微机原理与接口技术

在编写思路上体现“以学生为中心”的教学理念和事物的认识发展规律。内容的编排更加连贯，注重前后知识点之间的关联，注重激发学生主动探索求知的欲望。

突出应用，夯实基础，原理、技术与应用并重；理论讲解简明扼要，融理论于案例讲解之中，注重软硬件分析与设计；提高读者分析问题和软硬件程序设计的能力，让读者学而有用，学而能用

文字叙述层次分明、语言简洁、图文并茂，避免基础内容与较深内容之间跨度过大，较好地解决它们之间的衔接与过渡，便于课堂讲授与自学

指令系统部分，力求图示，采用较多的图表和例子，使学生对指令执行的流程一目了然，方便理解

汇编语言设计不仅兼顾DOS下的程序设计方法，还融入高级语言下汇编程序设计开发方法，兼顾汇编语言与高级语言之间的过渡，更适合不同类型的程序员和学生学习

自20世纪70年代初第一代微型计算机问世以来，计算机技术以惊人的速度发展，尤其是在以Intel 8086/8088为CPU的16位IBM PC机诞生以后，又相继出现了以80386、80486为CPU的32位PC机。如今，以Core“酷睿”系列为CPU的高性能微型计算机已大量面市。但作为一类在世界上最流行的机种的代表，16位机的结构、组成原理、指令系统、编程方法和接口技术等在后续的PC机设计中基本上都得到了体现，并具有向上兼容性。本书仍以8086/8088 CPU为基本出发点，详尽地论述有关微处理器及其指令系统的概念以及DOS和Windows下汇编程序设计的方法，介绍构成微型计算机的存储器管理、各类可编程接口芯片、数/模转换、模/数转换等技术。

全书共分12章，在内容安排上注重系统性、逻辑性和实用性，各章前后呼应，并加入了大量程序和硬件设计实例，使读者能深入了解计算机的原理、结构和特点，以及如何运用这些知识来设计一个实用的微型计算机系统。

第1章叙述微型计算机的发展、构成、内部指令的工作流程和PC系列微机的体系结构；第2章阐述8086/8088微处理器的CPU结构、中断结构、系统配置及典型时序和操作，以及32位微处理器编程结构；第3章介绍内部存储器的分类及扩展以及与CPU的连接；第4章对8086的指令系统进行详尽说明；第5章讨论8086汇编语言程序设计的方法，并融入Windows平台下汇编语言程序设计的方法；第6章简述基本I/O接口技术及DMA方式；第7章论述中断系统并介绍中断管理控制器8259A；第8～11章详细介绍I/O接口芯片的基本原理及其应用实例，包括通用并行接口芯片8255A、串行通信接口标准及可编程芯片16550、定时器/计数器8253/8254、数/模和模/数转换器等；第12章以两个具体应用实例的设计过程阐述微机应用系统的设计过程。

本书由南阳理工学院李云强任主编，负责全书内容的组织修改和最终定稿，并编写第1、2、4、10、11章，其中第11章与张帆（襄樊学院）共同完成；王保胜编写第3章。襄樊学院的项东升任副主编，编写5.1～5.3节；吉向东编写5.4～5.5节。南阳师范学院姚文华任副主编，并编写第6、12章；张帅编写第7、9章。河南工业大学王锋编写第8章。同时，对兄弟院校老师的支持表示衷心感谢！

在本书的编写过程中，编者参考了国内外大量的文献资料，吸取各家之长，并结合多年来从事微型计算机课程教学和计算机应用研究方面的实践经验，对全书内容做了精心组织编排，文字上力求做到深入浅出、重点突出、通俗易懂，并用大量图表和例子来帮助读者加深印象。在此，特向文后所列参考文献的有关作者致谢！由于时间仓促，加之编者水平有限，书中错误和不妥之处在所难免，恳请同行和读者批评指正。作者联系邮箱：liyq_2003@163.com。

编 者

2010年7月

前言

第1章 微型计算机概述 1
1.1 计算机的发展概况 1
1.1.1 世界上第一台计算机的诞生与
冯•诺依曼计算机结构 1
1.1.2 计算机的发展历程 3
1.1.3 微型计算机的发展历程 3
1.2 微型计算机的基本结构 6
1.2.1 微型计算机结构组成 6
1.2.2 CPU的组成与功能 7
1.3 微型计算机系统 9
1.3.1 微型计算机的组成 9
1.3.2 微型计算机的分类 11
1.3.3 微型计算机的主要技术指标 12
1.3.4 微型计算机的应用 13
1.4 微机的工作过程 13
1.4.1 指令与程序 13
1.4.2 指令的执行过程 14
1.4.3 微机的工作过程 15
1.5 PC系列微机的体系结构 18
1.5.1 PC/XT机的基本结构 18
1.5.2 80386/80486微机的基本结构 19
1.5.3 现代微机的基本结构 20
习题一 23
第2章 微处理器 24
2.1 8086/8088 CPU结构 24
2.1.1 8086/8088 CPU内部结构 24
2.1.2 8086/8088寄存器结构 26
2.1.3 8086/8088存储器与I/O组织 29
2.1.4 8086 CPU总线周期的概念 34
2.2 8086/8088 CPU引脚功能 35
2.2.1 8086 CPU最小模式下的引脚定义 36
2.2.2 8086 CPU最大模式下的引脚定义 38
2.2.3 8088的引脚与8086的区别 39
2.3 8086/8088中断系统 39
2.3.1 微机的中断类型 40
2.3.2 微机的中断向量表 42
2.3.3 微机的中断管理 43
2.4 8086系统配置 46
2.4.1 最小模式系统配置 46
2.4.2 最大模式系统配置 49
2.5 8086 CPU的典型时序及操作 52
2.5.1 系统的复位和启动 52
2.5.2 空闲周期 53
2.5.3 CPU进入和退出保持状态的时序 53
2.5.4 最小模式下的总线操作 53
2.5.5 最大模式下的总线操作 56
2.6 32位微处理器编程结构简介 58
2.6.1 工作模式 58
2.6.2 80x86/Pentium的寄存器组织 58
2.6.3 保护模式下的存储器寻址 60
习题二 61
第3章 存储器 62
3.1 存储器概述 62
3.1.1 存储器的分类 62
3.1.2 存储器的主要性能参数 64
3.1.3 存储器的系统结构 64
3.2 存储器管理 65
3.2.1 IBM PC/XT中存储空间的分配 65
3.2.2 扩展存储器及其管理 66
3.3 存储器的连接 69
3.3.1 存储器的扩展技术 69
3.3.2 存储器的地址连接 72
3.3.3 存储器的数据线及控制线连接 74
3.4 存储器接口分析与设计举例 76
习题三 77
第4章 指令系统 79
4.1 数据类型及其存储规则 79
4.1.1 基本数据类型及其存储 79
4.1.2 数字数据类型 80
4.1.3 指针数据类型 81
4.1.4 字符串、位及位串数据类型 81
4.2 计算机指令格式 82
4.2.1 指令的助记符格式 82
4.2.2 80x86指令编码格式 82
4.3 8086的寻址方式 85
4.3.1 立即寻址 85
4.3.2 寄存器寻址 85
4.3.3 直接寻址 86
4.3.4 寄存器间接寻址 87
4.3.5 寄存器相对寻址 87
4.3.6 基址变址寻址 88
4.3.7 相对基址变址寻址 89
4.4 8086的指令系统 89
4.4.1 数据传送指令 90
4.4.2 算术运算指令 95
4.4.3 逻辑运算与移位指令 102
4.4.4 串操作指令 104
4.4.5 控制转移指令 107
4.4.6 处理器控制指令 117
4.5 DOS和BIOS中断 119
4.5.1 DOS和BIOS功能调用 119
4.5.2 常用DOS软中断 120
4.5.3 DOS系统功能调用 120
4.5.4 BIOS中断调用 122
习题四 124
第5章 汇编语言程序设计 128
5.1 汇编语言的特点 128
5.2 汇编语言程序结构和基本语法 129
5.2.1 示例程序 129
5.2.2 基本概念 130
5.2.3 伪指令 133
5.2.4 结构与记录 142
5.2.5 宏指令 146
5.2.6 简化段定义 153
5.3 汇编语言程序设计基本方法 155
5.3.1 程序设计的基本步骤 155
5.3.2 顺序、分支与循环程序设计 156
5.3.3 子程序设计 162
5.3.4 子程序的嵌套与递归 165
5.4 Windows汇编语言程序设计 167
5.4.1 Windows汇编语言程序的例子 168
5.4.2 Windows程序设计的特点 169
5.4.3 Windows汇编程序设计基础 171
5.4.4 Win32汇编语言知识介绍 175
5.5 汇编语言与高级语言的混合编程 178
5.5.1 汇编语言与C/C++的混合编程 178
5.5.2 MASM 32汇编与连接命令 183
习题五 186
第6章 输入和输出接口技术 191
6.1 I/O接口概述 191
6.1.1 接口与端口的基本概念 191
6.2 I/O接口数据传送的控制方式 193
6.2.1 程序控制方式 193
6.2.2 中断控制方式 196
6.3 简单I/O接口芯片的应用 197
6.3.1 常用芯片功能介绍 197
6.3.2 简单I/O接口设计应用 204
6.4 直接存储器存储（DMA）方式 206
6.4.1 DMA概述 206
6.4.2 8237A的内部结构及引脚功能 207
6.4.3 8237A的编程及应用 211
习题六 219
第7章 中断技术 220
7.1 中断的基本原理 220
7.1.1 中断的基本概念 220
7.1.2 中断工作方式的优点 221
7.1.3 中断处理过程 222
7.1.4 中断优先级和中断嵌套 223
7.2 可编程中断控制器8259A 225
7.2.1 8259A的主要特性和内部结构 225
7.2.2 8259A的外部特性 227
7.2.3 8259A的工作原理 228
7.2.4 8259A的中断管理方式 229
7.2.5 8259A的编程方法 232
7.2.6 8259A的级联 238
7.3 保护模式下的中断 239
7.4 中断应用举例 241
7.4.1 8259A初始化编程 241
7.4.2 8259A在PC微机中的应用 242
习题七 245
第8章 并行通信接口技术 247
8.1 简单的并行接口电路 247
8.1.1 锁存器74LS373 247
8.1.2 缓冲器74LS244 248
8.1.3 双向数据收发器74LS245 248
8.1.4 应用举例 249
8.2 可编程并行接口芯片8255A 249
8.2.1 8255A的内部结构和引脚功能 249
8.2.2 8255A的工作方式 251
8.2.3 8255A的编程 253
8.3 8255A应用举例 254
8.3.1 用8255A实现微处理器与
打印机的接口 255
8.3.2 微处理器与键盘的接口 258
8.3.3 8255A在PC/XT机中的应用 261
习题八 262
第9章 串行通信接口技术 263
9.1 串行通信概述 263
9.1.1 串行通信基本概念 263
9.1.2 串行通信基本方式 263
9.1.3 数据传送的工作方式 265
9.1.4 RS-232串行通信标准 266
9.1.5 其他串行通信标准（USB、1394） 269
9.2 串行接口芯片16550 273
9.2.1 16550的内部结构 274
9.2.2 16550的引脚信号 275
9.2.3 16550的内部寄存器及其
初始化编程 276
9.3 16550的应用举例 281
习题九 283
第10章 定时/计数技术 284
10.1 基本概述 284
10.1.1 定时/计数 284
10.1.2 频率一声音一音乐 285
10.1.3 微机系统中的定时 285
10.1.4 定时方法 285
10.2 定时/计数器芯片Intel 8253 286
10.2.1 8253的芯片功能 286
10.2.2 8253的内部结构 286
10.2.3 8253的外部引脚 288
10.2.4 8253的工作方式 289
10.3 8253的初始化编程 293
10.3.1 初始化编程顺序 293
10.3.2 8253的控制字 294
10.3.3 初始化编程示例 295
10.3.4 8253的读出操作 295
10.4 8253的应用 297
10.4.1 8253进行脉冲计数编程 297
10.4.2 PC微机中8253的应用 298
10.4.3 8253为A/D转换提供采样频率
发生器 300
10.4.4 Windows控制系统精确计时
机制研究 301
习题十 303
第11章 模拟接口技术 305
11.1 概述 305
11.2 D/A（数/模）转换器 306
11.2.1 D/A转换器的工作原理 306
11.2.2 D/A转换器的主要技术指标 309
11.2.3 DAC0832芯片 310
11.2.4 D/A转换器芯片与微处理器
的接口 313
11.2.5 DAC0832应用 313
11.3 A/D（模/数）转换器 315
11.3.1 A/D转换器的工作原理 315
11.3.2 A/D转换器的主要性能参数 315
11.3.3 ADC0809芯片 316
11.3.4 A/D转换器芯片与微处理器
的接口 318
11.3.5 ADC0809应用举例 320
习题十一 322
第12章 微机应用系统设计与实现 323
12.1 微机应用系统设计原则与步骤 323
12.1.1 微机应用系统的一般构成与类型 323
12.1.2 应用系统的设计原则与要求 325
12.1.3 应用系统设计的基本内容与步骤 325
12.1.4 系统集成 329
12.2 微机应用系统设计实例 330
12.2.1 微机信号发生器的分析与设计 330
12.2.2 城市交通管理控制系统分析与设计 338
习题十二 342
参考文献 343

1. 微机原理与接口技术 [李珍香 编著]
2. 微型计算机原理与接口技术（第二版） [主编 王向慧]
3. 微型计算机原理与接口技术学习与实验指导（第二版） [主编 杨立]
4. 微型计算机原理与接口技术（第二版） [主编 杨立]
5. 微机原理与接口技术（第二版） [主 编 李云强]
6. 微机原理与汇编语言程序设计（第二版） [主编 荆淑霞]
7. 单片机原理及典型应用接口技术 [刘甫 陈健美 编著]
8. 微型计算机原理与接口技术实验及习题指导 [主编 何超]
9. 微型计算机原理与接口技术 [何超]
10. 单片微型计算机原理及接口技术实验指导与实训 [林军 等编著]
11. 计算机硬件技术及应用基础（上册•微机原理部分） [邹逢兴 主 编]
12. 微机原理与接口技术 [梁建武 主 编 ]
13. 微型计算机及其接口技术 [胡敏 张永 主编]
14. 计算机硬件技术及应用基础（下册 微机接口部分） [邹逢兴 陈立刚 李迅 编著]
15. 微型计算机通信与接口技术 [刘兵　易逵　朱天清 等编著]
16. 微机原理与接口 [耿恒山 主编]
17. 微机原理、汇编语言与接口技术 [唐瑞庭 等编著]
18. 微机原理与汇编语言程序设计--习题解答、实验指导和实训 [荆淑霞 主编]
19. 微机原理及接口技术 [蒋新革 主编]
20. 微型计算机原理与常用接口技术 [黄同愿 等编著]
21. 微机接口技术 [董方武 主编]
22. 微机原理、汇编语言与接口技术 [徐雅娜 主编]
23. 微机原理与汇编语言程序设计 [荆淑霞 主编]
24. 微型计算机原理与接口技术 [王向慧 等编著]
25. 单片机接口技术（C51版） [张道德 编著]
26. 微型计算机原理与接口技术学习与实验指导 [杨 立 主 编]
27. 微型计算机通信与接口技术（第二版） [刘兵 等编著]
28. 计算机硬件技术实验教程 [张志勇 戴金波 主编]