：(1)查资料了解IMB—PC扩展总线(ISA)上各引脚的定义、IBM-PC机上I/O和内存地址的分配情况（所设计卡的地址不能占用PC机系统的已用地址）(2)了解ADC0809AD转换器和8253定时计数器的工作原理及接口电路的设计方法(3)原理图设计，用PROTEL画出原理图(4)印刷电路版图设计(5)软件设计（可利用DOS功能调用）(6)写出设计报告设计报告内容要求：（1）设计题目及设计要求（2）工作原理说明（3）原理图（4）程序流程图及源程序设计2：带定时器的D/A卡设计设计内容：设计一块D/A卡，该卡具有对0~5V的模拟电压输出能力，该卡插在PC机的IMB—PC扩展总线插槽上（ISA），选择DAC0832作为D/A转换器芯片。

卡上带有一个4K的数据存储器用于存放要输出的波形数据，带有一片8253用于实现输出点的延时控制。

设计要求：利用PROTEL画出电路原理图，编写利用该卡进行正弦波输出的程序（要求计算出正弦波的波形数据）。

程序工作的基本过程为：1）屏幕显示“请输入一个周期的点数”（键盘键入 N）2）屏幕显示“请输输入第1点” (键盘键入第1点数据)3）屏幕显示“请输输入第2点” (键盘键入第2点数据)4）…………………5）屏幕显示“请输输入第N点” (键盘键入第N点数据)6）屏幕显示“请输入点间延时” (键盘键入点间延时)7）屏幕显示“按回车键启动波形输出”（按回车）（要求在波形输出期间按N键停止波形输出并重新显示第1）步设计过程：（1）查资料了解IMB—PC扩展总线上各引脚的定义、IBM-PC机上I/O地址的分配情况（所设计卡的地址不能占用PC机系统的已用地址）（2）了解DAC0832 AD转换器和定时计数器8253的工作原理及接口电路的设计方法（3）原理图设计，用PROTEL画出原理图（4）了解DOS功能调用的方法，软件设计（5）写出设计报告设计报告内容要求：（1）设计题目及设计要求（2）工作原理说明（3）原理图（4）程序流程图及源程序设计3 简单微机系统设计（1）设计内容：设计一个以8088CPU为核心的简单微机硬件系统，要求该系统配置32KB程序存储器、32KB数据存储器、一个由8个7段LED显示快组成的显示器和由10个键组成的键盘。