微型計算機原理與接口技術是高等學校工科電類和信息類各專業,特別是計算機科學與技術專業大學生必修的一門專業基礎課。本書是微型計算機原理與接口技術課程的實驗與習題指導書,按照本科與應用型本科教學大綱的要求和教學特點進行編寫,所采用的實驗設備是清華大學科教儀器廠生產的通用微機接口實驗系統產品系列。其實驗項目為高等院校廣泛采用。目的在于從理論與實際結合的角度,為讀者提供實驗項目、實驗指導和實驗設計方法案例。本書還給出了主教材《深入淺出微機原理與接口技術(第2版)》的全部習題解答。本書力求幫助讀者理解與掌握微型計算機系統的基本組成、工作原理、各類接口部件的功能等方面的知識要點,掌握微機應用系統軟硬件開發的初步能力。
全書共分兩篇: 第1篇是TPCUSB微機接口實驗系統,共分5章: 第1章,綜述;第2章,匯編語言實驗程序的建立與執行;第3章,TPCUSB集成軟件開發環境;第4章,微機接口電路實驗;第5章,微機硬件應用綜合設計。
第2篇為主教材《深入淺出微機原理與接口技術(第2版)》的解題指導。
與以往的實驗指導書不同,本書考慮到計算機原理的復雜性,特地在每個實驗項目中增加了實驗原理及相關知識的內容,針對具體的實驗,提示與該實驗直接有關的計算機硬件和軟件知識,以對學生實驗的知識準備和教師的實驗指導起一個輔助作用。
隨著計算機軟硬件的不斷升級換代和微機技術的日新月異與廣泛應用,微型計算機教學內容也應隨之不斷更新,這就是本套教材出版的目的。微型計算機原理與接口技術是高等學校理工科電類和信息類各專業大學生必修的一門專業基礎課。微型計算機原理與接口技術課程具有很強的實踐性。無論從課程本身的特點,還是從專業素質的培養來看,加強該課程的實驗教學和習題指導都是很重要的。有關基礎知識、基本原理、基本方法,必須靠大量的上機實踐和動手實驗,以及大量習題,才能培養學生利用計算機軟硬件技術分析、解決各自專業領域的相關問題的意識和能力,并加強學生整機觀念和計算機系統觀念。本書按照本科(含應用型本科)教學大綱的要求和教學特點進行編寫,為讀者提供實驗項目、具體指導和實驗設計方法案例;解題指導幫助讀者深入理解相關知識,擴大視野,以期達到融會貫通的程度。全書共分兩篇,第1篇是TPCUSB微機接口實驗系統,第2篇是主教材《深入淺出微機原理與接口技術(第2版)》的習題解答。第1篇分5章: 第1章: 綜述,介紹了TPCUSB通用微機接口實驗系統。第2章: 匯編語言實驗程序的建立與執行。第3章: 討論了TPCUSB集成軟件開發環境。第4章: 微機接口電路實驗,討論基礎10個實驗。第5章: 微機硬件應用綜合設計,討論12個綜合設計實驗。全書設計了定時器/計數器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口、串行接口、D/A和A/D變換等接口實驗,給出了實驗目的要求、實驗原理的簡要說明、實驗項目、接線圖、操作說明、編程指導和參考程序。我們發現各所高等院校開設微型計算機原理與接口技術課程實驗項目大體相近。清華大學科教儀器廠生產的通用微機接口實驗系統產品系列可基本涵蓋,適應范圍較廣。該產品系列配置靈活,可以配接不同的模塊電路,完成諸多通常所需的微機原理與接口實驗項目。該產品系列在電路設計中增加了多項保護措施,可避免學生實驗中常常容易出現的由于連線錯誤、編程錯誤造成損壞主機或接口上集成電路的現象。該系統還采用了自鎖緊插座及導線,消除了連線接觸不良的現象。與以往的實驗指導書不同,本書考慮到計算機原理的復雜性,特地在每個實驗項目中增加了實驗原理及相關知識的內容,針對具體的實驗,提示與該實驗直接有關的計算機硬件和軟件知識,以對學生實驗的知識準備和教師的實驗指導起一個輔助作用。本書第1篇是我們在參閱了清華大學科教儀器廠生產的微機接口實驗系統系列產品說明書和有關教材,由清華大學教師陳玉春、馮一兵等和何超共同研討改寫而成的。參與本書第2篇習題解答編寫的作者有鐘健、孔令美、鐘桂鳳、龍君芳、方琳、張艷紅等。本書由何超任主編,陳玉春、馮一兵任副主編。本書承蒙清華大學李鴻儒教授、清華大學科教儀器廠陳玉春副廠長和馮一兵、聶長龍、陳楠等多位工程技術人員的大力支持和指導,在此表示深情感謝。限于作者的水平有限,書中錯誤和不當之處在所難免,敬請讀者批評指正。
作者2016年于北京
目錄
第1篇PCUSB微機接口實驗系統
第1章綜述3
1.1本書的大體構想3
1.2TPCUSB實驗系統介紹4
1.2.1TPCUSB微機接口實驗系統框圖4
1.2.2USB模塊結構5
1.2.3USB模塊功能5
1.2.4USB模塊的對外接口6
1.2.5USB模塊的安裝6
1.2.6USB模塊連接測試8
1.3擴展實驗臺結構及主要電路8
1.3.150芯總線信號插座及總線信號插孔10
1.3.2微機接口I/O地址譯碼電路10
1.3.3時鐘電路12
1.3.4邏輯電平開關電路13
1.3.5LED顯示電路13
1.3.67段數碼管顯示電路13
1.3.7單脈沖電路13
1.3.8邏輯筆15
1.3.9繼電器及驅動電路16
1.3.10復位電路16
1.3.11步進電機驅動電路16
1.3.12接口集成電路17
1.3.13邏輯門電路17
1.3.14用戶擴展實驗區17
1.3.15實驗臺跳線開關17
1.3.1620芯雙排插座18
1.3.17直流穩壓電源18[1]〖2〗深入淺出微機原理與接口技術(第2版)實驗與解題指導[1]目錄〖2〗第2章匯編語言實驗程序的建立與執行19
2.1編輯和運行匯編源程序所必備的軟件19
2.2建立與執行匯編源程序19
2.2.1建立與執行匯編源程序基本步驟19
2.2.2建立與執行匯編源程序的過程細節20
2.3調試程序DEBUG及其使用24
2.3.1DEBUG程序的調用24
2.3.2DEBUG命令的有關規定25
2.3.3DEBUG的主要命令25
2.4匯編語言程序設計實驗28
實驗1DEBUG調試匯編語言程序的方法28
實驗2傳送指令31
實驗3邏輯與移位指令33
實驗4子程序調用字符串處理程序設計36
實驗5中斷處理程序開發38
實驗6磁盤處理程序40
實驗7編程綜合練習41
第3章TPCUSB集成軟件開發環境44
3.1TPCUSB集成開發環境軟件包44
3.2集成開發環境軟件的安裝44
3.2.1用戶程序的編輯和編譯45
3.2.2編譯源程序45
3.2.3用戶程序的調試和運行46
3.2.4常用調試命令47
3.2.5實驗項目的查看和演示49
3.2.6實驗項目的添加和刪除50
3.2.7集成開發環境幫助菜單51
第4章微機接口電路實驗52
實驗1I/O地址譯碼54
實驗2簡單并行接口56
實驗3可編程定時器/計數器8254(8253)的原理及應用 58
實驗4可編程并行接口的原理與應用(8255A方式0)62
實驗5中斷控制器8259的工作原理及應用64
實驗6串行通信69
實驗7數模D/A轉換器及應用72
實驗8模/數(A/D)轉換器及應用75
實驗9DMA傳送78
實驗10可編程并行接口的原理與應用(8255A方式1)82
第5章微機硬件應用綜合設計85
綜合實驗17段數碼管的靜態與動態顯示85
綜合實驗2繼電器控制88
綜合實驗3競賽搶答器89
綜合實驗4交通燈控制91
綜合實驗5電子琴93
綜合實驗6步進電機控制實驗94
綜合實驗7小直流電機轉速控制實驗97
綜合實驗8鍵盤顯示控制器實驗99
綜合實驗9存儲器讀寫實驗110
綜合實驗10雙色點陣發光二極管顯示實驗111
綜合實驗118250串行通信實驗116
綜合實驗12集成電路測試117
第2篇微型計算機原理與接口技術學習與考核目標及解題指導
第1部分學習與考核目標123
第1章123
第2章124
第3章125
第4章128
第5章128
第6章130
第7章131
第8章132
第9章133
第10章133
第11章134
第12章134
第2部分《深入淺出微機原理與接口技術(第2版)》解題指導136
習題1136
習題2143
習題3153
習題4169
習題5185
習題6191
習題7197
習題8206
習題9214
習題10219
習題11223
習題12227
附錄
附錄A隨機光盤實驗程序名稱表235
附錄BTPCUSB通用微機接口實驗系統硬件實驗提要237
綜合實驗241
附錄CTPCZKUSB實驗系統簡介246
附錄D學生實驗編程指導樣本248
綜合實驗參考程序284
參考文獻335