计算机硬件技术基础软件实验讲义北辰版528.docx
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计算机硬件技术基础软件实验讲义北辰版528
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。
3.0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。
3.0.1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、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，存盘；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，无措，进入调试；
有错，在编辑窗口修改程序，改后，再次汇编，直至无措后进入调试；
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。
3.0.2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。
3.1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
需要查看的数据有30H,31H,A,R0等。
ORG0000H
MOVR0,#30H
MOV30H,#45H
MOV31H,#46H
MOVR2,30H
MOV02H,31H
MOVA,#87H
MOV0E0H,30H
MOV30H,A
MOV31H,@R0
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。
ORG0000H
MOVA,#58H
SWAPA
MOV40H,A
MOVA,#30H
MOVR0,#30H
MOV@R0,#09H
XCHDA,@R0
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？
4.同一个特殊功能寄存器不同表达形式。
实验二数传指令和算数运算指令编程设计
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．数据区传送
（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。
2．多字节十进制加法
加数放在30H开始的单元中（最低位放在30H，按从小到大的顺序存放），被加数和结果存放在20H开始的单元（最低位在20H中），字节数放在2FH中，最高进位位放在位地址7FH单元中。
三、实验步骤
1．分别用单步和连续运行方式，调试上述两个程序；
2．在执行第二个程序之前，给被加数和加数单元赋初值；
3．在观察窗口中观察结果。
四、实验程序清单
1．数据块传送程序：
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
2．多字节十进制加法：
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．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．在调试第一个程序时，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？
3．若把第二个程序改为无符号数的减法，怎样修改程序？
4．在第二个程序中，若两数的和存放到从40H开始的单元，如何修改程序？
实验三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
程序框图
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：
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．双字节二进制数左移一位
将两个内部RAM31H和30H单元中的内容组成的双字节数通过Cy左移一位。
功能示意图
程序清单
ORG0000H
CLRC
MOVA,30H
RLCA
MOV30H,A
MOVA,31H
RLCA
MOV31H,A
SJMP$
END
2．多字节二进制数右移一位
将三个内部RAM32H、31H和30H单元中的内容组成的三字节数通过Cy右移一位。
功能示意图
程序清单
ORG0000H
CLRC
MOVA,32H
RRCA
MOV32H,A
MOVA,31H
RRCA
MOV31H,A
MOVA,30H
RRCA
MOV30H,A
SJMP$
END
三、思考题
1．多于三个字节的移位操作如何进行？
2．如果不通过Cy如何移位？
实现的功能有何不同？
3.2汇编语言程序设计实验
实验六分支程序设计
一、实验目的
1.进一步熟悉MCS-51指令系统，了解汇编语言程序设计的基本结构。
2.掌握分支结构程序设计的方法。
3.学会用条件转移指令、CJNE、JMP及其配合使用来编写二分支、三分支和多分支程序。
二、实验内容
1.二分支的条件转移程序
设变量X存放于R0，函数值Y存放在R1，其中X、Y均为二进制数。
试按照下式的要求给Y赋值：
Y=
1
X>0
0
X=0
-1
X<0
程序框图2-1如下
:
N
图2-1二、三分支结构程序流程图
2.自选题目设计
三、实验步骤
1．根据实验内容和参考程序流程图，编出相应的分支结构程序。
2．输入程序，汇编成功；
3．用F4（执行到光标处）、F7（跟踪执行）、F8（单步执行）或断点运行等方式调试程序；
4．观察程序的流程，记录运行结果。
四、思考题
1．CJNE指令对CY有影响吗？
用CJNE和JC/JNC指令配合应注意什么？
在用JMP指令前，若变址255怎么办？
2．用什么指令可以实现多分支之间的隔离？
五、实验报告要求
写出题目运行结果。
六、参考程序清单
1、二分支的条件转移程序
1）用二分支结构程序实现：
ORG0000H
MOVA,R0
JZLOAD；等于零转LOAD
JNBACC.7，GO；大于零转GO
MOVA,#0FFH
SJMPLOAD
GO:
MOVA,#01H
LOAD:
MOVR1,A
SJMP$
END
2）用三分支结构程序实现：
ORG0000H
MOVA,R0
JNZCOMP；不等于零转COMP
MOVR1，#00H；等于零，则0（R1）
SJMPMP3
COMP:
CJNER0，#80H，MP1；（R0）中数与80H比较，不相等则转移到MP1
MOVR1，#0FFH；若比较相等，则-1（R1）
LJMPMP3
MP1:
JCMP2；两数不相等，（R0）>0转MP2
MOVR1，#0FFH；（R0）<0，-1（R1）
LJMPMP3
MP2:
MOVR1，#01H；（R0）>0，1（R1）
MP3:
SJMP$
END
实验七循环程序设计
一、实验目的
1．进一步熟悉MCS-51指令系统，了解汇编语言程序设计的基本结构。
2．掌握循环结构程序设计的方法，弄清单重及多重循环控制过程。
3．通过设计软件延时程序，学会计算内外循环次数以及循环体的循环时间。
二、实验内容
1．设计一个循环程序
具体要求：
将内部RAM中30H至32H的内容右移四位，程序流程图如图2-3所示。
2．设计循环程序：
冒泡法排序。
具体要求：
设单片机8031外部RAM从3600H单元开始存放10个无符号数，试编写程序能使它们按从大到小的顺序排列（最大数存放在3600H单元）。
程序流程图如图2-4所示。
3．自选题目设计。
三、实验步骤
1．输入预先编好的程序，汇编成功；
2．用自动单步方式执行程序，观察循环计数器的变化
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