微机接口技术实验系统TPH实验指导书.docx
《微机接口技术实验系统TPH实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机接口技术实验系统TPH实验指导书.docx（146页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
微机接口技术实验系统TPH实验指导书
《微型计算机技术》
实验指导书
（教师用）
惠州学院计算机科学系
2008年12月
目录
一、概述...................................................................................2二、安装...................................................................................2三、实验箱结构：
（见上页）.................................................................4
1、I/O地址译码电路.....................................................................4
2、总线插孔............................................................................5
3、时钟电路............................................................................5
4、逻辑电平开关电路....................................................................5
5、LED显示电路.........................................................................5
6、七段数码管显示电路..................................................................6
7、单脉冲电路..........................................................................6
8、逻辑笔..............................................................................6
9、继电器及驱动电路....................................................................6
10、复位电路...........................................................................7
11、接口集成电路.......................................................................7
12、跳线开关（JP）.....................................................................7
13、＋5V电源插针.......................................................................7
14、通用集成电路插座...................................................................7
15、数字电路实验区.....................................................................7
16、接线端子...........................................................................7
17、50线总线插座信号安排...............................................................8
18、直流电源开关（K1）和存储器地址选择开关（K2）.......................................8
19、使用外加直流电源注意事项：
.........................................................8四、接口实验部分：
.........................................................................8
实验一I/O地址译码..................................................................9实验二简单并行接口................................................................11
实验三可编程定时器／计数器........................................................13实验四、可编程并行接口
（一）........................................................16
实验五七段数码管..................................................................18实验六继电器控制..................................................................21
实验七竞赛抢答器..................................................................24实验八交通灯控制实验..............................................................27
实验九中断........................................................................29实验十可编程并行接口
（二）........................................................32
实验十一数/模转换器...............................................................35实验十二模/数转换器...............................................................38
实验十三数字录音机................................................................42实验十四串行通讯..................................................................45
实验十五ＤＭＡ传送................................................................48实验十六集成电路测试..............................................................52
实验十七电子琴....................................................................55实验十八8250串行通讯实验..........................................................58
实验十九步进电机控制实验..........................................................61实验二十小直流电机转速控制实验....................................................65
实验二十一键盘显示控制器实验......................................................68实验二十二存储器读写实验..........................................................82
一、概述
二十世纪八十年代以来，国内大中专院校许多专业相继开设了“微机原理及应用”方面的课程，讲授的内容主要以Z80为代表的8位机，实验设备多采用TP801单板机。
随着计算机技术的发展，讲授内容逐步转向16位或32位的PC系列微机，实验设备亦过渡到16位微机实验系统。
清华大学科教仪器设备公司在原有的“TPC-1型十六位微机实验培训系统”的基础上推出了“TPC-H通用微机接口实验系统”，该实验系统增加了实验的开放能力和灵活性，不仅使典型的微机接口实验更为方便，而且为某些计算机硬件要求较高的专业提供了锻炼学生动手能力、发挥创造才能的平台。
实验系统硬件由PC机、接口卡、实验箱组成，接口卡与实验箱之间通过50线扁平电缆连接。
接口卡可以插入PC系列微机中任意一个ISA扩展插槽，其功能是将PC的总线信号经过驱动后引到实验
箱上，卡上设有一个跳线开关（JP）用于选择中断请求信号IRQ2、IRQ3、IRQ4、IRQ7中的一个作为实验中断请求信号。
实验箱上设有I/O地址译码电路、总线插孔、接口实验常用集成电路、外围电路及通用IC插座。
外围电路包括逻辑电平开关电路、LED显示电路、时钟电路、单脉冲电路、逻辑笔、复位电路、七段数码管显
示电路、基本门电路、继电器及步进电机、小直流电机的驱动电路等。
本书介绍了22个微机接口实验，覆盖了大中专院校微机接口实验教学大纲中的内容，教师可以根据
课时计划安排选作，也可以在此基础上重新设计新的实验项目。
二、安装
1、系统组成
1）硬件：
接口卡一块，实验箱一个，50线扁平电缆一根，自锁紧导线50根，集成电路芯片（8251、
74LS273、74LS244）共3片；
2）软件：
软盘一张；
3）资料：
使用说明书一本；
4）附件：
话筒一个，测试表笔一只；
5）可选附件：
①实验盒一个（含步进电机一个、小直流电机一个、喇叭一个、指示灯一个）；
②TPC-H键盘显示控制器实验板一块。
2、安装步骤
1）关上PC机电源，打开微机主机箱；
2）检查接口卡上中断请求跳线开关是否已经连好（接口卡在出厂时已将4、5短接，选IRQ7作为中断申请信号）；
3）将PC总线接口卡插在任意扩展槽中；
4）用50线扁平电缆线连接接口卡和实验箱。
图1接口卡的结构图
3、随机软盘上实验程序名表
实验名称
汇编语言源程序名
C语言源程序名
I/O地址译码实验
YMQ.ASM
YMQ.C
简单并行接口
E244.ASM、E273.ASM
E244.C、E273.
可编程定时器/计数器
E8253_1.ASM、E8253_2.ASM
E8253_1.C、E8253_2.C
可编程并行接口
（一）
E8255.ASM
E8255.C
七段数码管
LED1.ASM、LED2.ASM
LED1.C、LED2.C
继电器控制
JDQ.ASM
JDQ.C
竞赛抢答器
QDQ.ASM
QDQ.C
交通灯控制
JTD.ASM
JTD.C
中断
INT.ASM
INT.C
可编程并行接口
（二）
E8255_1I.ASM、E8255_1O.ASM
E8255_1I.C、E8255_1O.C
数/模转换器
DA_1.ASM、DA_2.ASM
DA_1.C、DA_2.C
模/数转换器
AD_1.ASM、AD_2.ASM
AD_1.C、AD_2.C
数字录音机
LYJ.ASM
LYJ.C
串行通讯
E8251.ASM
E8251.C
DMA传送
DMA_O.ASM、DMA_I。
ASM
DMA_O.C、DMA_I.C
集成电路测试
JC.ASM
JC.C
电子琴
DZQ.ASM
DZQ.C
8250串行通信
E8250.ASM
E8250.C
步进电机控制
BJDJ.ASM
BJDJ.C
小直流电机控制
ZLDJ.ASM
ZLDJ.C
8279键盘显示控制器
JPXSH.ASM
JPXSH.C
存储器读写实验
PCRAM.ASM
保总线插座险
A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0IORIOWIRQDRQ1AENDACK1
继电器驱动J3
管
2接3：
DMA
JP3
3
D7
总线I/O地址
继电器
2
2接1：
I/O1
PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0
D6D5
19
D4D3D2D1
1
J7
D0280H288H290H298H2A0H2A8H2B0H2B8H
~
~
~
~
~
~
~
~
287H28FH297H29FH2A7H2AFH2B7H2BFH
J4
Ik
开关量输入
CS
PC7PC6
CS
PC5
8253
8255
PC4
PC3PC2
PC1
PC0
202
通用插座A通用插座B通用插座C
4039383736353433323130292827262524232221
2827262524232221201918171615
242322212019181716151413
J5
BABBBCBD
J6
GNDDJ
CLK1GATE1OUT1CLK0GATE0OUT0
DIP20DIP40DIP20
段码abc
defgdb
DAC0832
CS
J1
通用插座D
1234567891011121314151617181920
UaUb
模拟量输出
YYY
位码S0S1
QQ
七段数码管显示
CS
JP2IN0IN1
模拟量输入
JP1
ABAB
与门或门
+5V+5V
SC
ADCLK
非门D触发器
L7L6L5L4L3L2L1L0
LED显示（1：
亮）
MC
TPC--H
高低1
K7K6K5K4K3K2K1K0
通用微机接口实验系统
1MHZ2MHZ
0
逻辑电平开关
清华同方股份有限公司
电位器
时钟脉冲RESET
单脉冲逻辑笔
图2实验箱平面布置图
三、实验箱结构
1、I/O地址译码电路
实验箱选用PC机未用的I/O地址空间：
280H～2BFH，共有8条译码输出Y0～Y7，地址分别是280H～
287H、288H～28FH、290H～297H、298H～29FH、2A0H～2A7H、2A8H～2AFH、2B0H～2B7H和2B8H～2BFH。
8条译码输出线在实验箱“I/O地址”处分别由“自锁紧”插孔引出，供实验选用。
图3I/O地址译码电路
2、总线插孔
采用“自锁紧”插座在标有“总线”区引出数据总线D7～D0；地址总线A9～A0；读、写信号IOR、
IOW；中断请求信号IRQ；DMA请求信号DRQ1；DMA响应信号、DACK1；及AEN信号，供学生搭试各种接口实验电路使用。
3、时钟电路如图4所示，可以输出1MHZ、2MHZ两种信号，供A/D转换器、定时器/计数器、串行接口实验使用。
图4时钟电路
4、逻辑电平开关电路如图5所示，实验箱右下方设有8个开关K7～K0，开关拨到“1”位置时开关断开，输出高电平，向下
打到“0”位置时开关接通输出低电平，电路中串接了保护电阻，使接口电路不直接同＋5V、GND相连，可有效地防止学生因误操作、误编程损坏集成电路现象。
图5开关接口电路图6LED驱动电路
5、LED显示电路如图6所示，实验箱上设有8个发光二极管及相关驱动电路（输入端L7～L0），当输入信号为“1”时
发光，为“0”时灭。
NR4为8×300Ω的排电阻，引脚1为公共端。
6、七段数码管显示电路如图7所示，实验箱上设有两个共阴极七段数码管及驱动电路，段码为同相驱动器，位码为反相驱动
器，从段码与位码的驱动器输入端（段码输入端：
a、b、c、d、e、f、g、dp，位码输入端：
s1、s2）输入不同的代码即可显示不同数字或符号。
图7七段LED数码管接口电路图
7、单脉冲电路如图8所示，采用RS触发器产生，实验者每按一次开关即可以从两个插座上分别输出一个正脉冲及负
脉冲，供“中断”、“DMA”、“定时器/计数器”等实验使用。
8、逻辑笔如图9所示，当输入端Ui接高电平时红灯（D2）亮；接低电平时绿灯亮。
图8单脉冲电路图9逻辑笔电路
9、继电器及驱动电路如图10所示，实验箱上设有一个＋5V直流继电器及相应的驱动电路，当其开关量输入端输入数字量
“1”时，继电器动作，常开触点闭合、常闭触点断开。
通过相应的实验使学生了解开关量控制的一般原理。
10、复位电路如图11所示，能在上电时，或按下复位开关S2后产生一个高电平的复位信号供8255、8251等接口芯
片使用。
图10继电器及驱动电路图11复位电路
11、接口集成电路实验箱上有微机原理硬件实验最常用接口电路芯片，包括：
可编程定时器/计数器（8253）、可编程
并行接口（8255）、数/模转换器（DAC0832）、模/数转换器（ADC0809），这里芯片与CPU相连的引线除
片选信号CS外都已连好，与外界连接的关键引脚在芯片周围用“自锁紧”插座引出，供学生实验时使用。
其中数/模转换器附有双极性输出，模/数转换器附有双极性输入插座。
具体电路可见下面实验说明。
12、跳线开关（JP）实验箱上共有5个跳线开关，其中Ja、Jb、Jc在实验箱的左上角，50线总线插座的左方。
Ja用来选择
用主机电源还是用外加电源的，当用主机电源时，应将JA上+5V、+12V、-12V三个短路片插好。
用户若想使用外加电源，必须首先将JA上的三个短路片全部拔掉，才能将外接电源加入。
JB和JC是用来选择实验
类型的，I/O实验时JB、JC上的短路片都应插在标有“I/O”的位置。
做存储器实验时，短路片应插在标有“NEM”的位置。
做“DMA”实验时JB应插在“I/O”位置，JC应插在DMA位置。
实验箱出厂时短路片在
I/O实验位置。
实验箱上另外两个跳线开关为JP2和JP3，在实验箱的左下角，分别用于模/数转换器模拟量输入极性
选择，将JP2的1、2短路时IN2（J2）可输入双极性电压（－5V～＋5V），2、3短路为单极性（0～＋
5V），JP3用于选择IN1的输入极性，方法与JP2相同。
13、＋5V电源插针为了减少主机＋5V电源的负担和各主要芯片的安全，在主要接口芯片的左上角都有相应的电源连接
插针（标记为＋5V），当实验需要该芯片时，用短路块短接插针即可接通＋5V电源。
对用不到的芯片可将短路片拔掉，以确保芯片安全。
14、通用集成电路插座实验箱上设有4个通用数字集成电路插座，其中插座A、C为14P，插座B为16P，插座D可以插入一个
24～40脚的集成电路芯片或者2个8～20脚的集成电路芯片。
每个插座引脚附近都有相应的“自锁紧”插座，部分实验（简单并行接口、DMA、串行通讯、集成电路测试）电路是利用这些插座搭试的。
要求高的
学校可以让学生自己搭试更多的实验，以提高学生动手能力。
利用这些插座可以开发新的实验，也可以
进行数字电路实验，及学生毕业设计。
自锁紧插座插入导线时，应稍加力并延顺时针方向旋转一下，才能保证接触良好，拔出时，应先逆时针方向旋转待插头完全松开后，再向上拔出。
15、数字电路实验区实验箱上有一块数字电路实验区，没有三种基本门电路（与、或、非）及D触发器，供学生在接口实
验或数字电路实验时直接使用。
16、接线端子
如图-2所示实验箱上设有7个接线端子，标号为J1-J7。
J1用于外接喇叭，J2是一个立体声插孔用于外接话筒。
J4为继电器触点，其中1接+5V，2、3为常闭触点，3、4为常开触点。
5接地线。
J5用于接步进电机。
J6用于接小直流电机。
J7是一个20芯通用插座，用于外接用户开发的实验板，本系统中8279键盘显示实验板就从此插头引出。
J7各引脚信号安排如下：
191715131197531
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
IRQ
CS
RES
+5V
+5V
IOR
IOW
A0
A1
CLK
GND
GND
2018161412108642
17、50线总线插座信号安排
18、直流电源开关（K1）和存储器地址选择开关（K2）实验箱上有一直流电源开关（K1），在实验箱的左上角。
在主机电源打开后，再打开实验箱上开关
K1，实验箱才会加电。
另外，实验箱上还有一个四位拨动开关K2，在实验箱8255芯片的右方。
K2是在做存储器实验时选择存储器地址使用的。
具体使用方法参看实验二十二，存储器读写实验。
19、使用外加直流电源注意事项：
1）用户可以使用主机电源，也可以使用外加直流电源，主机电源通过总线扩展卡引入到实验箱的50芯插座上，再通过短路子JA接到电源开关上。
该实验箱出厂时是按使用主机电源连接的。
2）用户若想使用外加电源。
必须首先将JA上的三个短路片全部拔掉，将主机电源断开，才能将外部
电源接入。
3）用户电源通过外接电源插座J0接到实验箱上。
插入以前应仔细检查电源插头上各路电源与J0上标注的是否相同，如不相同应修改电源插头，不然会损坏实验箱。
4）外接电源插入以前，应检查各路电源输出是否正确，如不正确应修改或更换电源。
5）以上各项都正常后，打开电源即可进行实验。
四、接口实验部分
几点约定：
1、实验电路介绍中凡不加“利用通用插座”说明的均为实验箱上已固定电路。
2、实验电路连线在图中均用虚线表示，实线为已连好电路。
实验一I/O地址译码
一、实验目的掌握I/O地址译码电路的工作原理。
二、实验原理和内容
实验电路如图11所示，其中74LS74为D触发器，可直接
升级会员 