微机原理与接口技术硬件试验报告北邮

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1、微原硬件实验报告班级：07118班学号：070547班内序号：26姓名：杨帆实验一熟悉实验环境及10的使用一，实验目的1. 通过实验了解和熟悉实验台的结构，功能及使用方法。2. 通过实验掌握直接使用 Debug的I、0命令来读写10端口。3. 学会Debug的使用及编写汇编程序二，实验内容1. 学习使用Debug命令，并用I、0命令直接对端口进行读写操作,2用汇编语言编写跑马灯程序。（使用EDIT编辑工具）实现功能A. 通过读入端口状态（0N为低电平）,选择工作模式（灯的闪烁方式、速度 等）。B. 通过输出端口控制灯的工作状态（低电平灯亮）三，实验步骤1. 实验板的10端口地址为EEE0H在D

2、ebug下,I是读命令。（即读输入端口的状态-拨码开关的状态）0是写命令。（即向端口输出数据-通过发光管来查看）进入Debug后,读端口拨动实验台上八位拨码开关输入I端口地址回车屏幕显示xx表示从端口读出的内容，即八位开关的状态 0N是O,0FF是1写端口输入 0端口地址 xx （xx表示要向端口输出的内容）回车 查看实验台上的发光二极管状态,0是灯亮,1是灯灭。2. 在Debug环境下用 a命令录入程序，用g命令运行CDebug -amov dx,端口地址mov al,输出内容out dx, almov ah, Obhint 21hor al, aljzO1OOint 20h-g运行查看结果

3、，修改输出内容再运行查看结果分析mov ah, Obhint 21hor al, aljzO1OOint 2Oh该段程序的作用3. 利用EDIT工具编写汇编写跑马灯程序程序实现功能A. 通过读入端口状态（ON为低电平）,选择工作模式（灯的闪烁方式、速度等）B. 通过输出端口控制灯的工作状态（低电平灯亮）CEDIT文件名.asm录入程序按Alt键打开菜单进行存盘或退出编译文件CMASM 文件名.asm连接文件CLINK 文件名.obj运行文件或用Debug进行调试。四，程序流程图图表1:实验1的程序流程图五，源程序代码DATASEGMENT;数据段BBDB OFFH;DATA ENDSSTACK

4、SEGMENT PARA STACK STACK;堆栈段DB 100 DUPSTACK ENDSCODE SEGMENT；代码段ASSUME CS:CODE, SS:STACK ,DS:DATABEGIN:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AX,STACKMOV SS,AXMOV BL,7FHBEG:MOV DX,0EEE0HMOV AL,BLOUT DX,ALCALL COUNTMOV BL,ALIN AL,DXTEST AL,01HMOV AL,BLJZ RLRR: ROR AL,1JMP R1RL:ROL AL,1R1:MOV BL,ALMOV AH,0BHINT 21HO

5、R AL,ALJZ BEGINMOV AX,4C00HINT 21HCOUNT PROC NEARPUSH AXMOV DX,0EEE0HIN AL,DXMOV AH,0MOV BX,0ADD BX,AXPOP AX;点亮第8盏灯;延时;最低位拨码被按下？方向选择 未按键，则向右点亮按下则向左点亮检查键盘缓冲区;延时子程序;检测拨码状态COU1:MOV CX,0FFFFHC0U2:LOOP COU2COU3:DEC BX;调速JNZ COU1RETCOUNT ENDPCODE ENDSEND BEGIN六，思考题通过实验说明用debug中的a命令录入实验中给出的小程序中，有些语句可以 不写出“

6、 h”字符的原因。通过观察可以发现，编码时，凡是十六进制数据都是要加H的，而地址则不用。这是因为编译时所能识别的数据有多种，为了保证编 译正常进行，必须要告诉编译器数据的类型。而地址只有默认的16进制形式，所以不需指定类型就能完成正确的编译，所以无须加 H。而在DEBUG环境下，它的默认数据格式就是十六进制的，所以 就不需要写出“ H ”字符；否则通不过编译。七，实验收获和体会在这次实验中，我们初步熟悉了在 Debug环境下使用I/O命令， 实现了对拨码开关状态的读取以及对发光二极管亮灭的控制， 即初步 尝试了对于微机接口的控制。通过控制发光二极管的亮与灭，结合相 关程序的设计，我们实现了一个

7、简单的跑马灯程序。结合查询拨码开 关的状态，能够实现点亮发光二极管的方向、模式和速度的调整。这 个跑马灯实验的程序使用的是简单的分支结构。这次实验的要点是对I/O接口译码电路的理解以及使用，通过在 Debug环境下的I/O命令，我们测试了外设功能，这使我们了解了地 址与端口的对应情况，从而明确了跑马灯程序编写的流程和注意事 项。通过该译码电路实验，我掌握了地址译码电路的设计方法和实现 原理，对硬件的I/O接口技术有了进一步的认识。这次实验也为以后 的实验打下了基础，特别是，应先理解了译码电路的工作原理，然后 才能进行编程。实验二8255A并行接口应用,实验目的1. 掌握8255A的功能及方式0

8、、1的实现2. 熟悉8255A与CPU的接口，以及传输数据的工作原理及编程方法。3. 了解七段数码管显示数字的原理。4. 掌握同时显示多位数字的技术。，实验内容在实验一的基础上学习 PIO芯片（8255）编程应用，熟悉平台的主要内容。CS 用 Y0 （EE00H）（一）简要说明：在方式0（输入/输出）下，以A 口为输出口 ,B 口为输出口 , A 口接六个共阴 极数码管的八位段码，高电平点亮数码管的某一段，B 口接数码管的位选（即 要使哪个数码管亮）,高电平选中某一位数码管点亮。8255A 中A端口地址EE00HB端口地址EE01HC端口地址EE02H控制地址EE03H八段数码管的显示规律及数

9、码管的位选规律自己查找,可用实验一中,学过的I、O命令来做。（二）6位数码管静态显示 在数码管电路上静态地显示 6位学号，当主机键 盘按下任意键时，停止显示，返回DOS。提示:该电路6个数码管的同名阳极 段已经复接,当段选寄存器寄存了一个字型编码之后,6个数码管都有可能显示出相同的数字。 如果要使6个数码管“同时” 显示不同的数 字,必须采用扫描显示的方法，通过选位寄存器选择某一位数 码管,显示其数字（对应段值 为1）,然后关闭此数码管，再选择下一位数码管 进行显示;如果在一秒钟内，每一位数码管都能显示30次以上，则人眼看到 的是几位数码管同时在显示。实验证明，在扫描显示过程中，每一位显示延迟

10、1ms是最佳选择。（三）6位数码管动态显示要求在数码管电路1-6位数码管上按图3.2所示的规律，动态显示字符串HELLO,当 主机键盘按下任意键时结束。二，程序流程图程序一：静态显示学号四，源程序代码程序一：显示静态学号DATASEGMENT;数据段SHOWDB 0EDH,61H,0EDH,0d9H,39H,61H；0 , 7 , 0 ,”5”,” 4”,” 7”COUNTEQU $-SHOWCATDB 01H;8段数码管选通信号DATAENDSSTACK SEGMENT STACKSTACKDB 100H DUPSTACK ENDS;代码段CODESEGMENTASSUME CS:CODE,

11、 DS:DATA, SS:STACKSTART PROC FARPUSH DSXOR AX,AXPUSH AXMOV AX,DATAMOV DS,AXNEXT: MOV CX,COUNTLEA BX,SHOWMOV CAT,01H;取先点亮第1个数子AGAIN:MOV AL,80H;8255的方式选择MOV DX,0EE03H;A 口方式0输出OUT DX,AL;B 口方式0输出MOV AL,CATMOV DX,0EE01H;B 口为数码管选通端口OUT DX,ALMOV AL,BXMOV DX,0EE00H;A 口为8段数码管OUT DX,AL;依次显示学号数字MOV AL,00HMOV D

12、X,0EE00H；熄灭OUT DX,ALINC BX39SHL CAT,1；左移点亮数字位置LOOP AGAINMOV AH,0BH；检测键盘缓冲区INT 21HOR AL,ALJZ NEXTRETSTARTENDPCODEENDSENDSTART程序二：动态显示HELLODATASEGMENT;数据段COUNTDOWNDW?;时延计数器SPDCOUNTDW00H;控速计数器LEDCOUNTDB00H;LED COUNTCATCOUNTDB00H;CAT COUNTTMPDB00HLEDDB?CATDB01H;数码管选通信-SPEEDDW0000HDATAENDSSTACKSEGMENT ST

13、ACKSTACKDB100DUPSTACKENDSCODESEGMENT；代码段ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK口 号;延时子程序DELAY1PROCMOVCOUNTDOWN,03FFHLOOPD:DECCOUNTDOWNJNZLOOPDRETDELAY1ENDP；给变量LED赋值的子程序ENCODE PROC；根据LEDCOUNT的当前值，给变量LED赋值；使其显示相应的字符CMPLEDCOUNT,00HJAEN1MOVLED,00H;BLANK _JMPNEXTEN1: CMP LEDCOUNT,01HJAEN2MOVLED,00H;BLANK _JMPN

14、EXTEN2:CMP LEDCOUNT,02HJAEN3MOVLED,00H;BLANK _JMPNEXTEN3:CMP LEDCOUNT,03HJAEN4MOVLED,00H;BLANK _JMPNEXTEN4:CMP LEDCOUNT,04HJAEN5MOVLED,00H;BLANK _JMPNEXTEN5: CMP LEDCOUNT,05HJAEN6MOVLED,00H;BLANK _JMPNEXTEN6: CMP LEDCOUNT,06HJAEN7MOVLED,3DH; ” H”JMPNEXTEN7: CMP LEDCOUNT,07HJAEN8MOVLED,0DCH; ” E”JMPN

15、EXTEN8: CMP LEDCOUNT,08HJAEN9MOVLED,8CH; ” L”JMPNEXTEN9:CMP LEDCOUNT,09HJAENAMOVLED,8CH; ” L”JMPNEXTENA:CMP LEDCOUNT,0AHJAENBMOVLED,0EDH; ” O”JMPNEXTBENB:MOV LED,00H ;BLANK _NEXTB:RET；这里请注意：若要改变LED点亮的模式，改变ENCODE子程序中；变量LED的赋值模式即可ENCODE ENDP；循环点亮控制子程序 ；CAT是8段数码管的选通信号，这个子程序将;根据当前CATCOUNT的值给CAT赋值CATENCO

16、 PROCCMPCATCOUNT,00HJAEB1MOVCAT, 01HJMPNEXTEB1: CMPCATCOUNT,01HJAEB2MOVCAT, 02HJMPNEXTEB2: CMPCATCOUNT,02HJAEB3MOVCAT, 04HJMPNEXTEB3: CMPCATCOUNT,03HJAEB4MOVCAT, 08HJMPNEXTEB4:CMPCATCOUNT,04HJAEB5MOVCAT, 10HJMPNEXTEB5: MOVCAT, 20HNEXT: RETCATENCO ENDP；主程序START:MOV AX, DATAMOVDS, AXMOVES, AXMOVAL, 80

17、H;8255 初始化MOVDX, 0EE03HOUTDX, AL；A 口方式0输出，B 口方式0输出，C 口无关S1S:M0VDX,0EEE0H;检测拨码开关状态INAL, DX;若拨码开关最低位置位MOVSPEED,0FFFH;则选择快速模式ANDAL, 01H;未被置位则选择慢速模式JZFL3MOVSPEED 07FFH;快速模式FL3:INCCATCOUNTCMPCATCOUNT,06H;一轮是否显示完毕？JBFL1MOVCATCOUNT,00H;CATCOUNT值回零INCSPDCOUNTMOVDX,SPEEDCMPSPDCOUNT,DX;根据速度选择，JBFL1;控制改变CAT的频率

18、MOVSPDCOUNT,00HINCTMPCMPTMP,06HJBFL1MOVTMP,00HFL1: MOVDL,CATCOUNTADDDL,TMPMOVLEDCOUNT,DLCMPLEDCOUNT,0CHJBFL2SUBLEDCOUNT,0CHFL2: CALLCATENCO;依次点亮数码管MOVDX, 0EE01HMOVAL, CATOUTDX, ALCALLENCODE;选择此数码管显示的字符MOVDX, 0EE00HMOVAL, LEDOUTDX, ALCALLDELAY1;调用延时子程序MOVAH, OBH;检测键盘缓冲区INT21HORAL, ALJZS1SMOVAX, 4C00H

19、INT21HCODEENDSENDSTART五，实验心得与体会这次实验中，我们使用8255A并行接口芯片和数码管实现了一个 数码管的静态和动态显示字符的程序。 在实验过程中我遇到了很多困 难，现在想来也许是4个微机接口原理硬件按实验中最难的一个。 这 也许是由于课本的教学进度滞后于实验进度，我们不太清楚8255A的 工作原理和编程要点。首先，我们对于数码管的 8段LED灯对应的 端口地址并不清楚，所以要在 Debug环境下使用I/O指令对其进行 测试，确定下来这8段LED灯的地址，之后才可以根据所要输出的 字符给出正确的编码。第二个比较重要，而且也比较困扰我的问题是 延时和数码管选通控制。由于

20、数码管是共阴极 /共阳极的，如果不对 选通信号进行控制，则它们在同一时间只能显示同一字符。 为了实现 同时显示不同字符，就要通过扫描（依次点亮数码管）的方式来实现， 这就要给CAT信号依次赋值，并且在扫描的过程中要用到延时。动态显示的程序设计思想与静态时的大体相同，只是对动态的每 一种状态进行一段时间的静态显示然后换状态而已， 所以通过一个二 层循环就能很好地解决这个问题。 通过这次实验，我在编程过程中学 到了很多东西，不但巩固了书本的知识，而且体会到了编程的过程中 思维必须很缜密，否则写出来的程序常会导致无法运行甚至死机。实验三8253计数器/定时器的应用,实验目的学习掌握8253用作定时器

21、的编程原理,实验内容1. 完成一个音乐发生器，通过蜂鸣器放出音乐，并在数码管上显示乐谱。音符频率时照音符1 Cdo)2 (re)3 fQU)4 &)5 (so)6 (la)7 (si)i (do)频率(Hz)2562883203413S4426 ”6480512三，电路测试与连接测试：在Debug状态下，用“0”命令测试8353的发生功能，3组通道工作 是否正常。电路连接：8253的CS接译码器输出丫1其地址为EE20-EE27H8253的OUT接蜂鸣器的BELL端8253的门控信号GATE接+5V8253 的 CLK 端接 Q7(32KHz)清零复位电路中的T/C端接地(或接RESET端)注

22、意：由于8253计数速率应小于2MHz，CLK0的输入信号必须由8MHz经 393分频到小于2MHz后使用。393分频之后，Q0输出为4MHz，Q1输出为 2MHzQ7输出32KHz。编程提示：1. 8253控制端口地址为 EE23H定时器0地址为EE20H定时器1地址为EE21H定时器2地址为EE22H2定时器可工作在方式3下。四，程序流程图START图表3 :音乐发声器程序流程图五，源程序代码DATASEGMENT;数据段NUMdw 02fffh;延时大小DATAENDSSTACKSEGMENT STACKSTACKDB 100H DUPSTACK ENDSCODE SEGMENT；代码段

23、ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK；延时子程序DELAY PROC FARPUSHFPUSH CXMOV CX,NUMLOOP1:PUSH CXMOV CX,NUMLOOP2:LOOP LOOP2POP CXLOOP LOOP1POP CXPOPFRETFDELAY ENDP;音阶do的发声及显示子程序sin gdoproc fardo:mov dx,0ee20h;timerO setmov al,7Dh;doout dx,alMOV DX,0EE00H;led showMOV AL,21H;1OUT DX,ALCALL DELAYretfsin gdo end

24、p;音阶re的发声及显示子程序singre proc farre: m ov dx,0ee20h;timer0 setmov al,6FHout dx,al;reMOV DX,0EE00H;led showMOV AL,0F4HOUT DX,AL;2CALL DELAYretfsingre endp;音阶mi的发声及显示子程序sin gmi proc farmi:mov dx,0ee20h;timer0 setmov al,64Hout dx,al;miMOV DX,0EE00H;led showMOV AL,0F1HOUT DX,AL;3CALL DELAYretfsin gmi endp;

25、音阶fa的发声及显示子程序singfa proc farfa:mov dx,0ee20h;timer0 setmov al,5EHout dx,al;faMOV DX,0EE00H;led showMOV AL,39HOUT DX,AL;4CALL DELAYretfsingfa endp;音阶so的发声及显示子程序sin gsoproc farso:mov dx,0ee20h;timerO set;somov al,53hout dx,alMOV DX,0EE00H;led show;5MOV AL,0D9HCALL DELAYretfsin gso endp;音阶la的发声及显示子程序si

26、n gla proc farla:mov dx,0ee20h;timer0 setmov al,4BH;laout dx,alMOV DX,0EE00H;led showMOV AL,0DDH;6OUT DX,ALCALL DELAYretfsin gla endp;音阶ti的发声及显示子程序sin gti proc farmov dx,0ee20h;timer0 setmov al,43H;tiout dx,alMOV DX,0EE00H;led showMOV AL,61H;7OUT DX,ALCALL DELAYretfsin gti endp;音阶高音do的发声及显示子程序sin gd

27、o2 proc farmov dx,0ee20hmov al,3fHout dx,alMOV DX,0EE00HMOV AL,23HOUT DX,ALCALL DELAYretfsin gdo2 endp;主程序START PROC FARMOV AX,DATAMOV DS,AX;8253初始化in i:mov dx,0ee23hmov al,00010110Bout dx,al;8255初始化MOV DX,0EE03HMOV AL,80HOUT DX,AL;数码管显示的准备工作MOV DX,0EE01HMOV AL,01HOUT DX,ALMOV DX,0EE00HMOV AL,00HOUT

28、 DX,AL;timer0 set;high do;led shown;timer0 in itiate;分频比小于255,mode3,;A、B 口均为方式0输出;设置数码管选通信号;显示清零;按照乐谱依次调用音阶发声函数，奏乐call sin gmicall sin gmi二进制call singfacall sin gsocall sin gsocall singfacall sin gmicall singrecall sin gdocall sin gdocall singrecall sin gmicall sin gmicall singrecall singremov ah,0b

29、h;检测键盘缓冲区int 21hOR AL,ALJNZ goonjmp inigoon:mov ax,4c00h;返回 DOSint 21hretSTART ENDPCODE ENDSEND START六，思考题写出8253计数初值、输入频率和输出频率的关系。答：输出频率二输入频率/ 8253计数初值七，实验心得与体会通过这次实验，我们学习了 8253计数器的使用方法。我们最先了 解到的是8253的初始化，包括对于计数器的选择，计数初值的输入方式，计数初值的格式，基础器工作方式等等一些内容的设置。之后通过加深对各种工作方式的理解，确定下来可以使用方式2或方式3来进行计数器的输出。因为在这两个方

30、式下8253可以充当分频器。而在本实验中我选用了方式3,原因是方式2并非输出方波波形。根 据讲义上给出的各个音符的频率，以及 8253计数器的输入频率，并 通过公式：（输出频率 二输入频率/ 8253计数初值），我计算得 到各个音阶对应的计数初值。有了以上的准备，就可以进行实际的编 程了。对于乐曲的播放，选用的是逐个发出相应乐音并显示相应乐符 的方法。总体来说，本实验的程序比较简单，只要按要求写入几个计数器 的控制字和初值即可，只是在写入的时候要注意控制字写入同一个端 口（其实8253内部会加以区分并存入不同的寄存器），但各个计数 器有自己的端口，在写入计数初值时不要写错端口。而8253的时钟

31、信号是由500KHZ信号由8MHZ时钟经74LS393分频获得。通过本实验，我了解了 8253的各种工作方式的特点，由8253的 编程可以延伸出很多应用（函数发生器，计数器等等）。实验四串行8215A实验，实验目的1了解串行通信的一般原理和 8251A的工作原理2. 初步了解RS232串行口标准及与 TTL电路的连接方法；3. 学会扩充8251A的方法，并设计实现用8251A进行数据传输；4. 掌握8251A的编程方法。二，实验内容（一）自收自发：采用查询方式：将内存制定区域内存放的一批数据通过 8251A的8251A串行TXD发送出去，然后从RXD接收回来,并在屏幕上或数码管上显示出来。+C

32、2 r & l ul 专40V*5T.D2m3m55?sD1fRiRBTTJUJY)_RIX4LhI25lfeCI+WCCbC2+IV口.力况TJt聞B雅氐网T4L1vetTeDdW IEpF.UH4o lJlClTl-01旺目Md但L:二二Lp_F HbTsH歸歳41连接线路，即：1.8MHz信号接分频器74LS393的CLK端（已接好），从74LS393 的 Q4 （250kHz）接 8253 的 CLK;T/C 接地或接 RESET2. GATE接+5V; 3.8253的OUT和8251A的TXC、RXC相连,作为发送时钟 和接收时钟；4.8251A的CS和丫2相连,Y2地址为 EE40

33、-EE47H; 5.8253的 CS和丫1相连，丫1地址为EE20-EE27H; 6用导线将TXD和RXD相接，成 为自发自收方式；7.CTS端必须为低电平（实验台中已接为低电平）,8251A才可 想外发送信号，RTS、DTR、DSR可不用。（但实验台中 RTS、DTR、DSR均已 接地）三，实验步骤1. 按原理图连接所需连线；2. 在检测连线无误的情况下，方可开启电源。3. 运行调试程序,发送数据被接收后应正确无误地显示出来提示:8251A 数据口地址 EE40H,控制口地址 EE41H8253控制口地址EE23H8253通道0地址 EE20H8253通道1地址 EE21H8253通道2地址

34、EE22H四，程序流程图NO图表4: 8251应用程序流程图YES返回DOS五，源程序代码datasegment;数据段org 10hnumdb30h,31h,32h,33h；0 , 1”,” 2”,” 3”的 ASCII 码dispdb00hdataendsstacksegme nt stack stackdb100 dupstack endscode segme nt;代码段assume cs:code,ds:data,ss:stack ;延时子程序 ;用于写入控制字或命令字后的维持 delay proc farpushfpush cxmov cx,0FA0h;4000 维持Ioop1:

35、loop Ioop1pop cxpopfretfdelay endp;主程序start proc farpush dsxor ax,axpush axmov ax,datamov ds,ax;8253初始化mov dx,0ee23hmov al,16h;timer0，读写低八位，方式3，二进制out dx,al;timer0 计数初值写入mov dx,0ee20hmov ax,0fah;分频比 250,输出频率=250KHz/250=1khz.out dx,axout dx,alcall delaymov cx,4mov di,0 check: mov ah,0bhint 21hor al,a

36、ljz goonjmp exit goon: mov dx,0ee41hin al,dxtest al,02h;8251 初始化aga in: mov dx,0ee41hmov al,40h ;内部复位，且将三个错误标志位复位out dx,alcall delaymov dx,0ee41hmov al,4Eh;写方式控制字（1停止位，无校验，8位数据，波特因子为16 ）out dx,al;时钟频率=16KHzcall delaymov al,27h;命令控制字：接收、发送均允许;收/发4次;检测键盘输入;读状态位;检查RxRDY，即检查是否接受到新数据jnz receivetest al,01

37、h;检查TxRDY，检查是否可以发送字符jz checksendin g:movdx,0ee40hmov al,di+10h;送出字符 out dx,al call delay inc di loop check jmp returnreceive:mov dx,0ee40hin al,dx;读入字符mov disp,almov ah,02h;并且在屏幕上显示mov dl,dispint 21hmov dl,int 21hjmp checkreturn: jmp aga inexit:mov ax,4c00hint 21hretfstart endpcodeendsendstart六，思考题在

38、实验中，你如何确定RXC、TXC的值,写出计算公式。答：RXC = TXC = 8253输入时钟频率 =8251的波特率 X 8251的波特因子七，实验心得和体会实验中遇到的一个问题是 8251A需要一个时钟信号，这个信号是 由8253来提供的，在这里要注意到8251A所需要的时钟信号，从而 通过计算设置合适的8253的计数值，这样才能保证8253输出的时钟 信号能够合乎8251A要求。实验中应对这两种芯片的工作方式，性能 和编程原理应了解，8253在此作分频器使用，提供满足 8251A工作 需要的输入输出时钟。8251A作为串行通信接口，时序是非常重要的，输入输出之间的时 间差必须控制得合适，否则就不能正常收发，这可以通过软件编程实 现，当时序不符合时，可插入等待时间，即软件延时。通过这次实验对于8251的工作原理有了比较清楚的认识。同时也 加深了对于串并转换的实现和其作用的理解。 这次实验中由于自发自 收部分占用的时间太多最后没有能够实现两台计算机通信的扩展要 求，是本实验的一个遗憾。