微机原理与接口技术实验指导16学时.docx

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微机原理与接口技术实验指导16学时

《微机原理与接口技术》

实验讲义

（第四版）

编写：

微机原理课程组

单位：

信息工程学院

时间：

2011年9月

第一章  系统概述

引言本《实验指导书》适用于DJ系列8086/88微机实验开发系统，本书就DJ-598K实验开发系统的8086部分作详细介绍，其它机型均可参考。

在使用DJ系列单片机、微机实验开发系统之前，请务必先阅读本章内容,以便对实验系统的硬件结构、硬件信息有个全面了解，对后面实验有必不可少的帮助。

1.1系统主要特点

1、598K是集51、96、8088（以下简称88）三大系列CPU于一体的三合一实验系统。

内置5196仿真器和8086实验系统。

该系统以8086实验系统作为基板，自成一体，可单独作为8086微机原理和接口实验使用，也可分别叠插51或96CPU卡，构成51/96单片机实验开发系统，598K系统结构紧凑，资源充分共享，无总线开关切换，自动识别CPU的类型。

2、8086实验系统采用主频为14.7MHZ的8088CPU为CPU，并以最小工作方式构成系统。

3、配有二片61C256静态RAM构成系统的64K基本内存，存放用户程序/数据，地址范围为00000H-0FFFFH，其中00000H-00FFFH监控占用。

配有二片W27C512EEPROM（64K），EP1存放监控程序，地址范围F0000H－FFFFFH；EP2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。

4、自带键盘、显示器，能独立运行，为实验程序调试带来方便。

5、配备Windows/XP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。

6、提供标准RS232异步通讯口，以连接IBM-PC机。

7、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。

8、配备键盘、数码显示、发光二极管显示、开关量、LED16×16、LCD12864、温度压力、步进电机、直流电机、扬声器等输入输出设备。

9、带有脉冲发生器、计数器电路、单脉冲发生器等常用电路。

10、可以单步、断点、全速调试各实验程序。

11、内置稳压电源，为实验提供+5V/3A、±l2V/0.5A直流稳压电源。

12、使用环境：

环境温度0～+40℃，无明显潮湿，无明显振动碰撞。

1.2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：

⑴存贮器地址分配

⑵I/O地址分配

（一）：

I/O地址分配

（二）：

监控占用00004H-0000FH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。

F0000H－FFFFFH监控程序区系统占用。

1.3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：

⑴主机板+PC机

⑵主机板

二种配置的使用特点如下：

配置一：

主机板和PC机通过RS232串行口相连。

这种配置形式可以充分利用PC机的软硬件资源，实现源程序的编辑、汇编和链接和调试。

实验程序源文件（·ASM）在随机光盘598K8ASM文件夹，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PC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。

第二章8086K实验系统与PC机联机操作

5.1　DJ-8086k软件概述

⑴　该软件适用于DJ-8086K、DJ-8086KP、DJ-598K等实验仪。

⑵　该软件运行环境：

该软件适宜在安装Windows98/2000/XP操作系统的PC机上运行。

5.2　DJ-8086k软件安装

运行随机光盘上“DJ-8086k.EXE”安装文件，根据提示完成软件安装，然后双击桌面上‘DJ-8086k’快捷图标，即可运行DJ-8086k软件。

5.3　DJ-8086k软件启动和联机

5.3.1启动和联机

双击桌面上‘DJ-8086k’快捷图标，即可运行DJ-8086k软件，屏幕显示DJ-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，然后点击‘打开端口’，状态设定后，系统会自动检测连接。

如果此时确定端口正确，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DJ-8086k软件，重新运行，故障即可排除。

5.3.2　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正确；　

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，可到本公司网站下载，网址：

WWW．QD-DJ．CN。

对于第⑶种错误，重复5.3.1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态，否则说明实验系统不正常，应送当地销售部门或返厂维修。

如PC机工作失常也会引起联机失败,可关闭DJ-8086k软件，重新运行或调换PC机试一下。

5.4　DJ-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。

5.5　菜单栏和工具栏命令简介

工具栏使用：

只要移动鼠标，指向工具栏中选定的图标，即会提示该图标所执行的命令。

5.5.1  文件菜单栏

● 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，此时可在此窗口编辑、输入源程序。

●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。

●    关闭

单击菜单栏“文件”下的“关闭”即可关闭源程序编辑窗口。

●    保存

单击菜单栏“文件”下的“保存”或按CTRL+S，即可保存文件。

●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。

● 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。

●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DJ-8086k软件调试环境。

 5.5.2  编辑菜单栏

 剪贴CTRL+X

删除程序中选定的正文，同时将它复制到剪贴板中

复制CTRL+C

保留选定的正文，同时将它复制到剪贴板中

粘贴CTRL|+V

将剪贴板中内容复制在光标处

删除DEL

删除选中的正文

全选CTRL+A

选中源程序编辑窗口中所有的正文

ALT+BackSpace

可恢复上几次误操作

 5.5.3　调试菜单栏

●    编译装载F9

打开源文件，依次单击：

调试”\“编译装载F9”或工具栏上的编译装载图标，状态栏会提示正在编译、编译成功、正在装载数据、装载数据结束，几秒钟后便会弹出‘源文件调试窗口’，如编译出错，会提示错误信息，待修改源文件正确后，重新编译装载即可。

●    连续运行

单击菜单栏“调试”下的“连续运行”或单击工具栏的连续运行图标，即全速连续运行程序。

●    程序单步

单击菜单栏“调试”下的“程序单步”或单击工具栏的程序单步图标，即可单步运行程序。

●    重新连接

可单击菜单栏中“重新连接“，也可单击工具栏的”重新连接“图标，即可重新连接上下位机。

●    复位

菜单栏中“复位”无效，可单击工具栏的“复位”图标，即可复位软件，寄存器置初值，指令指针返回到程序首地址。

5.5.4 设置　

●　单击“设置”下的“通讯口设置”或工具栏上的“通讯口设置”即可打开“通讯设置”对话框，在此可设置端口。

5.5.5窗口

 在此菜单可设置窗口的排列顺序，可打开相应的工作窗口。

具体详见中文菜单。

实验1二进制多位加法运算

一、实验目的

1、熟悉实验系统键盘显示的使用。

2、掌握使用加法类运算指令编程及调试方法。

3、掌握加法类指令对状态标志位的影响。

二、实验内容

计算X＋Y＋Z＝？

（X、Y、Z为16位二制数）

三、编程指南

由于本实验是三个十六位二制数相加运算，因此，当X＋Y时要考虑用ADC指令，把进位C加到结果的高16位中，当（X＋Y）＋Z时，再把进位C加到结果的高16位中，本实验设定三个加数0FFFFH，计算结果应为2FFFDH。

四、实验步骤 

联机模式：

（1）在PC机和实验系统联机状态下，运行该实验程序，可用鼠标左键单击菜单栏“文件”或工具栏“打开图标”，弹出“打开文件”的对话框，然后打开598k8Asm文件夹，点击S1.ASM文件，单击“确定”即可装入源文件，再单击工具栏中编译装载，即可完成源文件自动编译、装载目标代码功能，再单击“调试”中“连续运行”或工具图标运行，即开始运行程序。

（2）运算结果保留在内存4100H～4102H单元中，点击DJ-8086K软件中存贮器RAM窗口，输入RAM的起始地址4100、4101、4102，单元内容应为FD、FF、02。

脱机模式：

⑴在P.态下，按SCAL键，输入2CA0，按EXEC键。

⑵复位RST键，运算结果保留在内存4100H～4102H单元中，共内容分别为：

FD、FF、02，低位在前，高位在后，具体操作方法：

输入键[4100]→[ME]→[NX]→[NX]。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五、实验程序清单

CODESEGMENT;S1.ASM-->BINADD

ASSUMECS:

CODE

ORG2CA0H;thisisaprogramofadd

START:

CLC

MOVSI,4000H;resultin[4100]

MOV[SI],0ffffH

MOV[SI+2],0ffffH

MOV[SI+4],0ffffH

MOVAX,0000H

MOV[SI+102H],AX

MOVAX,[SI]

ADDAX,[SI+2]

ADC[SI+102H],0000

ADDAX,[SI+4]

MOV[SI+100H],AX

ADC[SI+102H],0000

JMP$

CODEENDS

ENDSTART

六、思考题

1试编程实现四个十六位二进制数的加法运算，结果存在相同位置。

2试实现X+Y-Z=?

的程序，结果存在相同位置。

实验2求最大值和最小值

一、实验目的

1、学习子程序的定义和调用方法。

2、掌握子程序设计、调试。

二、实验内容

对内存中给定的几个无符号字节数，求其最大值和最小值并在数码管上显示。

三、实验程序框图

四、实验步骤 

联机模式：

（1）在内存4000H～4007H中写入任意八个字节的数，按下MON键，返回P状态。

（2）在PC机和实验系统联机状态下，运行该实验程序，可用鼠标左键单击菜单栏“文件”或工具栏“打开图标”，弹出“打开文件”的对话框，然后打开598K8ASM文件夹，点击S7.ASM文件，单击“确定”即可装入源文件，再单击工具栏中编译装载，即可完成源文件自动编译、装载目标代码功能，再单击“调试”中“连续运行”或工具图标运行，即开始运行程序。

　（3）数码管显示为：

“XX——XX”，最左两位为最大值，最右两位为最小值。

脱机模式：

1、在P.态下，按SCAL键，然后在内存4000H～4007H中写入任意八个字节的数，按下MON键，返回P状态。

2、在P.态下，输入2E70，按EXEC键。

3、数码管显示为：

“XX——XX”，最左两位为最大值，最右两位为最小值。

五、实验程序清单

CODESEGMENT;S7.ASM,LOOKFORMAX&MIN

ASSUMECS:

CODE

ORG2E70H;INPUTDATA4000H--4007H

START:

JMPSTART0

PAEQU0FF20H;字位口

PBEQU0FF21H;字形口

PCEQU0FF22H;键入口

BUFDB?

?

?

?

?

?

data1:

db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h

db86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH

START0:

MOVSI,4000H

MOVCX,0008H

CALLMAXMIN

CALLBUF1

CON1:

CALLDISP

JMPCON1

MAXMIN:

JCXZEXIT

PUSHSI

PUSHCX

PUSHBX

MOVBH,[SI]

MOVBL,BH

CON2:

LODSB

CMPAL,BH

JNAX1

MOVBH,AL

JMPX2

X1:

CMPAL,BL

JNBX2

MOVBL,AL

X2:

LOOPCON2

MOVAX,BX

POPBX

POPCX

POPSI

EXIT:

RET

DISP:

MOVAL,0FFH;00H

MOVDX,PA

OUTDX,AL

MOVCL,0DFH;显示子程序,5ms

MOVBX,OFFSETBUF

DIS1:

MOVAL,[BX]

MOVAH,00H

PUSHBX

MOVBX,OFFSETDATA1

ADDBX,AX

MOVAL,[BX]

POPBX

MOVDX,PB

OUTDX,AL

MOVAL,CL

MOVDX,PA

OUTDX,AL

PUSHCX

DIS2:

MOVCX,00A0H

LOOP$

POPCX

CMPCL,0FEH;01H

JZLX1

MOVAL,0FFH;00H

MOVDX,PA

OUTDX,AL

INCBX

RORCL,1;SHRCL,1

JMPDIS1

LX1:

MOVAL,0FFH

MOVDX,PB

OUTDX,AL

RET

BUF1:

MOVBH,AH

CALLZH

MOVBUF+5,AL

MOVBUF+4,AH

MOVAL,BH

CALLZH

MOVBUF,AH

MOVBUF+1,AL

MOVBUF+2,17H

MOVBUF+3,17H

RET

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

ZH:

MOVBL,AL

MOVCL,4

ROLAL,CL

ANDAL,0FH

MOVAH,AL

MOVAL,BL

ANDAL,0FH

RET

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

CODEENDS

ENDSTART

六、思考题

1将数码管显示改为“左边显示最小值，右边显示最大值”，试编程实现。

2试用JBE/JAE（或JC/JNC）指令改写“求最大最小值子程序”。

数码管显示器内部电路图

实验3　8255A并行口实验

（一）

一、实验目的

1．了解实验箱的组成及实验系统软件的使用。

2．掌握8255A的工作方式、编程原理和与微机的接口方法。

二、实验内容

用8255PA口控制PB口。

三、实验接线图

四、编程指南

⒈　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l：

选通输入/输出方式方式2：

双向选通工作方式

⒉使8255A端口A工作在方式0并作为输入口，读取Kl-K8个开关量，PB口工作在方式0作为输出口。

8255端口地址见第一章表“I/O地址分配

（二）”

五、实验程序框图

六、实验步骤

18255A芯片A口的PA0-PA7依次和开关量输入Kl-K8相连。

28255A芯片B口的PB0-PB7依次接Ll-L8。

3运行实验程序。

七、思考题

1由8255PA口接发光二极管，PB口接开关，该如何编程？

2由8255控制发光二极管顺序循环点亮，即“流水灯”过程，该如何编程？

3利用8255在方式0下工作，令其在PB1和PB2产生如图所示的波形，试编程实现。

（将图中的延时时间单位为ms的地方均改为s）

实验4串行接口和应用

一、实验目的

利用实验机内的8251芯片，实现与PC机通讯。

二、实验内容

（1）利用实验机内的8253芯片的分频作为8251的收发时钟频率。

（2）PC机键盘所按键值（串口调试助手发送）通过RS232串口及8251A后送入8088，然后将所接收键值的ASCII码显示在数码管上（十六进制显示），并将该键值同时回送至PC机显示。

三、实验接线图

图4-1接线图

四、编程指导

（1）8251状态口地址：

03F9H，8251数据口地址：

03F8H；

（2）8253命令口地址：

43H，8253计数器#1口地址：

41H；

（3）8255命令口地址：

0FF23H，键扫口/字位口：

0FF20H，键入口PC：

0FF22H，字形口PB：

0FF21H；

（4）通讯约定：

异步方式，字符8位，一个起始位，一个停止位，波特率因子为16，波特率为9600；

（5）计算T/RXC，收发时钟fc，fc=16*9600=153.6K；

（6）8253分频系数：

1843.2K/153.6K=12。

五、实验步骤

（1）8251单元：

T/RXC→OUT1，TXD→EX-TXD，RXD→EX-RXD，JX20→JX17；

（2）8253单元：

GATE1→+5V，CLK1→1.8432MHZ；

（3）CZ11用户通信口→PC机串口；

（4）按EXEC键运行程序；

（5）运行“串口调试助手”，通过PC键盘输入任意一个字符至发送区，在点击“手动发送”后，在实验箱数码管上显示“XXH”（ASCII码），并在“串口调试助手”接收区能看到由实验箱回送的该字符。

按RST键，返回P.态。

六、实验程序（自己编写）

七、思考题

1实现将“Howareyou!

”字符串通过8251A送至PC机并显示的程序，要求字符串每隔1s输出一次。

2利用实验机内小键盘，每按动一次任一数字键，就把该键值通过8251发送给PC机接收，并在PC机屏幕上显示出该键值。

实验58259单级中断控制器实验

一、实验目的

⒈　掌握8259中断控制器的接口方法。

⒉　掌握8259单级中断控制器的应用编程。

二、实验内容

利用8259实现对外部中断的响应和处理，要求按键以后使发光二极管按照每次加1的方式进行亮灭。

三、实验接线图

四、编程指南

⑴　8259芯片介绍

中断控制器8259A是专为控制优先级中断而设计的芯片。

它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中。

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，并选择优先模式和中断请求方式。

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。

⑵　本实验中使用3号中断源IR3，“

”插孔和IR3相连，中断方式为全嵌套、边沿触发、非级联、普通中断结束，中断类型码根据上表分析，每按一次开关触发一次中断请求。

此时发光二极管按照加1方式亮灭，延时用软件延时的方式。

端口地址见连线图。

五、实验程序框图

IR3中断服务程序：

六、实验步骤

1、按图连好实验线路图。

⑴8259的INT连8088的INTR；⑵8259的INTA连8088的INTA；⑶“

”插孔和8259的3号中断IR3插孔相连，“

”端初始为低电平；⑷8259的CS端接FF80H孔；⑸8255A芯片的PA0-PA7依次和发光二极管L1~L8相连。

2、运行实验程序并观察结果。

七、思考题

1另由开关K1接IR0，K2接IR1，开关K1拨动使发光二极管从左往右循环点亮一遍，开关K2拨动则使发光二极管从右往左循环点亮一遍，最多实现三重中断嵌套，并可回到断点处继续运行。

试编程实现该功能。

2利用8253每1S产生一次中断请求，送8259的IR3，通过该信号控制使得8255PA口连接的发光二极管每秒加1的方式亮灭。

试编程实现该功能。

3利用8253、8259和数码LED显示器构建一个能准确计时的数字时钟，要求能显示时、分、秒。

试编程实现该功能。

（显示电路如下图所示，字型口和字位口端口地址分别为FF21H和FF20H）

实验6定时器/计数器

一、实验目的

⒈　学会8253芯片和微机接口的原理和方法。

⒉.掌握8253定时器/计数器的工作方式和编程原理。

二、实验内容

用8253的0通道工作在方式3，产生方波，其输出作为1通道的输入信号；1通道工作在方式2，产生分频信号。

通过2个发光二极管分别观察OUT0和OUT1的输出信号。

三、实验接线图

四、编程指南

⒈　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。

端口地址为0040H~0043H。

8253的功能用途：

⑴　延时中断⑸　实时时钟

⑵　可编程频率发生器⑹　数字单稳

⑶　事件计数器⑺　复杂的电机控制器

⑷　二进制倍频器

2，8253的六种工作方式：

⑴　方式0：

计数结束中断　⑷　方式3：

方波频率发生