武漢理工實驗指導書-微機原理及接口技術

1、微機原理及接口技術B實驗指導書 實驗環(huán)境實驗設備唐都TD-PITE 80X86 微機原理及接口技術微機實驗平臺。每套設備包括實驗箱一臺、配備安裝有Wmd86聯(lián)機操作軟件的PC微機一臺、連接線及電源線。圖1 實驗平臺連接示意圖圖2 唐都TD-PITE實驗箱 圖3 唐都TD-PITE實驗箱布局圖操作步驟：1、打開電腦。2、插好實驗平臺電源線。3、通過串口連接線連接實驗箱與微機。4、打開Wmd86聯(lián)機操作軟件。5、檢查端口是否選擇好。6、進行實驗接線。7、錄入?yún)R編程序。8、編譯、鏈接、下載，觀察結果。 圖4 Wmd86聯(lián)機操作軟件實驗一 定時器的使用1. 實驗目的和意義l 熟悉接口試驗箱的使用環(huán)境。

2、l 體會接口電路通過外部總線與處理器連接原理。l 掌握可編程芯片8253的編程方法。2. 實驗設備PC 機一臺，TD-PITE 實驗裝置一套。3. 實驗內容1、編寫程序，將 8254 的計數(shù)器 0 和計數(shù)器 1 都設為方式 3，用信號源 1MHz 作為 CLK0時鐘，OUT0 為波形輸出 1ms 方波，再通過 CLK1 輸入，OUT1 輸出 1s 方波。 2、編寫程序，將 8254 的計數(shù)器 0 設為方式 3，計數(shù)值為十進制數(shù) 4，用單次脈沖 KK1作為 CLK0 時鐘，OUT0 連接 MIR7，每當 KK1按動 5 次后產(chǎn)生中斷請求，在Wmd86程序運行結果欄上顯示字符M 。改變計數(shù)值，驗證

3、 8254 的計數(shù)功能。 4. 背景知識（1）8254的功能 8253具有三個獨立的16位計數(shù)器（0#2#通道）； 每個通道有6種工作方式； 可以進行二進制或十進制計數(shù)，計數(shù)方式為減1計數(shù)。（最高計數(shù)頻率2.6MHZ）（2）8254 的內部結構和外部引腳圖1.1 8254內部結構 圖1.2 8254外部引腳（3）8254 的工作方式l 方式 0：計數(shù)到 0 結束輸出正躍變信號方式。l 方式 1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。l 方式 2：頻率發(fā)生器方式。 l 方式 3：方波發(fā)生器。l 方式 4：軟件觸發(fā)選通方式。 l 方式 5：硬件觸發(fā)選通方式。（4）初始化編程的原則:先寫入控制字、再設置計數(shù)初值。

4、方式命令的作用：對8253進行初始化，鎖存當前計數(shù)值。（5）設置計數(shù)初始值 是寫全字節(jié)，還是只寫低字節(jié)或高字節(jié)。 定時器初始值的確定：計數(shù)初值n（時間常數(shù)）與定時時間t及輸入時鐘脈沖周期TCLK之間的關系是： n = t / TCLK計數(shù)初值n（時間常數(shù)）與輸入脈沖頻率fCLK及輸出波形頻率fOUT之間的關系是： n = fOUT/ fCLK（6）8254控制字8254 的控制字有兩個：一個用來設臵計數(shù)器的工作方式，稱為方式控制字；另一個用來設臵讀回命令，稱為讀回控制字。這兩個控制字共用一個地址，由標識位來區(qū)分。表1.2表1.1（7）實驗原理圖圖1.35. 實驗步驟1.編寫程序，將 8254

5、的計數(shù)器 0 和計數(shù)器 1 都設臵為方式 3，用信號源 1MHz 作為 CLK0時鐘，OUT0 為波形輸出 1ms 方波，再通過 CLK1 輸入，OUT1 輸出 1s 方波。（1）按下圖1.4接線。圖1.4 實驗接線圖（2）根據(jù)實驗內容，編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）單擊按鈕，運行實驗程序，8254 的 OUT1 會輸出 1s 的方波。（4）用示波器觀察波形的方法：單擊虛擬儀器菜單中的 按鈕或直接單擊工具欄的按鈕，在新彈出的示波器界面上單擊按鈕運行示波器，就可以觀測出 OUT1 輸出的波形。實驗程序清單（A82542.ASM）A8254 EQU 0600HB8254 EQU

6、0602HC8254 EQU 0604HCON8254 EQU 0606HSSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX, CON8254 ;8254MOV AL, 36H ;計數(shù)器 0，方式 3OUT DX, ALMOV DX, A8254MOV AL, 0E8HOUT DX, ALMOV AL, 03HOUT DX, ALMOV DX, CON8254 ;8254MOV AL, 76H ;計數(shù)器 1，方式 3OUT DX, ALMOV DX, B8254MOV AL, 0E

7、8HOUT DX, ALMOV AL, 03HOUT DX, ALAA1: JMP AA1CODE ENDSEND START2計數(shù)應用實驗編寫程序，將 8254 的計數(shù)器 0 設臵為方式 3，計數(shù)值為十進制數(shù) 4，用單次脈沖 KK1作為 CLK0 時鐘，OUT0 連接 MIR7，每當 KK1按動 5 次后產(chǎn)生中斷請求，在屏幕上顯示字符M。實驗步驟：（1）按下圖1.5實驗接線。圖1.5 實驗接線圖（2）編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）運行程序，按動 KK1產(chǎn)生單次脈沖，觀察實驗現(xiàn)象。（4）改變計數(shù)值，驗證 8254 的計數(shù)功能。實驗程序清單（A82541.ASM）A8254 E

8、QU 06C0HB8254 EQU 06C2HC8254 EQU 06C4HCON8254 EQU 06C6HSSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, SS:SSTACKSTART: PUSH DSMOV AX, 0000HMOV DS, AXMOV AX, OFFSET IRQ7 ;取中斷入口地址MOV SI, 003CH ;中斷矢量地址MOV SI, AX ;填 IRQ7 的偏移矢量MOV AX, CS ;段地址MOV SI, 003EHMOV SI, AX ;填 IRQ7 的段地址矢量CL

9、IPOP DS;初始化主片 8259MOV AL, 11HOUT 20H, AL ;ICW1MOV AL, 08HOUT 21H, AL ;ICW2MOV AL, 04HOUT 21H, AL ;ICW3MOV AL, 01HOUT 21H, AL ;ICW4MOV AL, 6FH ;OCW1OUT 21H, AL;8254MOV DX, CON8254MOV AL, 10H ;計數(shù)器 0，方式 0OUT DX, ALMOV DX, A8254MOV AL, 04HOUT DX, ALSTIAA1: JMP AA1IRQ7: MOV DX, A8254MOV AL, 04HOUT DX, AL

10、MOV AX, 014DHINT 10H ;顯示字符 MMOV AX, 0120HINT 10HMOV AL, 20HOUT 20H, AL ;中斷結束命令IRETCODE ENDSEND START實驗二 并行接口Intel8255A的方式0應用1. 實驗目的和意義l 學習并掌握 8255 的工作方式及其應用。l 掌握 8255 典型應用電路的接法。l 掌握程序固化及脫機運行程序的方法。2. 實驗設備PC 機一臺，TD-PITE 實驗裝置一套。3. 實驗內容1. 基本輸入輸出實驗。編寫程序，使 8255 的 A 口為輸入，B 口為輸出，完成撥動開關到數(shù)據(jù)燈的數(shù)據(jù)傳輸。要求只要開關撥動，數(shù)據(jù)燈

11、的顯示就發(fā)生相應改變。2. 流水燈顯示實驗。編寫程序，使 8255 的 A 口和 B 口均為輸出，數(shù)據(jù)燈 D7D0 由左向右，每次僅亮一個燈，循環(huán)顯示，D15D8 與 D7D0 正相反，由右向左，每次僅點亮一個燈，循環(huán)顯示。 4. 背景知識（1）8255的功能l 有三個輸入輸出端口：端口A，端口B，端口Cl 每個端口可編程設定為輸入端口或輸出端口，并可設定為不同的工作方式。l 端口C可作為一個獨立的端口使用，但常常是配合A口和B口工作，為這兩個端口的輸入輸出操作提供聯(lián)絡信號。（2）8255內部結構及外部引腳圖2.1 8255內部結構 圖2.2 8255外部引腳（3）8255A有3種工作方式：方

12、式0，方式l和方式2。 l 方式0 無條件傳送（外設始終做好了準備）l 方式1 應答發(fā)式傳送（查詢、中斷）l 方式2 雙向應答發(fā)式傳送（查詢、中斷）（4）8255 工作方式控制字和 C 口按位置位/復位控制字格式如下圖2.3所示。圖2.3 8255控制字（5）實驗原理圖 圖 2.4 實驗原理圖5. 實驗步驟1. 基本輸入輸出實驗本實驗使 8255 端口 A 工作在方式 0 并作為輸入口，端口 B 工作在方式 0 并作為輸出口。用一組開關信號接入端口 A，端口 B 輸出線接至一組數(shù)據(jù)燈上，然后通過對 8255 芯片編程來實現(xiàn)輸入輸出功能。具體實驗步驟如下述：（1）實驗接線圖如圖所示，按圖2.5連

13、接實驗線路圖。圖 2.5 實驗接線圖（2）編寫實驗程序，經(jīng)編譯、連接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）運行程序，改變撥動開關，同時觀察 LED 顯示，驗證程序功能。（4）點擊調試下拉菜單中的固化程序項，將程序固化到系統(tǒng)存儲器中。（5）將短路跳線 JDBG 的短路塊短接到 RUN 端，然后按復位按鍵，觀察程序是否正常運行；關閉實驗箱電源，稍等后再次打開電源，看固化的程序是否運行，驗證程序功能。（6）實驗完畢后，請將短路跳線 JDBG 的短路塊短接到 DBG 端。實驗程序清單（A82551.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTA

14、SSUME CS:CODESTART: MOV DX, 0646HMOV AL, 90HOUT DX, AL AA1: MOV DX, 0640HIN AL, DXCALL DELAYMOV DX, 0642HOUT DX, ALJMP AA1DELAY: PUSH CXMOV CX, 0F00HAA2: PUSH AXPOP AXLOOP AA2POP CXRETCODE ENDSEND START2. 流水燈顯示實驗使 8255 的 A 口和 B 口均為輸出，數(shù)據(jù)燈 D7D0 由左向右，每次僅亮一個燈，循環(huán)顯示，D15D8 與 D7D0 正相反，由右向左，每次僅點亮一個燈，循環(huán)顯示。實驗步

15、驟如下所述：（1）按圖連接實驗線路圖。圖 2.6 實驗線路圖（2）編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）運行程序，觀察 LED 燈的顯示，驗證程序功能。（4）自己改變流水燈的方式，編寫程序。（5）固化程序并脫機運行。實驗程序清單（A82552.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX, 0646HMOV AL, 80HOUT DX, ALMOV BX, 8001HAA1: MOV DX, 0640HMOV AL, BHOUT DX, ALROR BH,

16、1MOV DX, 0642HMOV AL, BLOUT DX, ALROL BL, 1 CALL DELAYCALL DELAYJMP AA1DELAY: PUSH CXMOV CX, 0F000HAA2: PUSH AXPOP AXLOOP AA2POP CXRETCODE ENDSEND START實驗三 A/D及D/A轉換器應用1. 實驗目的和意義l 替換理解模/數(shù)、數(shù)模信號轉換的基本原理。 l 掌握模/數(shù)轉換芯片 ADC0809 的使用方法。l 掌握 DAC0832 的使用方法。2. 實驗設備PC 機一臺，TD-PITE 實驗裝置一套。3. 實驗內容1. 數(shù)/模轉換。要求產(chǎn)生方波，并用

17、示波器觀察電壓波形。 2. 模/數(shù)轉換。將 ADC 單元中提供的 0V5V 信號源作為 ADC0809 的模擬輸入量，進行 A/D 轉換，轉換結果通過變量進行顯示。4. 背景知識（1） D/A 轉換器D/A 轉換器是一種將數(shù)字量轉換成模擬量的器件，其特點是：接收、保持和轉換的數(shù)字信息，不存在隨溫度、時間漂移的問題，其電路抗干擾性較好。大多數(shù)的 D/A 轉換器接口設計主要圍繞 D/A 集成芯片的使用及配臵響應的外圍電路。DAC0832 是 8 位芯片。 圖3.1 DAC0832引腳圖 圖3.2 DAC實驗單元電路圖（2） A/D 轉換器ADC0809 包括一個 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分

18、，并提供一個 8 通道的模擬多路開關和聯(lián)合尋址邏輯。用它可直接輸入 8 個單端的模擬信號，分時進行 A/D 轉換，在多點巡回檢測、過程控制等應用領域中使用非常廣泛。圖3.3 ADC0809引腳圖 圖3.4 ADC實驗單元電路圖 5. 實驗步驟1. 數(shù)/模轉換。要求產(chǎn)生方波，并用示波器觀察電壓波形。(1) 實驗接線圖如圖所示，按圖連接實驗線路圖。圖 3.5 實驗接線圖(2) 編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。(3) 單擊按鈕，運行實驗程序，用示波器測量 DA 的輸出，觀察實驗現(xiàn)象。(4) 用示波器觀察波形的方法：單擊虛擬儀器菜單中的按鈕或直接單擊工具欄的按鈕，在新彈出的示波器界面上單擊按

19、鈕運行示波器，觀測實驗波形。(5) 自行編寫實驗程序，產(chǎn)生三角波形，使用示波器觀察輸出，驗證程序功能。產(chǎn)生方波程序如下（DA2.ASM）：SSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX, 00H ; 產(chǎn)生方波MOV DX, 600HAA1: MOV AL, 00HOUT DX, ALCALL DELAYMOV AL, 7FHOUT DX, ALCALL DELAYJMP AA1DELAY: PUSH CXMOV CX,0FF00HAA2: PUSH AXPOP AXLOOP A

20、A2POP CXRETCODE ENDSEND START2. 模/數(shù)轉換。將 ADC 單元中提供的 0V5V 信號源作為 ADC0809 的模擬輸入量，進行 A/D 轉換，轉換結果通過變量進行顯示。(1) 按圖連接實驗線路。圖 3.6 實驗連線圖(2) 編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。(3) 將變量 VALUE 添加到變量監(jiān)視窗口中。(4) 在 JMP START 語句行設臵斷點，使用萬用表測量 ADJ 端的電壓值，計算對應的采樣值，然后運行程序。(5) 程序運行到斷點處停止運行， 查看變量窗口中 VALUE 的值，與計算的理論值進行比較，看是否一致（可能稍有誤差，相差不大）。(6

21、) 調節(jié)電位器，改變輸入電壓，比較 VALUE 與計算值，反復驗證程序功能。實驗程序清單（AD1.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSPUBLIC VALUE ;設臵全局變量以便變量監(jiān)視DATA SEGMENTVALUE DB ? ;AD 轉換結果DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATASTART: MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DX, 640H ;啟動 AD 采樣OUT DX, ALCALL DALLYIN AL, DX ;讀 AD 采樣結果MOV VALUE, A

22、L ;將結果送變量JMP START ;在此處設臵斷點, 觀察變量窗口中的 VALUE 值DALLY: PUSH CX ;延時程序PUSH AXMOV CX, 100HA5: MOV AX, 0800HA6: DEC AXJNZ A6LOOP A5POP AXPOP CXRET CODE ENDSEND START實驗四 串行接口應用1. 實驗目的和意義l 掌握 8251 的工作方式及應用。l 了解有關串口通訊的知識2. 實驗設備PC 機一臺，TD-PITE 實驗裝置一套。3. 實驗內容1. 自收自發(fā)實驗，將 3000H 起始的 10 個單元中的初始數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，然后自接收并保存到 4000

23、H 起始的內存單元中。4. 背景知識8251 是可編程的串行通信接口，可以管理信號變化范圍很大的串行數(shù)據(jù)通信。（1）8251 的內部結構及外部引腳圖4.1 8251內部結構圖 圖4.2 8251引腳圖（2）8251 的編程l 方式控制字用來指定通信方式及其方式下的數(shù)據(jù)格式。l 命令控制字用于指定 8251 進行某種操作（如發(fā)送、接收、內部復位和檢測同步字符等）或處于某種工作狀態(tài)，以便接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。l CPU 通過狀態(tài)字來了解 8251 當前的工作狀態(tài)，以決定下一步的操作。圖4.4圖4.58251 的初始化和操作流程和8251 實驗單元電路圖如下所示。 圖4.7實驗單元電路圖圖4.6 8251

24、初始化和操作流程圖5. 實驗步驟通過自收自發(fā)實驗，可以驗證硬件及軟件設計，常用于自測試。具體實驗步驟如下：（1）參考實驗接線圖如圖所示，按圖連接實驗線路。（2）編寫實驗程序，編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）使用 E 命令更改 4000H 起始的 10 個單元中的數(shù)據(jù)。（4）運行實驗程序，待程序運行停止。（5）查看 3000H 起始的 10 個單元中的數(shù)據(jù)，與初始化的數(shù)據(jù)進行比較，驗證程序功能。實驗參考例程（A82512.ASM）M8251_DATA EQU 0600H ;端口定義M8251_CON EQU 0602HM8254_2 EQU 06C4H M8254_CON EQU 06C6HSSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX,