微机接口技术实验指导书.docx
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微机接口技术实验指导书
目录
第一部分：
系统介绍2
一、系统特点2
二、系统概述2
三、系统资源分配3
第二部分：
系统原理与使用4
一、硬件介绍4
（一）、整机介绍4
（二）、硬件资源5
（三）、整机测试5
（四）、单元电路原理及测试6
二、软件使用18
（一）、DOS版软件使用18
（二）、WINDOWS版软件使用23
第三部分：
基本实验35
实验一简单I/O口扩展实验35
实验二存储器读写实验37
实验三8255并行口实验38
实验四8253定时器/计数器接口实验39
实验五A/D实验41
实验六D/A实验42
实验七8250串口实验44
实验八8279显示器接口实验45
实验九8279键盘扩展实验47
实验十8259中断控制器实验49
实验十一DMA实验51
实验十二LCD显示实验52
实验十三用户CPLD译码实验53
第四部分：
扩展接口模块使用说明55
第一部分：
系统介绍
一、系统特点
HG2054型微机原理系统是重庆理念教学仪器仪表有限公司根据广大学者和许多高等院校实验需求，结合电子发展情况而研制的具有开发、应用、实验相结合的高科技实验设备。
旨在尽快提高我国电子科技发展水平，提高实验者的动手能力、分析解决问题能力。
系统具有以下特点：
1、系统采用了模块化设计，实验系统功能齐全，涵盖了微机教学实验课程的大部分内容。
2、系统采用开放式结构设计，通过两组相对独立的总线最多可同时扩展2块应用实验板，用户可根据需要购置相应实验板，降低了成本，提高了灵活性，便于升级换代。
3、配有两块可编程器件EPM7064，一块被系统占用。
另一块供用户实验用。
两块器件皆可通过JTAG接口在线编程。
使用十分方便。
4、灵活的电源接口：
配有PC机电源插座，可由PC提供电源。
另外还配有外接开关电源，提供所需的+5V，±12V，其输入为220V的交流电。
5、系统配有系统调试软件，系统调试软件分联机版和单机版，联机版又分DOS版和WINDOWS版两种，均为中文多窗口界面。
调试程序时可以同时打开寄存器窗口、内存窗口、变量窗口、波形显示窗口等等，极大地方便了用户的程序调试。
该软件集源程序编辑、编译、链接、调试与一体，每项功能均为汉字下拉菜单，简明易学。
经常使用的功能均备有热键，这样可以提高程序的调试效率。
部分产品仅提供WINDOWS版。
6、系统功能齐全，可扩展性强。
本实验系统不仅完全能满足教学大纲规定的基本接口芯片实验，其灵活性和可扩展性（数据总线、地址总线、控制总线为用户开放）亦能轻松满足其课程设计、毕业设计使用等。
二、系统概述
1、微处理器：
8086
2、时钟频率：
6MHz
3、可提供的对8086的基本实验
为了提高微机教学实验质量，提高实验效率，减轻主讲教师和实验教师的劳动强度，在该系统的实验板上，除微处理器、程序存储器、数据存储器外，还扩展了8255并行接口、8250串行控制器、8279键盘、显示控制器、8253可编程定时器、A/D、D/A转换、单脉冲、各种频率的脉冲发生器、输入、输出电路等模块，各部分电路既相互独立、又可灵活组合，能满足各类学校，不同层次微机实验与培训要求。
能够完成《微机原理与接口》课程教学大纲中所规定的所有实验，并增加了CPLD地址译码实验，主要包括：
1）简单I/O扩展实验
2）存储器扩展实验
3）CPLD地址译码实验
4）8255可编程并口实验
5）8255LED数码管显示实验
6）8255键盘实验
7）8253定时/计数器实验
8）A/D0809实验
9）D/A0832实验
10）8250可编程串口实验
11）8279显示器接口实验
12）8279键盘扩展实验
13）8259可编程中断控制器实验
14）8237DMA控制器实验
三、系统资源分配
本系统采用可编程逻辑器件（CPLD）EPM7032/ATF1502做地址的译码工作，可通过芯片的JTAG接口与PC机相连，对芯片进行编程。
此单元也分两部分：
一部分为系统CPLD，完成系统器件如监控程序存储器、用户程序存储器、数据存储器、系统显示控制器、系统串行通讯控制器等的地址译码功能，同时也由部分地址单元经译码后输出（插孔CS0---CS6）给用户使用，他们的地址固定，用户不可改变。
具体的对应关系见表1-2。
另一部分为用户CPLD，它完全对用户开放，用户可在一定的地址范围内，进行译码，输出为插孔CS0--LCS7，用户可用的地址范围如下所示：
注意：
用户的地址不能与系统相冲突，否则将导致错误。
●地址分配
6264系统RAM，地址范围0～03FFF，奇地址有效
6264系统RAM，地址范围0～03FFF，偶地址有效
2764系统ROM，地址范围FFFFF～FC000，奇地址有效
27256系统ROM，地址范围FFFFF～FC000，偶地址有效
CS0片选信号，地址04A0～04AF偶地址有效
CS1片选信号，地址04B0～04BF偶地址有效
CS2片选信号，地址04C0～04CF偶地址有效
CS3片选信号，地址04D0～04DF偶地址有效
CS4片选信号，地址04E0～04EF偶地址有效
CS5片选信号，地址04F0～04FF偶地址有效
CS6片选信号，地址F000～FFFF偶地址有效
8250片选地址：
0480～048F，偶地址有效
8279片选地址：
0490～049F，偶地址有效
●硬件实验说明
所有实验程序的起始地址为01100H，CS=0100H，IP=0100H，代码段、数据段、堆栈段在同一个64K的地址空间中。
第二部分：
系统原理与使用
一、硬件介绍
（一）、整机介绍
1、HG2054型微机原理系统结构
HG2054型微机原理系统由电源、系统板、可扩展的实验模板、微机串口通讯线、JTAG通讯线及通用连接线组成。
系统板的结构简图见下图。
2、近年来，随着超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片的发展日新月异。
台式计算机CPU中，INTEL公司80X86系列一统天下，而8086是该系列中最基础的产品；单片机系统中，INTEL8051、80C196系列是应用最广泛发展最成熟的型号。
它们与一些必要的扩展电路与通道接口结合起来构成的各种计算机系统，正广泛应用于国民经济的各种领域，特别在实时控制、自动测试、工业控制、数据采集、智能仪表、计算机终端、遥测通信、家用电器等领域的应用更加突出。
为了适应科技发展的需要，很多学校在研究生、本科生、大专生、中专生、职高生等不同层次上开设《微机原理与应用技术（8086）》，《单片机应用技术（INTEL8051、80C196）》等课程。
在职技术人员由于工作需要，也迫切需要掌握INTEL8086、8051、80C196等开发应用技术。
为此，我们在HG2054-8086-I、Ⅱ型的基础上开发成功HG2054-Ⅲ型8086微机教学培训系统（以下简称教学系统），它吸取了HG2054-I、Ⅱ型的优点，并结合时代潮流适当增加了一些电子技术的最新发展内容，例如：
复杂可编程逻辑器件（CPLD）、液晶显示屏（LCD）等。
该系统采用开放接口，并配有丰富的软硬件资源，可以形象生动地向学生展示8086及其相关接口的工作原理，其应用领域重点面向教学培训，同时也可作为8086的开发系统使用。
采用该系统能大大提高教学质量，减轻任课教师与实验辅导人员的劳动强度。
（二）、硬件资源
●微处理器模块：
8086CPU及其相关电路。
●存储器：
随机存储器RAM40K字节，EPROM40K字节。
●CPLD译码电路：
包括系统译码CPLD和用户CPLD两部分，采用ALTERA公司速度最快的高集成度可编程逻辑器件EPM7032SLC44-10。
●可编程并行接口：
采用8255A芯片。
●串行接口：
采用8250芯片，用作与主机通讯或供用户编程实验。
●8279键盘、显示控制器：
六位LED数码显示，LED和键盘可扩展。
●A/D转换电路：
采用ADC0809，8位8通道逐次比较AD转换器，典型转换时间100us。
●D/A转换电路：
采用DAC0832，8位微处理器兼容D/A。
●8253可编程定时/计数器
●8259可编程中断控制器
●8237DMA控制电路
●脉冲产生电路：
采用74LS161计数器，输出5路时钟信号。
●简单I/O口扩展电路：
缓冲驱动器74LS244和输出锁存器74LS273。
●开关量输入输出电路：
8位逻辑电平输入开关，8位LED显示电路。
●一路可调模拟量（电位器）（0--5V）
●单脉冲发生器电路：
可产生正、负脉冲。
●独立开关电源：
～220V供电，+5V，±12V输出。
●独立的LED数码显示、LCD显示电路。
●独立的4X6键盘电路。
（三）、整机测试
当系统上电后，数码管显示，TX发光二极管闪烁，若不能与上位机（PC）连接则大约3秒后数码管显示P_，若与上位机建立连接则显示C_。
此时系统监控单元（27C64、27C256）、通讯单元（8250、MAX232）、显示单元（8279，75451，74LS244）、系统总线、系统CPLD正常。
若异常则按以下步骤进行排除：
1、按复位按扭使系统复位，测试各芯片是否复位；
2、断电检查8086及上述单元电路芯片是否正确且接触良好；
3、上电用示波器观察芯片片选及数据总线信号是否正常。
4、若复位后TX发光二极管闪烁数码管显示不正常，则显示单元有问题，检查8279相关电路；若复位后数码管显示正常，TX发光二极管不闪烁，则检查8250晶振信号，及其相关电路；
5、与上位机联机时，RX发光二极管应有闪烁，无闪烁可换一串口线。
若故障还没能排除请与我们联系。
（四）、单元电路原理及测试
1、单脉冲发生器电路
（1）、电路原理
该电路由一个按扭，1片74LS132组成，具有消颤功能，正反相脉冲，相应输出插孔P+、P-。
原理图如下：
（2）、电路测试
常态P+为高电平，P-为低电平；按键按下时P+为低电平，P-为高电平。
若异常可更换74LS132。
2、脉冲产生电路
（1）、电路原理
该电路由１片74LS161、１片74LS04、１片74LS132组成。
CLK0是6MHz，输出时钟为该CLK0的2分频（CLK1），4分频（CLK2），８分频（CLK3），１６分频（CLK4），相应的输出插孔为CLK0—CLK4。
（2）、电路测试
电路正常时，可通过示波器观察波形。
若CLK0有波形而其它插孔无波形，更换74LS161；若都无波形，74LS04、74LS132或6M晶振有问题。
3、开关量输入输出电路
（1）、电路原理
开关量输入电路由8只开关组成，每只开关有两个位置H和L，一个位置代表高电平，一个位置代表低电平。
对应的插孔是：
K1～K8。
开关量输出电路由8只LED组成，对应的插孔分别为LED1～LED8，当对应的插孔接低电平时LED点亮。
原理图如下：
（2）、电路测试
开关量输入电路可通过万用表测其插座电压的方法测试，即开关的两种状态分别为低电平和高电平；开关量输出电路可通过在其插孔上接低电平的方法测试，当某插孔接低电平时相应二极管发光。
4、简单I/O口扩展电路
（1）、电路原理
输入缓冲电路由74LS244组成，输出锁存电路由上升沿锁存器74LS273组成。
74LS244是一个扩展输入口，74LS273是一个扩展输出口，同时它们都是单向驱动器，以减轻总线的负担。
74LS244的输入信号由插孔IN0～IN7输入，插孔CS244是其选通信号，其它信号线已接好；74LS273的输出信号由插孔O0～O7输出，插孔CS273是其选通信号，其它信号线已接好。
其原理图如下：
（2）、电路测试
当74LS244的1、19脚接低电平时，IN0～IN7与DD0～DD7对应引脚电平一致；当74LS273的11脚接低电平再松开（给11脚一上升沿）后，O0～O7与DD0～DD7对应引脚电平一致。
或用简单I/O口扩展实验测试：
程序执行完读开关量后，74LS244的IN0～IN7与DD0～DD7对应引脚电平一致；程序执行完输出开关量后，74LS273的O0～O7与DD0～DD7对应引脚电平一致。
5、CPLD译码电路
（1）、电路原理
该电路由两片EPM7032、一个IDC10的JTAG插座、两SIP3跳线座组成。
其中IC40为系统CPLD，IC9为用户CPLD，它们共用一下载插座，可通过跳线选择，当两跳线都短路在SYS侧时，下载目标为系统CPLD，当两跳线短路在USER侧时下载目标用户CPLD。
LCS0～LCS7为用户CPLD输出。
用户不得对系统CPLD编程。
该电路的原理图如下：
（2）、电路测试
通过CPLD地址译码实验
6、8279键盘、显示电路
（1）、电路原理
8279显示电路由6位共阴极数码管显示，74LS244段驱动器，75451位驱动器，74LS138键盘译码电路。
8279的数据口，地址，读写线，复位，时钟，片选都已经接好，键盘行列扫描线均有插孔输出。
键盘行扫描线插孔号为KA0～KA3；列回复线插孔号为RL0～RL7；8279还引出CTRL、SHIFT插孔。
原理图如下：
（2）、电路测试
六位数码管电路的测试：
除去数码管右侧的所有跳线，系统加电，用导线将插孔数码管的输入LED1接低电平（GND），再将插孔LED-A，LED-B，LED-C，LED-D，LED-E，LED-F，LED-G，LED-DP依次接高电平（VCC），则数码管SLED1的相应段应点亮，如果所有的段都不亮，则检查相应的芯片75451，如果个别段不亮，则检查该段的连线、及数码管是否损坏。
用同样的方法依次检查其它数码管。
8279显示、键盘控制芯片电路的测试：
将数码管右边的所有跳线短接，复位系统，应能正常显示。
否则检查8279芯片、74LS244芯片、74LS138芯片是否正常。
7、8250串行接口电路
（1）、电路原理
该电路由一片8250，一片MAX232组成，该电路所有信号线均已接好。
原理图如下：
（2）、电路测试
见整机测试
8、8255并行接口电路
（1）、电路原理
该电路由１片8255组成，8255的数据口，地址，读写线，复位控制线均已接好，片选输入端插孔为8255CS,A、B、C三端口的插孔分别为：
PA0～PA7,PB0～PB7,PC0～PC7.电路原理图如下：
（2）、电路测试
检查复位信号，通过8255并行口实验，程序全速运行，观察片选、读、写、总线信号是否正常。
9、8237DMA传输电路
（1）、电路原理
该电路由一片8237、一片74LS245、一片74LS373、一片74LS244组成，DRQ0，DRQ1是DMA请求插孔，DACK0、DACK1是DMA响应信号插孔。
SN74LS373提供DMA期间高8位地址的锁存，低8位地址由端口A0～A7输出。
74LS245提供高8位存储器的访问通道。
DMA0～DMA3是CPU对8237内部寄存器访问的通路。
原理图如下：
（2）、电路测试
检查复位信号，通过DMA实验，程序全速运行，观察片选、读、写、总线信号是否正常。
10、A/D、D/A电路
（1）、电路原理
八路八位A/D实验电路由一片ADC0809，一片74LS04，一片74LS32组成，该电路中，ADIN0—ADIN7是ADC0809的模拟量输入插孔，CS0809是0809的AD启动和片选的输入插孔，EOC是0809转换结束标志，高电平表示转换结束。
齐纳二极管LM336-5提供5V的参考电压，ADC0809的参考电压，数据总线输出，通道控制线均已接好，；八位双缓冲D/A实验电路由一片DAC0832。
一片74LS00，一片74LS04，一片LM324组成，该电路中除DAC0832的片选未接好外，其他信号均已接好，片选插孔标号CS0832。
输出插孔标号DAOUT。
该电路为非偏移二进制D/A转换电路，通过调节RANG.ADJ，可调节D/A转换器的满偏值，调节ZERO.ADJ，可调节D/A转换器的零偏值。
（2）、电路测试
检查复位信号，通过A/D、D/A实验，程序全速运行，观察片选、读、写、总线信号是否正常。
11、8253定时器/计数器电路
（1）、电路原理
该电路由１片8253组成，8253的片选输入端插孔CS8253，数据口，地址，读写线均已接好，T0、T1、T2时钟输入分别为8252CLK0、8253CLK1、8253CLK2。
定时器输出,GATE控制孔对应如下：
OUT0、GATE0、OUT1、GATE1、OUT2、GATE2。
原理图如下：
注：
GATE信号无输入时为高电平
（2）、电路测试
检查复位信号，通过8253定时器/计数器接口实验，程序全速运行，观察片选、读、
写、总线信号是否正常。
12、8259中断控制电路
（1）、电路原理
CS8259是8259芯片的片选插孔，IR0～IR7是8259的中断申请输入插孔。
DDBUS是系统8位数据总线。
INT插孔是8259向8086CPU的中断申请线，INTA是8086的中断应答信号.
（2）、电路测试
检查复位信号，通过8259中断控制器实验，程序全速运行，观察片选、读、写、总线信号是否正常。
13、存储器电路
（1）、电路原理
该电路由一片27C64、一片27C256、两片6264组成，27C64提供监控程序高8位，27C256提供监控程序低8位，一片6264提供用户程序及数据存储高8位，另一片6264提供用户程序及数据存储低8位。
ABUS表示地址总线，DBUS是数据总线。
D0～D7是数据总线低八位，D8～D15是数据总线高八位。
其他控制总线如：
MEMR，MEMW和片选线均已接好。
在8086系统中，存储器分成两部分，高位地址部分（奇字节）和低位地址部分（偶字节）。
当A0=1时，片选信号选中奇字节；当A0=0时，选中偶字节。
原理图如下：
（2）、电路测试
系统正常显示则2764、27256、74LS373没问题，用户程序可正常运行则6264、62256没问题。
检查复位信号，通过存储器读写实验，程序全速运行，观察片选、读、写、总线信号是否正常。
14、六位LED数码管驱动显示电路
（1）、电路原理
该电路由六位LED数码管、位驱动电路、段输入电路组成，数码管采用动态扫描的方式显示。
具体见原理图，图中用75251作数码管的位驱动。
跳线开关用于选择数码管的显示源，可外接，也可选择8279芯片。
（2）、电路测试：
去除短路线，系统加电，将插孔LED-1与GND短接，用电源的VCC端依次碰触插孔LED-A-----LED-DP,观察最左边的数码管的显示段依次发亮，则可断定此位数码管显示正
常，否则检查芯片75451、及连线。
依次检查其他各位数码管电路。
15、LCD显示电路
LCD电路采用模块化的OCMJ8X2点阵液晶模块,其接口为8路数据信号和两路控制信
号，全部通过实验箱插孔引出。
1、OCMJ2×8液晶模块介绍及使用说明
OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB231216*16点阵国标一级简体汉字和ASCII8*8（半高）及8*16（全高）点阵英文字库，用户输入区位码或ASCII码即可实
现文本显示。
OCMJ中文模块系列液晶显示器也可用作一般的点阵图形显示器之用。
提供有位点阵和字节点阵两种图形显示功能，用户可在指定的屏幕位置上以点为单位或以字节为单位进行图形显示。
完全兼容一般的点阵模块。
OCMJ中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、ASCII码、点阵图形和变化曲线的同屏显示，并可通过字节点阵图形方式造字。
本系列模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。
一改传统的使用大量的设置命令进行初始化的方法，OCMJ中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的，实现了“即插即用”。
同时保留了一条专用的复位线供用户选择使用，可对工作中的模块进行软件或硬件强制复位。
规划整齐的10个用户接口命令代码，非常容易记忆。
标准用户硬件接口采用REQ/BUSY握手协议，简单可靠。
引脚
名称
方向
说明
引脚
名称
方向
说明
1
VLED+
I
背光源正极（LED+5V）
8
DB1
I
数据1
2
VLED-
I
背光源负极（LED-0V）
9
DB2
I
数据2
3
VSS
I
地
10
DB3
I
数据3
4
VDD
I
（+5V）
11
DB4
I
数据4
5
REQ
I
请求信号，高电平有效
12
DB5
I
数据5
6
BUSY
O
应答信号=1：
已收到数据并正在处理中
=0：
模块空闲，可接收数据
13
DB6
I
数据6
7
DB0
I
数据0
14
DB7
I
数据7
硬件接口
接口协议为请求/应答（REQ/BUSY）握手方式。
应答BUSY高电平（BUSY=1）表示OCMJ忙于内部处理，不能接收用户命令；BUSY低电平（BUSY=0）表示OCMJ空闲，等待接收用户命令。
发送命令到OCMJ可在BUSY=0后的任意时刻开始，先把用户命令的当前字节放到数据线上，接着发高电平REQ信号（REQ=1）通知OCMJ请求处理当前数据线上的命令或数据。
OCMJ模块在收到外部的REQ高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据，同时将应答线BUSY变为高电平，表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理，此时，用户对模块的写操作已经完成，用户可以撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作，也可不断地查询应答线BUSY是否为低（BUSY=0？
），如果BUSY=0，表明模块对用户的写操作已经执行完毕。
可以再送下一个数据。
如向模块发出一个完整的显示汉字的命令，包括坐标及汉字代码在内共需5个字节，模块在接收到最后一个字节后才开始执行整个命令的内部操作，因此，最后一个字节的应答BUSY高电平（BUSY=1）持续时间较长，具体的时序图和时间参数说明查阅相关手册。
用户命令
用户通过用户命令调用OCMJ系列液晶显示器的各种功能。
命令分为操作码及操作数两部分，操作数为十六进制。
共分为3类10条。
分别是：
一）、字符显示命令：
1、显示国标汉字；2、显示8X8ASCII字符；3、显示8X16ASCII字符；
二）、图形显示命令：
4、显示位点阵；5、显示字节点阵；
三）、屏幕控制命令：
6、清屏；7、上移；8、下移；9、左移；10、右移；
（以下所示取值范围分别为：
2X8、4X8、5X10的取值范围）
1）显示国标汉字
命令格式：
F0XXYYQQWW
该命令为5字节命令（最大执行时间为1.2毫秒，Ts2=1.2mS），其中
XX：
为以汉字为单位的屏幕行坐标值，取值范围00到07、02到09、00到09
YY：
为以汉字为单位的屏幕列坐标值，取值范围00到01、00到03、00到04
QQW
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