微機實驗三四報告

計算機原理與應(yīng)用實驗實驗報告書 水電與數(shù)字化工程學(xué)院實驗三：基于Proteus軟件的8086最小系統(tǒng)硬件設(shè)計一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)使用Proteus進行8086微機系統(tǒng)仿真設(shè)計的方法。2.學(xué)習(xí)8086CPU以及外部電路的接法和應(yīng)用原理。二、實驗設(shè)備PC微機一臺、Proteus軟件、emu8086編碼器軟件三、實驗任務(wù)1. 正確安裝Proteus軟件。2. 使用Proteus繪制38譯碼電路，并通過通斷開關(guān)，觀察二極管導(dǎo)通情況。3. 在Proteus中繪制8086最小系統(tǒng)電路，并加載程序，觀察運行結(jié)果。四、實驗原理本實驗首先學(xué)習(xí)Proteus軟件的安裝，并通過繪制簡單的38譯碼器電路掌握該軟件的使用方法。然后利用該軟件設(shè)計完成一個8086最小模式系統(tǒng)原理圖并加載指定程序?qū)崿F(xiàn)LED顯示開關(guān)狀態(tài)。設(shè)計8086最小模式系統(tǒng)包括8086CPU、地址鎖存器、數(shù)據(jù)總線收發(fā)器、時鐘發(fā)生器等。利用74LS373芯片進行擴展外接開關(guān)和LED發(fā)光二極管。Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。它受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。本次試驗將以該軟件為基礎(chǔ)分別繪制38譯碼器電路圖和8086最小系統(tǒng)電路圖。74LS138譯碼器有三個輸入端：A0、A1、A2和八個輸出端/Y0/Y7。當(dāng)輸入端A0、A1、A2的編碼為000時，譯碼器輸出為/Y0=0，而/Y1/Y7=1。即Q0對應(yīng)于A0、A1、A2為000狀態(tài)，低電平有效。A0、A1、A2的另外7種組合見后面的真值表。S1、S2、S3為使能控制端，起到控制譯碼器是否能進行譯碼的作用。只有S1為高電平，S2、S3均為低電平時，才能進行譯碼，否則不論輸入為何值，每個輸出端均為1。8086最小模式即系統(tǒng)中只有8086（或8088）一個微處理器。最小模式是單處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)中所需要的控制信號全部由8086（或8088）CPU本身直接提供。該最小系統(tǒng)電路圖微處理器級總線帶負載的能力弱，加之部分引腳采用復(fù)用引腳，所以在微機系統(tǒng)設(shè)計時，不能直接與存儲器、I/O接口連接。地址鎖存：對存儲器讀寫或?qū)/O設(shè)備輸入輸出的總線周期中，要求地址信息一直保持有效。因此總線控制邏輯必須完成對分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線中地址信息的鎖存，以實現(xiàn)地址總線和數(shù)據(jù)總線的分離。（74ls373）數(shù)據(jù)緩沖(三態(tài)輸出的總線收發(fā)器)：總線控制邏輯中的驅(qū)動器和接收器是為了提高總線的驅(qū)動電流的能力和承受電容負載的能力。(74ls245）他們都必須要求具有三態(tài)功能。最小系統(tǒng)原理圖：圖3-1 8086最小模式系統(tǒng)原理圖五、實驗內(nèi)容實驗中，我首先學(xué)習(xí)了Proteus軟件的安裝，并通過繪制簡單的38譯碼器電路掌握該軟件的使用方法。然后利用該軟件設(shè)計完成一個8086最小模式系統(tǒng)原理圖并加載指定程序?qū)崿F(xiàn)LED顯示開關(guān)狀態(tài)。設(shè)計8086最小模式系統(tǒng)包括8086CPU、地址鎖存器、數(shù)據(jù)總線收發(fā)器、時鐘發(fā)生器等。利用74LS373芯片進行擴展外接開關(guān)和LED發(fā)光二極管。六、實驗過程及結(jié)果1，安裝proteus軟件，并進行破解。2，熟悉軟件的基本用法。3，按照所給電路圖在軟件上進行繪制。 圖3-2 8086最小模式系統(tǒng)電路圖4，載入仿真程序，運行結(jié)果。 圖3-3 仿真結(jié)果七、實驗感想第一次使用這個電路設(shè)計軟件，有點吃力，但是適應(yīng)后就很熟練了，而且還很好玩。由于一開沒有意識到標(biāo)號的重要性，于是沒標(biāo)號就開始仿真，結(jié)果什么結(jié)果都沒，隨后又是各種標(biāo)錯，漏標(biāo)導(dǎo)致沒有結(jié)果。好在最后檢查出了所有的錯誤，順利仿真出了結(jié)果。通過這次實驗，我對8086的運行機制更加了解了，也掌握了譯碼器，鎖存器以及輸入輸出設(shè)備的用法，收獲頗豐。八、參考文獻實驗四：基于8086最小系統(tǒng)的匯編程序設(shè)計一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)使用Proteus進行8086微機系統(tǒng)仿真設(shè)計的方法。2.學(xué)習(xí)8086CPU以及外部電路的接法和應(yīng)用原理。3.編程實現(xiàn)電路功能，學(xué)習(xí)匯編程序的編輯、編譯、鏈接、執(zhí)行的全過程。二、實驗設(shè)備PC微機一臺、Proteus軟件、emu8086編碼器軟件三、實驗任務(wù)1. 研究所給實驗材料中的8086最小系統(tǒng)電路原理圖，了解其基本工作原理，包括工作時序、地址譯碼、相關(guān)邏輯器件的配合等。2. 根據(jù)電路的工作原理，編寫程序，實現(xiàn)由矩陣按鍵控制BCD數(shù)碼管顯示0F的基本功能。四、實驗原理該8086最小系統(tǒng)的輸入端物理地址為4004H，輸出端地址為4000H。該系統(tǒng)不斷掃描輸入端4*4矩陣開關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)4*4矩陣開關(guān)有開關(guān)閉合，將該開關(guān)所代表的橫縱坐標(biāo)傳給8086CUP進行計算，求出其代表的鍵值，并將該值傳給輸出端通過BCD數(shù)碼管顯示輸出該值。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。1、判斷鍵盤中有無鍵按下： 將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。2、判斷閉合鍵所在的位置： 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。電路如圖4-1所示：圖4-1 8086系統(tǒng)電路圖五、實驗內(nèi)容本實驗首先需閱讀Proteus設(shè)計文件中已經(jīng)給出的譯碼表和譯碼電路，然后編寫程序?qū)崿F(xiàn)顯示按鍵號的功能，即16個按鍵對應(yīng)顯示0F。 電路中的數(shù)碼管為BCD數(shù)碼管，控制腳連接到IO口上，每個IO口分別代表二進制的一位，四位二進制可表示015的數(shù)，對應(yīng)此數(shù)碼管則顯示0F。6、 實驗過程及結(jié)果A.掃描法：1、繪制程序流程圖：圖4-2 程序流程圖2、編寫程序：;-OUT1EQU4000HOUT2EQU 4002HIN1 EQU 4004H;-DATAS SEGMENT KEY DB 00H ;儲存按鍵計算結(jié)果，初始值為0 DATAS ENDS;-STACKS SEGMENT ;此處輸入堆棧段代碼STACKS ENDS;-CODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSSTART: MOV AX,DATAS ;對數(shù)據(jù)段初始化 MOV DS,AX MOV CL,00H ;初始化，CL存儲列值，DL用于掃描相應(yīng)的列，AL輸出計算后的數(shù)值 MOV DL,01H MOV AL,KEY MOV OUT1,AL CIRCLE: MOV OUT2,DL ;一列一列地掃描輸出高電平 MOV BX,IN1 MOV AL,BX ;讀出開關(guān)狀態(tài)，即行數(shù) L1: TEST AL,01H ;是否為第1行 JZ L2 ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,00H ;設(shè)置第1行第1列的對應(yīng)的鍵值 JMP KCODEL2: TEST AL,02H ;是否為第2行 JZ L3 ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,04H ;設(shè)置第2行第1列的對應(yīng)的鍵值 JMP KCODEL3: TEST AL,04H ;是否為第3行 JZ L4 ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,08H ;設(shè)置第3行第1列的對應(yīng)的鍵值 JMP KCODEL4: TEST AL,08H ;是否為第4行 JZ NEXT ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,0CH ;設(shè)置第4行第1列的對應(yīng)的鍵值KCODE: ADD AL,CL ;將第1列的值加上當(dāng)前列數(shù)，確定按鍵值 MOV KEY,AL ;儲存鍵值 JMP START ;發(fā)現(xiàn)有按鍵則改變顯示，否則不變NEXT: TEST DL,08H ;檢測是否到達最后一列 JZ AGAIN ;是就清零后重新掃描，否則進入下一列 MOV DL,01H MOV CL,00H JMP CIRCLEAGAIN: ROL DL,1 ;進入下一列 ADD CL,01H JMP CIRCLECODES ENDS END START;-3、 載入程序驗證結(jié)果 圖4-3實驗結(jié)果展示B.淘汰法（自創(chuàng)）：1、繪制程序流程圖：圖4-4 淘汰法程序流程圖2、編寫程序：;-OUT1EQU4000HOUT2EQU 4002HIN1 EQU 4004H;-DATAS SEGMENT KEY DB 00H ;儲存按鍵計算結(jié)果，初始值為0 DATAS ENDS;-STACKS SEGMENT ;此處輸入堆棧段代碼STACKS ENDS;-CODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSSTART: MOV AX,DATAS ;對數(shù)據(jù)段初始化 MOV DS,AX BEGIN: MOV CL,0XFF ;初始化，CL存儲列值，DL用于掃描相應(yīng)的列，AL輸出計算后的數(shù)值 MOV DL,0FH MOV AL,KEY MOV OUT1,AL MOV OUT2,DL ;首先按鍵每一列輸出高電平 MOV BX,IN1 MOV AL,BX ;讀出開關(guān)狀態(tài)，即行數(shù) CMP AL,00H JZ BEGINL1: TEST AL,01H ;是否為第1行 JZ L2 ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,00H ;設(shè)置第1行第1列的對應(yīng)的鍵值 JMP CIRCLEL2: TEST AL,02H ;是否為第2行 JZ L3 ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,04H ;設(shè)置第2行第1列的對應(yīng)的鍵值 JMP CIRCLEL3: TEST AL,04H ;是否為第3行 JZ L4 ;不是則繼續(xù)判斷 MOV AL,08H ;設(shè)置第3行第1列的對應(yīng)的鍵值 JMP CIRCLEL4: TEST AL,08H ;是否為第4行 JZ BEGIN MOV AL,0CH ;設(shè)置第4行第1列的對應(yīng)的鍵值 CIRCLE: SHL DL,1 ;左移位產(chǎn)生一列低電平 ADD CL,01H ;記錄列值 MOV OUT2,DL ;輸出列值 MOV AH,BX ;讀出開關(guān)狀態(tài)，即行數(shù) CMP AH,00H JNZ CIRCLE ;判斷AL是否變?yōu)榱?，若沒變則繼續(xù)循環(huán)CAL: ADD AL,CL ;將第1列的值加上當(dāng)前列數(shù)，確定按鍵值 MOV KEY,AL ;儲存鍵值 JMP BEGIN ;發(fā)現(xiàn)有按鍵則改變顯示，否則不變CODES ENDS END START;-4、 載入程序驗證結(jié)果 圖4-5淘汰法實驗結(jié)果展示七、實驗感想有了上一次實驗的結(jié)果，這一次的繪制就簡單多了，很快便成功仿真出結(jié)果，但是在程序編寫上花了蠻多時間。主要是一開始對電運行機制沒掌握透，以為按鍵的行和列信息