1、微機原理與接口技術_ 樓順天版_課后題答案微機原理與接口技術 樓順天 周佳社編著 科學出版社找了好久，終于在期末從老師那兒弄了一份，希望對大家有用！5章習題1. 微處理器的外部結構表現為 數量有限的輸入輸出引腳，它們構成了微處 理器級總線。2. 微處理器級總線經過形成電路之后形成了系統級總線。3. 簡述總線的定義及在計算機系統中采用標準化總線的優點。答：總線是計算機系統中模塊(或子系統)之間傳輸數據、地址和控制信號的公共通道，它是一組公用導線，是計算機系統的重要組成部分。采用標準化總線的優點是：1) 簡化軟、硬件設計。2) 簡化系統結構。3) 易于系統擴展。4) 便于系統更新。5) 便于調試和

2、維修。4. 在微型計算機應用系統中，按功能層次可以把總線分成哪幾類。答：在微型計算機應用系統中，按功能層次可以把總線分成：片內總線、元件級總線、系統總線和通信總線。5. 簡述RESET信號的有效形式和系統復位后的啟動地址。答：RESETS系統復位信號，高電平有效，其有效信號至少要保持四個時 鐘周期，且復位信號上升沿要與 CLK下降沿同步。系統復位后的啟動地址為 OFFFFOH即：(CS =OFFFFH ( IP)=0000H6. 8086 CPU的M/IO信號在訪問存儲器時為 高 電平，訪問I/O端口時為_低電平。7. 在8086系統總線結構中，為什么要有地址鎖存器？答：8086CPU有 20

3、條地址線和16條數據線，為了減少引腳，采用了分時 復用，共占了 20條引腳。這20條引腳在總線周期的T1狀態輸出地址。為了使 地址信息在總線周期的其他T狀態仍保持有效，總線控制邏輯必須有一個地址 鎖存器，把T1狀態輸出的20位地址信息進行鎖存。8. 根據傳送信息的種類不同，系統總線分為數據總線、地址總線和控制總線。9. 三態邏輯電路輸出信號的三個狀態是高電平、低電平 和 高阻態。10. 在8086的基本讀總線周期中，在T,狀態開始輸出有效的ALE信號；在T?狀態開始輸出低電平的RD信號，相應的DEN為 低 電平,DT/R為 低電平；弓I腳AD15 AD0上在T,狀態期間給出地址信息，在T4狀態

4、完成數 據的讀入。11. 利用常用芯片74LS373構成8086系統的地址總線，74LS245作為總線收發器構成數據總線，畫出8086最小方式系統總線形成電路。答：8086最小方式系統總線形成電路如圖 5.1所示。圖5.1 8086最小方式系統總線形成電路12. 微機中的控制總線提供。A. 數據信號流；B. 存儲器和I/O設備的地址碼；C. 所有存儲器和I/O設備的時序信號;D. 所有存儲器和I/O設備的控制信號;E. 來自存儲器和I/O設備的響應信號;F. 上述各項；G. 上述C, D兩項；H. 上述C，D和E三項。13. 微機中讀寫控制信號的作用是_E。A. 決定數據總線上數據流的方向；B

5、. 控制存儲器操作讀/寫的類型；C控制流入、流出存儲器信息的方向；D. 控制流入、流出I/O端口信息的方向；E. 以上所有。14. 8086 CPU工作在最大方式，弓I腳mn/mx應接地_。15. RESETS號在至少保持4個時鐘周期的 高 電平時才有效，該信號結束后，CPU內部的CS為0FFFFH , IP為0000H ，程序從 0FFFF0H 地 址開始執行。16. 在構成8086最小系統總線時，地址鎖存器 74LS373的選通信號G應接CPU的ALE 信號，輸出允許端OE應接 地：數據收發器74LS245的方向 控制端DIR應接DI/R信號，輸出允許端E應接DEN信號。17. 8086

6、CPU在讀寫一個字節時，只需要使用16條數據線中的8條，在一個總線周期內完成；在讀寫一個字時，自然要用到16條數據線，當字的存儲對準時，可在 一 個總線周期內完成：當字的存儲為未對準時，則要在兩個總線周期內完成。18. CPU在 T3狀態開始檢查READ信號，亠高二電平時有效，說明存儲器或I/O端口準備就緒，下一個時鐘周期可進行數據的讀寫；否則，CPU可自動插入一個或幾個 等待周期（Tw ），以延長總線周期，從而保證快速的 CPU與慢速的存儲器或I/O端口之間協調地進行數據傳送。19. 8086最大系統的系統總線結構較最小系統的系統總線結構多一個芯片總線控制器20. 微機在執行指令MOV DI

7、，AL時，將送出的有效信號有 B_CA. RESET B.高電平的 M/IO 信號 C. WR D. RD21. 設指令MOV AX DATA已被取到CPU勺指令隊列中準備執行，并假定為偶地址，試畫出下列情況該指令執行的總線時序圖：8288DATA(1) 沒有等待的8086最小方式；(2) 有一個等待周期的8086最小方式CLKBHEAD15AD0ALEM/IORDDT/RDen圖5.2沒有等待的8086最小方式時序答：(1)沒有等待的8086最小方式時序如圖5.2所示（2）有一個等待周期的8086最小方式時序圖如圖5.3所示CLKA19/S6A16/S3BHEAD15AD0ALEM/IORD

8、DT/RDEN圖5.3有一個等待周期的8086最小方式時序圖22. 上題中如果指令分別為：（1）MOV DATA+1，AX（2）MOV DATA+1，AL（3）OUT DX，AX （ DX的內容為偶數）（4）IN AL，0F5H重做上題（1）。答：（1）因為DATA為偶地址，則DATA+1為奇地址。故要完成本條指令, 需要兩個總線周期。時序圖如圖 5.4所示。t,口I I- AD4BFIES-VinOTFMKWBHE圖5.4執行MOV DATA+1 , AX指令的時序參考圖(2) DATA+1雖然為奇地址，但是AL為八位存儲器，故本條指令需用一個總線周期，時序圖如圖5.5所示。CLKBltL

9、S-AU 1 i|i !1J,Tu11ijs1J|11垃獣轍人:WI啊11X|1*ilii4VI1flai!|1111II1ii11 |11111U1ii|II4114!l i|1j11iilIIi1t4!14iid1141I*Iii7d=u|I*11 d1 I i11 ：|1丨11 1i n iJii世址輸汕J/K圖5.5執行MOV DATA+1 , AL指令的時序參考圖(3) 執行OUT DX , AX (DX的內容為偶數)指令的時序圖如圖5.6所示。HHE SAllsALLM IODT/RWRCL.K圖5.6執行OUT DX , AX指令的時序參考圖(4) 執行IN AL, 0F5H指令

10、的時序圖如圖5.7所示圖5.7執行IN AL , 0F5H指令的時序參考圖XilSAiyJSft - Ar#i/S. BAE S.ALLMIODLN世址輸出L11fl111r14iii1111111 1 1OUTl 亠 mLoro A :網 I| 1 I5|LiW 嚴1Ii:iII3. 編程實現：將8253計數器0設置成方式4,并置時常數10000,然后處于等待狀態，直到CE的內容w 1000后再向下執行。解：MOV DX,COUNTD ;寫入計數器0的方式控制字MOV AL,00111000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTA ;設置計數器0的常數MOV AX,10000OUT D

11、X,ALXCHG AL,AHOUT DX,ALL1: MOV DX,COUNTD ;寫入計數器0的方式控制字MOV AL,0HOUT DX,ALIN AL,DXMOV AH,ALIN AL,DXXCHG AL,AHCMP AX,1000;判別CE當前大小JA L110秒的程序段（設可OUT0作為計數器1的時鐘4. 利用8253可以實現確定時間的延遲，編程實現延時以使用的基準時鐘為1MHz ）。解：本題使用計數器 0和計數器1，并且計數器0的輸出輸入CLK1.程序如下:MOVDX,COUNTD；寫計數器0方式控制字MOVAL,00110100BOUTDX,ALMOVDX,COUNTAMOVAX,

12、10000;寫計數器0時常數，分頻得到100Hz時鐘頻率OUTDX,ALXCHGAL,AHOUTDX,ALMOVDX,COUNTD;寫計數器1方式控制字MOVAL,01110000BOUTDX,ALMOVDX， COUNTBMOVAX,999分頻得到0.1Hz時鐘頻率。（在方式0下，時常數為 N時,；OUT輸出的低電平寬度為 N+1）.XCHGAL,AHOUTDX,ALL1:；延時MOVDX,COUNTD;當前CE的內容鎖存到OLMOVAL,01000000BOUTDX,ALMOVDX,COUNTBINAL,DXMOVAH,ALINAL,DXXCHGAL,AHCMPAX,999JNAL1；延時

13、結束，則繼續執行，否則,跳到L1,繼續延時5. 比較8254方式0與方式4、方式1與方式5的區別？方式0與方式4方式0 OUT端計數過程中為低,計數值減為0時,輸出變高方式4 OUT端計數過程中為高，計數值減為 0時輸出寬度為1個CLK的負脈沖方式1與方式5方式1 OUT端輸出寬度為n個CLK的低電平，計數值減為0時，輸出為高方式5 OUT端計數過程中為高，計數值減為 0時輸出寬度為1個CLK的負脈沖6. 在8088最小系統中，8253的端口地址為284H287H。系統提供的時鐘為 1MHz，要求在OUT0輸出周期為20微秒的方波，在 OUT1輸出周期為200 微秒，其中每周期為負的時間是18

14、0微秒的信號。請編寫8253的初始化程 序。解：OUT0輸出為20微妙方波，可用方式三直接產生，OUT1輸出波形與書中例9.2類似，可用其中思想產生此信號。如果允許增加外部器件，也可在例9.1的基礎上，將OUT端信號通過與非門取反，這樣即可產生題目要求信 號。本例利用例9.1思想解答MOV DX,287H;寫計數器0控制方式字MOV AL,00010110BOUT DX,ALMOV DX,284H;寫計數器0時常數MOV AL,20MOV DX,287 ;寫計數器2控制方式字MOV AL,10010110BOUT DX,ALMOV DX,286H ;寫計數器2時常數MOV AL,200OUT

15、DX,ALMOV DX,287HMOV AL,01010010B ;寫計數器1控制方式字OUT DX,ALMOV DX,285HMOV AL,9;寫計數器1時常數OUT DX,AL7. 通過8253計數器0的方式0產生中斷請求信號，現需要延遲產生中斷的時刻，可采用：A）在OUT0變高之前重置初值；B）在OUT0變高之前在GATE（端加一負脈沖信號；C）降低加在CLK0端的信號頻率；D）以上全是。解：DA:方式0下，在OUT0變高之前重置初值，將在下一個 CLK的下降沿使時 常數從CR賣入CE并重新計數。B:在OUT0變高之前在GATE（端加一負脈沖信號可以延時一個時鐘周期，達 到延時的目的。C

16、:降低加在CLKO端的信號頻率，可以增大時鐘周期，達到延長OUT0端低電平的時間。(注：A中，如果重置的初值為1，則不會達到延時的效果)8. 已知8254計數器0的端口地址為40H,控制字寄存器的端口地址為 43H,計數時鐘頻率為2MHz利用這一通道設計當計數到0時發出中斷請求信 號，其程序段如下，則中斷請求信號的周期是32.7675 ms 。MOV AL,00110010BOUT 43H, ALMOV AL, 0FFHOUT 40H, ALOUT 40H, AL9. 若8254芯片可使用的8086端口地址為D0D0H-D0DFH試畫出系統設計連 接圖。設加到8254上的時鐘信號為2MHz(1

17、) 利用計數器02分別產生下列三種信號： 周期為10us的對稱方波 每1s產生一個負脈沖 10s后產生一個負脈沖每種情況下，說明8254如何連接并編寫包括初始化在內的程序段。(2) 希望利用8086通過一專用接口控制8253的GATE端，當 CPU使GATE有效開始，20us后在計數器0的OUT端產生一個正脈沖，試設計完成 此要求的硬件和軟件。解：選用D0D0HD0DFH中的偶地址 DODO,DOD2,DOD4,DOD6基本地址作為 8254的端口地址，設8086工作在最小方式下。8254端口地址譯碼電路如下圖:計數器0輸入端加2MHz的時鐘信號，GATE。加+5V電壓，輸出OUT。信號為周期

18、為10 g的對稱方波。初始化代碼:MOV DX,0D0D6H ;寫計數器0工作方式MOV AL,00010110BOUT DX,ALMOV DX,0D0D0H;寫計數器0時常數MOV AL,20OUT DX,ALCLK0加2MHz的始終信號，GATE0,GATE1加+5V電壓，OUT0輸出加到CLK1做時鐘信號，OUT1輸出為每1s產生一個負脈沖。初始代碼：MOV DX,0D0D6H ;寫計數器0的工作方式MOV AL,00010110BOUT DX,ALMOV DX,0D0D0H ;寫計數器0的時常數MOV AL,100OUT DX,ALMOV DX,0D0D6H ;寫計數器1的工作方式MO

19、V AL,01110100BOUT DX,ALMOV DX,0D0D2H ;寫計數器1的時常數MOV AX,20000OUT DX,ALXCHG AL,AHOUT DX,ALOUT0輸出加到CLK0加2MHz的始終信號，GATE0,GATEi加+5V電壓,CLK2做時鐘信號，OUT2輸出為10s后產生一個負脈沖。 初始代碼：MOV DX,0D0D6H ;寫計數器0的工作方式MOV AL,00110110BOUT DX,ALMOV DX,0D0D0H ;寫計數器0的時常數MOV AX,1000OUT DX,ALXCHG AL,AHOUT DX,ALMOV DX,0D0D6H ;寫計數器2的工作方

20、式MOV AL,10111000BOUT DX,ALMOV DX,0D0D4H;寫計數器2的時常數MOV AX,20000OUT DX,ALXCHG AL,AHOUT DX,AL1）選用地址 D0D0,DOD2,DOD4,DOD6 為 8253 的端口地址，D0D8 為GATE端口地址，該端口采用 74LS373, 8253用方式4,在OUT輸出端加非門實現脈沖功能。接口電路如圖：初始代碼為:MOV DX,0D0D8H;GATE初始化MOV AL,0OUT DX,AL;寫計數器0工作方式MOV DX,0D0D6HMOV AL,00011000BOUT DX,ALMOV DX,0D0D0H ;寫

21、計數器0時常數MOV AL,40OUT DX,ALMOV DX,0D0D8HMOV AL,1OUT DX,AL ;使GATE變高有效10. 若加到8254上的時鐘頻率為0.5MHz則一個計數器的最長定時時間是多少 ？ 若要求10分鐘產生一次定時中斷，試提出解決方案。解：一個計數器的最長定時時間應該是置入時常數0時，此時定時時間為：65536/0.5*10A6s=131ms采用方式0 即:計數達到終值時中斷來10分鐘產生一次定時中斷，此時時常數CR 為：10*60*0.5*10人6=3*10人9.由于一個計數器最多分頻65536,所以至少得使用 2個計數器。我們采用計數器0和計數器1.計數器0的

22、時常數CR0為60000,計數器1的時常數CR1為50000.連接方式為：把 0.5MHz的時鐘頻率接到計數器0的CLK0,然后把計數器 0的OUT0接到計數器1的CLK1。這樣計數器1的OUT1端輸出的就是10分鐘產生一次的定 時中斷。11. 織布機控制系統如圖9.26所示，已知織布機每織1米發出一個正脈沖，每 織100米要求接收到一脈沖，去觸發剪裁設備把布剪開。（1）設8253的 端口地址為80H83H,編寫對8253初始化程序。（2）假定系統提供的信 號頻率為1MHz，希望利用8253的其余通道產生0.1秒的周期信號，編寫初始化程序MOVDX,83HMOVAL,00010100BOUTD

23、X,ALMOVDX,80HMOVAL,100OUT DX,AL8088CPURDWR最小A1A0方式系統總線IO/MA9A2=1D7 Do解:(1)*譯碼電路D7D0CLK0RDOUT0WRA1In tel8253GATE0A0CS將計數器1的輸出OUT1信號作為計數器2的時鐘輸入CLK2，計數器1的時鐘輸入為系統提供1MHZ的信號MOV DX,83HMOV AL,01110100BOUT DX,ALMOV DX,81HMOV AX,1000OUT DX,ALXCHG AL,AHMOV DX,ALMOV DX,83HMOV AL,10010110BOUT DX,ALMOV DX,82HMOV

24、AL,100OUT DX,AL圖9.26織布機控制系統12. 在IBM PC系統中根據下列不同條件設計接口邏輯，利用8253完成對外部脈沖信號重復頻率的測量。(1) 被測脈沖信號的重復頻率在101000Hz范圍內。(2) 被測脈沖信號的重復頻率在0.51.5Hz范圍內。(3) 被測脈沖信號重復頻率在10100Hz范圍內。(4) 被測是間歇脈沖信號,每次有信號時有100個脈沖,重復頻率為0.8 1.2MHz,間歇頻率大約每秒15次,要求測有信號時的脈沖重復頻率。解：用兩個計數器，計數器0的CLK接待測信號，GATE接半周期為10s的 高電平信號，OUT接8259,同時取反接計數器1的GATE端。

25、計數器1 的CLK接系統時鐘，半周期為T0。在這樣的邏輯電路下，計數器 0的 功能是記錄待測信號的脈沖數 N0,計數器1的功能是記錄在相同時間 里系統時鐘信號的脈沖數 N1。根據T=N1*T0/N0可計算出待測信號的 周期。S (t)是待測信號，S (t )為給定的周期大于10s的高電平信 號。端口聲明：COUNT為計數器0的地址，COUNT為計數器2的地址,COUNT為控制器地址，COUNTS 373地址程序如下：MOV DX,COUNTD ;計數器1初始化MOV AL,01110000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTBOUT DX,ALMOV DX,COUNTBMOV AL,O

26、OUT DX,ALMOV DX,COUNTD ;計數器0初始化MOV AL,00010000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTAMOV AL,0OUT DX,ALOUT DX,ALSTI讀兩計數器的計數，并進行計算的中斷服務子程序:PUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV DX,COUNTDMOV AL,00000000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTAIN AL,DXXCHG AL,AHIN AL,DXXCHG AL,AHNEG AXINC AXMOV BX,AXMOV DX,COUNTDMOV AL,00010000BOUT DX,ALMOV D

27、X,COUNTBIN AL,DXXCHG AL,AHIN AL,DXNEG AXINC AXMOV CX,T0MUL CXDIV BXMOV SFR,AXPOP DXPOP CXPOP BXPOP AXIRETSFR中保存結果即為待測信號的周期。對于（1）題，10*10不小于100, 10*1000不大于65535,可以用計數法。同理（3）也可用此方法。對于（2）題，可用周期法。邏輯電路圖如下：D0D7CLK0GATE0OUT0RDWRIn telCLK1GATE 1A18253OUT1A0CLK2CSGATE 2OUT21MHzS (t)8259IRO程序如下：MOV DX,COUNTDMO

28、V AL,OO11 0100BOUT DX,ALMOV DX,COUNTAMOV AL,0OUT DX,ALOUT DX,ALSTIPUSH AXPUSH BXPUSH DXMOV DX,COUNTDMOV AL,0000 0000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTAXCHG AL,AHIN AL,DXXCHG AL,AHNEG AXINC AXMOV BX,AXMOV DX,000FHMOV AX,4240HDIV BXMOV SFR,AXPOP DXPOP BXPOP AXIRET 如圖設計接口，計數器1用來記錄在50個脈沖所用時間，50個信號脈沖最多用1/0.8*50（約為63

29、us）由于計數器1用1MHz CLK故其計數個數N即為N us，所以當N63時，則有低電平間隔計入，須重新計 數。當N63時，則計算得待測頻率。程序如下：MOV DX,COUNTDMOV AL,00HOUT DX,ALMOV DX,COUNTDMOV AL,0001 0000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTAMOV AL,50OUT DX,ALMOV DX,COUNTDMOV AL,0111 0000BOUT DX,ALMOV COUNTBOUT DX,ALOUT DX,ALL2: MOV DX,COUNT;給GATE和GATE 高電平，開始計數MOV AL,81HOUT DX,A

30、LL1: NOPMOV DX,COUNTDMOV AL,00000000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTAIN AL,DXMOV DX,COUNTAIN AL,DXAND AL,AL;判斷是否計完50個脈沖，若未計完繼續等待JNZ L1MOV DX,COUNTMOV AL,00H;若計完則暫停計數OUT DX,ALMOV DX,COUNTD;讀計數器1結果MOV AL,01000000BOUT DX,ALMOV DX,COUNTBIN AL,DXXCHG AL,AHIN AL,DXNEG AXINC AXCMP AX,70H;當AL大于70,則有間歇計入，重新測試JA L2MOV

31、BL,ALMOV AL,50;計算頻率DIV BLMOV FREC,AL10章習題1試分析8255A方式0、方式1和方式2的主要區別，并分別說明它們適合于 什么應用場合。答：方式0是基本的輸入/輸出，端口 A、B、C都可以作為輸入輸出端口。 適用于CPU與非智能I/O設備的數據傳輸；方式1是有聯絡信號的輸入/輸出，端口 A、B都可以設定成該方 式，此時三個端口的信號線分成了 A、B兩組，PC7 PC4用作A組的聯絡 信號，PC3 PC0用作B組的聯絡信號。適用于高速 CPU與低速I/O設備的 數據傳輸；方式2是雙向傳輸，只有A組端口可以設定成該方式，PC6 PC7用作輸出的聯絡信號，PC4 PC5用作輸入的聯絡信號，PC3用 作中斷請求信號。適用于雙機之間數據的并行傳送。2. 8255A的A組設置成方式1輸入，與CPU之間采用中斷方式聯絡,則產生中斷 請求信號INTRA的條件是STBA=,IBFA=_ ,INTEA=L。3. 如果8255A的端口地址為300H-303H, A組和B組均為方式0,端口