微机接口与通讯实验指导书.docx
《微机接口与通讯实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机接口与通讯实验指导书.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
微机接口与通讯实验指导书
《微型计算机接口与通讯》
实验指导书
适用班级：
计S101-2，软件S101-2，网络S101
于东敏
2011年3月
实验要求
预习实验内容
1、明确实验目的及任务，了解和掌握实验所需的理论知识及相关接口芯片的工作原理。
2、通过阅读示例程序，掌握编程方法及相关技巧。
3、对每次实验，应根据要求设计接口电路并编写程序。
实验过程
1、带上理论课教材、实验指导书及准备的实验程序。
2、连接接口电路前，请关闭电源再搭接线路，检查无误后，再开电源。
3、调试程序，记录结果。
4、实验结束后，请关闭电源，将各实验器材归位，清洁自己的桌面。
编写实验报告
实验报告格式
实验XX实验项目名称
一、实验目的
二、实验内容
描述本次实验任务及要求
三、实验原理
分析设计思想，绘制实验原理图、流程图。
四、实验程序
程序清单及相关注释。
五、实验结果
描述实验现象及结果并给予分析。
六、问题解决及收获体会
说明在实验过程中遇到了哪些问题，是如何处理的；收获体会，不足之处和今后应注意的问题等。
注意事项
1、实验前，应确保实验箱与微机通过串口正确连接。
2、实验前后应仔细检查实验箱，防止导线、元件等物品落入装置内，导致线路短路、元件损坏。
3、爱护实验设施，插接、拔取排线时，应旋转插头，不得从线中间拉取。
4、实验箱电源关闭后，不能立即重新开启。
关闭与重新开启之间至少应有30秒间隔。
5、实验完毕后，先关闭实验箱电源，后拔下实验箱与微机的串行连接接口，以免造成串口损坏。
主要设备仪器配置
实验仪器：
选用启东仪器公司的DICE598三合一微机教学实验仪，包括配套的软件系统。
第一章性能特点
1.1系统运行环境
系统运行环境如图1-1所示。
1.2系统性能特点
1．采用主频为4.77MHz的8088CPU为主CPU，并以最小工作方式构成系统。
2．配有一片62256静态RAM构成系统的32K基本内存，地址范围为00000H~07FFFH，可立即扩展为64K，其中00000H~00FFFH监控占用。
另配一片27256（32K）EPROM存放监控程序和软硬件实验程序，地址范围F8000H~FFFFFH。
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调试软件。
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，如定时／计数接口芯片、A／D转换接口芯片、D／A转换接口芯片、中断控制器、键盘显示接口、并行I／O接口芯片等。
7．配备键盘数码显示、发光二级管显示、开关量输入输出等设备。
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、断点调试各实验程序。
10．使用环境：
环境温度0~40℃，无明显潮湿，无明显振动碰撞。
12．工作电源5V±5％，工作电流小于1A，开关机瞬间及工作正常时电源毛刺小于0.5V。
1．3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。
具体分配如图1-2所示。
监控占用00000H~00013H作为单步（T）、断点（INT3）、无条件暂停（NMI）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。
F8000H~FFFFFH监控程序区系统占用。
1.4系统配置
系统内含串行监控和键盘显示监控的全部软硬件设施，典型配置如下：
1．主机板（用串行监控和基本监控）+IBMPC机
2．主机板（用基本监控）+键盘显示
二种配置的使用特点如下：
配置一：
主机板和IBMPC机通过RS232串行口相连。
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．全部软硬件实验程序源文件（.ASM）、执行文件（.EXE）都在随机软盘上，你可以利用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系统监控中。
这种配置为没有PC机的用户带来极大方便。
第二章安装使用
1．将8088卡插到主系统上。
2．随机配有一通讯／电源线，将RS232—9芯一头插入实验系统的CZ1插座，根据电源线上的标注接入电源。
3．系统开关KB1拨在88位置。
4．打开电源，显示系统提示符“P．”
5．通用电路及相应插孔介绍
（1）LED显示，实验台上包括16只发光二极管及相应驱动电路。
见图2-1，L1-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。
（2）逻辑电平开关电路：
见图2-2。
实验台上有8只开关K1~K8，与之相对应的K1~K8个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“1”，向下拨相应插孔输出低电平“0”。
（2）逻辑电平开关电路：
见图2-2。
实验台上有8只开关K1~K8，与之相对应的K1~K8个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“1”，向下拨相应插孔输出低电平“0”。
（3）单脉冲电路：
实验台上单脉冲产生电路如图2-3，标有“
”和“
”的两个AN为单脉冲产生按钮，每按一次产生一个单脉冲。
（4）计数器电路：
该电路由一片74LS393组成，见图2-4。
T0~T7为频输出孔。
插孔为正负单脉冲输出端。
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8.0MHz，4.0MHz，2.0MHz，1.0MHz，500KHz，250KHz，125KHz，62500Hz。
实验台上除以上通用电路外，还包含有常用微机接口电路，A／D、D／A转换电路、存储器电路及键盘和显示电路。
每一部分电路及连线方法将在实验指导一章说明。
功能明细见下关设置：
KB1、KB2、KB3、KB4、KB5开关均接左边，使主机处于8088状态。
键盘右常用微机接口电路
6．信号引出插孔X0~X29对应51单片机、196单片机和8088十六位系统机其功能说明见表2-1。
表2-1插孔X0—X29对应表
第三章键盘监控使用简介
3．1引言
本章详细叙述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．”。
3．2键盘显示
（1）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。
（2）系统有32个注塑键，左边16个数字键，右边16个功能键（8088系统用9个）。
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
·数据块移动
·I／O端口读写
·通过单步、断点、连续等功能来调试运行实验程序。
3．3功能键操作说明一缆表
3．4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=0638H，CS=0000H，DS=0000H，SS=0000H，IP=1000H，FL=0000H
注意：
·所有命令均在提示符“P．”状态输入。
·在键盘监控状态，段地址缺省值为0000H。
3．5监控程序命令及操作
（1）存贮器单元内容显示修改
操作：
××××MEM
即在提示符“P．”下，先输入四位存贮单元地址，再按MEM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NEXT键使地址加1再显示。
·按LAST键使地址减1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）寄存器内容显示修改
操作：
×REG
即在“P．”提示符下，先输入寄存器代号，再按REG键，显示器右边4位显示寄存器中内容，左3、4位显示寄存器名。
此时：
·按NEXT键，则依次循环显示下一个寄存器中的内容。
·按LAST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．”。
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
AX
BX
CX
DX
SP
BP
SI
DI
CS
DS
SS
ES
IP
FL
（3）I／O口读
操作：
×××ODRW
在提示符“P．”下，先输入四位I／O口地址，再按ODRW键，显示器左边4位显示口地址，右边2位显示其I／O口状态数据。
此时：
·按ODRW键，再次读入I／O口的状态。
·按NEXT键，I／O地址加1，读出下一个口地址的状态数据。
·按LAST键，I／O地址减1，读出上一个口地址的状态数据。
·按MON键，返回监控提示符“P．”。
（4）I／O口写
操作：
××××DARW
即在提示符“P．”状态下，输入4位I／O口地址，按DAR键，显示器左边4位显示口地址，右边2位初始显示00，此时输入要写入的数据。
I／O的状态会随写入的内容而变化。
·按NEXT键，I／O口地址加1。
·按LAST键，I／O口地址减1。
·按MON键，返回监控提示符“P．”。
（5）数据块移动
操作：
××××F1××××F2××××MOVE
即在提示符“P．”状态下，先输入4位数据块源首地址，按F1键，再输入数据块源末地址，按F2键，最后输入目标数据块首地址，按MOEV键，开始数据块传送，传送完毕返回监控，显示提示符“P．”。
（6）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。
（7）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。
·在存贮器写状态下，按EXEC键，则从输入的起始地址开始连续运行用户程序（CS=0000H）。
·先输入起始4位段地址，按F1键，再输入4位起始偏移地址，再按EXEC键，则从规定的段地址和偏移地址开始连续运行用户程序。
要想从运行用户程序返回监控，可以按8088卡上的STOP暂停键或主机RSET键。
如果用STOP键中断程序运行，则保护所有寄存器的内容返回监控。
如果按RESET键，则重新进入监控状态，初始化各寄存器。
（8）断点运行（默认段地址CS=0000H）
操作：
××××F2××××EXEC
即在提示符“P．”状态下，输入4位断点地址，按F2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“”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。
当由于某种原因程序不能正常运行到断点地址处时（即通常所说的程序“跑飞”），可以按8088卡上的STOP暂停键，以确定程序运行到何处，同时必须用存贮器读写功能恢复断点处的一个字节内容。
第四章接口芯片实验
实验一8259单级中断控制器实验
一、实验目的
1.进一步认识和理解中断特性。
2.掌握8259中断控制器的工作原理、编程方法以及PC机如何通过8259A实现对外部可屏蔽硬件中断源的管理。
3.熟悉实验中涉及到的中断屏蔽寄存器IMR和中断服务寄存器ISR等的使用方法。
4.进一步掌握中断服务程序的设计方法。
二、实验预习要求
1．复习中断的概念，了解中断向量表的加载方法。
2．复习8259中断控制器的工作原理，了解PC机中外部可屏蔽硬件中断的处理过程。
3．复习PC机如何通过8259A实现对外部可屏蔽硬件中断源的管理。
4．仔细阅读实验原理、示例程序，掌握中断服务程序的编写方法及相关技巧。
三、实验内容
1.硬件线路原理图如图4-1所示。
图4-1硬件线路原理图
2．硬件线路连接
（1）8259的INT连X15（8088的INTR）
（2）8259的INTA连X12（80881NTR）
（3）“
”插孔和8259的3号中断IR3插孔相连，“
”端初始为低电平。
（4）8259的CS端接X22
3．编程提示
硬件中断是由CPU以外的器件发出的中断请求信号而引发的中断。
80x86CPU只有两个引脚（INTR和NMI）可以接受外部的中断脉冲，为了管理众多的外部中断源，INTEL公司设计了专用的配套芯片——8259A中断控制器。
（1）8259芯片介绍
8259A中断控制器将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断向量的电路于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，即中断结构可以由用户编程来设定。
同时，在不需要增加其它电路的情况下，通过多片8259A的级联，能构成多达64级的矢量中断系统。
（2）本实验中使用3号中断源IR3，“
”插孔和IR3相连，中断方式为边沿触发方式，每按二次AN按钮产生一次中断，满5次中断，显示“good”。
如果中断源电平信号不符合规定要求，则自动转到7号中断，显示“Err”。
四、实验步骤
1．按图4-1连好实验线路图
2．运行实验程序
系统显示8259—1
3．按AN按钮，按满10次显示good
五、实验要求
1．根据观察到的实验现象及阅读的程序，画出本程序的软件流程图（包括主程序和中断服务程序）
2．对程序的关键部分做出必要的说明。
实验二8255A并行口实验
（一）
一、实验目的
1．掌握8255A和微机接口方法。
2．掌握8255A的工作方式和编程原理。
二、8255A芯片简介
8255A可编程外围接口芯片是INTEL公司生产的通用并行接口芯片，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
端口地址：
0FF28H～0FF2BH。
三、实验内容
1、并行口工作于方式0时的传送
（1）设计一个电路：
用8255A做并行口，读入8个开关的状态并通过发光二极管显示出来。
（当拨动开关时，相应的发光二极管的状态自动跟随变化）
（2）当总开关K闭合（K=1）时，分开关能够控制对应的发光二极管；而当总开关K断开（K=0）时，分开关无论如何扳动，对应发光二极管都不跟随变化。
2、方式1
用8255芯片的B口做输入、工作于方式1，A口工作于方式0、做输出。
CPU采用查询方式传送数据，实现手动开关控制发光二极管的变化。
（连线图参照图4-2）
提示：
熟悉8255方式1输入的工作过程及相关联络控制信号的先后时序关系，观察IBF的前后变化。
难点：
控制字的确定，IBF有效状态的测试。
电路连线图：
提示：
熟悉8255方式1输入的工作过程及相关联络控制信号的先后时序关系，观察IBF的前后变化。
难点：
控制字的确定，IBF有效状态的测试。
四、根据上述要求设计电路并编写程序
程序要求有详细注释
五、实验现象及结论
实验三8255并行口实验
（二）---交通灯控制
一、实验目的
1.通过可编程并行接口芯片8255和软件定时实现十字路口交通灯的模拟控制。
2.进一步掌握并行接口芯片8255的使用方法。
二、实验内容
根据实验箱现有的实验电路，设计电路并编写程序使12个灯按交通变化规律亮、灭或闪烁。
要完成本实验，必须先了解交通路灯的亮灭规律，设有一个十字路口1、3为南北方向，2、4为东西方向，初始状态为四个路口的红灯全亮，之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。
延时一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3路口红灯亮，而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车，延时一段时间后，2、4路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，再切换到1、3路口方向，之后，重复上述过程。
三、编程提示
（1）通过8255A控制发光二极管，通行方向上同颜色的灯可一起控制。
（2）各发光二极管共阳极，使其点亮应使8255A相应端口的位输出0。
（3）通过软件延时实现定时，用较短的定时控制黄灯的闪烁，较长的延时控制通行。
四、实验要求
设计电路，画出软件流程图并编写程序。
实验四8253定时器／计数器实验
一、实验目的
1．学会8253芯片和微机接口原理和方法。
2．掌握8253定时器／计数器的工作方式和编程原理。
二、实验预习要求
1．复习8253的工作原理、六种工作方式各自的特点。
2．复习8253的控制字格式、读/写操作方式以及如何进行初始化编程等。
3．根据实验内容，仔细阅读相关的实验要求及说明，编写程序，以便上机调试。
4.8253芯片介绍
8253是一种可编程定时／计数器，有三个十六位计数器，其计数频率范围为0~2MHz，用+5V单电源供电，实验箱仅开放0#、2#，具有定时和计数功能。
端口地址：
0040H～0043H。
8253的六种工作方式：
方式0：
计数结束中断；方式1：
可编程频率发生器；方式2：
频率发生器方式；方式3：
方波频率发生器；方式4：
软件触发的选通信号发生器；方式5：
硬件触发的选通信号发生器。
三、实验内容及要求
1、8253定时实验
（1）实验内容
用分频芯片74LS393的输出定时周期为1S，使指示灯在此期间半亮半暗。
（2）连线图如图4-3
提示：
确定8253适合定时的工作方式，选取合适的时钟频率输入Ti，写入8253方式控制字和计数初值，启动减1计数器开始计数，观察实验现象。
难点：
计数初值的确定，即Ti的选择。
（3）编写程序（要求有详细注释）
（4）实验现象及结论
2、8253计数实验
（1）实验内容
利用微动开关产生计数脉冲，采用8253的计数方式对其计数，理解8253各种工作方式的特性。
（2）硬件连线图
硬件连线参考图4-4。
提示：
确定8253适合定时的工作方式，确定计数初值，写入8253方式控制字和计数初值，启动减1计数器开始计数，观察实验现象。
难点：
计数初值的确定（尽量较小的）。
（3）编写程序（要求有详细注释）
（4）实验现象及结论
实验五串行接口8251应用
一、实验目的
1．了解串行通讯的一般原理和8251A的工作原理。
2．掌握8251A编程方法。
，
二、实验内容
1．硬件线路原理图如图4-5。
（1）TxC和RxC分别为8251A的发送时钟和接收时钟，由片外8253的OUT1提供。
（2）8251片选信号8251CS接译码输出3F8H~3FFH（系统上已连接）。
（3）CTS端必须接低电平（已接好），8251A才可向外发送数据，其它回答信号RTS、DTR、DSR不用。
（4）RxRDY、TxRDY为允许接收和允许发送信号，由于在本系统中使用查询方式进行通讯，这两个信号线不用，中断方式时，这两个信号分别作发送行接收时的中断申请信号。
2．编程提示
用查询方式进行接收和发送，本实验程序是串行发送程序，要完成本实验，需要2台实验系统。
其中1#为串行发送，2#为串行接书。
在1#机键盘上敲入的字符显示在2#的显示器上。
本系统上装有一片8251芯片和标准RS—232C接口连好，对8251芯片的初始化程序在监控软件中已做好，可以直接进行对串行口状态查询。
三、实验步骤
1．准备2台实验机，确定1号机为发送，2号机为接收。
2．1号机和2号机的RXD、TXD交叉相连，且两机共地。
3．先运行2号机，2号机处于命令提示符“P．”，即进入等待接收状态，显示器显示8251-2。
4．再运行1号机，1号机处于命令提示符“P．”状态下，即可进入串行发送状态。
显示器显示8251-1。
5．在1号机键盘上按动数字键，在2号机的显示器上应显示对应数字键值。
当1号机上按“MON”键时，1号机显示好good。
四、运行程序
观察实验现象，写出实验报告。
实验六D/A转换实验
一、实验目的
掌握数/模转换的基本原理及DAC0832芯片的使用方法。
二、实验内容
利用DAC0832芯片输出方波、锯齿波、梯形波、三角波等波形，编写相应程序。
提示：
（1）首先须由CS片选信号确定DAC寄存器的端口地址，然后锁存一个数据通过0832输出，典型程序如下：
MOVDX,DAPORT;0832口地址
MOVAL,DATA;输出数据到0832
OUTDX,AL
（2）产生波形信号的周期由延时常数确定。
三、实验原理图
硬件原理图如图4-6。
四、编写实验程序
五、运行程序
观察实验现象，写出实验报告。
图4-6DAC0832原理图
实验七A/D转换实验
（一）
一、实验目的
掌握模/数转换的基本原理及ADC0809芯片的使用方法。
二、实验内容
1、利用ADC0809芯片，采集模拟量，将其转换成对应的数字量。
要求采用延时等待方法实现数据传送，编写相应程序。
2、利用ADC0809芯片，采集模拟量，将其转换成对应的数字量。
要求采用查询式控制数据传送，编写相应程序。
要求：
根据两种实现方法的不同，设计相应的电路并编写程序。
提示：
（1）ADC0809的START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号，实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始A／D采样转换，其输入控制信号为CS和WR，故启动A/D转换只须如下两条指令：
MOVDX,ADPORT;ACD0809端地址
OUTDX,AL;发CS和WR信号并送通道地址
（2）延时等待（或查询成功）后，使用下述指令读取A／D转换结果。
MOVDX,ADPORT
INAL,DX
三、实验原理图
硬件原理图如图4-7所示。
图4-7ADC0809原理图
四、编写实验程序
五、运行程序
观察实验现象，写出实验报告。
实验八A/D转换实验
（二）
一、实验目的
掌握模/数转换的基本原理，进一步掌握ADC0809芯片的使用方法。
二、实验内容
利用ADC0809芯片，采集模拟量，将其转换成对应的数字量。
要求采用中断式控制数据传送，设计电路并编写相应程序。
三、实验要求
根据要求，设计硬件电路连接，绘制软件流程框图并编写相应的程序，实验调试，写出实验报告。
升级会员 