《微机原理及应用》实验指导书.docx
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《微机原理及应用》实验指导书
课程编号:
课程名称:
微机原理及应用
英文名称：
MicrocomputerPrincipleandApplication
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《微机原理及应用》
实验指导书
杨鼎来
合肥工业大学机械与汽车工程学院
计算机控制基础实验室
前言
本实验室的DICE－598K十六位微机教学实验系统主要用于我学院各专业《微机原理及应用》﹑《微机接口技术》﹑《微机控制技术》以及《MCS-51系列单片机原理及应用》、《MCS-96系列单片机原理及应用》等课程的本科实验教学。
也可供研究生或从事微机﹑单片机应用的教职工进行相关的软﹑硬件设计实验。
该系统可与一般终端以及PC机连接使用，是一种比较实用的实验开发工具。
本教学实验系统组成独立的实验系统，也可利用系统自身的功能和硬件资源。
具有易编程﹑易调试﹑内存容量大﹑功能强﹑容易扩展等特点。
学生在实验时，可以通过键盘直接输入8086/8088﹑MCS-51系列、MCS-96系列汇编语言源程序，并可根据需要选择程序的运行方式（单步跟踪﹑断点﹑连续等），简化了操作过程，提高了实验效率，使实验者在有限的实验教学课时内能学到更多﹑更实用的计算机软﹑硬件知识。
本指导手册的内容是根据学校设备实验室处《实验教学大纲汇编》为指导（2002年9月出版，实验教学大纲编号：
），以本实验室的DICE—598K十六位微机教学实验机的系统用户手册为基础，以教学中选用的教材《微型计算机原理与接口技术》、《MCS-51系列单片机原理及应用》等书的相关内容为参考，根据本实验室多年来微机原理的实验教学经验而重新编写的，以更加适应实验教学的要求。
在本指导手册每个实验约为4学时，由授课教师和实验指导教师根据实际教学需要来选择。
本实验指导手册在编写及试用过程中，得到了机械电子工程教研室的领导和全体授课教师的大力支持和帮助，并特别是宋守许和陈甦欣两位老师对本实验指导手册中的内容取舍提出了许多宝贵的指导性意见，在此表示衷心的感谢。
因编者水平及时间所限，错误和不当之处在所难免，敬请批评指正。
计算机控制基础实验室杨鼎来
二OO六年五月
实验教学大纲
课程编号:
课程名称:
微机原理及应用
英文名称：
MicrocomputerPrincipleandApplication
实验指导书名称：
《DICE-598K微机原理及应用实验指导书》
一、学时学分
总学时：
48学分：
3实验学时：
16
二、实验目的
本课程实验目的是让学生在深入掌握该课程教学内容，具备利用8086CPU的指令系统，伪指令系统进行宏汇编语言程序设计和调试的能力，培养学生软件综合调试的基本实验技能。
三、实验基本原理
运用8086汇编语言实现算术运算、数据转换、分支程序设计、子程序设计，用调试工具DEBUG进行反汇编、单步、断点、跟踪等方法调试和查看内存单元。
四、实验基本要求
1.掌握微型计算机实验系统操作使用的基本技能，能正确制定各种实验方案，设计实验程序；
2.学会解决实验过程中产生的软件故障的基本技能；
3.学会分析与总结，写出符合要求的实验报告。
五、考核与报告
实验完成情况及动手能力60%，实验报告20%，实验态度及实验结果20%。
上述分数以20%计入该门课总成绩。
六、主要仪器设备
“DICE-598K微机教学实验系统”一套；PC机一台等。
七、实验项目与内容提要
序
号
实验
名称
内容
提要
每组
人数
实验
时数
实验
要求
实验
类别
备注
01
8086系统配置
最小模式系统结构与配置，主要管脚硬件连接方法。
2
2
必开
验证
实验
一
02
实验系统操作
系统操作方法、显示和修改寄存器、存储器内容。
2
2
必开
验证
实验
一
03
算术运算实验
编程求出加、减、乘、除等运算结果。
2
4
必开
设计
实验
二
04
数据排序实验
采用冒泡排序算法进行数据排序。
2
2
必开
设计
实验
三
05
分支程序设计
用多个条件转移指令实现分支结构程序。
2
2
必开
设计
实验
三
06
步进电机控制实验
结合接口技术和电机控制技术实现步进电机控制。
2
4
选开
综合
07
子程序设计
通过堆栈传递参数，实现十进制数组求和。
2
4
选开
设计
08
递归调用
求N!
的程序设计与验证。
2
4
选开
设计
09
循环程序设计
利用串操作指令对带符号的16进制的字节数进行比较，把最大值在屏幕上显示出来
2
2
选开
设计
八、适用专业
机械设计制造及其自动化、过程装备与控制工程、交通工程、车辆工程、热能与动力工程、工业工程
九、实验地点
机械与汽车工程学院实验中心。
十、开课学期
第5学期。
实验守则
1．实验者应按照课程教学计划，准时上实验课，不得迟到早退。
2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。
不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
有净化要求的实验室，进入必须换拖鞋。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，节约使用材料，服从实验教师和技术人员指导。
未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种实验数据。
不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。
若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。
经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。
在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸而事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按章程予以赔偿。
实验一DICE-598K系统配置
一实验目的
1.熟悉和了解DICE-598K实验系统的最小模式结构与配置，主要IC管脚连接方法。
2.熟悉和了解DICE-598K实验系统硬件的性能。
二实验内容
1.实验系统的硬件结构及主要性能特点。
2.实验学时数：
2H
三实验设备与工具
DICE-598K实验系统
四实验方法和步骤
（一）系统硬件结构
DICE-598K实验系统由8088控制单元、实验单元、电子实验演示装置、开关电源等部分组成。
8088控制单元由8088CPU、复杂可编程逻辑器件CPLD（iSPL1032及iSPL1016）、监控EP1（27512）、内存RAM1，2和键盘显示电路组成。
实验单元采用一体化、分模块设计，结构合理清晰。
电子实验演示装置由单片机、USB接口和16个I/O扩展接口（IN0~15，OUT0~15）组成。
1.采用主频为14.77MHZ的8088CPU为主CPU，并以最小工作方式构成系统。
2.配有二片61C256静态RAM构成系统的64K基本内存，地址范围为00000H～0FFFFH，其中00000H～00FFFH监控占用。
另配一片W27C512（64K）EP1存放监控程序，地址范围F0000H～FFFFFH。
还配有一片W27C512EP2存放实验程序，为实验系统独立运行时下载实验程序提供方便。
3.自带键盘、显示器，能独立运行，为实验程序调试带来方便。
4.配备Windows仿真调试软件，支持机器码、汇编、C等三种语言的开发和调试。
5.提供标准RS232异步通讯口，以连接IBM-PC机。
6.配有各种微机常用I/O接口芯片，定时/计数接口芯片8253、A/D转换接口芯片0809、D/A转换接口芯片0832、中断控制器8259、键盘显示接口8279、并行I/O接口芯片8255、通讯接口芯片8250、8251、485和DMA控制器8237等。
7.配备键盘、数码显示、发光二极管显示、开关量、LED16×16、LCD128×64、温度压力、步进电机、直流电机、扬声器等输入输出设备。
8.带有脉冲发生器、计数器电路、单脉冲发生器等常用电路。
9.可以单步、断点、全速调试各实验程序。
10.内置开关电源，为实验提供+5V/3A、±l2V/0.5A直流稳压电源。
11.使用环境：
环境温度0～+40℃，无明显潮湿，无明显振动碰撞。
12.配备USB接口的电子实验演示装置，通过编制程序，对模拟控制对象进行实时控制，整机图片如下。
（二）系统资源分配
8088有1兆存储空间，系统提供用户使用的空间为00000H～0FFFFH，用于存放、调试实验程序。
具体分配如下：
1.存贮器地址分配
CPU
ROM
RAM1
RAM2
I/O扩展
51
0000H～0FFFFH
用户实验程序
0000H～7FFFH
用户数据
8000H～FF7FH
用户数据
（除FF20H～FF2FH）
FF80H～FFFFH
96
0000H～7FFFH
用户实验程序
不用
8000H～FF7FH
用户数据
（除FF20H～FF2FH）
FF80H～FFFFH
88
F0000H～0FFFFFH
系统监控
00000H～07FFFH
用户程序/数据
H～0FFFFH
用户程序/数据
0000H～FFFFH
2.I/O地址分配
地址
扩展名称
用途
0FF80H
自定义
实验用口地址
0FF90H
自定义
实验用口地址
0FFA0H
自定义
实验用口地址
0FFB0H
自定义
实验用口地址
0FFC0H
自定义
实验用口地址
0FFD0H
自定义
实验用口地址
0FF20H
系统8255PA口
键扫/字位口
0FF21H
系统8255PB口
字形口
0FF22H
系统8255PC口
键入口
0FF23H
系统8255控制口
控制口
0FF28H
扩展8255PA口
扩展用
0FF29H
扩展8255PB口
扩展用
0FF2AH
扩展8255PC口
扩展用
0FF2BH
扩展8255控制口
控制口
60H
EX1
实验用
监控占用00004H～0000FH作为单步（T）、断点（INT3）、无条件暂停（NM1）中断矢量区，用户也可以更改这些矢量，指向用户的处理，但失去了相应的单步、断点、暂停等监控功能。
F0000H～FFFFFH监控程序区系统占用。
（三）实验系统配置
系统内含串行通讯和键盘显示监控的全部软硬件设施，典型配置如下：
1.598K主机+PC机
2.598K主机
二种配置的使用特点如下：
配置一：
主机板和PC机通过RS232串口相连。
这种配置形式可以充分利用
IBMPC机的软硬件资源，实现源程序的编辑、汇编和链接和调试。
可以利用PC机的键盘显示等输入输出设备完成各种软硬件实验。
配置二：
为最经济型配置，它不需要和IBMPC机联机，自成一体，通过一组键盘命令完成所有软硬件实验，每个实验程序固化在实验监控中。
这种配置为没有PC机的用户带来极大方便。
（四）DICE-598K系统接口定义
1.CZ1：
MAIN-COM：
通讯接口；
图2-1
2.CZ4：
打印接口；
图2-2
3.JX0，JX17为系统提供的数据总线接口；
图2-3
4.CZ7：
系统提供的扩展接口；
图2-4
5.JX12、JX14：
液晶显示接口。
图2-5
（五）DICE-598K系统部分电路介绍
1.LED发光二极管指示电路：
包括16只发光二极管及相应驱动电路。
见图2-6，Ll-L16为相应发光二极管驱动信号输入端，该输入端为低电平“0”时发光二极管亮。
图2-6
2.逻辑电平开关电路：
见图2-7。
实验台上有8只开关Kl-K8，与之相对应
K1-K8各引线孔为逻辑电平输出端。
开关向上拨相应插孔输出高电平“l”，向下拨相应插孔输出低电平“0”。
图2-7
3.单脉冲电路：
实验台上单脉冲产生电路如图2-8，标有“
”和“
”的两个引线插孔为正负单脉冲输出端。
AN为单脉冲产生开关，每拨动一次产生一个单脉冲。
图2-8
4.分频电路：
该电路由一片74LS393组成，见图2-9。
T0-T7为分频输出插孔
该计数器在加电时由RESET信号清零。
当脉冲输入为8.0MHZ时，T0-T7输出脉冲频率依次为4.0MHZ，2.0MHZ，1.0MHZ，500KHZ，250KHZ，125KHZ，62500HZ，31250HZ。
图2-9
5.脉冲发生电路：
实验台上提供8MHZ的脉冲源，见图2-10，实验台上标有8MHZ的插孔，即为脉冲的输出端。
图2-10
6.485接口电路：
图2-11
7.通讯接口电路
图2-12
8.数码管显示电路
图2-13
9.键盘电路
图2-14
五实验报告主要内容及要求
1.按教科书中相关内容对照DICE-598K实验系统的硬件部分，了解主要IC芯片的型号、功用。
2.理解所介绍的电路的工作原理。
六注意事项
1.在实验过程中未经允许不要随意接通实验系统的电源，更不允许带电插拔实验设备的连接插头，以免引起实验设备的损坏。
2.在进行实验系统与PC机的连接时一定要在断电的状态下进行，否则将可能引起实验设备的损坏。
3.通电顺序为：
先启动PC机，待PC机启动完成后再接通DICE-598K电源。
4.实验过程中不要带电插拔实验设备的连接插头，以免引起实验设备的损坏。
5.实验结束后应先关断DICE-598K电源，再关闭PC机。
实验二DICE-598K系统操作实验
一实验目的
熟悉和了解DICE-598K键盘操作命令的使用和集成调试软件的使用操作方法。
二实验内容
1.键盘功能键操作命令的使用。
2.DICE-598K集成调试软件的安装与使用方法。
3.实验学时数：
2H
三实验设备与工具
DICE-598K实验系统十PC机
四实验方法和步骤
（一）键盘监控程序的功能和操作方法
系统一经接通电源，数码管上显示监控提示符“P.”。
1.键盘显示
系统配备6位LED显示器，左边4位显示地址，右边2位显示该地址内容。
系统具有24个注塑键盘，左边l6个是数字键，右边8个是功能键。
在键盘监控状态下用户可以通过一组键命令完成下列操作
· 读写寄存器内容
· 读写存储器内容
· EPROM传送
· 断点设置/清除
· 通过单步、断点、连续等功能来调试运行实验程序。
2.键盘说明一览表
3.总操作过程
8088十六位微机实验系统上电总清以后，显示器上显示监控提示符“P．”，各寄存器的初始化值如下：
SP=0683H，CS=0000H，DS=0000H，SS=0000H，ES=0000H，IP=l000H，FL=0000H
注意：
（1）所有命令均在提示符“P．”状态输入。
（2）在键盘监控状态，段地址缺省值为0000H。
（二）监控程序命令及操作
1.存贮器单元内容显示与修改
操作：
××××ME即在提示符“P．”下，先输入四位存贮单元地址，再按ME键，显示器左边4位显示地址，右边2位显示该单元的内容。
此时
·按NX键使地址加1再显示。
·按LS键使地址减l再显示。
·键入十六进制数据，则将改写现行地址单元的内容。
·按MON键则返回监控，显示提示符“P．”。
2.寄存器内容显示与修改
操作：
×RG即在“P．”提示符下，先输入寄存器代号,再按RG键，显示器右边4位显示寄存器中内容，左1、2位显示寄存器名。
此时：
·按NX键，则依次循环显示下一个寄存器中的内容。
·按LS键，则依次显示上一个寄存器中的内容。
·输入十六进制数字,则该寄存器中的内容被修改。
·按MON键则返回监控,显示提示符“P.”。
寄存器代号与寄存器关系如下：
代号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
寄存器
AX
BX
CX
DX
SP
BP
SI
DI
CS
DS
SS
ES
IP
FL
3.EPROM传送
操作：
在提示符“P．”状态下，按SCAL键，开始EPROM传送，把EPROM中1000H～FFFFH内容传送到相应的内存中，传送时数码管显示闪动的“——”，传送完毕返回监控，显示提示符“P．”。
4.单步运行
操作：
有三种状态都可以进入单步操作（段地址固定为0000H）
·在监控提示符“P．”状态下，按STEP键，从默认的起始地址IP＝1000H单元开始单步运行一条指令语句。
·在存贮器单元读写状态（即左边4位显示存贮器地址，右边2位显示存贮器单元内容）下，从当前存贮器地址开始单步运行一条指令语句。
·先输入四位起始地址，再按STEP键，则从输入的起始地址开始运行一条指令语句。
每运行一条语句，显示器显示下一条指令语句的地址及其内容。
5.连续运行
操作：
有三种状态可以进入连续运行
·在监控提示符“P．”状态下，按EXEC键，从默认起始地址CS=0000H，IP＝1000H开始连续运行用户程序。
·在存贮器读写状态下，按EXEC键，从现行存贮器地址开始（CS=0000H）连续运行用户程序。
·先输入4位起始地址，再按EXEC键，则从输入的起始地址开始连续运行用户程序（CS=0000H）。
要想从运行用户程序返回监控,可以按主机RST键,则重新进入监控状态，初始化部分寄存器。
6.断点运行（默认段地址CS=0000H）
操作：
××××F1,××××EXEC即在提示符“P．”状态下，输入4位断点地址，按F1键，再输入4位起始地址，按EXEC键，程序从起始地址开始运行，显示器显示“Γ”执行符。
当程序运行到断点地址处会自动停下来，并显示断点地址和内容，同时保护所有寄存器的值。
（三）DICE-598K实验系统与PC机联机操作
1.DICE-598K集成调试软件概述
·DICE-598K实验系统一共配置了三套调试软件：
DICE-8086K软件、DICE-51仿真开发系统和DICE-96仿真开发系统。
名称为DICE-8086K集成调试软件，适用于以8088CPU构成实验系统时使用。
·软件运行环境：
该软件适宜在安装Windows98/2000/XP操作系统的PC机上运行。
2.DICE-8086k软件的安装
运行随机光盘上“DICE-8086k.EXE”安装文件，根据提示完成软件安装，然后双击桌面上‘DICE-8086k’快捷图标，即可运行DICE-8086k软件。
3.DICE-8086k软件启动和联机
双击桌面上‘DICE-8086k’快捷图标，即可运行DICE-8086k软件，屏幕显示
DICE-8086k软件的工作窗口，底边状态栏由“下位机没有连接…”变成“连接上下位机”，说明联机成功，否则会弹出对话框提示：
“下位机没有连接…”，此时单击“OK”，实验系统和PC机处于脱机状态，然后用户根据连接硬件实际情况来设定COMl或COM2，设定方法如下：
依次单击菜单栏：
“设置（X）、通讯口设置（Z）、COM1或COM2”确定、波特率设为9600、然后点击‘保存设置退出’，状态设定后，系统会自动检测连接。
如果此时确定端口和波特率设置正确，但系统仍然没有连接，可按以下两种方法解决：
（1）单击工具栏上的“重新连接”按钮，即可联机；
（2）复位实验系统，使得数码管上显示监控提示符“P.”，然后关闭DICE-8086k软件，重新运行，故障即可排除。
4.联机失败原因及解决办法
⑴实验系统与PC机没有连接；
⑵实验系统电源没有打开；
⑶串口实际位置与软件设置不一致；
⑷通讯开关位置不正确,检查实验系统各状态设置开关是否确认为出厂模式；
⑸软件有病毒；
⑹实验系统或PC机处于非正常状态。
对于⑴⑵⑷⑸的错误，只要在硬件上检查一下，或用杀毒软件清毒一下即可：
如文件已被破坏或需软件升级，可到制造厂网站下载。
网址：
WWW．DICE．COM．CN对于第⑶种错误，重复3操作，对第⑹种错误，联机之前先按一下实验系统RST复位按钮，使实验系统处于“P.”状态，否则说明实验系统不正常，应立即关闭电源并报告实验室工作人员维修更换。
如PC机工作失常也会引起联机失败,可关闭DICE-8086k软件，重新运行或调换PC机试一下。
（四）DICE-8086k软件主窗口
1.顶部为菜单栏和工具栏，提供调试全部命令和功能。
2.中间部分为工作窗口区，提供软件调试、寄存器、标志位、存储器、汇编代码对照、编译信息显示等窗口。
3.底部为状态栏，提示软件联机状态等信息。
DICE-8086K软件主窗口如下图所示：
1.顶部为菜单栏和工具栏，提供调试全部命令和功能。
2.中间部分为工作窗口区，提供软件调试、寄存器、标志位、存储器、汇编代码对照、编译信息显示等窗口。
3.底部为状态栏，提示软件联机状态等信息。
（五）菜单栏和工具栏命令简介
工具栏使用：
移动鼠标，指向工具栏中选定的图标，即会提示该图标所执行的命令。
1.文件菜单栏
（1）新建文件
单击菜单栏“文件”或工具栏“新建”图标，即会建立一个新的源程序编辑窗口，编辑窗口显示Editor，此时可在此编辑、输入源程序。
（2）F3打开文件
单击菜单栏“文件”或工具栏“打开”图标，弹出“打开文件”的对话框，然后选择要装入的源文件，单击“确定”即可装入源文件。
（3）关闭
单击菜单栏“文件”下的“关闭”即可关闭源程序编辑窗口。
（4）保存
单击菜单栏“文件”下的“保存”或按CTRL+S，即可保存文件。
（5）N建立新文件
分别单击“F文件”、“建立新文件”即可创建新文件，再选择“换名存盘”填入所存文件名即可。
（6）另存为
单击菜单栏“文件”下的“另存为”，可弹出另存为对话框，在此可选择新的文件名和保存文件夹，单击“保存”完成保存操作。
（7）退出
依次单击“文件”、“退出”或单击菜单栏上的最后一个门形按钮“关闭按钮”即可退出DICE-8086k软件调试环境。
2 .编辑菜单栏
剪贴CTRL+X
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