微机原理与接口技术实验指导书.docx

1、微机原理与接口技术实验指导书实验安排第一次实验： 存储区1中存放着ASCII码表（00H7FH），要求编写程序，将存储区1中的内容复制到存储区2。然后，将存储区2中的数字编码转换为如下编码： 30HAAH，31HBBH，32HCCH 33HDDH，34HEEH，35HFFH，36HA8H，37HBFH 38HC9H， 39HD1H。第二次实验：1、两个数组的多位数加法操作（比如数组是100个字节的数据等），可以考虑数组中的数据既可以是二进制数，也可以是十进制数。2、编程完成以下公式的运算：（假设公式中的所有变量均为16位有符号的数）1）W=X+Y*300 要求乘积的高位在W中，低位在R中2）W

2、=P / (Q-15) 要求商存入W，余数存入R 第三次实验：1、编程实现各种进制之间的转换，例如十进制到二进制、二进制到十进制，十六进制到二进制、二进制到十六进制等；2、编写数字排序子程序，通过主程序调用实现数组数据的排序（升序或降序）；第四次实验：基本I/O和地址译码实验1、8/32位I/O接口设计实验2、地址译码电路设计实验第五次实验： 8259中断控制器实验1、8259查询中断应用实验 2、点阵汉字滚动显示实验第六次实验：8255和8254实验，应用中断方式等 1、连接8255与键盘扫描单元，编写程序完成键盘扫描功能，并将读到的按键值依次显示在数码管上 2、利用8254的定时功能，编写

3、程序完成在数码管上循环显示任意字符串第七次实验：A/D和D/A实验 1、A/D转换实验2、D/A产生任意波形的实验微机原理与接口技术实 验 指 导 书吉林大学仪器科学与电气工程学院2010年12月第一章软件实验部分本章主要通过实验来学习80X86的指令系统、寻址方式以及程序的设计方法，同时掌握集成操作软件Tdpit的使用。实验一 显示程序与数据传送实验1、实验目的1）掌握在PC机上以十六进制形式显示数据的方法。2）掌握部分DOS功能调用使用方法。3）掌握与数据有关的不同寻址方式。3）熟悉Windows集成操作软件Tdpit的操作环境和操作方法。2、实验设备PC微机一台、TD-PIT+实验系统一

4、套。3、实验内容及说明1显示程序实验一般来说，有很多程序需要显示输出提示运行的状况和结果，有的还需要将数据区中的内容显示在屏幕上。本实验要求将指定数据区的数据以十六进制数形式显示在屏幕上，并利用DOS功能调用完成一些提示信息的显示。通过本实验，初步掌握实验系统配套操作软件的使用。 实验中所使用DOS功能调用（INT 21H）说明如下。 (1) 显示单个字符输出 入口：AH=02H 调用参数：DL=输出字符 (2) 显示字符串 入口：AH=09H 调用参数：DS:DX=串地址，$为结束字符 (3) 键盘输入并回显 入口：AH=01H 返回参数：AL=输出字符(4) 返回DOS系统 入口：AH=4

5、CH 调用参数：AL=返回码 2数据传送实验本实验要求将数据段中的一个字符串传送到附加段中，并输出附加段中的目标字符串到屏幕上。4、实验步骤1显示程序实验 (1) 运行Tdpit集成操作软件，进入编辑调试集成环境。 (2) 根据程序设计使用语言不同，在“语言设置”菜单项中设置所使用的语言。如图1-1所示。该项一经设置，会再下次启动后仍保持不变。 图1-1 设置语言环境(3) 开始新建文件进行编程。点击“文件”菜单项中的“新建”，可以新建一个空白文档。默认名为Td-pit1。如图1-2所示。 图1-2 新建空白文档(4) 编写程序，如图1-3所示，并保存，此时软件会提示输入新的文件名，输入文件名

6、后点击保存。 图1-3 程序编辑界面(5) 点击，编译文件，若程序编译无误，然后再点击，链接程序。编译连接成功会在输出信息栏显示输出信息，如图1-4所示。 图1-4 编译连接输出信息(6) 编译连接成功后可以点击，运行程序，查看运行结果。 (7) 可以点击，调试程序，进入调试界面，进行程序的调试。 2数据传送实验(1) 运行Tdpit集成操作软件，编写实验程序。 (2) 编译连接无误后，点击，进入调试环境，进行程序的调试。如图1-5所示。 图1-5 进入调试环境(3) 按F8键单步运行程序，执行完MOV DS,AX语句后，观察DS寄存器中出现的段地址。激活Dump数据显示区，用CtrlG命令，

7、输入要查看的数据区地址“0C69:0000”。如图1-6所示。可以在Dump数据区看到DS数据段中MSR源数据串HELLO,WORLD!$。如图1-7所示。图1-6 根据DS值查看数据段图1-7 DS源数据段数据(4) 继续单步运行程序，执行MOV ES,AX语句后，可以看到ES附加数据段出现的段地址，用同样的方法可以查看ES:0000的数据。如图1-8所示。 图1-8 根据ES值查看附加数据段(5) 数据传输还没开始进行，此时ES段的数据为空。继续单步执行完程序，可以看到ES数据段逐渐被写入源数据段DS的数据。直到数据传输完毕，可以看到ES数据段中目的数据串MSD已经被写入了数据串HELLO

8、,WORLD!$。如图2-2-5所示。 图1-9 根据ES值查看附加数据段(6) 可以更改程序中声明的源数据区数据，考察程序的正确性。实验二 数码转换程序实验1、实验目的 掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法。 2、实验设备 PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。 3、实验内容及说明 计算机输入设备输入的信息一般是由ASCII码或BCD码表示的数据或字符，CPU一般均用二进制数进行计算或其他信息处理，处理结果的输出又必须依照外设的要求变为ASCII码、BCD码或七段显示码等。因此，在应用软件中，各类数制的转换和代码的转换是必不可少的。计算机与外设间的数码对应关系如表2-1所示。数码转

9、换关系如图2-1所示。图2-1 计算机与外设间的数码转换关系表2-1 数码转换对应关系十六进制BCD码二进制机器码ASCII码七段码共阳共阴00000000030H40H3FH10001000131H79H06H20010001032H24H5BH30011001133H30H4FH40100010034H19H66H50101010135H12H6DH60110011036H02H7DH70111011137H78H07H81000100038H00H7FH91001100139H18H67HA101041H08H77HB101142H03H7CHC110043H46H39HD110144H

10、21H5EHE111045H06H79HF111146H0EH71H1将ASCII码表示的十进制数转换为二进制数十进制数可以表示为：Dn10n+Dn-110n-1 +D0100=Di10i 其中Di代表十进制数1、2、39、0。 上式可以转换为：Di10i=(Dn10+Dn-1)10)+Dn-2)10+D1)10+D0 由上式可归纳十进制数转换为二进制的方法：从十进制数的最高位Dn开始作乘10加次位的操作，依次类推，则可求出二进制数结果。本实验要求将缓冲区中的一个五位十进制数00012的ASCII码转换成二进制数，并将转换结果按位显示在屏幕上。2将十进制数的ASCII码转换为BCD码本实验要求

11、将键盘输入的一个五位十进制数54321的ASC码存放在数据区中，转换为BCD 码后，并将转换结果按位分别显示于屏幕上 。若输入的不是十进制数的ASC码，则输出“FF”。提示：一字节ASC码取其低四位即变为BCD码。3将十六进制数的ASCII码转换为十进制数十六位二进制数的值域为0-65535，最大可转换为五位十进制数。五位十进制数可表示为： ND=D4104+D3103+D2102+D110+D0 因此，将十六位二进制数转换为五位ASC码表示的十进制数，就是求D1-D4，并将它们转化为ASC码。本实验要求将缓冲区中存放的000CH的ASCII码转换成十进制数，并将转换结果显示在屏幕上。4BCD

12、码转换为二进制码本实验要求将四个二位十进制数的BCD码存放在某一内存单元中，转换出的二进制数码存入其后的内存单元中，转换结束，送屏幕显示。 4、实验步骤 (1) 运行Tdpit集成操作软件，按照各实验要求分别编写实验程序。 (2) 对实验程序进行编译、链接。 (3) 使用运行功能执行程序，观察运行结果。 (4) 使用调试功能调试程序，观察在调试过程中，程序指令执行之后各寄存器及数据区的内容。 (5) 更改数据区中的数据，反复测试，验证程序功能。实验三 运算类指令编程实验1、实验目的 1）掌握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测试方法。 2、实验设备 PC微机一

13、台、TD-PIT+实验系统一套。 3、实验内容及说明 80x86指令系统提供了实现加、减、乘、除运算的基本指令，可对表3-1所示的数据类型进行算术运算。表3-1 数据类型算术运算表数制二进制BCD码带符号无符号组合非组合运算符 、 、 、操作数字节、字、多精度字节（二位数字）字节（一位数字）1二进制双精度加法运算 本实验要求计算X+Y=Z，将结果Z输出到屏幕，其中X=001565A0H，Y=0021B79EH。 实验利用累加器AX，先求低十六位和，并存入低址存储单元，后求高16位和，再存入高址存储单元。由于低位和可能向高位有进位，因而高位字相加语句需用ADC指令，则低位相加有进位时，CF=1，

14、高位字相加时，同时加上CF中的1。在80386以上微机中可以直接使用32位寄存器和32位加法指令完成本实验的功能。2十进制数的BCD码减法运算 本实验要求计算X-Y=Z，其中，X、Y、Z为BCD码，其中X=0400H，Y=0102H。3乘法运算 本实验要求实现十进制数的乘法，被乘数和乘数均以BCD码形式存放于内存中，被乘数为54320H，乘数为3H，运算结束后，将乘积在屏幕上显示。4用减奇数开平方运算 80x86指令系统中有乘除法指令但没有开平方指令，因此，开平方运算是通过程序来实现的。用减奇数法可求得近似平方根，获得平方根的整数部分。我们知道，N个自然数中的奇数之和等于N2，即： 1+3+5

15、=9=321+3+5+7=16=421+3+5+7+9+11+13+15=64=82若要做S的开方运算，那麽就可以从S中逐次减去自然数中的奇数1，3，5，7，一直进行到相减数为0或不够减下一个自然数的奇数为止，然后统计减去自然数的奇数个数，它就是S的近似平方根。本实验要求利用减奇法计算0040H的开平方值，并将运算结果显示在屏幕上。4、实验步骤 (1) 运行Tdpit集成操作软件，按各实验要求编写实验程序。 (2) 分别对实验程序进行编译、链接。 (3) 使用运行功能运行程序，观察运行结果。 (4) 使用调试功能调试程序，观察在调试过程中，各运算指令执行后，各寄存器、标志位及数据区内容的变化。

16、 (5) 更改数据区中的数据，反复测试，验证程序功能。第二章硬件实验部分接口技术是把由处理器、存储器等组成的基本系统与外部设备连接起来，从而实现CPU与外部设备通信的一门技术，任何微机应用开发工作都离不开接口的设计、选用及连接。微机应用系统需要设计的硬件是一些接口电路，所要编写的软件是控制这些接口电路按要求工作的驱动程序。因此，接口技术是微机应用中必不可少的基本技能。实验四 8/32位I/O接口实验1、实验目的 1）掌握基本I/O接口电路的设计方法。 2）熟悉I/O操作指令及8 /32位I/O端口的操作方法。3）了解LED点阵的基本结构。 4）学习LED点阵扫描显示程序的设计方法。2、实验设备

17、 PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。 3、实验内容 (1) 利用8位I/O接口，实现微机对外部输入数据的读取和对输出数据的输出。用拨动开关和数据灯作为输入和输出显示设备，将读到开关的数据显示在数据灯上。(2) 利用32位的I/O接口，按照32位的I/O操作方式，操作点阵LED显示单元的16行16列点阵。(3) 使用32位I/O接口单元的32位输出O0O31控制点阵LED单元R0R15和L0L15。编写程序，在1616点阵上显示汉字(学生姓名)。4、实验原理 1输入接口设计输入接口一般用三态缓冲器实现，外部设备输入数据通过三态缓冲器，通过数据总线传送给微机系统。74LS245是一种8通道

18、双向的三态缓冲器，其管脚结构如图4-1所示。DIR引脚控制缓冲器数据方向，DIR为1表示数据由A7:0至B7:0，DIR为0表示数据由B7:0至A7:0。G引脚为缓冲器的片选信号，低电平有效。图4-1 74LS245双向三态缓冲器管脚图2输出接口设计输出接口一般用锁存器实现，从总线送出的数据可以暂存在锁存器中。74LS374/74LS574是一种8通道上沿触发锁存器。74LS574管脚结构如图4-2所示。D7:0为输入数据线，Q7:0为输出数据线。CLK引脚为锁存控制信号，上升沿有效。当上升沿到时，输出数据线锁存输入数据线上的数据。OE引脚为锁存器的片选信号，低电平有效。图4-2 74LS57

19、4上沿触发锁存器管脚图38位I/O接口设计用一组74LS245和74LS374/574可以构成一个8位的I/O接口电路，既实现数据的输入又实现数据的输出，输入输出可以占用同一个端口。是输入还是输出用总线读写信号来区分。总线读信号IOR和片选信号CS相“或”来控制输入接口74LS245的使能信号G。总线写信号IOW和片选信号CS相“或”来控制输出接口74LS574的锁存信号CLK。实验系统中基本I/O接口单元就实现了这种的电路，8位I/O电路连接如图4-3所示。IN AL,DX ;将IA7:0连接设备的8位数据通过数据总线D7:0输入到AL。OUT DX,AL ;将AL中的数据通过数据总线D7:

20、0输出到OA7:0连接的设备。图4-3 用74LS245和74LS574组成的8位I/O接口电路432位I/O接口设计用四组8位的I/O接口电路可以构成一个32位的I/O接口电路，可以一次进行32位数据宽度的I/O操作。I/O读、写、片选信号对输入输出的控制基本和8位I/O接口电路相同，但是，对于32位数据总线，每个字节都对应着一位字节使能信号，共有4位字节使能信号BE0BE3，因此每个8位I/O接口电路是否有效要受BE3:0的控制。IN EAX,DX ;将I31:0连接设备的32位数据通过数据总线D31:0输入到EAX。 OUT DX,EAX ;将EAX中的数据通过数据总线D31:0输出到O

21、31:0连接的设备。51616点阵工作原理88点阵LED相当于88个发光管组成的阵列，对于共阳极LED来说，其中每一行共用一个阳极（行控制），每一列共用一个阴极（列控制）。行控制和列控制满足正确的电平就可使相应行列的发光管点亮。实验平台上点阵LED的管脚及相应的行、列控制位如图4-4所示。图4-4 点阵LED管脚图共阳极和共阴极LED的内部结构分别如图4-5和4-6所示。 图4-5 共阳极LED内部结构图 图4-6 共阴极LED内部结构图4、实验说明及步骤 18位I/O操作实验本实验实现的是将开关K7:0的数据通过输入数据通道读入CPU的寄存器，然后再通过输出数据通道将该数据输出到数据灯显示，

22、该程序循环运行，直到按动PC键盘上任意按键再退出程序。实验程序流程如图4-7所示。参考实验接线如图5-8所示。实验步骤如下: （1）按图4-8连接实验线路图。 （2）运行Tdpit集成操作软件，根据实验内容，编写实验程序，对实验程序进行编译、链接。 （3）运行程序，拨动开关，观看数据灯显示是否正确。图4-7 8位I/O接口设计实验参考流程图 图4-8 8位I/O接口设计实验参考接线图232位I/O操作实验 本实验利用点阵LED显示单元的1616点阵，将16行控制和16列控制合成一个32位端口来操作（列控制连接到发光管的阳极，行控制连接发光管的阴极，列为“1”，相应的行为“0”，则对应的一列发光

23、管点亮）。用32位I/O接口单元中的32位输出O31:0的高16位控制16列，低16位控制16行，即一次I/O操作就可完成LED点阵的一次显示。实验要求控制点阵循环逐行显示，直到按动PC键盘上任意按键再停止程序退出。实验步骤如下：（1）实验接线图如图4-9所示，按图连接实验线路图。 （2）运行Tdpit集成操作软件，根据实验内容，编写实验程序，对实验程序进行编译、链接。 （3）运行程序，观看LED点阵显示是否正确。3点阵显示实验 利用取字模软件得到汉字字符数组，设计程序，在点阵上显示学生姓名。实验参考接线如图4-9所示。实验步骤如下：(1) 按图4-9连接实验线路图。(2) 运行Tdpit集成

24、操作软件，根据实验要求编写实验程序，编译、链接。(3) 运行程序，观察点阵的显示，验证程序功能。使用点阵显示符号时，必须首先得到显示符号的编码，这可以根据需要通过不同的工具获得。实验五 8255并口控制器应用实验1、实验目的 1）学习并掌握8255的工作方式及其应用。 2）掌握8255典型应用电路的接法。 2、实验设备 PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。 3、实验内容1. 基本输入输出实验。编写程序，使8255的A口为输出，B口为输入，完成拨动开关到数据灯的数据传输。要求只要开关拨动，数据灯的显示就发生相应改变。 2. 流水灯显示实验。编写程序，使8255的A口和B口均为输出，数据灯D

25、7D0由左向右，每次仅亮一个灯，循环显示，D15D8与D7D0正相反，由右向左，每次仅点亮一个灯，循环显示。 3计数器显示实验。编写程序，使8255的A口和B口均为输出，数据灯D15D0显示二进制形式的计数结果。4、实验原理8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0-基本输入/输出方式、方式1-选通输入/输出方式、方式2-双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图5-1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图5-2所示。图5-1 8255内部结构及外部引脚图图

26、5-2 8255控制字格式8255实验单元电路图如图5-3所示：图5-3 8255实验单元电路图5、实验步骤 1. 基本输入输出实验本实验使8255端口A工作在方式0并作为输出口，端口B工作在方式0并作为输入口。用一组开关信号接入端口B，端口A输出线接至一组数据灯上，然后通过对8255芯片编程来实现输入输出功能。具体实验步骤如下述： （1）实验接线图如图5-4所示，按图连接实验线路图。 （2）运行Tdpit集成操作软件，根据实验内容，编写实验程序，编译、链接。 （3）运行程序，改变拨动开关，同时观察LED显示，验证程序功能。图5-4 8255基本输入输出实验接线图2. 流水灯显示实验 使825

27、5的A口和B口均为输出，数据灯D7D0由左向右，每次仅亮一个灯，循环显示，D15D8与D7D0正相反，由右向左，每次仅点亮一个灯，循环显示。实验步骤如下所述：（1）实验接线图如图5-5所示，按图连接实验线路图。（2）运行Tdpit集成操作软件，根据实验内容，编写实验程序，编译、链接。（3）运行程序，观察LED灯的显示，验证程序功能。（4）自己改变流水灯的方式，编写程序。图5-5 8255流水灯实验接线图3. 计数器显示实验 使8255的A口和B口均为输出，数据灯D15D0显示二进制形式的计数结果。实验步骤如下所述：（1）实验接线图如图5-5所示，按图连接实验线路图。（2）运行Tdpit集成操作

28、软件，根据实验内容，编写实验程序，编译、链接。（3）运行程序，观察LED灯的显示，验证程序功能。实验六 8259中断控制器实验1、实验目的 1. 掌握8259中断控制器的工作原理。2. 掌握8259中断控制器的应用编程方法。2、实验设备 PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。 3、实验内容 (1) 利用实验平台上的8259控制器，通过查询中断源方法，设计一个查询中断应用实验，处理IR0和IR1发出的中断请求。(2) 利用上述查询中断实验，实现点阵汉字（学生姓名）的滚动显示。要求通过IR0实现点阵的左右滚动显示和停止，通过IR1实验点阵汉字的上下滚动显示和停止。4、实验原理 1. 中断控制器

29、8259简介 中断控制器8259是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。同时，在不需增加其他电路的情况下，通过多片8259的级连，能构成多达64级的矢量中断系统。它的管理功能包括：1）记录各级中断源请求，2）判别优先级，确定是否响应和响应哪一级中断，3）响应中断时，向CPU传送中断类型号。8259的内部结构和引脚如图6-1所示。图6-1 8259内部结构和引脚图8259的命令共有7个，一类是

30、初始化命令字，另一类是操作命令。8259的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。ICW1-ICW4各命令字格式如图6-2所示，OCW1-OCW3各命令字格式如图6-3所示，其中OCW1用于设置中断屏蔽操作字，OCW2用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259内部寄存器的读出命令。 图6-2（a） ICW1格式图6-2（b） ICW2格式图6-2（c） ICW3格式图6-2 （d）ICW4格式图6-3 OCW命令字格式28259寄存器及命令的控制访