微机原理与接口技术16h.docx
《微机原理与接口技术16h.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术16h.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
微机原理与接口技术16h
实验一系统认识实验
一、实验目的
1．解认识实验设备布局、功能及相关参数
2．学习并掌握实验教学系统的基本操作，为以后的实验打下基础
二、实验原理
（一）系统功能
✧16/32位兼容微机原理与接口技术实验平台
✧采用模块化开放式结构，整个平台的硬件资源全部开放。
实验内容丰富，提供并、串、ADA、定时计数和SRAM五大类接口
✧短路隔离保护系统，确保实验系统安全可靠和“零等待恢复”，提供PCI和USB两种总线与主机连接
✧平台板采用整体（排线）与分散（单线）两种接线方式，实验组态灵活
✧平台板元件采用分区定位，便于查找所需接线孔的位置，开放式模块化设计，允许任意添加实验功能模块，可扩展性好
✧模块功能独立，可以任意组合各模块进行综合性实验
（二）硬件结构
图1.1.1显示了微机接口实验平台（简称）在PCI多总线微机系统中的位置。
平台由PCI驱动板、平台板实验区和可添加的面包板实验区三大部分构成。
（三）硬件特点
总特征有两个，其一，适用于PCI总线；其二，采用模块化开放式结构，整个平台的硬件资源全部向用户开放。
除了可以作为多门微机课程的实验平台外，还是基于微机应用系统的开发平台。
1．
PCI驱动板
（1）PCI板特点
⏹兼容PCI规范2.1版/2.2版
⏹在LocalBus侧提供了16/32位地址线，32位数据线以及存储器读写、I/O读写等控制信号线
⏹在板CPLD使系统的逻辑更为灵活
⏹在板提供32Kb×8SRAM
⏹提供PCI总线模式下LocalBus侧多路中断源的识别方法
（2）总线驱动板逻辑结构如图1.1.2所示。
PCI总线驱动板主要作为PCI总线与LocalBus之间的桥接器，并且是通过一块南桥芯片PCI9052/9054和一片CPLD（复杂可编程逻辑器件）完成这个功能的。
（3）PCI总线驱动板硬件结构图
PCI总线驱动板硬件结构如图1.1.3所示。
PCI总线驱动板插在主机箱内系统PCI总线插槽中。
它将主机的PCI总线信号（包括数据线、地址线和主要的控制线）变换成LocalBus侧总线信号（同样包括数据线、地址线和主要的控制线），并将LocalBus侧地址线和控制线驱动后，用扁平电缆引到主机机箱外面的实验平台板上。
2.平台板实验区
实验平台板置于机箱外，它是用户进行实验和开发的舞台。
在平台板上，利用从主机引出来的系统总线，设计了并行接口、串行接口、定时/计数接口、A/D、D/A接口、扩展存储器接口以及相应的端口地址。
（1）平台板连线方式：
●排线连接方式，用于演示实验
●单线连接方式，提供了所有接口芯片的引脚资源，由用户任意连接每一根信号线。
（2）平台板布局图1.1.4
用户时钟
（K）
串行通信
（G）
系统时钟
（D）
系统接口区
B
电源模块
（A）
步进电机模块
（P）
模块电源
（L）
微机原理与接口实验平台
本系统设计采用模块化的结构，每一个模块都分离出来，实现其最基本的功能，通过各模块中的插孔，用户可以任意的利用小模块搭建自己的实验系统。
并且，用户还可以通过J区中的J5（26芯插座）和I区中的J3（20芯插座）利用排线将实验平台板的资源引出到面包板区，从而可以无限的扩展功能实验。
（3）跳线开关说明
跳线开关
所在区
功能
JP1
G
（1-2）远距离通信（2-3）近距离通信
JP2
G
（1-2）RS485方式（2-3）RS232方式
JP3
G
（RXD-TXD）表示自发自收（空）表示双机通信
JP4
G
（跳接）收发时钟连到8253的OUT2作为波特率发生，（空）由用户自己连接收发时钟
JP5
L
（跳接）接通芯片6264电源（空）断开6264芯片电源
JP6
L
（跳接）接通芯片DAC0809电源（空）断开芯片DAC0809电源
JP7
L
（跳接）Q区74LS08芯片、M区74LS245芯片电源
JP8
L
（跳接）P区74LS373芯片、R区74LS04芯片、M区74LS06芯片、N区拨码开关、
T区4044芯片电源
JP9
L
放置跳接子
JP10
O
模拟量通道选择
JP11
E
（1-2）用PC6接Gate2（2-3）用PC3接Gate2
JP12
O
（1-2）用PC4查询EOC（空）EOC申请中断
平台板提供了4类基本外设接口（并口、串口、定时计数、ADA接口），形成4条接口信息通路。
每个接口通路，从CPU到接口电路，从接口电路再到外设，脉络清晰。
这4条信息道路从50芯扩展总线插座J1出发，通过平台板上的可编程接口芯片8255、8251、8253，再到总线插槽和接口插座，向外开放，供用户连接各种外设功能模块。
用户只需把本系统提供的外设功能模块或用户自己添加的外设功能模块连接到不同接口插座和插槽上，就能构成不同的实验系统。
4条接口信息道路之间，各接口的信息又可进行横向连接，构成复杂的综合性系统。
纵横交错，充分发挥平台板上硬件资源的潜力，体现了模块化，开放式设计的优越性。
4．平台板的资源配置
平台板提供给用户使用的硬件资源配置包括I/0端口地址，中断资源，DMA资源，SRAM,电源,可编程接口芯片，插座、插槽、插孔、开关、指示灯和扬声器以及测试点（观察点）等。
用户利用这些资源可灵活、方便、安全地组建各种实验系统。
①电源及保护系统（A区）
平台系统的电源可由机内和机外供电，由三段电源开关切换，如图1.1.6所示。
5－6内接电源
3－4关闭电源
图1.1.5+5V电源开关
1－2外接电源
为确保主机安全，采用短路自动隔离保护技术。
当平台板发生短路故障时自动隔离平台板与主机的电源联系，并及时报警，不影响主机正常工作。
当短路故障解除，自动恢复主机电源对平台供电。
具有“零等待”恢复功能。
②50芯接线座J1、J2（B区）
J1是50芯系统接线座，它将PCI驱动卡的LocalBus侧信号引入到平台板上，提供平台板上的所有驱动信号和电源。
J2是50芯用户总线插槽，利用它用户可以将自行开发的符合50芯总线标准的实验模块直接插入其中，进行实验，也可供用户开发和调试PC标准插板之用。
用户不必打开主机的机箱，利用平台板上的这些总线插槽，直接将自己开发的功能模块插入插槽，即可进行调试与检测。
J2信号线的排列与J1的信号线排列一致，但是，根据本平台对系统总线的实际需要，只引出其中常用的50根信号线，尚有48根不常用的信号未引出来。
因此，J2是符合标准而不是完全的AT总线。
其信号线的布局如图1.1.6所示，它与J1的唯一区别就是J2的电源是受平台板的电源保护系统保护的。
图1.1.950芯接线座
③I/O端口地址（C区）
本平台系统提供的I/O地址范围是300H～3FFH，目前已使用的I/O地址有：
8255A：
300H～303H
8253A：
304H～307H
8251A：
308H～30BH
DAC0832：
30FH
8237A：
主片0～0FH；从片0C0H～0DEH
8359A：
主片20H,21H；从片0A0H,0A1H
在此区有一个TP1测试点，可以对译码信号进行检测。
本平台为用户提供了两个中断识别源分别为：
IRQ2和IRQ10，当用户需要进行中断实验时，可以任意用单线连接，进行中断申请。
④时钟源（D区、K区）
本平台板的时钟分为两种，一种是系统时钟分布在D区，主要提供1.19318MHZ的频率供8253，8251等模块使用。
500KHZ提供8251的工作时钟。
它们都直接与模块相连，用户不能改变连线故称为系统时钟。
K区中提供了1.19318MHZ、2MHZ、1MHZ、0.5MHZ、0.25MHZ的频率源，主要供用户自己连接使用。
⑤定时/计数器（E区）
a、可编程定时/计数器芯片8253（U10）
b、定时/计数插座J3（I区）
⑥并行接口（F区）
a、可编程并行接口芯片8255A（U9）
b、并行接口插座J5（J区）
⑦串行接口（G区）
a、可编程串行通信接口芯片8251A
b、RS-232C串行接口插座
c、RS-485串行接口插座
d、JP1零MODEM方式和MODEM方式切换开关
JP1是近距离零MODEM方式和远距离有MODEM方式的切换开关，如图所示。
JP1有两种跳接方式：
3-2零MODEM方式（近距离通信）
2-1MODEM方式（远距离通信）
近/远距离切换开关
e、JP2RS-232标准和RS-485标准切换跳接开关
JP2是两种串行通信接口标准的选择开关，如图所示。
JP2有两种跳接方式：
1-2RS-485标准
2-3RS-232标准
RS232/RS485切换开关
当采用RS-232C通信接口标准时，应将跳接开关设置为2-3位置。
⑧A/D、D/A数据采集插板ADA（O区、H区）
a、A/D数据采集模块采用8255作为其接口芯片，进行对0809的控制及数据的传送。
JP12跳接如图所示。
JP12有两种跳接方式：
1-2查询方式传送数据
2-3中断方式传送数据
查询/中断跳线开关
b、D/A数据转换模块直接挂接在数据总线上，由IO控制线来控制其工作的启停。
3.面包板实验区
面包板实验区包括平台板的接口插座、插槽和一块高质量面包板，供用户自行设计、安装、调试外设应用系统的接口电路。
如果需要，可将面包板上调试成功的电路绘出PCB图，加工成为一种新的外设功能模块，添加到平台系统中来。
因此，面包板实验区作为硬件电路的中间实验区，是新实验开发和新产品开发的强有力的工具，也为课程设计与毕业设计实践中，进行设计型实验和综合型实验提供了条件。
（1）面包板实验区的作用
1实验
可作为微机接口技术，微机原理，微机控制等课程的课程设计、毕业设计实践环节中，进行开放式设计型实验的实验区。
2开发
亦可作为研制微机化产品的开发区。
（2）包板实验区的资源配置
①高质量面包板
用于搭建用户自行设计的外设功能模块电路。
②接口信号电缆插座
定时计数信号电缆插座J3（20芯）
并行接口信号电缆插座J5（26芯）。
③两端带有插针（细）的导线。
（五）实验集成开发环境
平台将实验程序开发工具（汇编语言、C/C++语言程序开发包），故障诊断程序和外设模块实验演示程序集成在一个环境中，构成一个用户应用程序集成开发环境（IDE）。
实验程序的编辑、编译、连接、调试、运行和修改的全过程都在这个IDE中完成。
例如，在Windows2k操作系统下，进行微机接口实验，启动集成开发环境，即运行软件包中的MF2KI.exe文件，用户就可以在显示器上看到一个全屏幕窗口IDE，如图1.1.7所示。
图1.1.7集成开发环境forWindows
（1）实验程序开发工具
实验程序开发工具包括编辑器、编译系统、连接程序和调试程序，如图1.2.1中MF主菜单所示：
1.编辑器采用全屏幕多窗口编辑器，复制，粘贴，裁剪十分方便。
2.编译系统集成软件包含了C/C++语言和汇编语言两个编译系统，用户可按照自己所熟悉的语言，任选一个来编写程序，并在集成环境中进行程序的编译（汇编）、连接、运行与调试。
3.连接程序采用Tlink。
4.调试程序采用Tdebugger全屏幕调试程序，直观全面，使用方便。
（2）硬件故障诊断软件
◆故障诊断软件MFTest用于快速、准确检测平台系统的硬件故障。
利用MFTest软件，可以进行系统级、模块级和芯片级查错，直至芯片引脚的故障。
MFTest软件可以检测系统硬件有无错误，以及故障在哪里。
◆查错方法，一是自动检测，二是人工检测，可选其中任意一种方法进行检测。
一般是先用自动检测方法，检测有/无故障，并提示故障标志；若发现故障，则再用人工检测方法，检测具体故障，以及故障产生的原因，然后采取相应的措施及时排除故障。
为此，本平台系统的各电路板上设置了检测点。
利用对这些检测点的信号电平与信号波形的检测进行判断、查错，不仅方便、准确，而且迅速。
检测的具体方法步骤和正误判断标准包含在查错工具Test软件中。
◆故障诊断功能大大缩短了实验设备硬件故障检测的时间，提高了工作效率，减轻了实验指导教师的负担。
◆检测的项目及方法如图1.1.8所示。
图1.1.8Test功能的检测项目与方法
（3）接口演示实验程序
演示实验除了起示范作用外，更主要的用途是实验课课前实验准备和实验中确认实验设备是否正常的重要工具。
当准备某个实验时，可以根据演示实验检查实验程序，并找出问题是否出现在实验设备上。
实验二DEBUG调试程序的使用
一、实验目的
1、掌握DEBUG各种常用命令的使用
2、运用DEBUG调试汇编语言程序
二、实验原理
1、DEBUG功能
（1）DEBUG是操作系统带的一种调试程序，主要用于IBMPC系列微型计算机汇编语言目标程序的调试，并具有汇编功能；
（2）以及用于存储器、CPU寄存器的内容和端口的显示和修改，使操作者可以深入到系统的机器结构一级进行操作；
（3）在汇编方面DEBUG虽然只能汇编一些简短的程序，但比专用的ASM或者MASM有易于操作的特点；
（4）在实际应用中，DEBUG广泛应用于计算机病毒的诊治工具。
2、常用DEBUG各指令介绍
●CS：
程序开始运行段段基址
●IP：
第一条要执行的指令偏移量
●SS：
指定的段基址
●SP：
堆栈底+1单元偏移量
●BX：
CX调入文件的长度（超过64K长度在BX）
（1）汇编修改命令ACS：
IP
（2）反汇编命令UCS：
IP
（3）连续运行命令G=CS1：
IP1CS2：
IP2
（4）查看内存命令DCS：
IP
（5）修改内存命令ECS：
IP
（6）查看修改寄存器内容R<寄存器>
-RBX
BX0000
:
12
BX=0012
（7）输入命令I<端口地址>
（8）输出命令O<端口地址><字节数>
（9）两十六进制加减运算H<操作数><操作数>
（10）装载命令L
·对EXE、COM程序的装载,如:
D:
>Debuglab.exe
-L
3、在系统调试状态下，用R命令查看各寄存器内容，找出段基址CS，偏移量IP当前值，输入如下程序并运行，记录结果：
机器码（H）助记符 注释
BF0035MOVDI,3500；设数据区首址
B91000MOVCX,0010 ；字节数→CX
B80000MOVAX,0000
9ESAHF
8805MOV[DI],AL ；写入一字节
47INCDI ；修改地址指针
40INCAL；修改数据
27DAA ；十进制调整
E2F9LOOP；未填完转移
F4HLT
00……15送到内存单元3500开始的16个单元中，3500-350F
350000
3501？
？
。
。
。
。
。
。
350F15
MOVAH，00
SAHF
1、反复运行调试程序，熟悉掌握各项指令
三、提高性实验
将内存3500H单元开始的0～15共16个数传递到3600H单元开始的数据区中，试编写实验源程序。
四、思考
（1）把.ASM（或.COM、.EXE）文件调入内存有哪两种方法
（2）EXE文件和COM文件有何异同？
实验三宏汇编程序设计实验
一、实验目的
1、学会在PC机上建立汇编语言的工作环境。
2、学会使用编辑、汇编、连接等软件的使用，为以后在IBM—PC机上实验打下基础。
二、实验原理
1、编辑软件
用于输入和建立源程序，。
通常有行编辑和全屏幕编辑（屏编）两种。
行编辑软件：
EDLIN.EXE、ENIN.EXE
屏编软件：
中西文NE.EXE、EDIT.EXE
2、汇编程序
有小汇编ASM.EXE和MASM.EXE两中，小汇编不支持宏操作，因此一般使用MASM.EXE。
3、连接程序
连接程序LINK.EXE，将MASM.EXE产生的机器代码（.OBJ文件）
连接成可执行程序（.EXE文件）
4、辅助工具程序
DEBUG.COM—动态调试
EXEZBIN.EXE—将满足空格式要求的.EXE文件转换为.COM文件
5、宏汇编操作流程
EDITMASMLINK
*.asm*.obj*.exe
语法错误
逻辑错误
三、实验内容及步骤：
1、在内存缓冲区中，以80*25彩色字符方式，显示4个彩色条
显示缓冲区首址：
0B800H，彩色字符方式：
3，彩色选择寄存器断口：
3D9H
2、实验步骤：
（1）在EDIT状态下，编写彩条程序，将源程序BAR．ASM存盘
（2）宏汇编MASM．EXE文件对源程序进行汇编，产生.OBJ文件，注意检查、修订错误。
（3）用LINK命令连接，产生EXE文件
（4）运行程序BAR.EXE，查看结果
（5）修改程序，显示8个彩色条
实验五数据码制转换程序设计实验
一、实验目的
1．掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法，加深对数码转换的理解。
2．熟悉调试程序的方法。
二、实验内容
将BCD码转换为二进制码。
设一个二位十进制的BCD码存放在AL寄存器中，将转换的结果放在AH中。
如：
（AL）=10010111（BCD）转换结果（AH）＝01100001
（2）=97（10）.
三、实验步骤
1、程序设计
（1）根据程序流程图，设计模块，编写完整程序，实现实验要求相关功能。
（2）运行程序，验证编写程序正确性，观看实验现象得出结论
2、调试方式
方式1（Debug方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接，生成.exe文件。
（2）启动调试程序（Debug）。
（3）在程序的退出处设置断点，利用AddWatch命令查看BUF2中的内容是否正确。
方式2（人-机交互方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接、运行。
（2）按提示输入数据，在屏幕显示的结果中查看BUF1,2中的内容是否一致。
（3）输入不同的字符串，可得到不同的结果。
四、实验流程图
如图1.5.1~3.1.4所示，代码转换程序主功能模块参照图1.5.1中虚线框内的流程。
1.5.1主程序流程图
1.5.2F2T2子程序流程图
1.5.3F2T10子程序流程图
1.5.4RADIX1子程序流程图
图1.5.1数码转换程序设计实验主程序流程图
图1.5.2F2T2子程序流程
六、提高性实验
1．将ASCII码表示的十进制数转换为二进制，如在3000H~3004H单元存入十进制12的ASCII码，及3030303132。
程序输出0C.
2．将十进制数的ASCII码转换为BCD码。
如3101，3909
3．将十六位二进制数转换为ASCII码表示的十进制数。
如000CH3030303132
实验六求和程序设计实验
一、实验目的
1.掌握使用运算类指令编程及调试方法
2.掌握运算类指令对各状态标志位的影响及其测试方法
二、实验内容
二进制双精度加法运算.计算Z=X+Y。
三、实验步骤
1、程序设计
（1）根据程序流程图，设计模块，编写完整程序，实现实验要求相关功能。
（2）运行程序，验证编写程序正确性，观看实验现象得出结论
2、调试方式
方式1（Debug方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，填入X、Y的值，编译、连接，生成.exe文件。
（2）启动调试程序（Debug）。
（3）在程序的退出处设置断点，利用AddWatch命令查看ZL、ZH中的内容是否正确。
方式2（人-机交互方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接、运行。
（2）按提示输入数据，在屏幕显示的运行结果中查看结果是否正确。
（3）修改X、Y的值，可得到不同的结果。
四、实验流程图
如图1.6.1~1.6.4所示，求和运算程序主功能模块参照图1.6.1中虚线框内的流程。
1.6.1主程序流程图
1.6.2F10T2子程序流程图（参照本篇实验二）
1.6.3F2T10子程序流程图（参照本篇实验二）
1.6.4RADIX1子程序流程图
图1.6.1求和程序设计实验主程序流程图
六、提高性实验
1．乘法运算Z=X*Y,其中X,Y为有符号的字数据,Z为双字数据。
实验七分支程序设计实验
一、实验目的
1.掌握分支程序的结构。
2.掌握分支程序的设计方法。
二、实验内容
编制计算下面函数值的程序（x,y的值在－128～＋127之间）
1x>=0,y>=0
a=-1x<0,y<0
0x,y异号
输入数据为x、y，输出数据为a.
三、实验步骤
1、程序设计
（1）根据程序流程图，设计模块，编写完整程序，实现实验要求相关功能。
（2）运行程序，验证编写程序正确性，观看实验现象得出结论
2、调试方式
方式1（Debug方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接，生成.exe文件。
（2）启动调试程序（Debug）。
（3）在程序的退出处设置断点，利用AddWatch命令查看A中的内容是否正确。
方式2（人-机交互方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接、运行。
（2）按提示输入数据，在屏幕显示的运行结果中查看结果是否正确。
（3）输入不同的数据，可得到不同的结果。
四、实验流程图
如图1.7.1~1.7.4所示：
分支程序主功能模块参照图3.1.10中虚线框内的流程。
1.7.1主程序流程图
1.7.2F10T2子程序流程图（参照本篇实验二）
1.7.3F2T10子程序流程图（参照本篇实验二）
1.7.4RADIX1子程序流程图
图1.7.1分支程序设计实验主程序流程图
六、提高性实验
从键盘输入0～9中任一自然数x,求其立方值。
如输入的字符不是0～9中某数字，则显示”INPUTERROR!
”,表示输入错。
实验八循环程序设计实验
一、实验目的
1.掌握循环程序的结构。
2.掌握循环程序的设计方法。
二、实验内容
求某数据区内负数的个数。
设在以BUF为首址的字存储区输入n个有符号二进制数，统计的负数个数放在存储单位R中。
三、实验步骤
1、程序设计
（1）根据程序流程图，设计模块，编写完整程序，实现实验要求相关功能。
（2）运行程序，验证编写程序正确性，观看实验现象得出结论
2、调试方式
方式1（Debug方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接，生成.exe文件。
（2）启动调试程序（Debug）。
（3）在程序的退出处设置断点，利用AddWatch命令查看R中的内容是否正确。
方式2（人-机交互方式）
（1）在软件集成环境下输入汇编程序，编译、连接、运行。
（2）按提示输入数据，在屏幕显示的运行结果中查看结果是否正确。
（3）输入不同的数据，可得到不同的结果。
四、实验流程图
如图1.8.1~1.8.5所示，循环程序主功能模块参照图1.8.1中虚线框内的流程。
1.
升级会员 