《高等院校计算机类规划教材 微机原理与接口技术 基于Proteus仿真》朱有产，刘淑平，王桂兰，秦金磊编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《高等院校计算机类规划教材 微机原理与接口技术 基于Proteus仿真》

【作　者】朱有产，刘淑平，王桂兰，秦金磊编

【丛书名】高等院校计算机类规划教材

【页 数】 252

【出版社】 北京：北京邮电大学出版社 , 2021.02

【ISBN号】978-7-5635-6328-9

【分 类】微型计算机-理论-教材-微型计算机-接口技术-教材

【参考文献】 朱有产，刘淑平，王桂兰，秦金磊编. 高等院校计算机类规划教材 微机原理与接口技术 基于Proteus仿真. 北京：北京邮电大学出版社, 2021.02.

图书封面：

图书目录：

《高等院校计算机类规划教材 微机原理与接口技术 基于Proteus仿真》内容提要：

本书以Intel8086微处理器和IBMPC系列微机为对象，从微型计算机系统的应用出发，系统地介绍了微型计算机的基本组成、工作原理、接口技术及应用。作者在总结教学经验，研究相关仿真技术和各类教材的基础上，以“项目为线，案例为点”的思路编写了各章节相关内容。本书共10章，包括微型计算机基础知识概述、微处理器、指令系统及汇编语言程序设计、存储器系统、输入输出技术、可编程并行IO接口芯片Intel8255A、可编程计数器定时器8253A、中断技术及8259A、微机系统串行通信及接口、DA与AD转换接口。本书以交通信号灯控制系统在ProteusISIS仿真平台的实现为线，将其贯穿各章节内容，以在ProteusISIS仿真平台中实现的案例为知识点。本书内容全面，实用性强，原理、技术与应用并重，以ProteusISIS仿真实验方法进行讲述，有特点和新意。本书中提供的实例全部在Proteus中调试通过。本书可作为高等院校理工科自动化、电气与电子类等相关专业本科以及成人高等教育或大专层次的教材，对研究生和从事微机测控及接口技术应用的工程技术人员也是一本很好的参考书。

《高等院校计算机类规划教材 微机原理与接口技术 基于Proteus仿真》内容试读

第1章微型计算机基础知识概述

本章从介绍计算机的软硬件基本组成、数制、编码及数据类型开始，重点介绍计算机的基本结构及其整机工作原理。下面先从一个项目谈起。

基本项目：交通信号灯系统。

看到这个项目，大家可能会问系统是什么样子？系统的功能要求是什么？硬件系统、软件系统用什么？开发环境选什么？

也许大家会想到这些：①使用已学过的知识；②收集项目相关资料；③需求分析；④软硬件系统设计（初步设计）；⑤开发环境的学习；⑥硬件系统详细设计与调试；⑦软件系统详细设计与调试；⑧系统整体调试；⑨现场应用安装调试；⑩试用期间问题的解决与修改。

大家想想，模拟交通信号灯系统的基本需求可能是：假设A车道与B车道交叉组成十字路

口，A是主道，B是支道，直接对车辆进行交通管理。①用发光二极管模拟交通信号灯。②正常

情况下，A、B两车道轮流放行，A车道放行m1秒，其中n1秒用于警告；B车道放行m2秒，其中2秒用于警告。③有紧急车辆通过时，按下某开关使A、B车道均为红灯，禁行（或禁行m3秒），紧急情况解除后，恢复正常控制。

大家想到的系统应该是什么样的呢？不管怎样，先来回顾一下我们已学习过的相关知识。

1.1微机的基本结构

微型计算机系统应由硬件系统和软件系统两大部分构成。大家回想一下“大学计算机基础”课程里介绍的微型计算机系统（外观、主要构成、常用部件等）。随着技术的不断进步，这些部件的功能与性能都在不断地发展，但微型计算机的基本结构没变，如图1-1所示。

数据总线(DB)

中央处理器

(CPU,

包括运算器

控制总线(CB)

控制器)

地址总线(AB)

内存储器

I/O接口

1/O接口

输入设备

输出设备

图1-1微型计算机的基本结构

首先要有能进行运算的部件，称为运算器；其次要有能记忆程序、原始数据和中间结果以及为了使机器能自动进行运算而编制的各种命令的器件，这种器件就称为存储器；最后要有控制器，能根据事先给定的命令发出各种控制信息，使整个计算过程能一步步地自动进行。原始的数

微机原理与接口技术一基于Proteus仿真

据与命令要输入，要有输入设备；计算结果（或中间过程）要输出，要有输出设备。

目前，微型计算机都采用总线结构。所谓总线就是用来传送信息的一组通信线，分内总线和外总线。内总线将微处理器、内存储器和输入输出接口部件连接起来，分为地址总线、数据总线和控制总线。数据总线用来传送各种原始数据、中间结果、程序等。计算机的各种命令（即程序）以数据形式由存储器送入控制器，经过控制器译码后变为各种控制信号，由控制总线传送，以控制运算器按规定一步步地进行各种运算和处理，控制存储器的读和写，控制输入输出设备的启

停。CPU从内存储器读写数据、程序等信息时首先要给出信息所在的内存储器中的位置信息

即地址信息，由地址总线传送。微机与外设（包括其他计算机）的连接线称作外总线，其功能是实现计算机与计算机或计算机与其他外设的信息传送。

通常把运算器、控制器和存储器合在一起称为微机的主机；：把各种输入输出设备称为计算机的外围设备或外部设备(Peripheral);把运算器和控制器合在一起称为中央处理单元(CPU);把整个CPU集成在一个集成电路芯片上，称为微处理器(Microprocessor);整个微型计算机只安装在一块印刷电路板上，常称为单板计算机；把整个计算机集成在一个芯片上，称为单片机。不

论计算机规模大小，必须同时具有CPU、存储器和输入输出设备，才能构成一台计算机。

微机软件系统分系统软件和应用软件两大类。系统软件用来对构成微机的各部件进行管理和协调，使它们有条不紊高效率地工作，如操作系统、高级语言、数据库系统等；应用软件是针对

不同应用、实现用户要求的功能软件，如IE、MIS程序、高校的综合教务管理等。

1.2微型计算机的基本知识

1.2.1计算机中的常用数制

人们通常用十进制数来计数和计算，而计算机只识别由“0”和“1”构成的二进制数。当一个较大的数用二进制来表示或人们在书写计算机程序时，数据位数既长又难记忆，常采用八进制

十六进制和十进制计数制。

表1-1列出了4种进位制中数的表示法，其中数后B(Binary)表示二进制数；Q(Octal的缩写为字母“O”,为区别于数字“o”,写为“Q”)表示八进制数；H(Hexadecimal)表示十六进制数；D(Decimal)表示十进制数，由于习惯通常D可以省略

表1-1十进制、二进制、八进制、十六进制数码对照表

十进制

二进制

八进制

十六进制

0

0000B

0Q

OH

1

0001B

1Q

1H

2

0010B

2Q

2H

3

0011B

3Q

3H

4

0100B

4Q

4H

0101B

5Q

5H

6

0110B

6Q

6H

7

0111B

7Q

7H

8

1000B

10Q

8H

2

第1章微型计算机基础知识概述

续表

十进制

二进制

八进制

十六进制

9

1001B

11Q

9H

10

1010B

12Q

AH

11

1011B

13Q

BH

12

1100B

14Q

CH

13

1101B

15Q

DH

14

1110B

16Q

EH

15

1111B

17Q

FH

那什么是计数制呢？任意进制的数N均可表示为

N=an-1X"-1十am-2Xm-2+…十aoX0十a-1X-1+…十a-m-nX-m-D+a-mX-m

上式中数N的大小不但取决于其中的数字本身，而且还取决于各数字所在的位置，故上式称为

数的位置计数法。其中，对每一个数位a-1,…,ao,a-1,…,a-m赋予一定的位值X-1,…,X°，

X1,…,Xm,则称各位值为权。每个数位上的数字所表示的量是这个数字和权的乘积。相邻

两位中高位的权与低位的权之比如果是个常数，则此常数称为基数，式中用X表示。式中从

aX°起向左是数的整数部分，向右是数的小数部分。数位a:(n一1≥i≥一m)可以在0,1，…，

X一1共X种基数中任意取值。m和n为幂指数，均为正整数。基数X取不同值，便得到不同进位计数制的表达式。

1.十进制数

十进制数的表达式为(N)。=∑a:×10,其特点是：a,只能在0一9这10个数字中取值：每个数位上的权都是10的i次方；在加、减运算中，采用“逢十进一”“借一当十”的规则。例如

2346.18=2×103+3×102+4×101+6×10°+1×10-1+8×10-2

2.二进制数

二进制数的表达式为(N),=】。，×2.其特点是：“，只能是0或1，每个数位上的权都是

2的i次方；在加、减运算中，采用“逢二进一”“借一当二”的规则。例如

11001.101B=1×24+1×23+0×22+0×21+1×2°+1×2-1+0×2-2+1×2-3

因为二进制计数制中只有0和1两个数字，用电路实现最为方便且运算也特别简单，所以电子计算机内部均采用此计数制。

3.八进制数

八进制数的表达式为(N)8=分。，X8。其特点是：“，只能在0~7这8个数字中取值；每

个数位上的权都是8的i次方：在加、减运算中，采用“逢八进一”“借一当八”的规则。例如

257.16Q=2×82+5×8+7×8°+1×8-1+6×8-2

4.十六进制数

十六进制数的表达式为(N)6=】a:X16。其特点是：a只能在0~15这16个数字中取

三一

值（其中0~9这10个数字借用十进制中的数码，10~15这6个数分别用A、B、C、D、E、F表

示)；每个数位上的权都是16的i次方；在加、减法运算中，采用“逢十六进一”“借一当十六”的规则。例如

3

微机原理与接口技术一基于Proteus仿真

63BE.FAH=6×163+3×162+11×16+14×16°+15×16-1+10×16-2

1.2.2各种数制间的转换

人们习惯使用十进制数，而计算机只认识二进制数。为了书写方便，编写汇编程序时多采用

十六进制数。因此在不同场合需要不同进位计数制之间的转换。

1.非十进制数到十进制数的转换

非十进制数到十进制数的转换只要将非十进制数按相应的权表达式展开，按十进制运算规则求表达式的值，即得到它所对应的十进制数。

例1-1将二进制数1101.001B、十六进制数1A.CH转换为十进制数。

解：根据二进制数的权展开，有

1101.001B=1×23+1×22+0×21+1×2°+0×2-1+0×2-2+1×2-3=13.125

根据十六进制数的权展开，有

1A.CH=1×16+10×16°+12×16-1=26.75

2.十进制数转换为非十进制数

(1)十进制数转换为二进制数

十进制数转换为二进制数时，整数和小数部分应分别转换。整数部分采用“除2（基）取余”法，即连续除以2并取余数作为结果，直至商为0，将得到的余数从低位（最先得到的余数）到高位（最后得到的余数）依次排列即得到转换后二进制数的整数部分。对小数部分采用“乘2（基）取整”法，即对小数部分连续乘2，以最先得到的乘积的整数部分为最高位，直至小数部分为零或达到所要求的精度。

例1-2将十进制数100.625转化为二进制数。解：

整数部分：

小数部分：

2100

+最低位

最高位

250

…余数0

0.625

225…余数0

×2

212

1.250…整数1

…余数1

26…余数0

×2

23…余数0

0.500…整数0

21…余数1

X2

0…余数1

最高位

1.000…整数1最低位

所以得100.625=1100100.101B。

(2)十进制数转换为八进制数、十六进制数

与十进制数转换为二进制数的方法类似，整数部分采用“除8、16（基）取余”法，小数部分采用“乘8、16（基）取整”法。

例1-3将十进制数100.625转化为十六进制数。解：

整数部分：

小数部分

16100

0.625

×16

166

…余数4

3750

0

…余数6

×625

10.000…整数A

所以得100.625=64.AH,同理得100.625=144.5Q。

4

第1章微型计算机基础知识概述

3.二进制数与八进制数、十六进制数间的转换

由于2=16，故一位十六进制数能够表示的数值恰好相当于4位二进制数能够表示的数值。将二进制数转换为十六进制数的方法是：对整数部分从小数点开始向左每4位一组，若最后

一组不足4位，则在其左边补零直到4位；对小数部分从小数点开始向右每4位一组，若最后一组不足4位，则在其右边补零直到4位。然后将每组二进制数用对应的十六进制数代替，则得到转换结果。

例1-4将二进制数110011011.101101B转换为十六进制数。

解：

二进制数：000110011011.10110100

十六进制数：1

9

B.B4

所以得110011011.101101B=19B.B4H。

将十六进制数转换为二进制数与上述过程相反，读者可自己试试。

由于23=8，故一位八进制数恰好等于3位二进制数能够表示的数值。转换方法同上。

例1-5将二进制数1110011011.1011011B转换为八进制数。

解：

二进制数：001110011011.101101100

八进制数：1633.55

4

所以得1110011011.1011011B=1633.554Q。

1.2.3无符号二进制数

在编程解决实际问题时，首先要涉及数据及数据类型。在80X86系列微机中，常用的数据

类型包括无符号整数、有符号整数、BCD数、字符串、位、浮点数。

在80X86系列微处理器中，参加运算的整数操作数可为8位长的字节、16位长的字：在

80386/80486CPU及其以后的微处理器中，参加运算的整数操作数还可为32位长的双字。整

数分为无符号数和有符号数两种。所谓无符号数，是指对应的8位、16位、32位二进制数全部用来表示数值本身，没有用来表示符号位的位，因而为正整数。

1.二进制数的算术运算

(1)加法运算

0+0=00+1=11+0=11十1=0（有进位）

(2)减法运算

0-0=01一0=11一1=00一1=1（有借位）

(3)乘法运算

0*0=00*1=01*0=01*1=1

计算机中乘法运算是通过加法和移位运算实现的。

(4)除法运算

除法是乘法的逆运算，在计算机中是通过减法和右移运算实现的。每右移一位相当于除以2,右移n位就相当于除以2”，手工计算时与十进制除法一样。

(5)无符号二进制数表示范围

一个n位无符号整数所表示的数值范围是0~2”一1。例如：8位无符号整数所表示的数值

5

微机原理与接口技术一基于Proteus仿真

范围是0~255；16位无符号整数所表示的数值范围是0~65535：32位无符号整数所表示的数

值范围是0~(4G-1),其中G为20。

(6)无符号二进制数的溢出判断

最高有效位有进位或借位，则产生溢出，运算结果就不对了。

2.二进制数的逻辑运算

(1)“与”（又称逻辑乘）运算

1Λ1=1

1Λ0=010Λ1=0

0Λ0=0

(2)“或”（又称逻辑加）运算

0V0=0

0V1=11V0=11V1=1

(3)“非”运算

二进制0做逻辑非运算得1，二进制1做逻辑非运算得0。

(4)“异或”运算

0⊕0=01⊕1=00⊕1=11⊕0=1

1.2.4有符号数的表示方法

由于计算机只能识别由0和1组成的数或代码，所以有符号数的符号也只能用0和1来表示，一般用“0”表示正，用“1”表示负，这种表示方法将符号数码化了，连同一个符号位在一起的一个数称为机器数。而直接用“+”号和“一”号来表示其正负的数为有符号数（该机器数）的真值。例如

机器数01010101B,真值：+85或+1010101B

机器数11010101B,真值：-85或-1010101B

由于数值部分的表示方法不同，所以机器数有3种表示方法：原码、反码和补码。它们具有字节、字及双字3种不同长度的整数类型。

1.机器数的表示法

(1)原码

对一个二进制数而言，若用最高位表示数的符号（常以“0”表示正数，以“1”表示负数），其余

各位表示数值本身，则称为该机器数的原码表示法。例如，设X=+1011100B,Y=一1011100B,

则[X]原=01011100B,[Y]原=11011100B。[X]原和[Y]原分别为X和Y的原码，称为机器数的

原码表示。下面介绍原码[X]原和真值X之间的关系：

当X≥十0时，[X]原=X

当X≤一0时，[X]原=2"-1一X

其中n为二进制数的位数，最高位为符号位。

值得注意的是，二进制原码表示中有十0和一0之分，即

[十0]愿=000…00B(n位二进制数，最高位为符号位)[一0]=10000B(n位二进制数，最高位为符号位)》

(2)补码

补码的定义源于同余的概念X十NK=X(modK),其中K为模，N为任意整数。其含义是

数X与该数加上其模的任意整数倍之和相等。

一个二进制数，若以2”为模（为二进制数位数，它通常与计算机中机器数的长度一致），它的补码叫作2补码，后文把2补码简称为补码，即

当0≤X≤2m1一1时，[X]#=X

6

···试读结束···