微型计算机原理与应用PDF电子书下载

第一章 概论 1

§1-1 电子计算机的发展概况 1

目录 1

§1-2 微处理器和微型计算机的发展概况 3

§1-3 电子计算机的发展趋势 6

一、微型机 6

二、巨型机 8

三、计算机网络 8

四、计算机智能模拟 8

一、数值计算 9

二、数据处理与自动化管理 9

§1-4 电子计算机的应用 9

三、自动控制 10

§1-5 电子计算机系统的组成 10

一、电子计算机的组成 10

二、程序存贮和程序控制原理 12

三、电子计算机系统的组成 12

§1-6 微型计算机系统的组成 12

§1-7 计算机的软件 14

一、程序设计语言 14

二、系统软件 16

一、电子计算机的特点 17

§1-8 电子计算机的特点 17

四、数据库与数据库管理系统 17

三、应用程序 17

二、微型计算机的特点 18

§1-9 微型计算机的分类 19

一、按微型计算机CPU的字长分类 19

二、按微型计算机系统的利用形态分类 20

三、按微型计算机的制造工艺分类 20

第二章 计算机的运算基础 23

§2-1 数制 23

一、十进制数制 23

二、二进制数制 23

三、八进制数制 24

四、十六进制数制 25

§2-2 二进制的特点 26

§2-3 数制之间的转换 26

一、二进制数和十进制数之间的相互转换 26

二、八进制数和十进制数之间的相互转换 29

三、十六进制数与十进制数之间的相互转换 30

§2-4 二进制数的运算 30

一、加法规则 30

二、减法规则 31

三、乘法规则 31

四、除法规则 31

一、定点表示法 32

§2-5 计算机中数的定点与浮点表示 32

二、浮点表示法 33

三、定点表示和浮点表示的比较 33

§2-6 原码、补码和反码 35

一、机器数与真值 35

二、原码 35

三、补码 36

四、反码 38

五、补码的加减法运算 41

六、不带符号数的运算 44

七、溢出 46

一、二-十进制码 50

§2-7 二进制编码的十进制数 50

二、二-十进制加法 51

三、二-十进制减法 52

§2-8 字符的编码 55

第三章 数字逻辑电路 57

§3-1 基本逻辑门 57

一、与门 57

二、或门 58

三、非门 59

四、与非门 59

五、或非门 60

§3-2 布尔代数和逻辑网络 60

一、基本定理 61

二、组合逻辑网络 62

三、正逻辑与负逻辑 63

§3-3 基本逻辑部件 64

一、触发器 65

二、寄存器 68

三、计数器 70

四、输出缓冲器 72

五、译码器 74

六、运算电路 75

§4-1 模型计算机的结构 78

一、存贮器 78

第四章 计算机的基本结构与工作原理 78

二、中央处理器 81

§4-2 程序的编制和执行过程 85

一、指令系统简介 85

二、程序的编制和执行过程 85

§4-3 微操作控制电路的剖析 90

一、微操作控制电路的设计步骤 91

二、模型计算机-Ⅱ的结构 91

三、指令的执行过程 92

四、微操作控制电路的构成 93

§4-4 模型计算机的扩充 94

一、堆栈 96

二、数据通道和总线结构 97

三、输入输出设备 102

§5-1 典型微处理器的结构 104

第五章 微处理器 104

一、寄存器阵列 105

二、算术逻辑部件——运算器 107

三、控制与定时部件——控制器 107

§5-2 微处理器的操作 108

一、定时 108

四、存贮器写 109

五、输入／输出 109

六、中断 109

三、存贮器读 109

二、取指令 109

七、等待 110

八、保持 110

§5-3 Intel 8080A微处理器 110

一、8080Aμp的结构 110

二、8080 A引线功能 112

三、8080 A中央处理器模块的组成 114

§5-4 Intel8085 A微处理器 117

一、8085ACPU的结构 117

二、8085A引线功能 118

三、8085A的主要特点 121

四、8085A与8080A信号的对比 122

一、Z80CPU的结构 123

§5-5 Z80微处理器 123

二、Z80CPU引线功能 125

三、Z80CPU的主要特点 128

四、Z80与8080A信号的对比 128

§5-6 Motorola 6800微处理器 129

一、MC 6800 CPU的结构 129

二、MC 6800的引线功能 130

§5-7 几种微处理器的总线接口信号之比较 131

第六章 微处理器的指令系统 136

§6-1 指令的基本格式 136

§6-2 寻址方式 138

三、寄存器寻址 139

二、立即扩展寻址 139

一、立即寻址 139

四、隐含寻址 140

五、寄存器间接寻址 140

六、直接寻址或扩展寻址 141

七、变址寻址 142

八、相对寻址 142

九、零页寻址 143

十、位寻址 144

§6-3 指令系统的分类 144

一、数据传送类 145

二、数据处理类 146

三、程序控制类（即转移控制类） 148

§6-4 条件标志 149

四、CPU控制指令 149

一、进位标志CY 150

二、全零标志Z 150

三、符号标志S 150

四、奇偶标志P 150

五、溢出标志V 150

§6-5 Intel8080A/8085A指令系统 151

一、Intel8080A/8085A指令系统的分类 151

七、加／减标志N 151

六、半进位位H 151

二、8080A/8085A指令系统的功能说明 152

（一）数据传送指令 152

（二）算术运算指令 153

（三）逻辑操作指令 155

（四）程序控制指令 159

（五）堆栈、输入／输出指令 160

（六）CPU控制指令 161

（七）8085 A新增加的两条指令RIM和SIM 162

§6-6 Z80的指令系统 163

一、8080A和Z80指令系统的异同点 163

三、Z80指令系统的功能说明 165

（一）数的传送和交换指令 165

二、Z80指令系统的分类 165

（二）数据块传送和搜索指令 173

（三）算术和逻辑指令 176

（四）循环和移位指令 186

（五）位操作指令 191

（六）转移指令 192

（七）子程序调用和返回指令 194

第七章 微处理器的操作时序 201

§7-1 Intel8080A微处理器的操作时序 201

一、8080A的机器周期和周期信息码 201

二、8080A基本指令周期和时态转换流程 203

三、8080A典型指令的操作时序 206

一、8085A指令执行周期 212

§7-2 8085A微处理器的操作时序 212

二、8085A指令的时序分析 213

§7-3 Z80微处理器的操作时序 217

一、Z80CPU的定时 217

二、Z80 CPU的典型时序分析 217

（一）取指令操作周期（M1周期） 217

（二）存贮器读或写周期 219

（三）输入或输出（I/O）周期 220

（四）总线请求和响应周期 221

（五）中断请求和响应周期 222

（六）不可屏蔽中断请求和响应周期 223

（七）暂停响应周期及其解除 224

三、Z80CPU时态转换流程 226

§8-1 程序设计语言 227

一、机器语言 227

二、汇编语言（初级语言） 227

三、高级语言 227

第八章 微型计算机的汇编语言 227

四、机器语言、汇编语言和高级语言的比较 228

§8-2 汇编语言源程序的规范 228

一、汇编语言源程序的格式 228

二、汇编命令（伪指令） 231

三、条件汇编（IF语句） 235

四、宏指令 236

一、汇编程序的功能 239

§8-3 汇编程序 239

二、汇编程序的汇编过程 240

第九章 汇编语言程序设计 243

§9-1 程序设计的基本方法和技巧 243

一、对任务加以正确的数学描述——建立数学模型 243

二、选择适当的计算方法 243

三、程序结构的设计 243

四、编制程序 245

五、上机调试 245

§9-2 汇编语言程序设计举例 245

一、分支结构程序 246

二、循环结构程序 247

三、算术运算程序 251

四、子程序结构 263

五、排序程序 271

第十章 微型计算机的存贮器及其接口 273

§10-1 半导体存贮器的分类 273

一、随机存取存贮器RAM，又称读写存贮器RWM 274

二、只读存贮器ROM 274

§10-2 只读存贮器 275

一、固定掩模只读存贮器ROM 275

二、可编程序的只读存贮器PROM 279

三、可擦除的可编程序只读存贮器EPROM 279

§10-3 随机存取存贮器 283

四、电可改写的PROM——EAROM 283

一、静态RAM 284

二、动态RAM 286

§10-4 存贮器与CPU的连接 289

一、存贮器的寻址方法 289

二、8205“8中取1”二进制译码器 290

三、RAM与CPU的连接 292

四、EPROM、RAM与CPU的连接 310

第十一章 微型计算机的输入和输出 312

§11-1 概述 312

§11-2 输入／输出的寻址方式 312

一、标准的I/O寻址方式 312

二、存贮器映象I/O寻址方式 313

§11-3 输入／输出指令及其时序 315

一、Intel8080 A/8085 A的I/O指令 315

二、Z80的I/O指令 315

三、两种I/O结构及寻址方式之比较 315

§11-4 输入／输出传送方式 319

一、CPU与I/O之间的接口信号 319

二、输入／输出的操作过程 320

三、I/O传送方式 320

四、程序传送方式 321

五、中断传送方式 324

六、直接存贮器存取（DMA传送）方式 325

二、单输出端口 327

§11-5 输入／输出端口结构 327

一、单输入端口 327

三、多端口传送 328

§11-6 Intel8212—8位通用I/O接口电路 330

一、8212的内部结构和功能说明 331

二、8212的典型应用举例 333

第十二章 微型计算机的中断系统 335

§12-1 概述 335

一、问题的提出 335

二、中断和中断系统的概念 335

一、中断系统应解决的问题 336

§12-2 中断的处理过程 336

三、中断的用途 336

二、CPU响应中断的条件 337

三、CPU响应中断时的情况 338

四、中断源的识别 339

五、中断的优先权 344

六、Intel 8214优先权中断控制器及其应用 348

七、可编程序中断控制器Intel 8259（简称PIC） 353

§12-3 Z80的中断系统 355

一、Z80中断系统的组成 355

二、Z80所具有的供中断系统使用的专用指令 356

三、Z80中断处理的流程 356

四、Z80的不可屏蔽中断方式 358

五、Z80的可屏蔽中断方式 359

六、Z80的中断优先权和中断嵌套 362

第十三章 可编程序并行I/O接口电路 369

§13-1 可编程序并行I/O接口电路Intel 8255 A 369

一、8255A的组成和功能 371

二、8255A的方式选择 372

三、8255A各种工作方式的功能说明 374

四、8255A工作方式小结 384

§13-2 可编程序的计数器／定时器电路 385

一、Z80CTC的组成和功能 385

二、Z80CTC的工作方式 389

三、Z80CTC的编程 390

四、Z80CTC的时序 392

五、Z80CTC的中断 394

六、Z80CTC程序设计举例 395

七、Z80CTC与CPU的连接 399

§13-3 可编程序计数器／定时器电路Intel 8253 399

一、8253的方框图和引线 400

二、8253的操作说明 401

§13-4 可编程序并行I/O接口电路Z80PIO 402

一、Z80PIO的组成和功能 402

二、Z80PIO的编程 407

三、Z80PIO的时序 411

四、Z80PIO应用举例 415

一、串行通信的基本方式 421

第十四章 可编程序串行I/O接口电路 421

§14-1 串行通信 421

二、串行通信中的基本技术 423

三、通用异步收发器UART 426

§14-2 Intel 8251 AUSART可编程通信接口电路 428

一、8251A的组成和功能 428

二、8251A的编程 432

三、8251A应用举例 434

§ 14-3 Z80串行I/O接口电路——Z80SIO 436

一、Z80SIO的组成 436

二、Z80SIO的操作说明 438

§15-1 简单开关及其与CPU的接口 440

第十五章 微型计算机的输入／输出设备及其接口技术 440

§15-2 七段发光二极管显示器及其与CPU的接口 442

§15-3 键盘及其与CPU的接口 444

一、非编码键盘 444

二、编码键盘 448

§15-4 模拟通道接口 450

一、模拟通道的作用和组成 450

二、数据转换器的主要指标 455

三、CPU与D/A转换器的接口 457

四、CPU与A/D转换器的接口 463

五、用A/D转换器组成的数据采集系统 470

一、录音机的工作原理 472

§15-5 盒式磁带机及其与CPU的接口 472

二、磁带记录的标准 473

三、磁带机与CPU的接口 474

四、盒式磁带的转贮和装入流程框图 477

§15-6 软磁盘及其与CPU的接口 477

一、软磁盘 477

二、软磁盘驱动器的结构和工作原理 478

三、软磁盘控制器FDC 479

§15-7 CRT显示器及其与CPU的接口 480

一、CRT显示器的工作原理 481

二、CRT显示器与CPU的接口 482

三、CRT终端 483

二、总线驱动器电路 484

一、标准微型计算机系统结构 484

第十六章 微型计算机系统的组成 484

§16-1 标准微型计算机系统的组成 484

§16-2 Intel8080A微型计算机系统（MCS-80）的组成 486

§16-3 Intel8085A微型计算机系统（MCS-85）的组成 488

一、基本的8085 A微型计算机系统（MCS-85系统） 488

二、SDK-85单板微型计算机 490

三、MCS-85的典型外围接口芯片 496

§16-4 Z80微型计算机系统 505

一、基本的Z80微型计算机系统 505

二、Z80 STARTER SYSTEM KIT单板微型计算机 506

一、微型计算机应用系统的设计步骤 511

§17-1 微型计算机应用系统设计概述 511

第十七章 微型计算机应用系统设计导论 511

二、微型计算机应用系统的研制工具 515

§17-2 微型计算机的监控程序 517

一、ZBUG Monitor的功能 517

二、ZBUG键盘／显示器的布局和定义 517

三、ZBUG监控程序的组成和分析 521

§17-3 I/O传送程序 541

一、用中断方式得到延时的I/O程序 541

二、实时时钟中断I/O程序 543

§17-4 微型计算机控制系统的实现 548

一、工业控制用计算机的组成和特点 548

二、微型计算机控制系统的一些概念 549

三、计算机控制系统的分类 550

四、微型计算机基本控制系统的组成 553

（一）ISBC系列单板微型计算机 553

（二）工业控制微型计算机系统 555

（三）分散型综合控制系统TDCS 556

（四）IBM个人计算机系统 557

五、微型计算机控制系统的实现 559

§17-5 微型计算应用实例 561

一、应用微型计算机的交通信号灯控制器 561

二、应用微型计算机控制的直流调速系统 565

结束语 567

附录1 Z80指令的寻址方式和操作码（表A1-1～A1-11） 568

附录 568

附录2 Z80指令系统的功能表（表A2-1～A2-11） 580

附录3 Intel8080A/8085A十六进制指令码 591

表A3-1 按指令功能分类 591

表A3-2 按指令操作码顺序编排 592

附录4 Intel 8080 A指令各时态的功能表 593

附录5 Intel微处理器和单片微型机系列表 597

表A5-1 Intel微处理器系列表 597

表A5-2 通用8位单片微型计算机 598

表A5-3 新型的8位单片微型计算机 598

附图 Z80单板微型计算机线路图 599