微型计算机原理与接口技术实验指导书正文V30.docx

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微型计算机原理与接口技术实验指导书正文V30

目录

目录1

第一章简介1

1.1实验仪介绍1

1.2功能特点1

1.2.1软件1

1.2.2硬件2

第二章硬件结构4

2．1电路外观4

2．2A1区：

12864液晶显示模块电路5

2．3A2区：

16×16LED实验电路6

2．4A3区：

CPU总线、片选区6

2．5A4区：

控制区6

2．6B1区：

语音模块ISD1420电路7

2．7B2区：

逻辑笔、单脉冲、频率发生器7

2．8B3区：

8259电路8

2．9B4区：

8155、8255电路8

2．10B5、C6区：

扩展区9

2．11C1区：

电源区10

2．12C2区：

93C4610

2．13C3区：

138译码器10

2．14C4区：

X504510

2．15C5区：

8253、825111

2．16D1区：

蜂鸣器11

2．17D2区：

0～5V电压输出11

2．18D3区：

光敏电阻、压力测量12

2．19D4区：

并串转换13

2．20D5区：

串并转换13

2．21E1区：

步进电机13

2．22E2区：

PWM电压转换13

2．23E3区：

继电器14

2．24E4区：

I2C总线（包括24C02A，PCF8563P，ZLG7290）14

2．25E5区：

8279键盘/LED控制器15

2．26E6区：

825016

2．27E7区：

RS23216

2．28E8区：

RS48516

2．29F1区：

直流电机转速测量/控制17

2．30F2区：

串行AD17

2．31F3区：

DAC0832数模转换18

2．32G1区：

温度测量/控制18

2．33G2区：

红外通讯18

2．34G3区：

串行DA19

2．35G4区：

ADC0809模数转换19

2．36G5区：

键盘&LED20

2．37G6区：

发光管、按键、开关20

2．38G7区：

接触式IC卡21

第三章实验集成环境软件22

3．1软件安装22

3．1．1安装实验集成环境软件22

3．1．2软件卸载22

3．1．3USB驱动程序22

3．1．3软件启动23

3．1．4编译器24

3．1．5README文件24

3．2如何使用星研集成环境软件25

3．2．1数据传送程序（ASM）25

3．2．2数据传送程序（C）38

第四章汇编语言实验45

实验一熟悉汇编语言程序上机过程和调试汇编程序的方法45

实验二进制转换实验46

实验三分支实验47

实验四循环控制实验49

实验五子程序调用实验50

第五章接口实验51

实验一8237DMA传输实验52

实验二8259A中断控制器实验55

实验三8253方波实验58

实验四8255控制交通灯实验60

实验五8251可编程通信实验（与微机）63

实验六并行AD实验（数字电压表实验）67

实验七并行DA实验70

第六章保护模式下的存储器管理实验……………………………………………………….72

实验一全局描述符表实验……………………………………………………………….72

实验二页目录表实验…………………………………………………………………….74

第七章实验报告要求………………………………………………………………………….76

附录A星研集成环境软件支持的软中断77

附录BDEBUG主要指令…………………………………………………………………………79

附录CASCII码字符表…………………………………………………………………………83

附录DDOS功能调用……………………………………………………………………………84

第一章简介

1.1实验仪介绍

STARES598PCI实验仪提供了几乎所有最实用、新颖的接口实验，提供详尽的C、汇编例子程序、使用说明，不但可以满足各大专院校进行单片机、微机原理课程的开放式实验教学，也可以让参加电子竞赛的学生熟悉各种类型的接口芯片，做各种实时控制实验，轻松面对电子竞赛；也可以让刚参加工作的电子工程师迅速成为高手。

STARES598PCI提供实验仪与微机同步演示功能，方便实验室老师的教学、演示。

提供一个库文件，如果学生上机时间有限，只需编写最主要的程序，其它调用库文件即可。

它布局合理，清晰明了；模块化设计，可以无限升级，让您的选择永不落伍；兼容性强，可以轻松升级，减少设备投资；使用方便，易于维护。

1.2实验仪配置方案

STARES8688有二种配置方案：

1、实验仪主机、ES8688模块、仿真模块（不含逻辑分析功能仪、实时跟踪仪功能）。

2、实验仪主机、ES8688模块、仿真模块（带有逻辑分析功能仪、实时跟踪仪功能）。

逻辑分析功能：

通过观察采样到的波形，可以让学生了解CPU执行指令的完整过程，加深对教科书上波形图的认识。

实时跟踪仪:

记录程序运行轨迹。

1.3功能特点

1.3.1软件

1、提供我公司自主版权的星研集成环境软件，2004年它已被认定为上海市高新技术成果转化项目

◇集编辑器、项目管理、启动编译、连接、错误定位、下载、调试于一体，多种实验仪、仿真器、多类型CPU仿真全部集成在一个环境下，操作方法完全一样。

◇完全VC++风格。

支持C、PL/M、宏汇编：

同时支持Keil公司C51、Franklin公司C51、IAR/Archimedes公司的C51、IntelC96、Tasking的C196、Borland公司的TASM、TurboC。

◇支持ASM（汇编）、C、PLM语言，多种语言多模块混合调试，文件长度无限制。

◇支持BIN、HEX、OMF、AUBROF等文件格式。

可以直接转载ABS、OMF文件。

◇支持所有数据类型观察和修改。

自动收集变量于变量窗（自动、局部、模块、全局）。

◇无须点击的感应式鼠标提示功能。

◇功能强大的项目管理功能，含有调试该项目有关的仿真器、所有相关文件、编译软件、编译连接控制项等所有的硬软件信息，下次打开该项目，无须设置，即可调试

◇支持USB、并口、串口通信。

◇提供模拟调试器。

◇符合编程语言语法的彩色文本显示,所有窗口的字体、大小、颜色可以随意设置。

3、提供几十个实验的汇编、C版本的源文件。

提供一个库文件，如果学生上机时间有限，只需编写最主要的程序，其它调用库文件即可。

实验仪可提供以下软件实验：

十进制数加法，十进制数减法，四字节二进制数转十进制数，数据传送，冒泡排序，二分查找法，散转等。

逻辑分析图

实时跟踪图

1.3.2硬件

1、传统实验

74HC244、74HC273扩展简单的I/O口；蜂鸣器驱动电路；74HC138译码；8250串行通讯实验；8251串行通讯实验；RS232和RS485接口电路；8155、8255扩展实验；8253定时、分频实验；128*64液晶点阵显示模块；16X16LED点阵显示模块；键盘LED控制器8279，并配置了8位LED、4*4键盘；32K数据RAM读写，使用C编制较大实验成为可能；并行AD实验；并行DA实验；光电耦合实验；直流电机控制；步进电机控制；继电器控制实验；逻辑笔；打印机实验；电子琴实验；74HC4040分频得到十多种频率；另外提供8个拨码盘、8个发光二极管、8个独立按键；单脉冲输出。

2、新颖实验

录音、放音模块实验；光敏电阻、压力传感器实验；

串行接口实验

1）一线DALLAS公司的DS18B20测温实验

2）红外通信实验3）CANCAN2.0（扩展模块）

4）USBUSB1.1、USB2.0（扩展模块）

5）以太网10M以太网模块（扩展模块）6）蓝牙（扩展模块）

3、闭环控制

1）门禁系统实验2）光敏电阻、压力传感器实验

3）旋转图形展现实验

4）直流电机转速测量，使用光电开关测量电机转速

5）直流电机转速测量，使用霍尔器件测量电机转速

6）直流电机转速控制，使用霍尔器件、光电开关精确控制电机转速

7）数字式温度控制，通过该实验可较好认识控制在实际中的应用

4、实验扩展区，提供扩展实验接口，用户可自行设计实验

可以提供USB1.1、USB2.0、USB主控、10M以太网接口的TCP/IP实验模块、CAN总线、NANDFLASH模块、FV_VF模块、触摸屏、非接触式IC卡、双通道虚拟示波器、虚拟仪器、读写优盘、CPLD、FPGA模块。

其它模块正在陆续推出中，例如：

超声波测距、测速；GPS；GPRS；蓝牙。

5、EDA——CPLD、FPGA可编程逻辑实验

逻辑门电路：

与门、或门、非门、异或门、锁存器、触发器、缓冲器等；半加器、全加器、比较器、二、十进制计数器、分频器、移位寄存器、译码器；常用的74系列芯片、接口芯片实验；8段数码块显示实验；16x16点阵式LED显示实验；串行通信收发；I2C总线等

提供ABEL、VHDL语言编写的实验范例

第二章硬件结构

2．1电路外观

本章将逐一介绍实验仪的各个功能模块、相应的结构，读者在编写程序前，首先熟悉相应的硬件电路。

2．2A1区：

12864液晶显示模块电路

CS：

片选信号，低有效。

CS1/2：

左右半屏使能选择，H：

左半屏，L：

右半屏。

RS：

选择读写的是指令或数据，L：

指令，H：

为数据。

RW：

读写控制端，L：

写操作，H：

读操作。

2．3A2区：

16×16LED实验电路

JP23、JP24组成16根行扫描线；JP33、JP34组成16根列扫描线。

2．4A3区：

CPU总线、片选区

JP45：

地址线A0..A7；

JP48、JP50：

低位地址/数据总线；

JP51、JP55：

MCS51的P1口；

JP59：

高位地址线A8..A15;

JP61、JP64：

MCS51的P3口，P3.7、P3.6作读、写信号线用；

JP66：

相当于一个MCS51类CPU座，使用40芯扁线与用户板相连，可仿真P0、P2口作地址/数据使用的MCS51类CPU。

片选区

片选

地址范围

片选

地址范围

CS1

0F000H～0FFFFH

CS5

0B000H～0BFFFH

CS2

0E000H～0EFFFH

CS6

0A000H～0AFFFH

CS3

0D000H～0DFFFH

CS7

09000H～09FFFH

CS4

0C000H～0CFFFH

CS8

08000H～08FFFH

2．5A4区：

控制区

主控部分。

2．6B1区：

语音模块ISD1420电路

JP13、JP14、JP15：

设置操作模式，MCU：

CPU控制方式；MANUAL：

手动（REC、PLAYL、PLAYE）控制方式。

REC：

录音按键，低电平有效；

PLAYE：

电平放音按键，低电平有效，直到放音内容结束停止放音

PLAYL：

边沿放音按键，下降沿有效，并在下一个上升沿停止放音

2．7B2区：

逻辑笔、单脉冲、频率发生器

逻辑笔：

测试接口，输入

测量信号

绿灯（DS13）：

高电平点亮

红灯（DS14）：

低电平点亮

两灯同时亮：

频率信号

逻辑笔电路原理图

单脉冲电路原理图

S4：

脉冲发生开关

正脉冲：

上凸符号端口输出正脉冲

负脉冲：

下凹符号端口输出负脉冲

频率发生器电路原理图

4M：

输出4MHZ频率信号

其他端口输出的信号频率与端口下标识的数值一致

2．8B3区：

8259电路

CS：

片选信号，低电平有效；

A0：

地址信号

INR0..INR7：

中断输入

INTA：

中断响应

2．9B4区：

8155、8255电路

CS：

片选信号，低电平有效；

A0、A1：

地址信号。

JP52：

PC口；

JP53：

PB口；

JP56：

PA口。

CS：

片选信号，低电平有效。

IO/M：

高电平，选择I/O口；

低电平，选择数据RAM。

JP75：

PB口；

JP76：

PA口；

JP79：

PC口。

打印口

2．10B5、C6区：

扩展区

实验仪提供了二个扩展区，用来扩展USB1.1、USB2.0、以太网、CAN总线、非接触式IC卡、双通道虚拟示波器、CPLD、FPGA等扩展模块，其它模块正在陆续推出中。

如果扩展模块较大，可以同时使用二个扩展区。

2．11C1区：

电源区

C1区为用户提供了5V（2A）、+12V（300mA）、-12V（300mA）等几种电源接口。

2．12C2区：

93C46

CS：

片选，高有效

SCL：

时钟

DI：

数据输入

DO：

数据输出

2．13C3区：

138译码器

A、B、C：

3位数据输入口

Y0～Y7：

8位译码数据输出口

G1、

、

：

译码控制口

2．14C4区：

X5045

CS：

片选，低有效

SCK：

时钟

SI：

数据输入

SO：

数据输出

RESET：

复位信号输出端，高电平有效

2．15C5区：

8253、8251

CS：

片选信号，低电平有效；

A0、A1：

地址信号；

CS：

片选信号，低电平有效；

RxC、TxC：

收发时钟；

C/D：

命令/数据；

RXD、TXD：

串行收发。

CLK：

时钟。

2．16D1区：

蜂鸣器

Ctrl：

控制接口，0－蜂鸣

2．17D2区：

0～5V电压输出

0－5V：

电压输出端

2．18D3区：

光敏电阻、压力测量

光敏电路

R41、R57是光敏电阻；OUT：

模拟电压信号输出端。

测压电路

压力测量：

R41：

电阻应变片，阻值1K;

OUT：

压力模拟电压信号输出端；

2．19D4区：

并串转换2．20D5区：

串并转换

2．21E1区：

步进电机

2．22E2区：

PWM电压转换

PWM电压转换电路

IN：

信号输入

OUT：

PWM转换电压输出

功率放大电路

IN1：

信号输入

OUT1：

信号输出

2．23E3区：

继电器

CTRL：

继电器开闭控制端

COM1、COM2：

公共端1、2

CLOSE1、CLOSE2：

常闭端1、2

CUT1、2：

常开端1、2

2．24E4区：

I2C总线（包括24C02A，PCF8563P，ZLG7290）

SDA：

数据线

SCL：

时钟

KEY：

按键中断，低有效

INT：

PCF8563P中断输出

CLKOUT：

PCF8563频率输出

A：

接按键的列线

B：

接数码管段码

C：

接数码管选择脚

D：

接按键的行线

2．25E5区：

8279键盘/LED控制器

CS：

片选信号，低电平有效

A0：

地址信号

CLK：

时钟

A：

接按键的列线

B：

接数码管段码

C：

接数码管选择脚

D：

接按键的行线

2．26E6区：

8250

CS：

片选信号，低电平有效；

A0、A1、A2：

地址信号；

SIN：

串行输入

SOUT：

串行输出

2．27E7区：

RS232

2．28E8区：

RS485

2．29F1区：

直流电机转速测量/控制

使用光电开关测速

使用霍尔器件测速

CTRL：

控制电压（DAC0832经功放电路提供）输入；REV：

光电开关或霍尔器件脉冲输出（用于转速测量）；LIGHT：

低电平点亮发光管。

2．30F2区：

串行AD

CS：

片选，低电平有效；

CLK：

时钟输入端；

AIN：

模拟量输入端；

DO：

数字量输出端。

2．31F3区：

DAC0832数模转换

CS：

片选，低有效；OUT：

转换电压输出；电位器W5：

调整基准电压。

2．32G1区：

温度测量/控制

TOUT：

数据线

TCtrl：

温度控制端，向发热电阻

RT1供电

2．33G2区：

红外通讯

IN:

串行数据输入OUT:

串行数据输出

CLK:

载波输入，可接31250（B2区）频率输出

2．34G3区：

串行DA

CS：

片选，低有效

DIN：

数字量输入端

SCLK：

时钟

OUT：

模拟量输出端

2．35G4区：

ADC0809模数转换

CS：

片选，低有效；

CLK：

输入时钟（10k－1280kHZ）；

ADDA，ADDB,ADDC：

通道地址输入口；

EOC：

转换结束标志，高有效。

IN0、IN3、IN5、IN7：

模拟量输入

2．36G5区：

键盘&LED

A：

按键的列线

B：

数码管段码

C：

数码管选择脚

D：

按键的行线

2．37G6区：

发光管、按键、开关

发光管电路原理图

JP65：

发光管控制接口，0－灯亮，1－灯灭

按键电路原理图开关电路原理图

JP74：

按键控制接口；按下－0信号，松开－1信号JP80：

开关控制接口；闭合－0信号，断开－1信号

2．38G7区：

接触式IC卡

第三章星研集成环境软件

USB接口的仿真器、实验仪客户：

USB设备是即插即用的设备，在第一次安装时，Windows将调用“添加新设备向导”扫描所有可用的INF文件，试图找到合适的驱动程序。

为了避免USB设备安装可能造成的麻烦，我们强烈的建议您先安装星研集成环境软件，安装程序将自动处理USB设备安装所需的INF文件和驱动程序。

3．1软件安装

3．1．1安装星研集成环境软件

一.新用户安装步骤

使用光盘安装:

1．将仿真器、实验仪所配CD插入CD-ROM驱动器。

2．在“我的电脑”或“资源管理器”中选择CD-ROM驱动器\WIN32\星研，然后运行SETUP.EXE文件即可进入安装界面。

3．中文界面，用户只需按程序提示一步一步进行安装即可。

使用Internet下载文件的用户

1．运行下载文件（XingYan.exe），软件自动执行安装程序。

2．安装程序为中文显示，用户只需按程序提示一步一步进行安装即可。

二.已安装过低版本星研集成环境软件的用户的安装步骤：

1．首先将原来的低版本软件进行卸载，具体步骤请参考“软件卸载”部分的内容。

2．以后按新用户的安装步骤进行安装。

在安装过程中，如果用户没有指定安装目录，安装完成后会在C:

盘建立一个C:

\XINGYAN目录（文件夹），结构如下:

XingYan可执行文件、DLL文件、寄存器文件

EXAMPLES例子程序

3．1．2软件卸载

1．进入控制面板，运行“添加/删除程序”。

2．进入“添加/删除程序”窗口，在“安装/卸载”页面上的列表中选择“星研集成环境软件”，按“删除”按钮，之后按自动卸载程序的说明一步一步地操作即可。

3．1．3USB驱动程序

1、USB驱动程序的安装

通过USB（通用串口总线）接口将微机与仿真器、实验仪相连，打开仿真器、实验仪电源。

仿真器、实验仪与微机的第一次连接引起驱动程序的安装会变得很简单，您只需等待安装过程的结束或按驱动程序的安装向导执行完即可。

驱动程序的安装会出现如下界面：

实际的界面可能有些差别，请等待该过程的结束。

驱动程序的安装过程中，请勿执行其它应用程序。

2、如何解决连接不上的情况

如果仿真器、实验仪与微机连接不上是由于未按正确步骤造成的，可根据以下步骤解决：

Window98/WindowMe：

重新安装星研集成环境软件，关闭仿真器电源，稍等几秒钟，再打开电源，等待操作系统安装新的驱动程序结束后，运行星研软件即可。

Windows2000/WinXP：

在仿真器电源打开的情况下，使用控制面板中的“设备管理器”，可以看到一个未安装好的USB设备：

上图中的“通用串行总线控制器”下有一个打问号的USB设备，选中后按鼠标右键，选择菜单中的“卸载”项。

重新安装星研集成环境软件，关闭仿真器、实验仪电源，稍等几秒钟，再打开电源，等待操作系统安装新的驱动程序结束后，运行星研软件即可。

注意：

必须先安装星研集成环境软件；在WinXP中，驱动程序的安装会有选项，按缺省的值选择即可。

3．1．4软件启动

运行Windows，进入桌面窗口。

鼠标单击“开始”按钮，在“程序”栏中打开“星研集成环境软件”菜单栏，在其中选择“星研（SUPER、STAR系列仿真器）”，开始启动星研集成环境软件。

注意：

当您使用低配置机器时，从星研集成环境软件退出后必须等待足够的时间，让系统完全退出（硬盘停止工作）后，方可再次启动星研集成环境软件。

3．1．5编译器

星研集成环境软件支持的编译器

MCS51

MCS96、MCS196

80X86

KeilA51、C51

FranklinA51、C51

IntelASM51、PL/M51

ArchimedesA8051、C-51

IntelASM96、PLM96、C96TaskingASM196、C196

TC、TASM

编译器请用户自备。

设置工作环境

您的编译器正确安装后，请设置星研集成环境软件的编译器工作环境。

打开[主菜单»项目»设置工作环境]：

例如：

您使用的编译器是TASM、TC，安装在C:

\xingyan\TASM，C:

\xingyan\TC，

TASM宏汇编路径：

C:

\xingyan\TASM；

TurboC路径：

C:

\xingyan\TC；

3．1．6README文件

使用通用的文本编辑器，打开星研集成环境软件安装目录下的README.DOC文件，可获得此版本软件新增功能及最新的仿真器、实验仪安装、新增功能和使用信息，这些信息往往未及写入本手册。

3．2如何使用星研集成环境软件

下边几节，介绍如何使用星研集成环境软件：

3.2.1使用汇编语言，将数据段中3000H~30FFH单元的内容传送给实验仪B4区的61C256的2000H~20FF中；B4区的61C256在I/O设备区，使用

、

读写；再将它传送回数据段的6000H~60FFH中。

3.2.2使用TurboC，重新编写第一个实验。

3．2．1数据传送程序（ASM）

星研集成环境软件推荐您使用项目为单位来管理您的程序。

如果您做一个简单的实验，或只希望看一个中间结果，您可以不建立项目文件，系统需要的各种设置，来源于“缺省项目”。

本节不使用项目文件。

本例子旨在通过建立一个具体的程序来介绍星研集成软件的使用方法以及它的强大的调试功能。

使用户很快的上手，体验到我们软件功能的强大和方便。

本实例是将数据段中3000H～30FFH单元的内容传送给实验仪B4区的61C256的2000H～20FFH中；B4区的61C256在I/O设备区，使用

、

读写；再将它传送回数据段的6000H～60FFH中，程序是用汇编语言来编写。

下面介绍相应的操作步骤：

首先运行星研集成软件。

启动画面如图：

1、设置缺省项目

执行[主菜单»辅助