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安徽師范大學皖江學院電子信息系 微機原理與接口技術教學大綱
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《微機原理與接口技術》教學大綱
一、說明
1、課程的性質、地位和任務
本課程為專業方向必修課授課對象是電子信息工程專業的本科生。
本課程的主要任務是使學生了解和掌握微機的基礎知識、硬件組成與工作原理、匯
編語言程序設計和微機接口技術等內容，提高學生的軟、硬件的設計能力以及解決實際
問題的動手能力。本課程可讓本專業的本科學生學習了解微型計算機系統的工作原理及
接口芯片和接口設備的工作原理(以 IBM PC/XT 為原型機)。在學生學完本課程后能較好
地理解微型計算機系統的工作原理，掌握通過自編軟件對計算機的運行過程進行實時控
制和管理，對各種常用的計算機接口芯片和設備能很好地使用和控制，以達到將計算機
應用于實際控制過程的目的。
2、課程教學的基本要求
（1）掌握微型計算機系統的組成、及各部分的工作原理。
（2）掌握 8086/8088 CPU 的指令系統，并通過匯編語言對指令系統的應用以及對
微機的控制。
課程性質：專業方向課程 先修課程：高級語言程序設計
總學時：72
理論學時：54 實驗學時：18（有課程實驗）
開課學院：皖江學院 適用專業：電子信息工程
大綱執筆人： 教學院長審定：
教研室主任審核：
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（3）掌握微型計算機內存的結構和工作原理，并能很好地對內存進行擴充。
（4）掌握基本的接口電路芯片及其組成電路的工作原理，了解接口電路中采用的
一些技術。
（5）掌握一些常用的外部設備的工作原理及使用方法，從程序員角度來使用外設
的功能。
（6）通過實驗掌握微機系統的基本原理以及基本接口的使用方法。
（7）突出重點，拓寬范圍。
3、本課程的重點與難點
重點：本課程的有關基本理論和基本概念，CPU 的結構和工作原理，多種常用接口
的結構和工作原理。數據的傳送方式，中斷操作和 DMA 操作，串并行通信。
難點：中斷操作和 DMA 操作，串并行通信。
二、課堂教學時數及課后作業題型分配
章 目 教 學 內 容
教 學
時 數
教學方式
或 手 段
課 后 作 業
思 考 題 練 習 題
一 微型計算機概述 1 講授(多媒體) √
二 16 位和 32 位微處理器 8
講授(討論)、(多媒
體)
√ √
三
存儲器和高速緩存技
術
4 講授 (多媒體) √
四
微型計算機和外設的
數據傳輸
4 講授(多媒體) √ √
五
串并行通信和接口技
術
8 講授(多媒體) √ √
六
中斷控制器、DMA 控制
器和計數器/定時器
10 講授(多媒體) √ √
七 模/數和數/模轉換 5 講授(多媒體) √ √
八 鍵盤技術和 LED 6 講授(多媒體) √ √
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九 總線 3 講授(多媒體) √
十
主機系統的結構和工
作原理
3 講授(多媒體) √
* 主要單元分別小結 0 納入各章當中講授
* 機 動 2
合 計 54
三、本文
第一章 微型計算機概述
【教學目的】
本章內容是本課程的基礎，通過本章學習，使學生明確微處理器、微型計算機和微
型計算機系統三者之間的關系，主要講清楚微型計算機的基本結構，了解本門課程的教
學要求和學習方法。
【重點難點】
微處理器、微型計算機和微型機系統的差別，CPU 的功能和組成部件，微型計算機
的基本結構。
第一節 微型計算機的特點和發展
第二節 微型機的分類
第三節 微處理器、微型計算機和微型計算機系統
一、微處理器
二、微型計算機
三、微型計算機系統
第四節 微型計算機的應用
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第二章 16 位和 32 位微處理器
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【教學目的】
本章內容是本課程的重點，通過本章學習，使學生明確 CPU 的編程結構和工作原理，
以及 8086CPU 能夠執行的各種操作，特別是中斷操作和總線操作。在掌握 8086 的基礎
上，以 80386 作過渡，對 Pentium 中的技術作為簡單介紹。
【重點難點】
CPU 的編程結構，標志寄存器的含義，CPU 的操作時序，CPU 的中斷分類和中斷向
量，硬件中斷和軟件中斷的區別，軟件中斷的特點。
第一節 16 位微處理器 8086
一、8086 的編程結構
二、8086 的引腳信號和工作模式
三、8086 的操作和時序
四、8086 的存儲器編址和 I/O 編址
第二節 32 位微處理器 80386
一、80386 的體系結構
二、80386 的三種工作方式件
三、80386 的寄存器
四、指令流水線和地址流水線
五、80386 的虛擬存儲機制和片內兩級存儲管理
六、80386 的中斷
七、80386 的信號和總線狀態
第三節 32 位微處理器 Pentium
一、Pentium 采用的先進技術
二、Pentium 的技術特點
三、Pentium 的原理結構
四、Pentium 的寄存器
五、Pentium 的主要信號
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六、Pentium 的總線狀態和總線周期
七、Pentium 的系列微處理器的技術發展
第四節 Itanium 微處理器概述
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第三章 存儲器和高速緩存技術
【教學目的】
通過本章學習，使學生了解存儲器的矩陣結構及地址譯碼機制。8 位存儲器與 16
位 CPU 的連接方式和尋址方式，以及存儲器的層次化結構的工作原理。了解 Cache 的工
作原理。
【重點難點】
存儲器在微型機系統中的連接、寬度擴充和字節擴充，微型機中存儲器的層次化結
構，32 位微型機系統中的內存組織，Cache 的全相聯、直接映像和組相聯三種組織方式，
Cache 的數據更新方法，Cache 控制器的功能。
第一節 存儲器和存儲器件
一、存儲器的分類
二、微型計算機內存的行列結構
三、選擇存儲器件的考慮因素
四、隨機存取存儲器 RAM
五、只讀存儲器（ROM）
六、存儲器在系統中的連接考慮和使用舉例
七、存儲器的數據寬度擴充和字節數擴充
第二節 微型機系統中存儲器的體系結構
一、層次化的存儲器體系結構
二、16 位和 32 位微機系統的內存組織
第三節 高檔微機系統中的高速緩存技術
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一、Cache 概述
二、Cache 的組織方式
三、Cache 的數據更新方法
四、Cache 控制器 82385
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第四章 微型計算機和外設的數據傳輸
【教學目的】
本章內容是本課程的重點，通過本章學習，使學生掌握接口電路的功能，CPU 和外
設之間的三種數據傳輸方式，中斷傳輸方式的原理和可屏蔽中斷的響應過程，DMA 方式
的原理的功能。
【重點難點】
接口電路的功能，接口部件和 I/O 端口，CPU 和外設之間的三種數據傳輸方式、各
自優缺點和使用場合，中斷傳輸方式的原理和可屏蔽中斷的響應過程，DMA 方式的原理
和 DMA 控制器的功能。
第一節 為什么要用接口電路
第二節 CPU 和輸入/輸出設備之間的信號
一、數據信息
二、狀態信息
三、控制信息
第三節 接口部件的 I/O 端口
第四節 CPU 和外設之間的數據傳送方式
一、程序方式
二、中斷方式
三、DMA 方式
四、輸入/輸出過程中提出的幾個問題
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【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第五章 串并行通信和接口技術
【教學目的】
本章內容是本課程的重點，通過本章學習，使學生掌握 8255A 和 8251A 的工作原理
和使用方法，并以學會使用為目標。
【重點難點】
串行通信的幾種方式，8251A 的編程結構和功能結構，8251A 和 CPU 的信號連接以
及和外設的信號連接，低檔接口芯片和高檔數據總線的連接，8251A 的模式寄存器、控
制寄存器和狀態寄存器的格式，8251A 的初始化流程，8251A 的使用。
8255A 和 CPU 的信號連接以及和外設的信號連接，8255A 的三種工作方式和設置方
法，8255A 的 C 端口置 0/置 1。
第一節 接口的功能以及在系統中的連接
一、接口的功能
二、接口與系統的連接
第二節 串行接口和串行通信
一、串行接口
二、串行通信涉及的幾個問題
第三節 可編程串行通信接口 8251A
一、8251A 的基本性能
二、8251A 的基本工作原理
三、8251A 的對外信號
四、8251A 的編程
五、8251A 編程舉例
六、8251A 的使用實例
第四節 并行通信和并行接口
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第五節 可編程并行通信接口 8255A
一、8255A 的內部結構
二、8255A 的芯片引腳信號
三、8255A 的控制字
四、8255A 的工作方式
五、8255A 應用舉例
六、8255A 的狀態
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第六章 中斷控制器、DMA 控制器和計數器/定時器
【教學目的】
本章內容是本課程的重點，通過本章學習，使學生掌握 8259、8237A 和 8253 的工
作原理和使用方法，并以學會使用為目標。
【重點難點】
中斷控制器 8259A 的編程結構和工作原理，8259A 的工作方式，8259A 的初始化命
令字、操作命令字及其使用，8259A 的初始化流程和初始化編程，主從式 8259A 中斷系
統的連接和工作原理。
DMA 控制器 8237A 的編程結構和工作原理，8237A 的工作模式，8237A 的模式寄存
器、控制寄存器和狀態寄存器的格式，8237A 的編程 。
計數器/定時器 8253 的編程結構和工作原理，8253 控制寄存器的格式和編程，8253
的 6 種工作模式及其使用。
第一節 中斷控制器 8259A
一、8259A 的引腳信號、編程結構和工作原理
二、8259A 的工作方式
三、 8259A 的初始化命令字和操作命令字
四、8259A 的使用舉例
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五、多片 8259A 組成的主從式中斷系統
第二節 DMA 控制器 8237A
一、DMA 控制器的一般結構和概要
二、DMA 控制器 8237A 的工作原理
三、8237A 的編程和使用
第三節 計數器/定時器 8253
一、概述
二、可編程計數器/定時器的工作原理
三、可編程計數器/定時器 8253
四、8253 應用舉例
第四節 32 位微機系統中的多功能接口芯片 82380
一、多功能接口芯片 82380 的組成和信號
二、82380 和 CPU 的連接
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第七章 模/數和數/模轉換
【教學目的】
通過本章學習，使學生了解 A/D 轉換和 D/A 轉換的工作原理和使用編程方法。
【重點難點】
D/A 轉換的原理，D/A 轉換的分辨率和精度的含義，兩類 D/A 轉換芯片的硬件連接
和編程。計數式 A/D 轉換、雙積分式 A/D 轉換和逐次逼近式 A/D 的原理，利用軟件實現
A/D 轉換的方法，A/D 器和系統的連接。采樣保持電路的功能，多路轉換開關的功能。
第一節 概述
第二節 數/模（D/A）轉換器
一、數/模轉換的原理
二、數/模轉換器件和有關電路
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第三節 模/數（A/D）轉換器
一、模/數轉換涉及的參數
二、模/數轉換的方法和原理
三、模/數轉換器和系統連接時要考慮的問題
第四節 采樣保持電路
第五節 多路轉換模擬開關
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第八章 鍵盤技術和 LED
【教學目的】
通過本章學習，使學生了解矩陣鍵盤和標準鍵盤的工作原理和應用編程方法，掌握
用行掃描法和行反轉法識別閉合鍵的方法。了解和掌握多位 LED 的工作原理和軟件譯碼
方法。
【重點難點】
鍵盤的基本工作原理，包括矩陣結構、行掃描法和行反轉法識別原理，解決抖動和
重鍵的連鎖法和巡回法的原理。LED 顯示原理和多位顯示原理。微型機系統中鍵盤子系
統的工作原理，擴展鍵盤掃描電路的工作原理。
第一節 鍵盤的基本工作原理
一、鍵盤矩陣
二、鍵盤的識別
三、抖動和重建問題的解決
第二節 LED 數字顯示
一、LED 的工作原理
二、多位顯示問題的解決
第三節 鍵盤和 LED 設計實例
第四節 微型機的鍵盤子系統
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一、擴展鍵盤和鍵盤控制器
二、主機的鍵盤接口電路
第五節 鍵盤中斷處理程序
一、09H 鍵盤中斷處理程序
二、16H 鍵盤中斷處理程序
第六節 鍵盤緩沖區
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第九章 總線
【教學目的】
本章內容是介紹性的拓展知識，不作重點要求。講解時以局部總線為基礎，再概述
外部總線，MULTIBUS 部分可以自學，MULTIBUS 總線對于從事高層次系統設計的研究人
員十分重要。
【重點難點】
總線的分類和性能指標，，RS－232－C 總線的電平標準和信號。
MULTIBUS 總線的信號分類，MULTIBUS 總線的仲裁方式。
第一節 總線的分類和性能指標
第二節 PC 機的局部總線
一、局部總線 ISA
二、局部總線 MCA
三、局部總線 EISA
四、局部總線 VESA
五、局部總線 PCI
第三節 微型機系統中的層次化局部總線
第四節 外部總線
一、外部總線 IDE 和 EIDE
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二、外部總線 SCSI
三、外部總線 RS-232-C
四、通用串行總線 USB
第五節 系統總線 MULTIBUS
一、MULTIBUS 的信號
二、MULTIBUS 的總線操作
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
第十章 主機系統的結構和工作原理
【教學目的】
本章內容是本課程前面所學內容的一個具體的應用，通過本章學習，使學生了解 IBM
PC/XT 系統及其各個子系統的原理。
【重點難點】
16 位微機的系統結構，包括系統板、CPU 子系統、接口部件子系統、ROM 和 RAM 子
系統。
第一節 16 位微機的系統結構
一、16 位微機系統板概述
二、CPU 子系統
三、接口部件子系統
四、IBM PC/XT 的 62 芯總線和外部設備的連接
五、ROM 子系統和 RAM 子系統
第二節 Pentium 系統及其主機板
一、Pentium 的主機系統
二、Pentium 主機板的結構
【思考題】
參見與實驗講義合在一起裝訂的習題集中的思考題和練習題。
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【實驗內容】
實驗一、系統認識實驗
實驗二、8259 中斷控制器應用編程實驗
實驗三、8253 定時/計數器應用實驗
實驗四、8255 并行接口應用實驗
實驗五、8251 串行接口應用和串行通訊應用實驗
實驗五.1、8251 串行接口應用實驗
實驗五.2、串行通訊應用實驗
實驗六、步進電機、鍵盤及顯示接口綜合應用實驗
實驗六.1、步進電機實驗
實驗六.2、8255 鍵盤及顯示接口綜合設計實驗
基本要求：通過實驗加強接口的程序設計訓練，掌握接口的初始化編程方法和應用
編程技巧。對一些常用接口芯片要能夠很熟悉地使用它。尚有很多重要實驗由于課時數
限制無法開設，務必要求同學利用課余時間上機練習。
【課程考試】
本課程考試采取“閉卷”(占 70%)與“平時成績”(占 18%)和 “實驗成績”(占
12%)相結合的方式進行。其中，閉卷部分的考試題包括基本概念、基礎知識、接口應用
設計、存儲器應用設計等，題型可采用填空題、選擇題、簡答題、電路分析題、接口芯
片初始化及其應用題等多種形式；實驗成績以學生完成實驗的質量和實驗報告的質量，
作為評分標準。平時成績主要是平時點名和平時作業的成績。
四、使用教材與教學參考書目
【使用教材】
戴梅萼、史嘉權，《微型計算機技術及應用》，清華大學出版社，2003 年 8 月(第 3
安徽師范大學皖江學院電子信息系 微機原理與接口技術教學大綱
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版)
《微機原理與接口技術實驗指導書》，學校自編教材，不斷地在更新。
【教學參考書目】
1、周明德，《微型計算機 IBM PC/XT(0520 系列)系統原理及應用》，清華大學出版
社，1991(修訂版)
2、鄭學堅、周斌，《微型計算機原理及應用》，清華大學出版社，1995(第二版)
3、王士元、吳芝芳，《IBM PC/XT[長城 0520] 接口技術及其應用》，南開大學出
版社，1990
4、楊素行，《微型計算機系統原理及應用》，清華大學出版社，1995
5、沈美明、溫冬嬋編著：《IBM–PC 匯編語言程序設計》，清華大學出版社，2001
年 8 月第 2 版
6、蘇帆，匯編語言程序設計，華中科技大學出版社，2005 年 2 月
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