计算机接口技术实验.docx
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计算机接口技术实验
第1章 性能特点
1.1系统组成
HK8086TE微机教学实验系统是武汉恒科电子教学仪器有限公司在继承8086TE和8086T1微机教学实验机优点的基础上，广泛地吸取用户的使用意见和建议，结合8086/88仿真技术，推出的新一代微机教学实验系统。
本实验系统由HK8086TE实验机外配计算机和其他一些附件及选配件组成（图1.1所示）。
该实验系统，既可以在无PC机的状态下独立运行，又可以接PC机通过串口用上位机软件进行调试。
在扩展功能上，可以通过实验机的25芯插座外接机电实验平台，做机电一体化实验。
1.2 HK8086TE实验机性能特点
1.2.1性能特点
HK8086TE教学实验系统集微处理器8086和外配PC/80286/386/486/586及其兼容机于一体的高科技实验系统，具有实验、开发、自诊断等功能，是目前实验机市场上较先进的一种学习微机外围接口技术和微处理器原理的教学实验系统。
该实验系统自带键盘、八位七段数码管、微处理器8088和RS-232通讯接口，可以接PC机做实验，也可以无须任何辅助设备而独立做实验。
实验机上提供32KBRAM的程序和数据空间，具有无条件暂停（夭折处理）等功能。
综合下来，它具有如下性能特点：
1、两种配置工作方式：
（1）独立运行的单板机配置方式。
在HK8086TE教学实验机上，提供8088微处理器和键盘监控程序，可以在脱离PC机的情况下，利用实验板上的键盘和七段数码管，独立运行8088微处理器接口实验。
（2）串行监控配置方式。
利用计算机的串行监控通讯口，通过RS-232通讯电缆，与实验机连接。
此时不用在总线槽中插入缓冲驱动卡。
而是利用实验机上的微处理器8088进行微处理器原理实验和微处理器接口技术实验。
提供可视化窗口调试软件.
● 具有夭折处理功能。
在串行监控方式或单板机方式下，执行用户程序后，按暂停键，能保存用户现场返回监控，帮助查找程序跑飞、死循环等原因。
● 提供简单易学的可视化窗口调试软件和实验软件集成环境。
在该环境下，可以选择编辑、连接、单步跟踪、设置断点、全速运行、查找芯片等功能。
在该环境下，提供了所有的硬件参考实验程序和原理图。
● 采用波峰焊接、热风整平技术。
整块实验板上均采用先进的焊接技术，具有性能稳定、可靠等特点。
本实验系统提供32KBRAM程序和数据空间，24个键键盘，8个七段LED数码管显示。
● 软硬件实验丰富。
实验设计丰富、合理，满足各类院校微机接口实验教学要求；实验板上实验模块化，互不影响。
为了方便老师编程，我公司提供了40几个软硬件实验程序以供作参考。
1.2.2 实验系统资源分配
8088有1兆寻址空间，在单板机和串行监控方式下，实验系统提供给用户使用空间：
00000H-6FFFFH，80000H-FFFFFH，包括总清入口共960K存储空间。
其中80000H-87FFFH是实验机提供的RAM空间，可供用户系统存放实验程序。
其资源分配空间如图1.2.1。
监控占用80000H-80013H作为单步、断点、无条件暂停。
系统00000H-000FFH与80000H-800FFH是重合的，总是访问实验内部RAM，所以，此区间用户的其他中断矢量可存放于此。
另外，80100H-802FFH为监控数据区或用户堆栈区，在实验程序加载时，起始地址要大于80300H也就是这个道理。
70000H-7FFFFH为实验机提供的64KEPROM地址空间，存放实验机监控程序，用户不可占用。
80000H-87FFFH为实验机提供的32KRAM地址空间，用户可以存放实验程序和数据。
2.1 系统资源分配表
0000H-FFFFH共64KI/O空间全提供给用户使用。
实验机已译码200H-23FH地址空间给用户使用。
1.3基本实验项目
1、8255可编程并行口系列实验
2、8255键盘实验
3、8251可编程串行监控口通讯实验
4、8279可编程键盘显示控制器实验
5、8259可编程中断控制器实验
6、RAM读写实验
7、实时时钟实验
8、8253可编程定时器/计数器实验
9、0832D/A转换实验
10、0809A/D转换实验
11、直流电机驱动实验
12、步进电机驱动实验
1.4实验机结构和工作条件
外形尺寸:
45.031.07.0厘米。
重量:
小于5公斤。
工作环境:
0～+40，无明显潮湿，无明显振动碰撞。
周围无导电尘埃、腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸气。
无强烈电磁场干扰。
工作电源电压+5V5，工作电流小于1.7A。
第2章 系统配置和软件安装
2.1实验系统配置与运行
2.1.1 独立运行的单板机配置方式的安装与运行
1、系统安装示意图（图2.1a示）
独立运行的单板机配置方式是在脱离PC机的情况下，直接利用实验机上的微处理器8088做微机外围接口实验。
2、开关设置及连线
（1）将J2，J3用40芯联接电缆连接起来，J1插座空；
（2）JP0-JP4接至RAM端，JP5接至HKZK端；
（3）K10插上短路套，K11，K12拨至RAM侧；
（4）在J5上插上外接电源电缆（图2.1b）（注意插入方向），电源开关K13拨至左端，用外接电源供电。
3、系统运行
用硬导线将实验模块组成一个完整的实验。
用实验机上的小键盘和键盘监控程序，将实验程序机器码输入实验机的RAM中，然后按运行命令键，就可以独立运行实验程序了。
2.1.2 串行监控配置方式的安装与运行
1、系统安装示意图（图2.3所示）：
串行监控配置方式是利用微机向实验机发送串行监控命令，实验机上的微处理器8088根据监控命令做相应的动作。
在该配置方式下，做实验时用到的微处理器是实验机上的微处理器。
2、开关和连线设置
（1）用40芯电缆将实验机上的J2和J3插座连接起来，用RS-232通讯电缆将实验机上的9芯插座J4与微机的串口1或串口2连接起来，J1插座为空；
（2）短路套JP0～JP4插入RAM侧，JP5插入HKZK侧；
（3）K10接上短路套，K11，K12拨至RAM侧；
（4）在J5上插上外接电源电缆插头（图2.1b）（注意插入方向），电源开关K13拨至左端，用外接电源供电。
3、系统运行
在可视化windows环境下，执行HK88TE，启动串行监控源语句调试软件，编辑、连接、动态调试实验机的硬件接口实验程序。
2.2 HK8086TE实验机在独立运行单板机配置方式下安装和启动
1、保证实验机J1插座不连接电缆，即此插座为空。
J2、J3两插座之间用40芯短电缆连接。
9芯插座J4不连接串行电缆，此插座为空。
2、跳线JP5跳向右边HKZK端。
3、JP1~JP4都插至RAM端。
K11，K12拨至RAM侧。
4、HKZK8688TE电源插座J5连上外接电源，（图1所示）并使电源开关拨至左端。
另外，电源电缆线的标识为：
黑为电线，蓝为+5V，白为+12V，棕色为-12V。
5、打开电源，上电后，在实验机数码管上将显示:
HKZK8086，表示键盘监控初始化成功。
6、按实验机小键盘上的任意键（RST键除外），在数码管上出现键盘监控提示符为“――”。
7、按照第六章的键盘监控命令，就可以做8086微处理器实验。
2.3 HK8086TE实验机在串行监控配置方式下安装和启动
1、保证实验机J1插座上不连电缆,即此插座为空。
J2-J3两插座之间用40芯短电缆连接。
2、跳线JP5插至右边HKZK端。
3、JP4-JP4插至RAM侧，K11-K12拨至RAM侧。
4、用串行通讯电缆将PC机的串行通讯口（COM1或COM2）与实验机右边9芯插座J4连接起来。
5、HK8086TE电源插座J5接上外接电源，电源开关拨至右端。
6、打开电源上电后，实验机数码管上将显示:
HKZK8086。
7、打开PC机，进入WINDOWS环境下，运行HK8086TE，连机（PC机与实验机通讯选项）后，实验机数码管上显示80862.1，表示连机成功。
此时便可在串行监控方式下，加载文件到实验机上进行运行,并且可以设置断点，单步运行等操作。
2.4 软件安装
将光盘放入光驱中，打开光盘中的单串口88中“HK88Setup”双击开始安装，默认安装在C盘。
2.5如何进行微机外围接口实验
HKZK8086TE教学实验机采用模块化、积木式的结构，各实验模块互不影响。
但可通过连线将各实验模块有机组合起来，进行微机外围接口实验。
连接接口采用圆孔插座，接线方便。
这样设计目的是既能锻炼学生们的动手能力，又能保证老师的实验课程进度。
如何利用我们提供的实验机和实验调试软件进行微机外围接口实验呢？
2.5.1调试软件安装与启动
将调试软件安装进计算机中，并启动调试软件。
2.5.2硬件实验操作
本实验系统用接线方法，组成一个实验模块，或组成一个综合实验模块。
为了让学生能掌握微机外围接口技术的原理，我们留下了一些外围接口线和主要的信号线让学生们自己动手连线，例如：
A/D转换输入线，片选信号，时钟信号等。
下面以在串行监控配置方式下，模拟交通灯实验为例说明实验操作步骤。
1、安装、接线和开机：
（1）安装：
按2.1中2.1.3小节接好实验装置。
（2）接线：
用导线将8255片选信号CS接至片选200H～207H；PC口的PC0～PC3接至DG1～DG4；PC口的PC4～PC7接至DR1～DR4。
（3）开机：
打开实验机电源，数码管应显示HKZK8688字样，表明实验机监控正常。
A、在WINDOWS环境下，启动HK88TE调试软件；
B、编辑、连接交通灯实验程序；
C、连机。
连机成功后，数码管显示86882.1字样；
D、将编译连接后的文件加载进实验机（加载空间从8100：
0开始）；
E、在调试菜单选项中，选择单步跟踪、设置断点、全速运行等功能，调试实验程序；
F、如实验结果与设计要求不同，重复3～6步骤，直至通过为止。
2.6实验机插座、开关定义及用途
2.6.1 插座与开关定义和用途
JP0-JP4 DMA和RAM实验的读写与片选信号选择开关。
插向DMA侧做DMA实验；插向RAM侧做RAM实验。
JP5 配置方式选择开关，插至HKZK侧，实验机工作于串行监控或单板机方式。
K1-K8 八个小拨动开关。
用于开关状态输入实验。
K9 单脉冲按键。
K108279和8255键盘实验的选择开关。
短路套插上，利用8279控制键盘和数码管；短路套拔掉，利用8255，通过连线，控制键盘。
K11-K12RAM和DMA实验选择开关。
拨向DMA侧时，做DMA实验；拨向RAM侧时，做RAM实验。
K13电源选择开关。
拨向右端时，微机向实验机提供电源；拨向左端时，外接电源向实验机提供电源。
K14波特率选择开关。
K158259中断请求的线通/断选择开关。
K16 74LS221输出脉冲宽度调节开关。
当插上短路套时，输出脉冲宽度加宽。
该短路套只有做DMA实验时，才可能用到。
K17+12V电源引出线。
在做步进电机实验时，插上短路套。
J1 60芯电缆插座。
仅在ISA总线方式下，接上60芯电缆。
J2，J3 40芯电缆插座。
仅在串行监控和单板机工作方式下，接上40芯电缆；在ISA总线方式下，J2，J3插座为空。
J49芯插座。
在串行监控方式下，用RS-232通讯电缆将其与微机串口1或串口2连接。
J5外接电源针形插座。
J7ISA总线扩展槽，用于扩展外围接口实验。
J8机电实验平台接口插座。
配机电平台，可以做机电一体化实验。
2.6.2开关状态设定
在串行监控配置方式下，其开关设定为如下状态：
JP0-JP4插至RAM端JP5插至HKZK侧
K1-K8拨至下方K10插上短路套
K11-K12拨向RAM侧K13拨向左侧
K14选择9600波特率K15插上短路套
K16空（不插短路套）K17插上短路套
J1-8空（不接电缆）
第3章串行方式下的调试软件
3.1系统主窗口
运行串行调试软件后，系统窗口显示如图3.1.1所示：
图3.1.1
图3.1.1中，主菜单条包括“文件”、“查找”、“工具”、“设置”和“帮助”。
当打开任一文件时，系统主菜单如下图3.1.2所示，它增加了“编辑”、“编译”、“调试”等项。
图3.1.2
3.2编译
编译菜单如图3.2所示。
图3.2
3.2.1编译
主要功能
此选项对用户已编辑好的实验源程序进行编译。
操作步骤
直接用鼠标点击主菜单中编译即可出现编译菜单，点击“编译”。
若编译成功，即可出现如图3.2.1所示框图，点“确定”即可返回系统。
图3.2.1
3.2.2 连接
主要功能
此选项对用户指定的目标文件进行连接。
操作步骤
点击编译菜单中的“连接”，若连接成功，即出现如图3.2.2所示框图，点“确定”即可返回系统。
图3.2.2
3.2.3 编译并连接
主要功能
此选项对用户指定的目标文件直接同时进行编译和连接。
操作步骤
点击编译菜单中的“编译并连接”，若用此选项还可同时对文件进行加载。
若编译、连接、加载成功，即可运行程序。
3.3 调试
调试菜单如图3.3所示。
图3.3
3.3.1加载
主要功能
将用户生成的文件加载到实验机，为下一步运行或调试程序作准备。
操作步骤
用鼠标点击主菜单中“调试”菜单。
用鼠标点击“加载”，系统会出现对话框显示加载成功或失败。
3.3.2 跟踪单步调试
主要功能
单步运行程序，并跟踪进入子程序。
操作步骤
用鼠标点击主菜单中“调试”菜单。
点击“调试”菜单中“跟踪单步”选项即可进行跟踪单步调试。
3.3.3 通过型单步运行
主要功能
通过型单步运行程序，不进入子程序。
操作步骤
用鼠标点击主菜单中“调试”菜单。
点击“调试”菜单中的“通过型单步”选项，即可进行通过单步调试。
3.3.4连续跟踪单步运行
主要功能
连续单步运行程序，并进入子程序。
操作步骤
用鼠标点击主菜单中“调试”菜单。
点击“调试”菜单中的“连续跟踪单步”选项，即可进行连续跟踪单步调试。
3.3.5 连续通过型单步运行
主要功能
通过型单步运行程序，不进入子程序。
操作步骤
用鼠标点击主菜单中“调试”菜单。
点击“调试”菜单中的“连续通过单步”选项，即可进行连续通过单步调试。
3.3.6全速执行
主要功能
全速运行程序。
操作步骤
用鼠标点击主菜单中“调试”菜单。
点击“调试”菜单中的“全速运行”选项，即可进行全速运行。
3.4 设置
设置菜单如图3.4所示。
3.4.1设置通信口及波特率
主要功能
设置串行通信口及波特率。
（缺省9600）
操作步骤
运行HK8086TE，在打开文件前后均有“设置”菜单出现,点击该菜单，出现如图3.4所示的设置菜单。
点击“通讯口……”即可出现如下图所示的对话框。
在该对话框中选择通讯。
图3.4.1
在该框图中选择相应的串行口和波特率（缺省为9600），然后点击“测试串口”，若成功，则显示测试串口通过，不然,可适当增大延时因子。
设置完毕后，按“确认”返回系统。
第4章 键盘监控命令（独立运行方式）
在单板机方式下，使用键盘监控命令操作实验机上的实验程序。
本章着重介绍键盘监控命令的含义和使用方法，以及如何利用键盘监控命令操作实验机上的硬件实验。
按照第二章2.1中2.1.1小节的介绍接好联结电缆及电源，将电源开关打开后，LED数码管应显示“KZK8688”字样。
按实验机小键盘上的任意键（RST键除外），即进入键盘监控状态，键盘监控状态提示符为“-”。
4.1 键盘
4.1.1 键盘排列
4.1.2 键盘功能说明
在键盘程序控制下，用户可以通过按下键盘上的键来输入命令和数据（通过显示来进行用户和监控程序之间的通讯）。
键盘共有24键，上面两排为16进制数字键，第三排为8个功能键。
14个十六进制数字键均是复合功能键，其功能符号印在键上，即十六进制数上面的英文字母是监控命令（斜线左边）和寄存器名的首字母缩写（斜线右边）。
表1是十六进制键上所印字符的说明。
表2是功能键操作说明。
表1十六进制键上所印字符的说明
十六进制键
命令
寄存器
缩写符
名称
缩写符
名称
EB/AX0
EB
字节读写
AX
AX累加器
ER/BX1
ER
寄存器读写
BX
BX基址寄存器
GO/CX2
GO
执行程序
CX
CX计数寄存器
ST/DX3
ST
单步运行
DX
DX数据寄存器
IB/SP4
IB
I/O口输入字节
SP
堆栈指针寄存器
OB/BP5
OB
I/O口输出字节
BP
基址指针寄存器
MV/SI6
MV
成组搬迁
SI
源变址寄存器
EW/DI7
EW
字读写
DI
目的变址寄存器
IW/CS8
IW
I/O口字输入
CS
代码分段寄存器
OW/DS9
OW
I/O口字输出
DS
数据分段寄存器
SSA
SS
堆栈分段寄存器
ESB
ES
扩展分段寄存器
IPC
IP
指令指针寄存器
FLAGD
FLAG
状态标志寄存器
表2功能键的操作
功能键
操作
·
（句号）键是命令的终止符。
当按下此键时，当前命令就被执行。
注意：
使用GO命令时，按下此键就开始执行指定地址处的程序。
平时或出错时，按下此键时，返回监控，显示提示符“-”
，
，（逗号）键用来分隔键盘项目，并用来将地址段增量，以指向相邻的下一个存储单元。
-
-（负号）键允许用户从一个16进制数中减去另一个16进制数。
+
+（正号）键允许用户作两个16进制数的加法。
：
：
（冒号）键：
将要输入的地址分成两部分：
段地址和偏移量，还用来在EB/EW命令中作地址减量（-1或-2）
REG
REG键：
允许用户使用任意一个寄存器中的内容作为一个地址或数据项
DMA
HALT
DMA为DMA实验请求键（ISA配置方式使用）。
HALT无条件暂停键（串行监控和单板配置方式使用），中断当前的活动，并保护所有寄存器的内容，返回监控，等待用户输入命令。
RST
系统复位键。
允许用户终止任何当前的活动，返回监控。
4.1.3显示
HK8086TE实验机在单板配置方式下，通过8个LED数码管数据显示器与用户进行通讯，8个数码管按四个字符一组被分成两组：
左边一组为“地址段”，右边一组为“数据段”。
所有显示都用十六进制给出。
4.2键盘监控命令
4.2.1键盘监控命令的定义及格式
1、EB地址：
显示/修改存储字节单元
EB地址，对指定地址按字节显示存储器单元，地址由段和偏移两部分组成，用“：
”作分隔符，如果缺省段值，则该地址的段值为代码段CS中的当前值，输入地址后按下“，”，在地址段中显示段地址，两秒钟后在地址段显示偏移地址，并在数据段显示该地址单元的内容。
键入“，”，使地址加1再显示，键入“：
”，使地址减1再显示，键入16进制数据后再键入“，”或“·”，则将改写读单元内容，键入“·”则返回临近，键入其它键则出错，在地址段显示－ERR。
2、EW地址：
显示/修改存储字单元
EW地址对指定地址按字显示存储器单元，具体操作同EB，只是按“，”和“：
”时地址的增量和减量为2。
3、ER寄存器名：
显示/修改寄存器内容
ER寄存器名对指定寄存器内容进行显示，若键入“，”，则依次显示下一个寄存器内容，直到FL寄存器为止，不循环，寄存器次序为AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI、CS、DS、SS、ES、IP、FL。
若键入数据再按“，”或“·”，则该寄存器的内容被修改，若键入“·”，修改后返回键盘监控，按其它键出错，地址段上显示“－ERR”，并返回监控。
4、IB口地址：
从I/O端口读入字节或字数据
从指定的输入端口地址输入一个8位的字节或16位的字显示在数据段上，若键入“，”，再次从该口读入数据，并显示在数据段上，由于I/O端口地址最大寻址范围为64K，因而对于端口地址不允许用段值。
5、OB口地址，数据：
输出字节或字数据到输出端口
若键入“，”，则将数据（字节或字）输出到输出端口地址，并将数据段显示清掉，等待下一个数据字节或数据字的输入，若键入“·”，则将数据送到端口地址后返回监控。
6、MV始地址,末地址,目的地址：
存储器中数据块移动
按MV键后，地址段中有三个小数点亮起来，它表示要求输入三个项目，每一个项目输入完后，最左边的小数点消失，余下的小数点表示还要输入地址，MV所要求输入的项目要按以下顺序输入：
①要传送数据块的存储器起始地址；②要传送数据块的存储器终止地址；③数据块要传送到的目的地址（不能为只读存储区）。
其中终止地址不允许有段地址，并且传送的数据块大小限制在64KB之内,并要求终止地址要大于起始地址，当按下“·”时，就进行数据传送，传送完毕显示提示符。
注意：
当数据块传送后，在源存储单元中包含的存储块不变（除非目的块的存储区与源块存储区复盖部分，由于传送进来的数据把原来的数据冲掉了）。
7、GO/[地址][，断点地址]：
执行程序
按下GO命令键时，在地址段上就显示出当前IP（程序指针）的内容,在数据段上显示IP指示的存储单元内容，此时可以输入一个起动地址了。
如果要求输入起动地址的话，从键盘上输入此地址（当输入一个地址时，数据段的显示是空的）。
为使程序开始执行，要按下“·”键，当按下该键时，在将控制转给用户之前，监控程序地址段最高位显示一个“E”。
要想从运行的用户程序控制返回到监控，可以按系统复位键或者HALT键中的任意一个。
如果按系统复位键，则重新进入监控程序，并对寄存器的内容初始化，显示提示符，若按HALT键，则中断当前运行程序，保护所有寄存器的内容，返回监控，若再按GO键，再按“·”就会继续执行用户程序。
GO命令允许任意地输入一个“断点地址”。
当一个程序执行时,断点地址的作用同按HALT键的作用一样，在输入起始地址和断点地址以后要按“·”键。
注意：
指定一个断点地址时，缺省段地址要么是起始地址的段地址（如果指定了的话），要么就是当前CS寄存器的内容（在指定起始地址时没有指定段值），此外被指定的断点地址必须是一条指令的第一个字节（操作码或前缀），另外，当程序执行到断点控制返回到监控程序时，该断点即被取消因此程序带断点执行时，每次都要指定一个断点的地址，程序执行到断点控制返回监控时，在数据段显示“br”。
如果设置断点后，由于执行不到断点而停下来，返回监控后，原断点处内容应用EB命令恢复。
注意:
执行GO命令，若显示"SS.SP.Err"，则表示用户栈跟HK8086监控区重叠，用户应调整其SP指针，使其避免冲突，一般可将栈SP设定为0300H。
8、ST起始地址：
单步执行程序
按ST键后，地址段将显示当前IP的内容，并在数据段上显示IP内容所指向存储单元的内容，若起始地址和显示出的地址不同，那么就键入段所需要的起始地址。
当按下“，”键后，地址指定的单元中的指令开始执行，并将下一条要执行的指令的偏移地址在地址段上显示出来
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