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计算机原理与应用报告模板完整版

《计算机原理与应用实验》课程

实验报告

电气工程及其自动化

2012级

姓名：

田涛

学号：

U201212054

专业班号：

电气1212

日期：

年月日

实验成绩：

评阅人：

实验评分表

基本实验

实验名称

实验分值

评分

实验一EMU8086软件安装与使用

实验二汇编语言实例讲解与程序编写

实验三基于Proteus软件8086最小系统硬件设计

实验四基于8086最小系统的汇编程序设计

实验五8255并行接口实验（演示实验）

设计性实验

实验名称

实验分值

评分

实验六工频测频接口电路设计与实现

教师评价意见

总分（100）

目录

实验评分表I

实验一：

EMU8086软件安装与使用1

一、实验目的1

二、实验设备1

三、实验任务1

四、实验原理1

五、实验内容1

六、实验过程及结果2

七、实验感想4

八、参考文献4

实验二：

汇编语言实例讲解与程序编写5

一、实验目的5

二、实验设备5

三、实验任务5

四、实验原理5

五、实验内容6

六、实验过程及结果6

七、实验感想12

八、参考文献12

实验三：

基于Proteus软件的8086最小系统硬件设计14

一、实验目的14

二、实验设备14

三、实验任务14

四、实验原理14

五、实验内容15

六、实验过程及结果16

七、实验感想18

八、参考文献19

实验四：

基于8086最小系统的汇编程序设计20

一、实验目的20

二、实验设备20

三、实验任务20

四、实验原理20

五、实验内容21

六、实验过程及结果21

七、实验感想24

八、参考文献24

实验五：

8255并行接口实验（演示实验）25

一、实验目的25

二、实验设备25

三、实验任务25

四、实验原理25

五、实验内容26

六、实验过程及结果27

七、实验感想28

八、参考文献28

实验六：

工频测频接口电路设计与实现30

一、实验目的30

二、实验设备30

三、实验任务30

四、实验原理30

五、实验内容33

六、实验过程及结果34

七、实验感想39

八、参考文献40

实验一：

EMU8086软件安装与使用

一、实验目的

通过本实验学习EMU8086软件的安装与使用。

二、实验设备

PC微机一台，Emu8086仿真软件

三、实验任务

1.安装Emu8086仿真软件。

2.利用Emu8086仿真软件编程。

四、实验原理

Emu8086仿真软件就是在Windows下的一种仿真软件，它可以仿真模拟8086的程序运行，并且可以直观地观察CPU寄存器的变化情况。

Emu8086-MicroprocessorEmulator结合了一个先进的原始编辑器、组译器、反组译器、具除错功能的软件模拟工具（虚拟PC），还有一个循序渐进的指导工具。

这对刚开始学组合语言的人会是一个很有用的工具。

它会在模拟器中一步一步的编译程序码并执行，视觉化的工作环境让它更容易使用。

你可以在程序执行当中检视暂存器、旗标以及记忆体。

模拟器会在虚拟PC中执行程序，这可以隔绝你的程序，避免它去存取实际硬体，像硬碟、记忆体，而在虚拟机器上执行组合程序，这可以让除错变得更加容易。

这个软件完全相容於Intel的下一代处理器，包括了PentiumII、Pentium4，而相信Pentium5也会继续支援8086的。

这种现象让8086程序码的可携性相当高，它可以同时在老机器以及现代的电脑是执行，8086的另一个优势是它的指令比较小且相当容易学习。

五、实验内容

安装Emu8086仿真软件，熟悉菜单栏，工具栏的每个选项的作用，按照操作流程完成程序的编译、链接，并对编辑窗口中所编写的简单汇编程序进行仿真调试，最后能够输出正确结果。

六、实验过程及结果（以下为示例，自行根据实际内容修改）

1.EMU8086安装。

第一步：

双击Setup.exe，弹出下图安装界面，点击Next。

.

图1-1安装第一步

第二步：

弹出下一个安装界面，点击Next。

图1-2安装第二步

第三步：

弹出下一安装界面，安装目录选为：

c：

\emu8086，然后点击Next。

图1-3安装第三步

第四步：

弹出下一安装界面，点击Next。

图1-4安装第四步

第五步：

点击Install，安装程序

第六步：

安装完成.

2.EMU8086使用，双击启动8086，得到窗口如下图2-1：

图2-1Emu进入主界面

3.操作流程

（1）点击new，如下图2-2：

（2）点击COM，如下图2-2

图1-2Emu程序编辑界面

（2）file->save，保存程序（**.asm格式），完成程序的编辑.

（3）assmbler->compile，完成程序的编译和链接，如下图1-3：

图1-3Emu程序编译完成界面

4.emulator->showemulator，开始仿真调试，如下图1-4：

图1-4Emu程序仿真调试界面

5.左键点击run运行程序，结果如图1-5：

图1-5Emu程序仿真调试结果界面

七、实验感想

八、参考文献

[1]李继灿,谭浩强.微机原理与接口技术.北京：

清华大学出版社

[2]王爽.汇编语言.北京：

清华大学出版社

[3]沈美明,温冬婵.汇编语言程序设计.北京：

机械工业出版社

[4]许立梓.微型计算机原理及应用.北京：

机械工业出版社

实验二：

汇编语言实例讲解与程序编写

一、实验目的

学习所给的汇编程序示例，自己能亲自动手编写基本的汇编程序。

二、实验设备

PC微机一台，Emu8086仿真软件

三、实验任务

1.熟练掌握基本的汇编指令意义。

2.正确理解所给示例中每行代码的意义及作用。

3.按要求编写所给的3个题目的代码并正确显示结果。

四、实验原理

汇编程序规范编程：

使用汇编编程采用下面的编程规范能够极大简化编程过程，提高编程效率，同时能够保证功能的顺利实现，下文是规范化汇编程序的基本框架，一段典型的汇编程序主要包括数据段及其定义，堆栈段及其定义，最后一部分是代码的编写。

DATASSEGMENT;此处输入数据段代码

DATASENDS

;-----------------------------------------------

STACKSSEGMENT;此处输入堆栈段代码

STACKSENDS

;-----------------------------------------------

CODESSEGMENT

ASSUMECS:

CODES,DS:

DATAS,SS:

STACKS

START:

MOVAX,DATAS

MOVDS,AX

;此处输入代码段代码

MOVAH,4CH

INT21H

CODESENDS

ENDSTART

以下以“hello”为例，介绍简单汇编程序的基本内容：

aaSEGMENT;数据段1

xxDB'Hello!

’;定义源串

aaENDS

;-----------------------------------------------

bbSEGMENT;数据段2

yyDB6dup（?

）;定义目的缓冲区

bbENDS

;-----------------------------------------------

ccSEGMENT;代码段

ASSUMECS:

cc,DS:

aa,ES:

bb;指示指令中标号,变量所在段

start:

CLD;设置传送方向

MOVAX,aa;DS：

SI←源串首地址

MOVDS,AX

LEASI,xx

　　　MOVAX,SEGyy;ES：

DI←目的首地址

MOVES,AX

MOVDI,OFFSETyy

MOVCX,6;CX←串的长度

REPMOVSB;串传送

MOVAH,4CH;调用4CH系统功能,返回DOS

INT21H

ccENDS

ENDstart;指示程序结束和程序入口

五、实验内容

1：

十进制数的显示，就是显示十进制数字number

2：

编程计算（w1-（w2*w3+w4-25000））/w5=w6

（w1到w5可以在数据定义时自行赋值，为使程序简单，最好使得最终w6的结果为整数。

）

3：

将BL寄存器的内容按二进制形式显示出来

提示：

把要显示的数字存入bl寄存器;最后的输出结果就是3的二进制。

（比如待显示数据为7，则其二进制显示结果为00000111）

六、实验过程及结果

1：

十进制数的显示，就是显示十进制数字number

过程、代码内容及结果

2：

编程计算（w1-（w2*w3+w4-25000））/w5=w6

过程、代码内容及结果

3：

将BL寄存器的内容按二进制形式显示出来

提示：

把要显示的数字存入bl寄存器;最后的输出结果就是3的二进制。

（比如待显示数据为7，则其二进制显示结果为00000111）

过程、代码内容及结果

七、实验感想

八、参考文献

实验三：

基于Proteus软件的8086最小系统硬件设计

一、实验目的

1.学习使用Proteus进行8086微机系统仿真设计的方法。

2.学习8086CPU以及外部电路的接法和应用原理。

二、实验设备

PC微机一台、Proteus软件、emu8086编码器软件

三、实验任务

1.正确安装Proteus软件。

2.使用Proteus绘制38译码电路，并通过通断开关，观察二极管导通情况。

3.在Proteus中绘制8086最小系统电路，并加载程序，观察运行结果。

四、实验原理

本实验首先学习Proteus软件的安装，并通过绘制简单的38译码器电路掌握该软件的使用方法。

然后利用该软件设计完成一个8086最小模式系统原理图并加载指定程序实现LED显示开关状态。

设计8086最小模式系统包括8086CPU、地址锁存器、数据总线收发器、时钟发生器等。

利用74LS373芯片进行扩展外接开关和LED发光二极管。

Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。

它受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

本次试验将以该软件为基础分别绘制38译码器电路图和8086最小系统电路图。

74LS138译码器有三个输入端：

A0、A1、A2和八个输出端/Y0~/Y7。

当输入端A0、A1、A2的编码为000时，译码器输出为/Y0=0，而/Y1~/Y7=1。

即Q0对应于A0、A1、A2为000状态，低电平有效。

A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。

S1、S2、S3为使能控制端，起到控制译码器是否能进行译码的作用。

只有S1为高电平，S2、S3均为低电平时，才能进行译码，否则不论输入为何值，每个输出端均为1。

8086最小模式即系统中只有8086（或8088）一个微处理器。

最小模式是单处理器系统。

系统中所需要的控制信号全部由8086（或8088）CPU本身直接提供。

该最小系统电路图

微处理器级总线带负载的能力弱，加之部分引脚采用复用引脚，所以在微机系统设计时，不能直接与存储器、I/O接口连接。

地址锁存：

对存储器读写或对I/O设备输入输出的总线周期中，要求地址信息一直保持有效。

因此总线控制逻辑必须完成对分时复用的地址/数据总线中地址信息的锁存，以实现地址总线和数据总线的分离。

（74ls373）

数据缓冲（三态输出的总线收发器）：

总线控制逻辑中的驱动器和

接收器是为了提高总线的驱动电流的能力和承受电容负载的能力。

（74ls245）他们都必须要求具有三态功能。

最小系统原理图：

图3-18086最小模式系统原理图

五、实验内容

实验中，我首先学习了Proteus软件的安装，并通过绘制简单的38译码器电路掌握该软件的使用方法。

然后利用该软件设计完成一个8086最小模式系统原理图并加载指定程序实现LED显示开关状态。

设计8086最小模式系统包括8086CPU、地址锁存器、数据总线收发器、时钟发生器等。

利用74LS373芯片进行扩展外接开关和LED发光二极管。

六、实验过程及结果

设计大概过程、相关截图，完整电路截图。

七、实验感想

八、参考文献

实验四：

基于8086最小系统的汇编程序设计

一、实验目的

1.学习使用Proteus进行8086微机系统仿真设计的方法。

2.学习8086CPU以及外部电路的接法和应用原理。

3.编程实现电路功能，学习汇编程序的编辑、编译、链接、执行的全过程。

二、实验设备

PC微机一台、Proteus软件、emu8086编码器软件

三、实验任务

1.研究所给实验材料中的8086最小系统电路原理图，了解其基本工作原理，包括工作时序、地址译码、相关逻辑器件的配合等。

2.根据电路的工作原理，编写程序，实现由矩阵按键控制BCD数码管显示0~F的基本功能。

四、实验原理

该8086最小系统的输入端物理地址为4004H，输出端地址为4000H。

该系统不断扫描输入端4*4矩阵开关的状态，当发现4*4矩阵开关有开关闭合，将该开关所代表的横纵坐标传给8086CUP进行计算，求出其代表的键值，并将该值传给输出端通过BCD数码管显示输出该值。

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。

在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。

这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。

由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

1、判断键盘中有无键按下：

将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。

只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。

若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2、判断闭合键所在的位置：

在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。

其方法是：

依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。

在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。

若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

电路如图4-1所示：

图4-18086系统电路图

五、实验内容

本实验首先需阅读Proteus设计文件中已经给出的译码表和译码电路，然后编写程序实现显示按键号的功能，即16个按键对应显示0~F。

电路中的数码管为BCD数码管，控制脚连接到IO口上，每个IO口分别代表二进制的一位，四位二进制可表示0~15的数，对应此数码管则显示0~F。

六、实验过程及结果

1、绘制程序流程图：

图4-2程序流程图

2、编写程序：

3、载入程序验证结果

图4-3实验结果展示

七、实验感想

八、参考文献

实验五：

8255并行接口实验（演示实验）

一、实验目的

1.学习使用Wmd86编写汇编程序，并会加载到试验箱的8086运行。

2.学习常用电路模块之间的接线。

3.学习8086CPU以及8255可编程并行I/O接口芯片的编程和应用。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验任务

1.安装Wmd86并能够加载到试验箱上运行。

2.了解试验箱的基本功能和模块。

3.按照所给8255输入输出试验箱电路图正确接线。

四、实验原理

并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。

CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位或32位等。

8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：

方式0--基本输入/输出方式、方式1--选通输入/输出方式、方式2--双向选通工作方式。

8255的内部结构及引脚如图5-1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图5-2所示。

图5-18255内部结构及外部引脚图

图5-28255控制字格式

本实验使8255端口A工作在方式0并作为输入口，端口B工作在方式0并作为输出口。

用一组开关信号接入端口A，端口B输出线接至一组数据灯上，然后通过对8255芯片编程来实现输入输出功能。

五、实验内容

1.实验接线图如图5-3所示，按图连接实验线路图；

图5-38255基本输入输出实验接线图

2.编写实验程序，经编译、连接无误后装入系统；

3.运行程序，改变拨动开关，同时观察LED显示，验证程序功能。

六、实验过程及结果

1.按照实验原理中8255结构图和控制字，编写汇编语言程序，使8255的A口为输入端口，B为输出端口。

2.按照实验原理部分的电路接线图3，完成5-电路的线路连接。

3.拨动开关，观察到数据灯的显示（输出端口）随着开关的拨动（输入端口）发生了相应的改变。

验证了程序和电路接线的正确性，初步学习了TD试验箱的使用，了解了其基本功能和模块。

实验代码及代码注释：

;=======================================================

;文件名:

A82551.ASM

;功能描述：

A口为输入，B口为输出，将读入的数据输出显示

;注：

IOY0为实验箱提供好的译码引脚，地址空间为0600H~063FH（由A10，A9译码而成，部分译码，地址有重叠），此实验中接8255的片选管脚（CS），即8255编程地址由它和A2，A1（接实验箱的A1，A0）决定，具体参考8255地址确定

;=======================================================

MY8255_AEQU0600H；600H为A口地址

MY8255_BEQU0602H；602H为B口地址

MY8255_CEQU0604H；604H为C口地址

MY8255_CONEQU0606H；606H为控制端口（D）地址

;-----------------------------------------------

SSTACKSEGMENTSTACK

DW32DUP（?

）

SSTACKENDS

;-----------------------------------------------

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,SS:

SSTACK

START:

MOVDX,MY8255_CON；此三句为8255初始化

MOVAL,90H；90即10010000A输入,B输出，方式0

OUTDX,AL；写控制字

AA1:

MOVDX,MY8255_A；

INAL,DX；把A端口状态（开关状态）读入到AL

CALLDELAY；延时

MOVDX,MY8255_B

OUTDX,AL；把开关状态输出到B端口，相应LED亮灭

JMPAA1；循环

DELAY:

PUSHCX；延时子程序，思路是执行入栈，出栈等无用操作，改变CX，可以改变延时时间

MOVCX,0F00H

AA2:

PUSHAX

POPAX

LOOPAA2

POPCX

RET

CODEENDS

ENDSTART

七、实验感想

八、参考文献

实验六：

工频测频接口电路设计与实现

小组成员：

XXX、XX、XXX、XX

一、实验目的

1.学习使用Wmd86编写汇编程序，并加载到试验箱运行程序。

2.学习常用电路模块之间的接线。

3.学习8086CPU以及8254，8259可编程并行I/O接口芯片的编程和应用。

4.运用数字电路所学知识，设计信号调理电路。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

面包板，芯片，电容电阻器件若干。

三、实验任务

1.理解工频测频接口电路的工作原理。

2.利用试验箱及所给实验材料搭建一个工频测频接口电路。

3.将编写好的测频程序加载至搭建完成的接口电路测量工频。

四、实验原理

1.测量原理

测频法就是在确定的闸门时间

内，记录被测信号的变化周期数（或脉冲个数）

，则被测信号的频率为：

.测周期法需要有标准信号的频率

，在待测信号的一个周期

内，记录标准频率的周期数

，则被测信号的频率为：

.

一般情况下，为了保证测试精度，在低频率段采用测周法，高频段采用测频法。

水电机组的频率范围在45-55HZ之间，采用测周法能达到较高的精度。

测量脉冲个数一般采用计数器对方波的上升沿或下降沿计数，故需对正弦波形整形得到同频率的方波信号。

1.信号调理电路

图6-1信号调理电路

如图6-1所示，变压器选用常用变比，经过钳压电路（保护比较器），比较器输入端电压为±0.7V，信号经比较器整形变为方波，输出5V上拉，即可得到峰值为5V的工频方波信号，最后经过二分频电路得到跟原始信号相同频率的正方波，该部分电路使用

触发器实现，其原理如图6-2和6-3所示。

图6-4给出调理电路的接线原理图。

图6-2D触发器连线图6-3电路的时序图

3.测频电路原理框图

图6-4给出测频电路的原理框图，左侧是调理电路部分及其接线原理，右侧是试验箱上8086及相关外围芯片的接线方式。

CPU和8254计数单元通过数据线、地址线以及控制线相连接，共同完成频率的计数与计算。

图6-4测频电路原理图

4.信号时序图与测量方式

图6-5是频率测量过程中，各数字信号的时序图，该时序图清晰的表现出测量的细节过程和原理。

图6-5信号时序图

5.汇编语言代码流程

（1）8259和8254芯片的初始化，循环等待

（2）计数器0产生中断，进入中断子程序

（3）中断部分：

输出L，读取计数结果，判断读取成功则跳转NEXT，重新初始化芯片，返回主程序

（4）NEXT：

根据计数结果进行计算，完成减法、除法，在界面输出区输出计算结果，同时，寄存器BX保存了16进制的结果，程序结束。

（5）返回主程序。

五、实验内容

1.在试验箱电源关闭的情况下，按照原理图连接试验箱连线，在面包板上搭建调理电路。

2.反复检查调理电路，确保试验箱的连线正确。

3.确保芯片的供电、器件各个引脚、电解电容等器件的正确连接。

其中，试验箱电源部分有+5V，+12V，-12V，地线。

确保面包板各器件的地线联通，面包板和试验箱地线联通。

4.打开试验箱电源，连接电脑（要求32位Win7或XP系统），按下试验箱复位按钮（箱