计算机硬件技术基础软件实验讲义新版.docx

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计算机硬件技术基础软件实验讲义新版

第3章指令系统和汇编语言程序设计实验

本章实验主要包括指令系统和汇编语言程序设计两部分。

采用软件模拟调试的方法，目的在于通过这些实验可以使学生巩固所学知识，加深对MCS-51单片机内部结构、指令系统的理解，更进一步掌握汇编语言程序设计的方法和技巧。

3.1实验操作说明

Keil软件调试方式分为：

软件仿真方式和硬件调试两种。

实验一到实验十为软件仿真实验；实验十一到实验十四为硬件仿真实验。

3.1.1软件仿真实验上机操作步骤

1、进入Keil，点击桌面上“KeilμVersion3”图标，进入Keil系统窗口；

2、新建工程：

1）打开“工程”菜单中的新建，在弹出的对话框中，键入自己定义的工程名；

2）在进一步打开的对话框中，选择CPU的类型，为Intel公司的8032AH，确定；

3）存入D:

\keil文件夹中。

3、打开“视图”菜单中的“工程窗口”；

4、在“工程窗口”中，右击“目标1”,为工程设置参数；

1）在弹出的快捷菜单中选择“为目标“目标1”设置选项”；

2）在弹出的对话框中选择“项目”选项卡，设置时钟为“12Mhz”；

3）选择“调试”选项卡，在单选框选择“软件仿真方式”；

4）确定，即完成了“软件仿真方式”的设置。

5、新建文件

1）打开“文件”菜单，选择“新建”；

2）系统打开一个文本窗口，你可在窗口的编辑区输入要调试的汇编语言源程序；

3）存盘，命名文件名和扩展名，文件名任起，扩展名必须是.asm，存入D:

\keil文件夹中；例如：

a.asm。

6、将刚建的新文件添入当前的工程中

1）在“工程窗口”中，“目标1”的+号处打开，显示“源代码组1”；

2）右击“源代码组1”，在快捷菜单中选择“为“源代码组1”添加文件”，弹出一个对话框；

3）在对话框中选择“文件类型”为*.*;

4）选择文件所在路径，同时找到刚键入的a.asm文件，点击“add”按钮,然后点击“close”按钮;

5）在“工程窗口”点击“源代码组1”左侧的+号，显示添加的a.asm文件，添加成功。

7、汇编

1）在“工程窗口”点击“源代码组1”的a.asm文件；

2）打开“a.asm”文件编辑窗口；

3）点击工具按钮中的“重建所有的目标文件”，进行汇编；

4）在“输出窗口”显示汇编是否有错，无错，进入调试；

有错，在编辑窗口修改程序，改后，再次汇编，直至无错后进入调试；

8、调试程序

1）点击“开始/停止调试”按钮，进入调试界面；

2）在程序窗口中有一个黄箭头指向程序的第一条可执行指令的开头；

3）选择调试方式进行调试；

①在“调试”菜单中选择：

跟踪、单步、运行、断点等方式；

②或按单步或跟踪命令按钮，按一次单步，执行一条指令，pc指针指向下一条要被执行的指令；

③检查运行结果

Ⅰ打开“视图”菜单，选择“存储器窗口”，弹出存储器对话框；

Ⅱ在存储器对话框的下方选择memory1在地址栏中键入“C:

0X0000”回车，建立程序存储器的观察窗口；

Ⅲ选择memory2在地址栏中键入“D:

0X00”回车，建立内部数据存储器的观察窗口；

Ⅳ选择memory3在地址栏中键入“X:

0X0000”回车，建立外部数据存储器的观察窗口；

Ⅴ在“projectworkspace”窗口中观察r0-r7,a,pc,dptr,psw,要观察各个标志位，打开psw左侧的+号；

9、设置PC指针

当程序的首地址不是0000H时，汇编结束后，PC指针仍然指向0000H的地方，在调试程序前，一定要将PC设置到你的程序首地址处，方法为：

1）将光标移到程序的第一条指令处，击鼠标右键；

2）在快捷菜单中选择“SetProgramCounter”命令，PC指针即可指向程序的第一条指令。

3.1.2硬件仿真实验上机操作步骤

1、调试前硬件的连接

v用串口通信电缆连接TKSMonitor仿真器和计算机的串口

v用电源线连接TKSMonitor仿真器电源插口和实验仪电源输出插口

v用仿真电缆（40灰色排线）连接TKSMonitor仿真器和实验仪MCU锁紧插座

v检查连接，连接正确后，打开实验仪电源。

1）220V电源线

2）电源开关

3）电源指示灯

2、连接仿真器，TKSMonitor仿真器

1）40线仿真电缆，红线朝上

2）仿真器电源插口

3）RS-232C串口，连接计算机的COM1/COM2

4）仿真器复位按钮

5）仿真方式LOAD/RUN，选择RUN

6）仿真器状态指示灯POW/RUN/MON

3、实验仪连接

1）MCU锁紧座，仿真头插入，红线朝上，按下锁紧杆锁紧

2）实验仪电源输出插口

3）实验仪复位按钮

4、TKSMonitor仿真器状态

vLOAD：

下载方式暂不使用。

vRUN：

在Keil的UV3集成开发环境下，TKSMonitor仿真器即作为Keil的MON51调试器。

5、调试状态下的存储器模型

v内部MON51监控程序：

0000~7FFFH

v用户程序区：

8000H~0BFFFH

v用户数据区：

0C000H~0FFFFH

v外部I/O区：

0000H~7FFFH

注意：

在调试状态下，定时器T2、串行口UART已被MON51监控程序占用，用户不能使用。

6、工程设置

1）设备选择——单片机选择

NXP-P89C52X2

2）项目设置

①设置系统时钟频率：

11.0592MHz

②设置片外代码存储

Eprom#1开始：

0x8000，大小：

0x4000

③设置片外Xdata存储

Ram#1开始：

0xC000，大小：

0x4000

3）调试设置

选择使用“KeilMonitor-51Driver”；

目标系统设置：

设置串行口为：

COM1或COM2；

4）按“确定”按钮，保存设置并结束设置。

3.2指令系统实验

实验一熟悉键盘操作及数传指令编程设计

一、实验目的

1．熟悉软件模拟调试的环境及键盘操作。

2．掌握汇编语言程序设计的方法，加深对指令的理解。

3．学会软件模拟调试和察看修改观察项的方法。

二、实验内容

印证数据传送指令的功能、寻址方式以及PC指针、SP指针、DPTR指针、Ri指针分别对代码段、堆栈段、外扩数据存储器段、位寻址区等不同存储器的访问方式。

三、实验步骤

1．进入调试软件环境，输入源程序；

2．汇编源程序；

3．用单步方式运行程序；

4．检查并记录各寄存器和存储单元内容的变化。

四、程序清单

1.内部RAM数据传送

1）寄存器寻址与立即寻址，需要查看的数据有A、PSW和不同寄存器区的Rn等单元的内容。

ORG0000H

MOVPSW,#00H

MOVR0,#30H

MOVA,R0

MOVR6,A

MOVPSW,#14H

MOVR0,#30H

MOVA,R0

MOVR6,A

MOVPSW,#10H

MOVR0,#30H

MOVA,R0

MOVR6,A

MOVPSW,#08H

MOVR0,#30H

MOVA,R0

MOVR6,A

SJMP$

END

2）直接寻址，需查看30H、31H、32H、40H、ACC、PSW等单元的内容。

ORG0100H

MOV30H,#45H

MOV31H,#46H

MOV02H,31H

MOV0E0H,30H

MOV32H,ACC

MOVACC,PSW

MOV40H,ACC

SJMP$

END

3）寄存器间接寻址，需查看@R0、RO等的内容。

ORG0200H

MOV30H,#66H

MOVR0,#30H

MOV@R0,#30H

SJMP$

END

2.外部数据传送

需要查看的数据有外部数据存储器单元2000H，外部程序存储器单元2001H。

ORG0000H

MOVA,#89H

MOVDPTR,#2000H

MOVX@DPTR,A

INCDPTR

CLRA

MOVCA,@A+DPTR

SJMP$

ORG2000H

DB44H

DB78H

DB67H

END

3.堆栈操作

需要查看的数据有50H、51H、A及SP指针和堆栈区中数据随PUSH和POP指令执行后的变化情况和数据的存放次序等。

1）可用于保护现场和恢复现场的程序

ORG0000H

MOVSP,#5FH

MOV50H,#3BH

MOV51H,#2FH

MOVA,#12H

PUSH50H

PUSH51H

PUSHACC

POP0E0H

POP51H

POP50H

SJMP$

END

2）可用于数据交换的程序

ORG0100H

MOVSP,#6FH

MOV50H,#3BH

MOV51H,#2FH

PUSH50H

PUSH51H

POP50H

POP51H

SJMP$

END

4.数据交换

记录每条指令运行后的结果，从而加深对各种不同的交换指令的理解。

1）SWAP指令

ORG0000H

MOVA,#58H

SWAPA

MOV40H,A

SJMP$

END

2）XCHD指令

ORG0030H

MOVA,#30H

MOVR0,#30H

MOV@R0,#09H

XCHDA,@R0

MOV41H,A

SJMP$

END

3）XCH指令

ORG0100H

MOV50H,#1

MOVA,#89H

XCHA,50H

MOVR7,#3

XCHA,R7

XCHA,@R0

SJMP$

END

五、思考题

1、寄存器寻址与寄存器间接寻址有什么区别？

2、PC指针与SP指针有什么区别？

3、DPTR指针与Ri（R0，R1）指针有什么区别？

4、立即寻址与直接寻址有什么区别？

5、同一个特殊功能寄存器不同表达形式。

6、三种不同的交换指令的区别是什么？

实验二数传指令程序设计

一、实验目的

1．掌握数据块的传送操作和算术运算指令的应用。

2．进一步掌握汇编语言设计和调试方法。

3．掌握观察窗口的使用方法。

4．学会给存储单元赋初值的方法。

二、实验内容

1、把内部RAM40H～4FH置初值0A0H～0AFH；

2、而后把40H～4FH内容传送到外部RAM9800H～980FH中；

3、再把9800H～980FH内容传送到50H～5FH中。

三、实验步骤

1．分别用单步和连续运行方式，调试上述程序；

2．在观察窗口中观察结果。

四、实验程序清单

数据块传送参考程序：

ORG0000H

MAIN：

MOVR0，#40H

MOVR2，#10H

MOVA，#0A0H

A1:

MOV@R0,A

INCR0

INCA

DJNZR2,A1

MOVR0,#40H

MOVDPTR,#9800H

MOVR2,#10H

A2:

MOVA,@R0

MOVX@DPTR,A

INCR0

INCDPTR

DJNZR2,A2

MOVR0,#50H

MOVDPTR,#9800H

MOVR2,#10H

A3:

MOVXA,@DPTR

MOV@R0,A

INCDPTR

INCR0

DJNZR2,A3

SJMP$

END

五、思考题

1）若两个数据块都在外部数据存储器中，如何实现数据块的传送？

2）在调试程序时，若不用程序给40H~4FH赋初值，而用键盘在CPUDATA区给40H~4FH单元预赋初值，如何做？

实验三算数运算指令编程设计

一、实验目的

1、掌握算术运算指令及其应用。

2、进一步掌握汇编语言设计和调试方法。

3、掌握观察窗口的使用方法。

4、学会给存储单元赋初值的方法。

二、实验内容

1、求两个无符号数求和及差；

2、求两个带符号数求和及差；

3、求两个压缩的BCD码数的和及差。

三、实验步骤

1.分别用单步和连续运行方式，调试上述各个程序；

2.在观察窗口中观察结果。

四、实验程序清单

1、计算下面各式中两个无符号数的和及差，观察CY，并记录运算结果,并求出结果的真值。

（1）计算200+200

（2）计算36589+46542

（3）计算100-200及200-100

（4）计算36589-16542及16542-36589

1）加法的参考程序：

（1）计算两个单字节数的和的参考程序：

ORG0000H

MAIN：

MOVA，#200

ADDA，#200

SJMP$

END

（2）计算两个双字节数的和的参考程序：

ORG0100H

MAIN：

MOVA，#low（36589）

ADDA，#low（46542）

MOV30H,A

MOVA，#HIGH（36589）

ADDCA，#HIGH（46542）

MOV31H,A

MOVA,#0

ADDCA,#0

MOV32H,A

SJMP$

END

2）减法的参考程序

（1）两个单字节数的减法程序

ORG0000H

MAIN：

CLRC

MOVA，#100

SUBBA，#200

SJMP$

END

（2）两个双字节数的减法程序

ORG0100H

MAIN:

CLRC

MOVA,#low（36589）

SUBBA,#low（16542）

MOV30H,A

MOVA,#HIGH（36589）

SUBBA,#HIGH（16542）

MOV31H,A

MOVA,#0

SUBBA,#0

MOV32H,A

SJMP$

END

2、计算下面各式中两个带符号数的和及差，观察OV，并记录运算结果,并求出结果的真值。

（1）计算56+78

（2）计算120+120

（3）计算-56-78

（4）计算-120-123

参考程序见无符号数的加法和减法程序。

3、BCD码运算，观察CY、AC，并记录运行结果,求出结果的真值。

1）计算56+99

参考程序：

ORG0000H

MAIN：

MOVA，#56H

ADDA，#99H

DAA

MOV30H,A

SJMP$

END

2）计算56-99

参考程序：

ORG0000H

MAIN:

CLRC

MOVA,#9AH

SUBBA,#99H

ADDA,#56H

DAA

MOV30H,A

CPLC

SJMP$

被加数

（33H）

（32H）

（31H）

（30H）

36H

82H

65H

29H

加数

（23H）

（22H）

（21H）

（20H）

29H

54H

12H

65H

和

（23H）

（22H）

（21H）

（20H）

END

3）计算36826529+29541265

多字节十进制加法参考程序：

ORG0000H

MAIN:

MOVR0,#30H

MOVR1,#20H

MOV2FH,#04H

CLRC

DA1:

MOVA,@R0

ADDCA,@R1

DAA

MOV@R1,A

INCR0

INCR1

DJNZ2FH,DA1

MOV7FH,C

SJMP$

END

五、思考题

1）如果求两个带符号数的和或差出现了溢出，如何将两个运算数扩大字节后再做一遍，再观察OV，记录结果，求出真值，计算结果还溢出吗？

。

2）在多字节十进制加法程序，若两数的和存放到从40H开始的单元，如何修改程序？

实验四逻辑运算及位操作指令编程设计

一、实验目的

（1）熟悉字节逻辑运算指令功能。

（2）熟悉位操作指令运算功能。

（3）从而更深入的掌握汇编语言程序设计。

（4）学会观察CPU窗口中BIT区的变化。

二、实验内容

1．字节逻辑运算程序

在片内RAM的FIRST和SECOND单元中各有一符号数X和Y,要求按下列条件算出Z，存入RESULT单元中（设运算结果仍为8位数）。

FIRSTEQU30H

SECONDEQU31H

RESULTEQU32H

ORG0000H

START：

MOVR0，FIRST

MOVA，R0

JBACC.7,NEG

MOVB,#2

DIVAB

MOVA,B

JZTEMP1

MOVA,R0

ADDA,SECOND

SJMPRES

TEMP1:

MOVA,R0

ANLA,SECOND

SJMPRES

NEG:

CPLACC.7

MOVB,#2

DIVAB

MOVA,B

JZTEMP2

MOVA,R0

ORLA,SECOND

SJMPRES

TEMP2:

MOVA,R0

XRLA,SECOND

RES:

MOVRESULT,A

SJMP$

END

2．位操作程序

布尔电路图如下:

XBIT00H

YBIT01H

ZBIT02H

FBIT03H

ORG0000H

START:

MOVC,Z

ANLC,/Y

MOVF,C

MOVC,Y

ANLC,/Z

ORLC,F

MOVF,C

MOVC,X

ANLC,Y

ORLC,/F

MOVF,C

SJMP$

END

3．拆字程序

把外部数据存储器2000H单元的内容拆开，其高四位送2001H低四位，低四位送2002H低四位，2001H、2002H高四位清零。

需要检查2000H、2001H和2002H单元的内容。

程序框图如图3-1所示。

参考程序清单：

ORG0000H

MOVDPTR,#2000H

MOVXA,@DPTR

MOVB,A

SWAPA

ANLA,#0FH

INCDPTR

MOVX@DPTR,A

INCDPTR

MOVA,B

ANLA,#0FH

MOVX@DPTR,A

SJMP$

END

4．拼字程序

把外部数据存储器2000H、2001H单元的低四位分别送2002H高低四位。

需要察看2000H、2001H和2002H单元内容。

程序框图如图3-2所示：

图3-2拼字程序流程图

参考程序清单：

ORG0000H

MOVDPTR,#2000H

MOVXA,@DPTR

ANLA,#0FH

SWAPA

MOVB,A

INCDPTR

MOVXA,@DPTR

ANLA,#0FH

ORLA,B

INCDPTR

MOVX@DPTR,A

SJMP$

END

5．自选程序设计

三、思考题

1．字节与位逻辑运算指令在编程上什么区别？

应注意什么？

2．若把两位十六进制数转换成对应的ASCII码，应如何编写程序？

3．采用其它方法设计第一个程序。

4．如何用断点方式调试本程序？

实验四代码转换

一、实验目的

1．掌握各种代码转换的算法，加深对各种数据编码的理解。

2．学会软件模拟调试和察看修改观察项的方法来观察转换结果。

三、实验内容

1．分析清楚个程序的功能。

2．调试各种代码转换的程序。

三、实验步骤

1．进入调试软件环境，输入源程序；

2．汇编源程序；

3．用单步或全速方式运行程序；

4．查看最终结果。

四、程序清单

1．十六进制数ASCII码

将十六进制数据08H，0CH转换成ASCII码，转换结果存入30H，31H两个单元中，再将30H，31H两个单元中的数据分别增1，然后转换成十六进制数存入40H，41H两个单元中。

ORG0000H

MOVSP,#2FH

MOVA,#08H

ADDA,#30H

PUSHACC

MOVA,#0CH

ADDA,#37H

PUSHACC

MOVA,30H

INCA

CLRC

SUBBA,#30H

MOV40H,A

POPACC

INCA

SUBBA,#37H

MOV41H,A

POPACC

SJMP$

END

2．二进制数BCD码

将二进制数10011011B转换成BCD码数，存入30H和31H单元中；再将30H单元中的数据加16H后，转换成二进制数据,存入40H单元中。

ORG0000H

MOVA,#10011011B

MOVB,#100

DIVAB

MOV30H,A

MOVA,B

MOVB,#10

DIVAB

SWAPA

ORLA,B

MOV31H,A

MOVA,30H

ADDA,#16H

DAA

PUSHACC

ANLA,#00001111B

MOV40H,A

POPACC

ANLA,#11110000B

SWAPA

MOVB,#10

MULAB

ADDA,40H

MOV40H,A

SJMP$

END

3．BCD码ASCII码

将20H单元中压缩的BCD码数78H转换成ASCII码，转换结果存入30H，31H两个单元中，再将30H，31H两个单元中的数据分别增1，然后转换成压缩BCD码数存入21H单元中。

ORG0000H

MOVA，20H

ANLA，#00001111B

ADDA，#30H

MOV30H，A

PUSHACC

MOVA，20H

ANLA，#11110000B

SWAPA

ADDA，#30H

MOV31H，A

INCA

CLRC

SUBBA，#30H

MOVR2，A

POPACC

INCA

CLRC

SUBBA，#30H

SWAPA

ORLA，R2

MOV21H，A

SJMP$

END

5．自选程序设计

六、思考题

1.如何查看上面三个程序的结果。

2.在程序1中，如果十六进制数未指定是否包含A～F数码，程序应如何修改？

3.在程序2中，如果要转换的二进制数是十六位的，程序应如何编写？

4.十六进制数转换成ASCII码与BCD码数转换成ASCII码有何区别？

实验五移位操作

一、实验目的：

掌握移位操作的方法，并理解左移或右移与乘除法运算的关系。

二、实验内容：

1．双字节二进制数左