微机接口技术实验系统TPH实验指导书.docx

1、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） . 41、I/O地址译码电路 . 42、总线插孔 . 53、时钟电路 . 54、逻辑电平开关电路 . 55、LED显示电路 . 56、七段数码管显示电路 . 67、单脉冲电路 . 68、逻辑笔 . 69、继电器及驱动电路 . 610、复位电路 . 711、接口集成电路 . 712、跳线开关（JP） . 713、5V电源插针 . 714、通用集成电路插座 . 715、数字电路实验区 . 716、接线端子 . 717

2、、50线总线插座信号安排 . 818、直流电源开关（K1）和存储器地址选择开关（K2） . 819、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

3、 . 45实验十五 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“

4、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

5、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： 实验盒

6、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）； TPC-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.ASMYMQ.C简单并行接口E244.ASM、E273.ASME244.C、E273.可编程定时器/计数器E8253_1.ASM、E8253_2.ASME

7、8253_1.C、E8253_2.C可编程并行接口（一）E8255.ASME8255.C七段数码管LED1.ASM、LED2.ASMLED1.C、LED2.C继电器控制JDQ.ASMJDQ.C竞赛抢答器QDQ.ASMQDQ.C交通灯控制JTD.ASMJTD.C中断INT.ASMINT.C可编程并行接口（二）E8255_1I.ASM、E8255_1O.ASME8255_1I.C、E8255_1O.C数/模转换器DA_1.ASM、DA_2.ASMDA_1.C、DA_2.C模/数转换器AD_1.ASM、AD_2.ASMAD_1.C、AD_2.C数字录音机LYJ.ASMLYJ.C串行通讯E8251.A

8、SME8251.CDMA传送DMA_O.ASM、DMA_I。ASMDMA_O.C、DMA_I.C集成电路测试JC.ASMJC.C电子琴DZQ.ASMDZQ.C8250串行通信E8250.ASME8250.C步进电机控制BJDJ.ASMBJDJ.C小直流电机控制ZLDJ.ASMZLDJ.C8279键盘显示控制器JPXSH.ASMJPXSH.C存储器读写实验PCRAM.ASM保 总 线 插 座 险A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 IOR IOW IRQ DRQ1 AEN DACK1继电器驱动 J3管2接3：DMAJP33D7总 线 I/O 地 址继电器22接1：I / O

9、 1PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0D6 D519D4 D3 D2 D11J7D0 280H 288H 290H 298H 2A0H 2A8H 2B0H 2B8H287H 28FH 297H 29FH 2A7H 2AFH 2B7H 2BFHJ4Ik开 关 量 输 入CSPC7 PC6CSPC582538255PC4PC3 PC2PC1PC020 2通用插座A 通用插座B 通用插座C40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 2128 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 1

10、7 16 1524 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13J5BA BB BC BDJ6GND DJCLK1 GATE1 OUT1 CLK0 GATE0 OUT0DIP20 DIP40 DIP20段码 a b cd e f g dbDAC0832CSJ1通 用 插 座 D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ua Ub模拟量输出Y Y Y位码 S0 S1Q Q七段数码管显示CSJP2 IN0 IN1模拟量输入JP1A B A B与门 或门+5V +5VS CA D CLK非门 D触发器L7 L6 L5 L

11、4 L3 L2 L1 L0LED 显 示 （1 ：亮 ）MCT P C - -H高 低 1K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0通用微机接口实验系统 1MHZ 2MHZ0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：280H2BFH，共有8条译码输出Y0Y7，地址分别是280H287H、288H28FH、290H297H、298H29FH、2A0H2A7H、2A8H2AFH、2B0H2B7H和2B8H2BFH。8 条译码输出线在实验箱“I/O地址”处分别

12、由“自锁紧”插孔引出，供实验选用。图3 I/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D7D0；地址总线A9A0；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K7K0，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

13、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6 LED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L7L0），当输入信号为“1”时发光，为“0”时灭。NR4为8300 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

14、 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。

15、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

16、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（5V5V），2、3短路为单极性（05V

17、），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2440脚的集成电路芯片或者2个820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

18、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

19、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：19 17 15 13 11 9 7 5 3 1D0D1D2D3D4D5D6D7IRQCSRES+5V+5VIORIOWA0A1CLKGNDGND20 18 16 14 12 10 8 6 4 217、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825

20、5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