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微机原理 第10章 PPT课件.ppt

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04
微机程序执行过程
程序加载与执行
程序加载
将程序从存储介质中读取到内存中， 为程序的执行做好准备。
程序执行
CPU按照指令逐条执行程序，完成程 序所要求的任务。
指令执行流程
取指令
CPU从内存中读取指令并存放到指令寄存器 中。
指令译码
对指令进行译码，确定指令的操作码和操作 数。
执行指令
根据译码结果，完成相应的操作，如数据传 输、算术运算、逻辑运算等。
的外设接口。进入21世纪后，微机进一步 发展为DSP（数字信号处理）和FPGA（现 场可编程门阵列）等高性能计算平台。现在 ，微机已进入物联网和人工智能时代，成为
智能硬件的核心组成部分。
微机的应用领域
总结词
微机广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、航 空航天等领域。
详细描述
由于微机具有体积小、功耗低、价格实惠等优点，它被 广泛应用于各种领域。在工业控制领域，微机可以用于 实现自动化生产线的控制和监测。在智能家居领域，微 机可以用于实现智能照明、智能安防、智能家电控制等 功能。在医疗设备领域，微机可以用于实现医疗影像处 理、医疗数据分析和医疗设备控制等功能。在航空航天 领域，微机可以用于实现飞行控制、导航数据处理和卫 星通信等功能。
立即数
表示常数或立即操作数的值。
注释
用于解释指令的含义和功能，方便阅读和理解。
指令类型
数据传输指令
用于在内存和寄存器之间传输数据，如 MOV指令。
逻辑运算指令
用于进行逻辑运算，如AND、OR、XOR等 指令。
算术运算指令
用于进行算术运算，如ADD、SUB、MUL 、DIV等指令。
控制转移指令
用于改变程序的执行流程，如JMP、CALL 、RET等指令。

微机原理与应用第十章

微机原理与应用第十章

如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1 时Si闭合；Di=0时Si断开)，那么根据二进制代码 的不同，输出电压VO也不同，这就构成了8位的 D/A转换器。
►
可以看出，当代码在0～FFH之间变化时，VO相 应地在0～-(255/256)Vref之间变化。
为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的 D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络(见下页)，它 只用两种阻值的电阻(R和2R)。
►
分辨率（Resolution）
输入的二进制数每±1个最低有效位(LSB)使输出变化的 程度。 一般用输入数字量的位数来表示: 如8位、10位

例：一个满量程为5V的10位DAC，±1 LSB的变化将使输出 变化 5/(210-1)=5/1023=0.004888V=4.888mV
►
转换精度（误差） 实际输出值与理论值之间的最大偏差。 一般用最小量化阶⊿来度量，如±1/2 LSB 也可用满量程的百分比来度量，如0.05% FSR LSB: Least Significant Bit FSR: Full Scale Range)
10.1 D/A转换器工作原理 10.2 D/A转换器的主要性能指标 10.3 DAC 0832 D/A转换器 10.4 A/D转换器主要性能指标 10.5 A/D转换器工作原理 10.6 ADC 0809 A/D转换器 10.7 AD 570 A/D转换器
►

本章内容
模拟量输入输出通道的组成 D/A转换器
► A/D转换的四个步骤
采样→保持→量化→编码
►采样/保持：由采样保持电路（S/H）完成 ►量化/编码：由ADC电路完成（ADC：AD变换器）
►
采样

微机原理及应用(第五版)PPT课件

微机原理及应用(第五版)PPT课件
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
2021
1
第一章 微型计算机基础知识
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.
2021
微机原理及应8用
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
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
②.设x=79,y=129则
• 二进制:数的后面加后缀B. • 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.
2021
微机原理及应5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
• 补码:优点:符号位和数值一起运算; 减法可以变成加法运算.

微机原理第5版周荷琴

微机原理第5版周荷琴
S合上, x(t)送到输出端；S断开,采样器无输出。
采样脉冲S(t)是周期Δ、宽度t0的矩形脉冲序列。 采样脉冲出现时, S接通t0秒, 其余时间断开。 结果, 输出宽度t0、周期Δ的脉冲序列x(nΔ), 序列幅
度被x(t)所调制, 这个过程就是采样。
x(nΔ)序列即为采样所得的离散模拟量。
➢量化单位q：每个 分层包含的电压 范围;
➢q越小, 采样精度 越高。
中国科学技术大学
10.1 概述
第10章 A/D和D/A
数字量编码：数字量可用若干种代码来编码。 图中为3位二进制编码，即用000~111表示数字 量0~7。
采样率fS：采样间隔t的倒数，t越小，fS越高， 即每秒采集的点数越多，数字信号越接近于原 信号。
N=d12-1+d22-2+…+dn2-n ➢ 系数di=0或1，是二进制小数中第i位上的数码。 ➢ 2-n是小数各位上的加权。第1位加权最大为1/2（最高
有效位MSB）；最右边第n位加权最小为1/2n（最小 有效位LSB），等于量化单位q。
➢ 自然二进制编码的小数点不表示出来。
中国科学技术大学
10.1 概述
中国科学技术大学
10.1 概述
2. 编码
第10章 A/D和D/A
数字量编码：经采样和量化后，模拟量数 字量，数字量要用代码表示。
编码的形式：如，二进制码、BCD码、ASCII 码等。
常用编码形式：自然二进制编码，双极性二 进制编码。
选定编码方式：特定器件中编码方式是固定 的，有些器件可通过外部连线来选择几种编 码方式。
中国科学技术大学
10.1 概述
自然二进制码
第10章 A/D和D/A
量化过程将参考电压VR设定的满量程（FSR）电压 值分成2n等分，然后看采样值落在哪个分层内，便量 化成相应的数字量。因此输入模拟量与满量程的比值 是小于1的小数。用二进制小数形式表示数字量，即 自然二进制码。

第10章微机原理课件

第10章微机原理课件
第10章
并行和串行接口电路
第10章 并行和串行接口电路
10.1 概述
10.2 可编程并行接口电路Intel 8255A
10.3 可编程串行接口电路Intel 8251A
习题10
2013年6月8日星期六
第10章第1页共165页
第10章
并行和串行接口电路
10.1 概述
10.1.1 并行通信 1. 并行接口
2013年6月8日星期六
第10章第20页共165页
第10章
并行和串行接口电路
A组
内 部 逻 辑
外 部 接 口
10.2.2 制 8255A的外部特性 控 A (8 )
端 口
P A7～ P A 0 P A3 P A2 P A1 P A0 RD CS
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CPU查询。
② 此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的 输入过程相同，CPU可以用软件查询方式，也可以用中断的方 式将CPU中的数据通过接口输出到外设中。当输出数据送到接 口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。
2013年6月8日星期六 第10章第10页共165页
第10章
并行和串行接口电路
C PU 接 口 内 部 逻 辑 外 部 接 口 PA ～ PA 7 0 PA 3 PA 2 PA 1 PA 0 R D 端 口 C 上 半 部 (4 ) PC ～ PC 7 4 C S GND A0 A1 PC 7 端 口 C 下 半 部 (4 ) PC ～ PC 3 0 PC 6 PC 5 PC 4 PC 0 R D W R A0 A1 R E SE T C S 读 写 控 制 逻 辑 B 组 控 制 端 口 B (8 ) PB ～ PB 7 0 PC 1 PC 2 PC 3 PB 0 PB 1 PB 2

微机原理与接口技术课件 10.串口

微机原理与接口技术课件 10.串口
1 0 1 0 0 起始位 0 数据位 低 高 应用：早期电传机
2.特点：是一个字符一个字符传输
9
①每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位（“1”）结束
0 1 0 1 停 止 位 校验位
空 闲 位
1 0 0 0 1
面向字符的同步通信格式
1.功能： 是一次传送若干个字符组成的数据块(数据帧)，并且 规定了10个特殊字符作为这个数据块的开头与结束标志以 及整个传输过程的控制信息。
第十讲
串口与8251
1
Байду номын сангаас
主要内容

串行通信的相关概念;
8251的组成和工作方式; 8251的应用;
2
串行通信与并行通信
…
微机 或 I/O设 备 微机 或 I/O设 备
微机
微机
(a)
并行通信和串行通信
(b)
3
串行通信的基本概念
串行通信：在单根导线上将二进制数一位一 位顺序传输。 ●每个时间单位仅传送一位信息； ●每个数据的各位依次传送。 优点： ●传输线的数目少，成本低，传输距离远； ●可利用电话线进行信息传送。
D3=1,发中止字符（空号） =0，正常操作 D0=1,允许发送 =0，禁止发送 D =1,允许接收
2
=0，禁止接收
D1=1,已准备好 =0，正常操作
停止位 （同步） ×0=内同步 ×1=外同步 0×=双同步 1×=单同步
奇偶校验
字符长度 00=5位 01=6位 10=7位 11=8位
波特因子 00=同步 01=×1 异步 10=×16 － 11=×64 －
（异步） ×0=无校验 00=不用 01=奇校验 01=1位 11=偶校验 10=1.5位 11=2位

微机原理与嵌入式接口技术(刘显荣)课件章 (10)

微机原理与嵌入式接口技术(刘显荣)课件章 (10)
10.1.2 扩展的基本方法 按不同电路间时序逻辑匹配的方式， 嵌入式系统接口有
四种基本的扩展方法： 专用接口芯片扩展、 I/O模拟时序接 口扩展、 时序可编程芯片扩展和通信扩展。
1. 专用接口芯片扩展 在通用计算机领域， 对 CPU和相应的接口芯片的需求比 较大， 可以大批量生产以降低成本。 另外由于是通用的， CPU和接口芯片的种类不是太多。
第10章 嵌入式接口技术
SPI时序的总体要求是： 确保数据位在前一个时钟沿输出， 接收方在后一个时钟沿读取数据， 这样是最稳定的通信方式。
第10章 嵌入式接口技术 图10.6 SPI总线的环形结构
第10章 嵌入式接口技术
10.3.2 SPI从机选择 由于不具备总线仲裁能力，SPI总线上只能有一个主机，
第10章 嵌入式接口术 图 10.3 1602 字符液晶模块操作时序
第10章 嵌入式接口技术
第10章 嵌入式接口技术
第10章 嵌入式接口技术
10.2.3 STM32扩展1602 1. 硬件设计
STM32扩展 1602 的具体电路如图 10.4 所示。 虽然 1602 的工作电压是 5 Ｖ， 但是其数据、 状态和控制引脚为 TTL 电平， 和STM32的输出电平兼容， 引脚可以直接相连。 另外， 还可以用上拉电阻配合 MCU 的 OC 输出实现电平匹配， 不过 此时应该选择 5 Ｖ 兼容的STM32 接口线与 1602 液晶相连。
第10章 嵌入式接口技术
如图 10.1 所示，8086CPU与8255A的数据总线、 控制总 线直接相连， 地址总线基本也直接相连， 只有地址总线高位 上有译码电路， 这是因为在总线上往往挂有多个芯片， 在某 个时刻 CPU只能选中一个芯片， 与之建立联系。 因此必须利 用高位地址总线的译码结果选择芯片， 即高位地址 完成芯片选择， 低位地址完成片内寄存器/ 数据单元的选择。 数据与控制总线直连， 是专用接口芯片与CPU相连的一般规律。

《微机原理及单片机应用技术》课件第10章 定时器原理及应用

《微机原理及单片机应用技术》课件第10章 定时器原理及应用

10.2 基本定时器
基本定时器TIM6和TIM7只具备最基本的定时功能，就是累加的时钟脉数超过预定值 时，能触发中断或触发DMA请求。由于在芯片内部与DAC外设相连，可通过触发输出 驱动DAC，也可以作为其他通用定时器的时钟基准。基本定时器框图见图
这两个基本定时器使用的时 钟 源 都 是 TIMxCLK ， 时 钟 源 经 过PSC预分频器输入至脉冲计数 器TIMx_CNT，基本定时器只能 工作在向上计数模式，在重载寄 存器TIMx_ARR中保存的是定时 器的溢出值。
第10章 定时器原理及应用
本章主要内容
10.1 定时器概述 10.2 基本定时器 10.3 通用定时器 10.4 高级定时器 10.5 STM32F10x定时器相关库函数 10.6 STM32F103定时器开发实例
10.1 定时器的概述
本章讲述微控制器另一个基本的片上外设--定时器。定时器是微控制器必备的片上外 设。微控制器中的定时器实际上是一个计数器，可以对内部脉冲/外部输入进行计数， 不仅具有基本的计数/延时功能，还具有输入捕获、输出比较和PWM输出等高级功能。 定时器的资源十分丰富，包括高级控制定时器、通用定时器和基本定时器。
在低容量和中容量的STM32F103XX系列产品中，以及互连型产品STM32F105XX系 列和STM32F107XX系列中，只有一个高级控制定时器TIM1。而在高容量和超大容量的 STM32F103XX系列产品中，有两个高级控制定时器TIM1和TIM8。 在所有的STM32F10XXX系列产品中，都有通用定时器TIM2~TIM5
10.3.2 时基单元
STM32的通用定时器的时基单元包含计数器（TIMx_CNT）、预分频器（TIMx_PSC）、 和自动装置寄存器（TIMx_ARR）等，如图所示。计数器、自动装载寄存器和预分频 器可以由软件进行读/写操作，在计数器运行时仍可读/写。

微机原理与接口技术(第三版) (10)[88页]

微机原理与接口技术(第三版) (10)[88页]

第10章 人机接口技术
10.1.2 人机接口的功能 人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的
控制电路。主机和外设之间进行信息交换为什么一定要通过 接口呢？这是因为主机和外设在信息形式和工作速度上具有 很大的差异，接口正是为了解决这些差异而设置的。图10.1 为常见的主机、人机接口、外设的连接示意图。
第10章 人机接口技术
【例10-2】 根据图10.3所示的8 × 8键盘的硬件连接， 利用行反转法识别闭合键的键值。行端口和列端口分别接在 8255的A端口和B端口。
程序中CALL DELAY指令的作用是延时以消除键的抖 动。由于键盘的结构及操作员的操作，当一个键被按下或释 放以后，键往往要闭合断开几次才能稳定闭合或释放，这段 时间一般不大于10 ms。对操作员来说极短，但对CPU来说 很长，可能引起识别出错。因此在识别键时必须去抖动。可 以用硬件的方法去抖动，但软件去抖动也非常容易，只要延 时一段时间等抖动消失以后再读入键码，就可以消除抖动对 识别键的影响。
个键对应I/O端口的一位，无键闭合时各位均处于高电平。
图10.2 线性键盘示意图
第10章 人机接口技术
2) 矩阵式键盘 通常用的键盘是矩阵式结构，如图10.3所示。有一M × N个键的键盘，若采用简单键盘设计方法，则需要M × N位 端口，而采用矩阵式结构以后，便只要M + N位端口。图 10.3为一个8 × 8键盘，有64个键。只要用两个8位I/O端口 即可。
第10章 人机接口技术
图10.3 矩阵式键Байду номын сангаас示意图
第10章 人机接口技术
识别矩阵式键盘闭合键的方法有两种：行扫描法与行反 转法。
行扫描法识别闭合键的原理是：先通过行端口输出数据， 使第0行接低电平，其余行为高电平：然后从列端口读入列 线状态，检查是否有列线为低电平。
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波特率发生器
发送保持寄存器
发送移位寄存器 Sout 并→串
串行数据发送过程：
CPU执行OUT指令，将待发送的数据→发送保持寄 存器暂存，当发送移位寄存器空闲时自动装入，后者在发 送器时钟控制下将并行数据添加起始位、校验位、停止位， 一位一位发出
3.通信速率（传输速率） 通信速率，又称波特率，表示每秒钟传送的0、1•代码个数 （包括起始位、校验位、停止位），单位为“波特”。 （bit per second—— bps）—— 波特率
异步通信传送中，收、发双方必须约定： 收发双方的通信速率必须一致 收发双方的数据帧格式必须一致
例如： 传送一个字符 “E” ，（ASCⅡ码为：1000101B =45H） 7个数据位,奇校验, 2个停止位.
１到０的跳变作为新字符的开始
最低位
最高位
起始位
５到８个数据位
1,1
1 2
或2个停止位
可选的奇偶校验位
１到０的跳变作为新字符的开始
最低位
最高位
起始位
四部分：
５到８个数据位
1,1
1 2
或2个停止位
可选的奇偶校验位
（1）起始位 ： 1位逻辑‘0’
（2）数据位： 5~8位 0，1代码
（3）奇偶校验位： 0~1位‘0’或‘1’
RS-232C使用25芯连接器和9芯连接器
• 功能特性： 标准定义了25针连接器中的20 条连接线。（常用的信号线）
DTE 准备就绪 DTR
DTE
DCE 准备就绪 DSR
（数据终端设备） 清除已传送(允许发送) CTS
计算机 或终端
请求发送 接收数据
RTS RxD
发送数据
TxD
载波检测 振铃检测 信号地
（4）停止位： 1、1.5、2位逻辑‘1’
奇偶校验位（可有可无） 奇校验：数据位与校验位中‘1’的个数为奇数。 偶校验：数据位与校验位中‘1’的个数为偶数。 通信双方约定采用一致的奇偶校验方式，由发送方设置校验位， 由接收方负责校验。
2.一帧数据发送时序 异步通信时，一帧字符以起始位‘0’开始，紧跟着是数据位 （先发数据最低位，再是高位）奇偶校验位，最后以停止位结 束。无数据传送时，通信线长时间逻辑‘1’，停止位
信号的电平标准和控制信号的定义。
计算机
串行接口
MODEM信道（传输线路）Fra bibliotekMODEM
计算机 或终端
串行接口
RS-232C
计算机
MODEM
RS-232C
信道（传输线路）
MODEM
计算机 或终端
(1) 控制信号的定义(机械特性)
PC系列机有两个串行口：即COM1和COM2， 使用9针和25针两种连接器，符合RS-232C接口标准。
停止位
数据位
停止位 空闲位
11 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1
起始位
校验位
4. 信号的调制与解调
数据通信传输的是数字信号，要求传送线的频带很宽，而我们在长 距离传送时，有时是利用电话线传送的，而电话线的带宽为 300 ~ 3000 Hz ，因此若直接传输数字信号，信号就要发生畸变。
DCD RI SGND
DCE （数据通信设备）
调制解调器 或其他 通信设备
(2) 信号电平标准(电气特性)
标准规定：逻辑“1”信号，电平在 –3V ~ -15V 之间； 逻辑“0”信号，电平在 +3V ~ +15V 之间；
因此，使用RS-232C与微机接口时，需要将TTL电平（0 ~ 5V）与RS-232C电平进行转换。
数据的传输方式 1. 单工方式
单工方式只允许数据按照一个固定的方向传送。
站A
站B
2.半双工方式
半双工方式要求收发双方均具备接收和发送数据的能力，由
于只有一条信道，数据不能同时在两个方向上传送。
站A
站B
3. 全双工方式
在全双工方式中，收发双方可同时进行数据传送。
站A
站B
三. 串行异步通信协议
1.标准数据格式
计算机
~~ ~~
终端或 计算机
因此，需用调制器将数字信号转换成模拟信号 —— 传输—— 再用解调器 将其转换成数字信号。
调制：用一个信号控制另一个信号的某个参数随之变化的过 程，叫调制。
这两个信号分别叫调制信号和被调信号，被调信号只作 为传输过程中信息的载体，也叫载波。
解调： 将已经调制的信号恢复成原来的数字信号的过程。
串行 接口 芯片
电平 转换
电
MODEM
话 线
TTL 电平
RS-232 电平
可用现成的转换芯片（如MC1488、MC1489等）转换。
MC1488：TTL电平→RS232电平 （用于发送方） MC1489：TTL电平←RS232电平 （用于接收方）
10.2 可编程串行异步通信接口芯片8250
能实现数据串 并变换，实现全双工异步通信 支持异步通信协议，数据格式、通信速率等由初始化编程 设定 内部有MODEM控制器，可直接和MODEM相连 内部有中断机制，CPU可用查询、中断方式与之交换信息
第10章 微机系统串行通信
10.1 串行通信基础
一.计算机通信方式
CPU与外部的信息交换称为通信
并行通信: 数据所有位同时被传输
串行通信
串行同步通信
数据被逐位顺序传送 串行异步通信
（1）串行异步通信：指一帧字符用起始位和停止位来完成
收发同步
起始位
数据位
校验位
空闲位
0 0/1 0/1
0/1
111
停止位
（2）串行同步通信：靠同步字符来完成收发双方同步
~~ ~~
同步字符 同步字符 数据 数据
数据 校验码 校验码
数据传送速度： 并行通信 > 串行同步通信 > 串行异步通信
二.串行数据传输方式
串行数据通信系统模型
计算机
MODEM
信道（传输线路）
MODEM
计算机 或终端
对一个通信系统来讲，必须要考虑的问题有以下几个方面： (1) 信道的带宽和数据的传输速率； (2) 信号的调制与解调； (3) 串行通信的信号格式 等。
PC机有2个串行口：主串口3FXH、辅串口2FXH 高档微机中，8250的功能被一些多功能芯片取代
8250内部结构
CPU
D7~D0
8
发送器时钟 f TXC
波特率发生器
接收器时钟 f RXC
8
发送保持寄存器
发送移位寄存器 Sout
并→串
接收移位寄存器 Sin
串→并
接收缓冲寄存器
CPU
8
D7~D0
发送器时钟 f TXC
4.串行通信接口标准-RS232C标准
要进行串行通信，还要解决一个问题：计算机与MODEM怎 样连接？ —— 通过接口电路——串行接口电路 连接。 这个接口其： 机械特性、电气特性、功能特性 都要遵循一定 的规范，也就是要有一个标准。
目前计算机通信使用最普遍的是RS-232C标准。它对两方面作 了规定：