北京交通大学微机原理实验报告.docx
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北京交通大学微机原理实验报告
微机原理
实
验
报
告
隋伟
08212013
自动化0801
一、I/O地址译码与交通灯控制实验……………………………………3
二、可编程定时器/计数器（8253）……………………………………6
三、中断实验（纯DOS）………………………………………………11
四、模/数转换器…………………………………………………………18
五、串行通讯……………………………………………………………16
六、课程综合实验（抢答器）……………………………………………28
七、自主设计实验——LED显示………………………………………32
八、参考文献……………………………………………………………35
一、I/O地址译码与交通灯控制实验
一.实验目的
通过并行接口8255实现十字路口交通灯的模拟控制,进一步掌握对并行口的使用。
二.实验内容
如图5-3，L7、L6、L5作为南北路口的交通灯与PC7、PC6、PC5相连，L2、L1、L0作为东西路口的交通灯与PC2、PC1、PC0相连。
编程使六个灯按交通灯变化规律燃灭。
十字路口交通灯的变化规律要求：
（1）南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮3秒左右。
（2）南北路口的黄灯闪烁若干次，同时东西路口的红灯继续亮。
（3）南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮3秒左右。
（4）南北路口的红灯继续亮、同时东西路口的黄灯亮闪烁若干次。
（5）转
（1）重复。
8255动态分配地址:
控制寄存器：
0C40BH
A口地址：
0C408H
C口地址：
0C40AH
三．程序流程图和程序清单
DATASEGMENT
XDB?
DATAENDS
STACK1SEGMENTSTACK
DW100HDUP（0）
STACK1ENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACK1
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
;---------------INIT----------------
MOVDX,0ce0BH;写控制字
MOVAL,80H
OUTDX,AL
L3:
MOVDX,0ce0AH
MOVAL,24H;南北绿灯，东西红灯亮
OUTDX,AL
CALLDELAY
CALLDELAY;长延时，3s左右
CALLDELAY
CALLDELAY
CALLDELAY
CALLDELAY
CALLDELAY
MOVBL,8
MOVAL,04H
L0:
XORAL,40H;南北黄灯闪，东西红灯亮
OUTDX,AL
CALLDELAY;延时
CALLDELAY
DECBL;闪烁几次
JNZL0
CALLDELAY
MOVAL,81H;南北红灯亮，东西绿灯亮
OUTDX,AL
CALLDELAY
CALLDELAY
CALLDELAY;长延时，3s左右
CALLDELAY
CALLDELAY
CALLDELAY
CALLDELAY
MOVBL,9
MOVAL,80H
L1:
XORAL,02H;南北红灯亮，东西黄灯闪
OUTDX,AL
CALLDELAY;延时
CALLDELAY
DECBL
JNZL1;闪烁几次
CALLDELAY
MOVDL,0FFH
MOVAH,06H
INT21H
JZL3;六号功能判断若无字符输入ZF=1继续循环
;------------------------------
MOVAH,4CH
INT21H
;-----------延时函数------------
DELAY:
PUSHCX
PUSHDX
MOVCX,1FFFH
LOP1:
MOVDX,0FFFFH
LOP2:
DECDX
JNZLOP2
LOOPLOP1
POPDX
POPCX
RET
CODEENDS
ENDSTART
四．实验遇到的问题和解决方法
问题：
绿灯灭后黄灯没有出现闪烁的效果，一直保持常亮
解决方法：
修改程序，通过利用异或和循环指令使绿灯灭、红灯亮后，黄灯口的状态从0到1循环变换，并通过调用延迟子程序，从而实现人眼可辨的黄灯闪的效果。
二、可编程定时时钟/计数器（8253）
一、实验目的
掌握8253的基本工作原理和编程方法。
二、实验内容
1．按图5-1虚线连接电路，将计数器0设置为方式0，计数器初值为N（N≤0FH），用手动逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同时用逻辑笔观察OUT0电平变化（当输入N+1个脉冲后OUT0变高电平）。
图5-1
2．按图5-2连接电图，将计数器0、计数器1分别设置为方式3，计数初值设为1000，用逻辑笔观察OUT1输出电平的变化（频率1HZ）。
图5-2
三．实验原理
8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。
在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。
当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。
作计数器时，要求计数的次数可直接作为计数器的初值预置到减“1”计数器中。
8253中各通道可有6种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。
本实验用到的是方式0—计数结束中断。
在写入计数值N之后的第一个CLK的下降沿将N装入计数执行单元，待下一个CLK的下降沿到来且门控信号GATE为高电平时，通道开始启动计数。
在计数过程中，OUT一直保持低电平，直到计数达“0”时，OUT输出由低电平变为高电平，并且保持高电平。
8253动态分配地址:
控制寄存器：
0C403H
计数器0地址：
0C400H
计数器1地址：
0C401H
四．程序流程图和程序清单
1）
DATASEGMENT
NEQU0BH;计数器初值，不大于0FH
CHLDB0AH,0DH,'$';换行
DATAENDS
STACK1SEGMENTSTACK
DW100DUP（0）
STACK1ENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACK1
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
;--------------INIT----------------
MOVDX,0C403H;控制寄存器地址
MOVAL,10H;计数器0，低字节，方式0，二进制计数
OUTDX,AL;写入控制字
MOVDX,0C400H
MOVAL,N
OUTDX,AL;写入计数初值
MOVCL,N
L0:
MOVAL,0;计数器0锁存
MOVDX,IO8253
OUTDX,AL
MOVDX,0C400H
INAL,DX;读取当前数值
CMPAL,CL
JNEL0;若AL不等于CL，则继续到L0循环
DECCL;更改CL值
MOVDL,AL
CMPDL,09H;是0~9吗？
JLEASCI
ADDDL,07H;是A~F
ASCI:
ADDDL,30H
MOVAH,02H;单字符输出计数器当前值
INT21H
MOVDX,OFFSETCHL;输出字符串换行
MOVAH,09H
INT21H
CMPCL,0
JNLL0;CL不小于0时，继续循环
;------------------------------
MOVAH,4CH
INT21H
CODEENDS
ENDSTART
2）
DATASEGMENT
XDB?
DATAENDS
STACK1SEGMENTSTACK
DW100HDUP（0）
STACK1ENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACK1
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVAL,36H
MOVDX,0C403H;写计数器0控制字
OUTDX,AL
MOVAX,1000;写计数器0初值
MOVDX,0C400H
OUTDX,AL;先写低字节后写高字节
MOVAL,AH
OUTDX,AL
;-----------------------------------------------
MOVAL,76H
MOVDX,0C403H
OUTDX,AL;写计数器1控制字
MOVAX,1000;写计数器0初值
MOVDX,0C401H
OUTDX,AL
MOVAL,AH;先写低字节后写高字节
OUTDX,AL
CODEENDS
ENDSTART
五．实验遇到的问题和解决方案
问题：
计数初值没有显示出来
解决方法：
进行TD调试，发现逻辑上出现了问题。
修改程序，通过利用CMPAL,CLJNZL0来实现将所有的计数值都显示出来。
三、中断实验（纯DOS）
一、实验目的
１、掌握PC机中断处理系统的基本原理。
２、学会编写中断服务程序。
二、实验原理与内容
1、实验原理
PC机用户可使用的硬件中断只有可屏蔽中断，由8259中断控制器管理。
中断控制器用于接收外部的中断请求信号，经过优先级判别等处理后向CPU发出可屏蔽中断请求。
IBMPC、PC/XT机内有一片8259中断控制器对外可以提供8个中断源：
中断源中断类型号中断功能
IRQ008H时钟
IRQ109H键盘
IRQ20AH保留
IRQ3OBH串行口2
IRQ40CH串行口1
IRQ50DH硬盘
IRQ60EH软盘
IRQ70FH并行打印机
8个中断源的中断请求信号线IRQ0～IRQ7在主机的62线ISA总线插座中可以引出，系统已设定中断请求信号为“边沿触发”，普通结束方式。
对于PC/AT及286以上微机内又扩展了一片8259中断控制，IRQ2用于两片8259之间级连，对外可以提供16个中断源：
中断源中断类型号中断功能
52
IRQ8070H实时时钟
IRQ9071H用户中断
IRQ10072H保留
IRQ11O73H保留
IRQ12074H保留
IRQ13075H协处理器
IRQ14076H硬盘
IRQ15077H保留
PCI总线中的中断线只有四根，INTA#、INTB#、INTC#、INTD#，它们需要通过P&P的设置来和某一根中断相连接才能进行中断申请。
2、实验内容
实验电路如图31，直接用手动产单脉冲作为中断请求信号（只需连接一根导线）。
要求每按一次开关产生一次中断，在屏幕上显示一次“TPCpcicardInterrupt”，中断10次后程序退出。
三、编程提示
1.由于9054的驱动程序影响直写9054芯片的控制寄存器，中断实验需要在纯DOS的环境中才能正常运行。
这里指的纯DOS环境是指微机启动时按F8键进入的DOS环境。
WINDOWS重启进入MSDOS方式由于系统资源被重新规划过，所以也不能正常实验。
2.由于TPC卡使用PCI总线，所以分配的中断号每台微机可能都不同，编程时需要了解当前的微机使用那个中断号并进行设置，获取方法请参看汇编程序使用方法的介绍。
（也可使用自动获取资源分配的程序取得中断号）
3.在纯DOS环境下，有些微机的BIOS设置中有将资源保留给ISA总线使用的选项，致使在纯DOS环境（WINDOWS环境下不会出现此问题）下PCI总线无法获得系统资源，也就
53
无法做实验，这时需要将此选项修改为使用即插即用。
4.在纯DOS环境下，有些微机的BIOS设置中有使用即插即用操作系统的选项，如果在使用即插即用操作系统状态下，BIOS将不会给TPC卡分配系统资源，致使在纯DOS环境（WINDOWS环境下不会出现此问题）下PCI总线无法获得系统资源，也就无法做实验，这时需要将此选项修改为不使用即插即用操作系统。
5.由于TPC卡使用9054芯片连接微机，所以在编程使用微机中断前需要使能9054的中断功能，代码如下：
movdx,ioport_cent+68h;设置tpc卡中9054芯片io口,使能中断
inax,dx
orax,0900h
outdx,ax
其中IOPORT_CENT是9054芯片寄存器组的I/O起始地址，每台微机可能都不同，编程时需要了解当前的微机使用哪段并进行设置，获取方法请参看本书结尾部分的介绍。
（也可使用自动获取资源分配的程序取得），+68H的偏移是关于中断使能的寄存器地址，设置含义如下：
程序退出前还要关闭9054的中断，代码如下：
movdx,ioport_cent+68h;设置tpc卡中9054芯片io口,关闭中断
inax,dx
andax,0f7ffh
outdx,ax
6.PC机中断控制器8259的地址为20H、21H,编程时要根据中断类型号设置中断矢量，8259中断屏蔽寄存器IMR对应位要清零（允许中断），中断服务结束返回前要使用中断结束命令：
MOVAL，20H
OUT20H，AL
中断结束返回DOS时应将IMR对应位置1，以关闭中断。
四、参考流程图
五、参考程序程序名：
INT.ASM
;386以上微机适用
;纯dos下才能使用
;tasm4.1或以上编译
datasegment
int_vectEQU071H;中断0-7的向量为:
08h-0fh,中断8-15的向量为:
70h-77h
55
irq_mask_2_7equ011111011b;中断掩码,中断0-7时从低至高相应位为零,中断8-15时第2位为零
irq_mask_9_15equ011111101b;中断0-7时全一,中断8-15时从低至高相应位为零
ioport_centequ0d800h;tpc卡中9054芯片的io地址
csregdw?
ipregdw?
;旧中断向量保存空间
irq_timesdw00h;中断计数
msg1db0dh,0ah,'TPCpcicardInterrupt',0dh,0ah,'$'
msg2db0dh,0ah,'Pressanykeytoexit!
',0dh,0ah,'$'
msg3db0dh,0ah,'PressDMCtointerrupt10timesandexit!
',0dh,0ah,'$'
dataends
stackssegment
db100dup（?
）
stacksends
codesegment
assumecs:
code,ds:
data,ss:
stacks,es:
data
start:
;EnableLocalInterruptInput
.386
cli
movax,data
movds,ax
moves,ax
movax,stacks
movss,ax
movdx,ioport_cent+68h;设置tpc卡中9054芯片io口,使能中断
inax,dx
orax,0900h
outdx,ax
moval,int_vect;保存原中断向量
movah,35h
int21h
movax,es
movcsreg,ax
movipreg,bx
movax,cs;设置新中断向量
56
movds,ax
movdx,offsetint_proc
moval,int_vect
movah,25h
int21h
inal,21h;设置中断掩码
andal,irq_mask_2_7
out21h,al
inal,0a1h
andal,irq_mask_9_15
out0a1h,al
movax,data
movds,ax
movdx,offsetmsg2
movah,09h
int21h
movdx,offsetmsg3
movah,09h
int21h
movirq_times,0ah
sti
loop1:
cmpirq_times,0;等待中断并判断中断10次后退出
jzexit
movah,1
int16h
jnzexit;按任意键退出
jmploop1
exit:
cli
movbl,irq_mask_2_7;恢复中断掩码
notbl
inal,21h
oral,bl
out21h,al
movbl,irq_mask_9_15
notbl
inal,0a1h
57
oral,bl
out0a1h,al
movdx,ipreg;恢复原中断向量
movax,csreg
movds,ax
movah,25h
moval,int_vect
int21h
movdx,ioport_cent+68h;设置tpc卡中9054芯片io口,关闭中断
inax,dx
andax,0f7ffh
outdx,ax
movax,4c00h
int21h
int_procprocfar;中断处理程序
cli
pushax
pushdx
pushds
decirq_times
movax,data;Interrupttodo
movds,ax
movdx,offsetmsg1
movah,09h
int21h
moval,20h;SendEOI
out0a0h,al
out20h,al
popds
popdx
popax
sti
iret
int_procendp
codeends
四、模/数转换器
一、实验目的
了解模/数转换的基本原理，掌握ADC0809的使用方法。
二、实验内容
１、实验电路原理图如图38。
通过实验台左下角电位器RW1输出0～5Ｖ直流电压送入ADC0809通道0（IN0）,利用debug的输出命令启动Ａ/Ｄ转换器，输入命令读取转换结果，验证输入电压与转换后数字的关系。
启动IN0开始转换:
Out02980
读取转换结果:
In0298
２、编程采集IN0输入的电压,在屏幕上显示出转换后的数据（用16进制数）。
３、将JP3的1、2短接，使IN2处于双极性工作方式，并给IN1输入一个低频交流信号（幅度为±５Ｖ），编程采集这个信号数据并在屏幕上显示波形。
三、实验提示
１、ADC0809的IN0口地址为298H，IN1口地址为299H。
２、IN0单极性输入电压与转换后数字的关系为：
其中Ui为输入电压，UREF为参考电压，这里的参考电压为ＰＣ机的＋５Ｖ电源。
３、一次A/D转换的程序可以为
MOVDX,口地址
OUTDX,AL；启动转换
；延时
INAL,DX；读取转换结果放在AL中
四、参考流程图
五、参考程序１：
AD_1.ASM
ioportequ0d400h-0280h
io0809aequioport+298h
codesegment
assumecs:
code
start:
movdx,io0809a;启动A/D转换器
outdx,al
movcx,0ffh;延时
delay:
loopdelay
inal,dx;从A/D转换器输入数据
movbl,al;将AL保存到BL
movcl,4
shral,cl;将AL右移四位
calldisp;调显示子程序显示其高四位
moval,bl
andal,0fh
calldisp;调显示子程序显示其低四位
movah,02
movdl,20h;加回车符
int21h
movdl,20h
int21h
pushdx
movah,06h;判断是否有键按下
movdl,0ffh
int21h
popdx
jestart;若没有转START
movah,4ch;退出
int21h
dispprocnear;显示子程序
movdl,al
cmpdl,9;比较DL是否>9
jleddd;若不大于则为'0'-'9',加30h为其ASCII码
adddl,7;否则为'A'-'F',再加7
ddd:
adddl,30h;显示
movah,02
int21h
ret
dispendp
codeends
endstart
五、串行通讯
一、实验目的
1、进一步了解串行通信的基本原理。
2、掌握串行接口芯片8250的工作原理和编程方法。
3、熟悉PC机串行口的基本连接方法
二、实验内容
1、PC机RS-232串口自发自收。
按照PC机串口自发自收的连接方法连线。
编写PC机自发自收串行通信程序，要求：
从键盘输入一个字符，将字符通过串口发送出去，再由此串口将字符接收回来并在屏幕上显示，实现自发自收。
2、两台PC机间RS-232串口通信。
按照PC机RS-232串口直接互连的方法连接两台PC机。
编写PC机直接互连串行通信程序；要求：
由甲机键盘键入字符经串口发送给乙机，再由乙机通过串口接收字符并显示在屏幕上。
当键入感叹号“！
”，结束收发过程。
三．实验原理
1）本实验为异步通信：
以字符为单位进行传送，每传送一个字符，以起始位作为开始标志，以停止位作为结束标志。
异步串行通信的工作过程是：
传送开始后，接收设备不断地检测传输线是否有起始位到来，当接收到一系列的“1”（空闲或停止位）之后，检测到第一个“0”，说明起始位出现，就开始接收所规定的数据位、奇偶校验位及停止位。
经过接收器处理，将停止位去掉，把数据位拼装成一字节数据，并且经奇偶校验无错误，才算是正确地接收到了一个字符。
当一个字符接收完毕，接收设备又继续测试传输线，监视“0”电平的到来（下一个字符的开始），直到全部数据接收完毕。
2）8250各部分功能说明
8250片内有10个寄存器，其中有几个是共用地址的，其识别由线路控制寄存器（LCR）的最高位DLAB来决定。
各寄
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