微机原理接口实验讲义

兰州大学重点主干课程建设配套教材微型计算机原理、接口应用技术实验李柏年汤书森马义德张在峰编著兰州大学信息科学与工程学院2004年1月实验一接口基础及总线信号检测一、实验目的1、学习通过62芯总线、驱动器、译码器等在PC外扩展新的接口芯片。2、学习编制对可编程接口实现控制的程序设计方法。二、试验设备硬件：PC兼容机微机实验仪示波器LED4只74LS74或74LS175集成电路1片软件：操作系统MS-DOS或WINDOWSMASM..EXELINK.EXE三、实验内容1、编辑、汇编、链接、调试汇编程序。熟练掌握DEBUG调试程序的各条命令和使用。2、联接74LS1754D触发器作为简单接口，检测部分总线信号在指令运行时的状态，用LED显示。3、DEBUG程序单步执行，软、硬件结合，观察、检测指令运行时总线中相应信号的状态。用示波器检测。四、编程提示1、总线信号IOR、IOW、MEMR、MEMW、READY，接口芯片片选信号CS都随指令运行而产生，程序中必须有输入、输出、存储器—寄存器传送、寄存器—存储器传送指令。2、本实验使用8253计数器/定时器，端口地址为200H、201H、202H、203H，对应COUNT0、COUNT1、COUNT2、控制端口。五、参考程序DATASEGMENTTS1DB’程序开始运行，请注意观察总线信号状态。’，0DH，0AH，’$’TS2DB’程序运行结束。请检查实验记录。’，0DH，0AH，’$’DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS：CODE，DS：DATASTART：MOVAX，DATAMOVDS，AXLEADX，TS1MOVAH，9INT21HMOVDX，203HMOVAL，01010110BOUTDX，ALMOVDX，201HMOVAL，0FFHOUTDX，ALINAL，DXMOVSI，1226HMOVBX，[SI]MOV[DI]，BXLEADX，TS2MOVAH，9INT21HMOVAH，4CHINT21HCODEENDSENDSTART六、实验步骤1、用编辑程序EDIT编辑源程序CEDIT文件名.ASM(文件名由用户自定）注意：编辑结束时一定要将建立的源程序存盘后再退出EDIT。2、用宏汇编程序MASM汇编源程序产生目标程序CMASM文件名.ASM汇编完成后若不提示错误，顺序进行第3步操作，否则重复1－2步并记录分析错误原因。3、用链接程序LINKCLINK文件名.OBJ（扩展名.OBJ可省略）4、用调试程序DEBUG调试程序CDEBUG文件名.EXE注意观察调试过程中的各种现象并记录5、确联结硬件，经指导教师检查电路连接无误，接通实验仪电源开关，运行程序。使用DEBUG单步运行，观察、记录执行输入、输出、存储器—寄存器传送、寄存器—存储器传送指令时，总线信号IOR、IOW、MEMR、MEMW、READY，接口芯片片选信号CS的现象和状态。（建议画出波形图）6、运行调试好的可执行程序与用DEBUG单步调试执行指令时，总线信号IOR、IOW、MEMR、MEMW、READY，接口芯片片选信号CS的反映有何不同？请回答。实验二8253计时器/定时器一、实验目的1．进一步学会通过62芯总线、驱动器、译码器等，在PC机外扩展新的接口芯片。2．掌握8253计数器的编程原理，用示波器或发光二极管LED观察不同模式下的波形或频率关系。二、试验设备硬件：PC兼容机微机实验仪示波器LED3只软件：操作系统MS-DOSMASM..EXELINK.EXE三、试验内容1.用8253构成一个方波发生器和分频器，完成如图连接。1、把8253的CLKO与实验仪Q0—Q3端输出的20KHZ—2.5KHZ频率相连接。2、将OUT0与CLK1相连接，OUT1与CLK2相连接，OUT0、OUT1、OUT2分别连接LED阳极。3、GATE0、GATE1、GATE2接＋5V。4、片选CS插孔接200H～207H。可选用D触发器和LED检测CS信号状态。接线方式见实验一。2.完成编程，将计数器0、1设为模式3（方波），计时器2设为模式2（分频），计数器0的输出脉冲作为计数器1的时钟输入，计数器1的输出脉冲作为计数器2的时钟输入。修改程序中的计数初值参数以改变方波宽度和分频信号周期，用LED观察计数器0、1和2的输出频率关系，并画出频率关系图波形。记数初值=F入/F出=T入/T出四、编程提示1、8253控制端口地址为203H计数器0地址为200H计数器1地址为201H计数器2地址为202H2、8253的控制字如下：3、程序框图五、参考程序清单DATASEGMENTTSDB'注意观察现象并记录输出波形关系',OAH,ODH,'$'DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXLEADX，TSMOVAH，9INT21HMOVDX,203HMOVAL,36HOUTDX,ALMOVDX,200HMOVAL,FFHOUTDX,ALOUTDX，ALMOVDX,203HMOVAL,56HOUTDX,ALMOVDX,201HMOVAL,8OUTDX,ALMOVDX，203HMOVAL，94HOUTDX，ALMOVDX，202HMOVAL，6OUTDX，ALMOVAH,4CHINT21HCODEENDSENDSTART六、试验步骤1、用编辑程序EDIT编辑源程序CEDIT文件名.ASM(文件名由用户自定）注意：编辑结束时一定要将建立的源程序存盘后再退出EDIT。2、用宏汇编程序MASM汇编源程序产生目标程序CMASM文件名.ASM汇编完成后若不提示错误，顺序进行第3步操作，否则重复1－2步并记录分析错误原因。3、用链接程序LINKCLINK文件名.OBJ（扩展名.OBJ可省略）4、用调试程序DEBUG调试程序CDEBUG文件名.EXE注意观察调试过程中的各种现象并记录5、经指导教师检查电路连接无误，接通实验仪电源开关，运行程序。使用DEBUG单步运行，观察、记录每个计数器写入工作方式控制字，写入记数初值后OUT端的现象和状态。计数器0计数器1计数器2工作方式记数初值输出F或T工作方式初值输出F或T工作方式初值输出F或T执行指令OUT0OUT1OUT26、讨论及改进1、请改变源程序中工作方式控制字和记数初值并观察分析运行结果。2、LED观察与CRT观察有什么不同？为什么？3、试用一对红外发射、接收管和8253计数器设计生产线实物记数装置，采集的数据传送到CPU处理。4、提出对本实验的改进意见。实验三8255并行接口（小键盘控制）实验一、实验目的1、学习在PC机系统中扩展I/O接口的方法。掌握8255并行接口编程原理，体会可编程接口的设计灵活性、方便性。2、了解非编码键盘的结构特点，学习扫描读取键盘键值，与键名对应在CRT显示的编程方法及硬件结构。二、实验设备硬件：PC兼容机微机实验仪软件同实验一三、实验内容1、用8255并行接口控制一个16键的小键盘（用行扫描法或反转法均可），按图连接线路：1、用导线将PA0—PA7连接到插孔RL0—RL7，控制键盘行数据。2、用导线将PB0、PB1连接到插孔Y0、Y1，控制键盘列数据。拔掉K10上的所有短路套。3、片选CS连接218H—21FH。2、编写程序，当运行程序时，大键盘交出控制权，在小键盘按键后，微机屏幕显示读到的键名。当小键盘压下“F”后，返回DOS，大键盘恢复控制权。四、编程提示1、识别键盘上的闭合键，通常用行扫描法或反转法。行扫描法使键盘上某一行线为低电平，其余行为高电平。然后读取列值，若列值中有某列为低电平，则表明行、列交叉点处的键被压下，由列值+行值=键值，与存储在缓冲区的键值表比较判断后，再找出对应键名的字符显示在微机屏幕或返回DOS；否则扫描下一行，直到扫完全部行线为止。行反转法将行线接一并行口，工作在输出方式。列线接另一并行口，工作在输入方式。程序使CPU由输出口往各行线全部送出低电平，再读入列线的值。若此时有某一键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后程序再对两个并行口进行方式设置，使行线工作在输入方式，列线工作于输出方式，并且将刚才读到的列线值从列线所接的并行口输出，再读取行线的输入值，那么，在闭合键所在的行线上由于有键压下，其行值肯定为0。因此，当一个键被按下时，必定可以读取一对唯一的键值（列值+行值）。2、编程时各个键的键名可由用户定义，各个键对应的键值代码（列值+行值）由接口排列确定。行与列的交叉点数即是键的个数，键名与键值军存放在数据段的键表中，程序通过查表来确定具体按下的是那一个键。五、参考程序清单（反转法）DATASEGMENTTABLEDW0101H,0102H,0104H,0108H,0110H,0120H,0140H,0180HDW0201H,0202H,0204H,0208H,0210H,0220H,0240H,0280HCHARDB‘89ABCDEF01234567’TSDB‘按下小键盘上任意键，在CRT上显示，按F键，程序推出’，0DH，0AH，‘$’DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS：CODE，DS：DATAMAINPROCFARSTART：MOVAX，DATAMOVDS，AXLEADX，TSMOVAH，9INT21HKY：CALLKEYCMPDL，‘F’JNZKYMOVAH，4CHINT21HRETMAINENDPKEYPROCNEARINI：MOVDX，21BHMOVAL，82HOUTDX，ALWAIT1：MOVDX，218HMOVAL，0OUTDX，ALMOVDX，219HINAL，DXMOVAH，ALANDAL，03HCMPAL，03HJZWAIT1MOVAL，AHMOVAH，0PUSHAXPUSHAXMOVCX，1000HDLY：LOOPDLYMOVDX，21BHMOVAL，90HOUTDX，ALMOVDX，219HPOPAXMOVDX，218HINAL，DXPOPBXMOVAH，BLNOTALMOVSI，OFFSETTABLEMOVDI，OFFSETCHARMOVCX，16SKIP：CMPAX，[SI]JZDISPDECCXJZKSTADDSI，2INCDIJMPSKIPDISP：MOVDL，[DI]MOVAH，2INT21HPUSHDXMOVDX，21BHMOVAL，82HOUTDX，ALWAIT2：MOVDX，218HMOVAL，0OUTDX，ALMOVDX，219HINAL，DXANDAL，03HCMPAL，03HJNZWAIT2POPDXRETKEYENDPCODEENDSENDSTART六、实验步骤1、编辑、汇编、链接、调试源程序。2、正确连接电路，经指导教师检查确认无误后方可接通电源。3、运行程序，用LED分别测量PA0—PA7，PB0—PB1的状态。观察、记录实验现象。小键盘：无键按下时有键按下时PA0—PA7PB0—PB1键名PA0—PA7PB0—PB1大键盘：4、讨论及改进1、用LED测量PA0—PA7，有什么现象，为什么？2、用LED测量PB0、PB1有键压下与无键压下的状态有何区别？为什么？3、当小键盘有效时，大键盘可否使用？在大键盘按下16次以上，CRT有什么现象，请记录。4、用A口8位和B口2位可控制16位键。若选用8255接口A组12位，B组12位共可控制多少位键？8255可否控制104标准键盘？5、注释源程序各模块。实验四8259A中断控制器实验一、实验目的1、掌握8259A中断控制器工作原理，熟悉实验中涉及到8259A中的中断屏蔽寄存器IMR和中断服务寄存器ISR等的用法。3、掌握外部中断源的引入，学会中断处理程序的编写。二、实验设备硬件：PC兼容机微机实验仪软件同实验一三、实验内容1、使用正、负单脉冲作为外中断源，可随机产生中断请求（也可用8253计数器产生定时外部中断请求），中断请求通过PC/XT62芯总线的IRQ2端输入到机内8259