計算機硬件實驗.doc

1 目目 錄錄 第一章第一章 TD PIT 實驗系統(tǒng)簡介實驗系統(tǒng)簡介 2 一 概述 2 二 系統(tǒng)總線電路單元 3 三 實驗電路單元 4 第二章第二章 32 位微機原理軟件實驗位微機原理軟件實驗 14 實驗一 四則運算 14 實驗二 均值濾波 17 實驗三 代碼轉(zhuǎn)換 21 實驗四 字符串冒泡排序 25 實驗五 描述符和描述符表實驗 28 實驗六 局部描述符表實驗 32 第三章第三章 32 位微機接口硬件實驗位微機接口硬件實驗 35 實驗一 地址譯碼電路與 I O 接口 35 實驗二 8254 定時 計數(shù)器 40 實驗三 8259 中斷控制器 46 實驗四 8255 并口控制器 54 實驗五 A D 與 D A 轉(zhuǎn)換實驗 63 第四章第四章 32 位微機接口課程設(shè)計位微機接口課程設(shè)計 69 課程設(shè)計一 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一 69 課程設(shè)計二 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二 查詢法 73 課程設(shè)計三 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三 中斷法 77 課程設(shè)計四 信號發(fā)生器 82 課程設(shè)計五 交通燈實時控制系統(tǒng)設(shè)計 90 課程設(shè)計六 步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計 96 附錄附錄 1 常用常用 DOS 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 INT 21H 102 2 第一章第一章 TD PIT 實驗系統(tǒng)簡介實驗系統(tǒng)簡介 一一 概述概述 TD PIT 實驗系統(tǒng)主要由 PCI 總線擴展卡和 TD PIT 實驗平臺構(gòu)成 其電原理與 微機系統(tǒng)的硬件如圖 1 1 所示 USB 總線 PCI 總線 內(nèi)存總線 總線 AGP 總線 C P U 北橋芯片顯卡 顯示器 內(nèi)存 PCI 槽PCI 槽 南橋芯片IED 接口硬盤 鍵盤鼠標(biāo)Flash BIOS USB 設(shè)備 PCI 卡 微機實驗箱 圖1 1 硬件系統(tǒng)與微機硬件的連接 1PCI 總線擴展卡 PCI 總線擴展卡包括PCI 總線接口電路和系統(tǒng)配置電路以及擴展總線插座 主 要實現(xiàn)PCI 總線接口以及將32 位高速總線從PC 機引出 PCI 總線擴展卡結(jié)構(gòu) 如圖1 1A 所示 PCI總線 接口控制器 插座1插座2 配置存 儲器 系統(tǒng) 資源 JP1 圖 1 1A PCI 總線擴展卡結(jié)構(gòu) 3 2TD PIT 實驗平臺 在 TD PIT 實驗平臺上 電路結(jié)構(gòu)主要分兩部分 系統(tǒng)總線單元電路和實驗單 元電路 圖 1 2 是 32 位微機接口實驗的主要操作平臺 圖 1 2 實驗平臺結(jié)構(gòu) 二二 系統(tǒng)總線電路系統(tǒng)總線電路單元單元 總線單元實現(xiàn)了面向80 x86 微機系統(tǒng)的32 位系統(tǒng)總線 符合80 x86 總線時序 標(biāo)的接口電路均可以直接連接到該總線上 總線信號說明如表1 1 所示 表1 1 總線信號 信號名稱含義 XD 31 0 32 位數(shù)據(jù)總線 XA 31 2 32 位地址總線 XMER XMEW XIOR XIOW存儲器讀寫信號 I O 讀寫信號 IOY0 IOY1 IOY2 IOY3I O 空間片選信號 MY0 MY1 MY2 MY3存儲器空間片選信號 BE0 BE1 BE2 BE332 位數(shù)據(jù)字節(jié)使能信號 HOLD HLDA總線保持請求和總線保持響應(yīng)信號 INTR 中斷請求信號 上升沿有效 CLK 系統(tǒng)時鐘 CLK 1 041667MHz RST RST 系統(tǒng)復(fù)位信號 注 號表示該信號低電平有效 實驗系統(tǒng)向PC 機申請了接口實驗所需的配置資源 其中包括16MB 的存儲地址空 間 255字節(jié)的I O 地址空間和一個中斷請求線 中斷請求線是映射到PC 機內(nèi)15 4 個中斷線中的一個 系統(tǒng)總線單元將地址空間進行了譯碼 各提供4 個片選信號 片選信號同偏移地址空間對應(yīng)關(guān)系如表1 2 所示 表1 2片選信號同偏移地址空間對應(yīng)關(guān)系 片選信號偏移地址范圍片選信號偏移地址范圍 IOY0 3000 303FH MY0 000000 3FFFFFH IOY1 3040 307FH MY1 400000 7FFFFFH IOY2 3080 30BFH MY2 800000 BFFFFFH IOY3 30C0 30FFH MY3 C00000 FFFFFFH 用PC 機分配的I O 或存儲器空間始地址加上這個偏移地址 就是實驗系統(tǒng)中端 口占用的實際地址 I O 和或存儲器地址電原理如圖1 2A所示 PC 機分配的起始 地址可以在Tdpit 軟件中查看或由實驗系統(tǒng)附帶的配置資源檢查程序CHECK EXE 獲 得 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 8 Jan 2011 Sheet of File D protel 99se Library Sch sy ddbDraw n By D0 D31 A0 A31 B B A A E E DIR DIR 74245 X 4 74574 X 4 A6 A7 A22 A23 IOY0 3000H 303FH IOY1 3040H 307FH IOY2 3080H 30BFH IOY3 30C0H 30FFH MY0 00H 3FFFFFH MY1 400000H 7FFFFFH MY2 800000H 0BFFFFFH MY3 0C00000H 0FFFFFFH BE0 BE1 BE2 BE3 XIOR XIOW XMER XMEW 20V8 12 20V8 13 20V8 13 與與與與與 74245 與與與與 2 3 4 5 6 7 8 911 12 13 14 15 16 17 18 XD0 XD7 XD8 XD15 XD16 XD23 XD24 XD31 XA2 XA9 XA10 XA17 XA18 XA25 XA26 XA31 A 2 B 3 E 1 Y0 4 Y1 5 Y2 6 Y3 7 74139A A 14 B 13 E 15 Y0 12 Y1 11 Y2 10 Y3 9 74139B 圖1 2A I O和存儲器地址電原理圖 三三 實驗電路單元實驗電路單元 1 1 地址譯碼單元 地址譯碼單元 該單元提供一片開放的譯碼器74LS138 用于學(xué)習(xí)地址譯碼方法 其線路連 接如圖1 3 所示 5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 2 3 4 5 6 A B C G2A G2B G1 15 14 13 12 11 10 9 7 74LS138 A B C G Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 GND 5V 圖 1 3 地址譯碼單元 2 2 3232 位位I OI O 接口單元接口單元 該單元通過4 片三態(tài)緩沖器和4 片鎖存器組成32 位的I O 接口 并根據(jù)32 位 總線時序設(shè)計了譯碼電路 可以8 16 32 位不同字節(jié)寬度來訪問該接口 用于學(xué)習(xí) 8 位和32 位I O 接口設(shè)計及編程 其線路連接如圖1 4 所示 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 74LS245 IORIOW XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7 XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7 VCC 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O8 O9 O10 O11 O12 O13 O14 O15 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 74LS245 XD8 XD9 XD10 XD11 XD12 XD13 XD14 XD15 XD8 XD9 XD10 XD11 XD12 XD13 XD14 XD15 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O16 O17 O18 O19 O20 O21 O22 O23 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I16 I17 I18 I19 I20 I21 I22 I23 74LS245 XD16 XD17 XD18 XD19 XD20 XD21 XD22 XD23 XD16 XD17 XD18 XD19 XD20 XD21 XD22 XD23 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O24 O25 O26 O27 O28 O29 O30 O31 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I24 I25 I26 I27 I28 I29 I30 I31 74LS245 XD24 XD25 XD26 XD27 XD28 XD29 XD30 XD31 XD24 XD25 XD26 XD27 XD28 XD29 XD30 XD31 CSCS 系統(tǒng)總線 XD0 XD31 BE0 BE1 BE2 BE3 BE0 VCC VCC VCC BE1 BE2 BE3 圖 1 4 32 位 I O 接口單元 6 3 3 3232 位存儲器單元位存儲器單元 該單元提供32 位存儲器及其連接電路 并針對32 位系統(tǒng)總線提供了存儲器譯碼 電路 可以任意完成8 位 16 位及32 位不同字節(jié)寬度的存儲器操作 其線路連接 如圖1 5 所示 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 3 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30 D31 CS 20 RD WR CS BE3 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 2 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 CS 20 RD WR CS BE2 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 1 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 CS 20 RD WR CS BE1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 0 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CS 20 RD WR CS BE0 圖 1 5 32 位存儲器單元 4 FLASH ROM 單單元元 該單元提供一片開放的FLASH 存儲器 用于學(xué)習(xí)FLASH 存儲器的編程操作方法 其線路連接如圖1 6 所示 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 OE WE CE NC NC 24 31 22 1 30 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7AT29C 010 12 11 10 9 8 7 6 5 27 26 23 25 4 28 29 3 2 13 14 15 17 18 19 20 21 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR CS 1K 圖 1 6 FLASH ROM 單元 5 8259 單元單元 該單元提供中斷控制器8259 的連接電路 用于學(xué)習(xí)中斷控制器的操作方法 其 線路連接如圖1 7 所示 7 IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 4 5 6 7 8 9 10 11 27 2 3 1 CAS0 CAS1 CAS2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 WR RD CS 18 19 20 21 22 23 24 25 12 13 15 8259 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 WR RD CS IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 INT INT17 INTA SP EN 26 16 5V 4K7 圖 1 7 8259 單元 6 8237 單元單元 該單元提供DMA 控制器8237 的連接電路 用于學(xué)習(xí)DMA 傳送應(yīng)用編程方法 其 線路連接如圖1 8 所示 DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 32 33 34 35 37 38 39 40 19 18 17 16 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 DREQ0 DREQ1 DREQ2 DREQ3 30 29 28 27 26 23 22 21 8237 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 REQ0 REQ1 REQ2 REQ3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 5V DACK0 DACK1 DACK2 DACK3 25 24 14 15 ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 AEN ADSTB CS MEMR MEMW I OR I OW HRQ HLDA READY EOP 11 3 4 1 2 10 7 6 36 CS MEMR MEMW IOR IOW HOLD HLDA CLK RESET 12 13 CLK 3 4 7 8 13 14 17 18 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE LE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 74LS373 RST 圖 1 8 8237 單元 7 7 82558255 單元單元 該單元提供一片開放的并口控制器 8255 用于學(xué)習(xí)并行接口 8255 的編程方法 其線路連接如圖 1 9 所示 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 10 11 12 13 17 16 15 14 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 25 24 23 22 21 20 19 18 37 38 39 40 PA7 PA6 PA5 PA4 1 2 3 4 PA3 PA2 PA1 PA0 27 28 29 30 31 32 33 34 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CS RESET A1 A0 WR RD 6 35 8 9 36 5 8255 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 PA7 PA6 PA5 PA4 CS A1 A0 WR RD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PA3 PA2 PA1 PA0 RST 圖 1 9 8255 單元 8 8 8 82518251 單元單元 該單元提供串行控制器8251 的連接電路 用于學(xué)習(xí)串行通訊編程方法 其線路 連接如圖1 10 所示 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 CS WR RD RXD DSR CTS TXD DTR RTSRST 8251 D0 27 TxD 19 D1 28 D2 1 TxRDY 15 D3 2 TxCLK 9 D4 5 TxEMPT 18 D5 6 D6 7 RxD 3 D7 8 RxRDY 14 CS 11 RxCLK 25 RD 13 SYNDET 16 WR 10 C D 12 DSR 22 DTR 24 CLK 20 CTS 17 RESET 21 RTS 23 8251 CLK 1 8432M INTR TxC RxC 74LS32 圖 1 10 8251 單元 9 9 串行接口單元 串行接口單元 該單元提供用來將串行通訊信號引出到實驗箱體后側(cè)的接口插座 包含USB 和 RS232 接口 使用USB 接口插座時將VDD D D 和GND 四個信號連接到標(biāo)有USB 的插座上 使用RS232串口時將TXD RXD 信號連接到標(biāo)有RS 232 的插座上 其電 路結(jié)構(gòu)如圖1 11 所示 C1 1 V 2 C1 3 C2 4 C2 5 V 6 R2IN 8 R2OUT 9 T2IN 10 T2OUT 7 R1OUT 12 T1IN 11 R1IN 13 T1OUT 14 GND 15 VCC 16 MAX232CSE 0 1uF 0 1uF 0 1uF 0 1uF TXD RXD VCC DB9 3 DB9 2 1K 1K VCC 1 6 2 7 3 8 4 9 5 RXD TXD RS 232 GND D USB D VDD USB 圖 1 11 串行接口單元 1010 8254 單元單元 該單元提供一片開放的定時 計數(shù)器 8254 用于學(xué)習(xí)定時 計數(shù)器的應(yīng)用編程方 法 其線路連接如圖 1 12 所示 9 CLK0 OUT0 GATE0 1 2 3 4 5 6 7 8 20 19 23 22 21 CLK1 OUT1 GATE1 CLK2 OUT2 GATE2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A1 A0 WR RD CS 9 10 11 15 13 14 18 17 16 8254 CLK0 OUT0 GATE0 CLK1 OUT1 GATE1 CLK2 OUT2 GATE2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A1 A0 WR RD CS 圖 1 12 8254 單元 11 A D 轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換單元 該單元提供模 數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 的連接電路 用于學(xué)習(xí)A D 轉(zhuǎn)換原理及編程操 作方法 其線路連如圖1 13 所示 msb2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 lsb2 8 26 27 28 1 2 3 4 5 IN 0 IN 1 IN 2 IN 3 IN 4 IN 5 IN 6 IN 7 21 20 19 18 8 15 14 17 ADC0809 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EOC EOC7 ADD A ADD B ADD C 25 24 23 A B C ALE ENABLE START CLOCK 22 9 6 10CLK WR CS RD 5V ADJ 10K ref ref 5V 電位器 5V 圖 1 13 A D 轉(zhuǎn)換單元 12 D A 轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換單元 該單元提供數(shù) 模轉(zhuǎn)換器DAC0832 的連接電路 用于學(xué)習(xí)D A 轉(zhuǎn)換原理及編程操 作方法 其線路連接1 14 所示 D0 lsb D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 msb CS Xfer 7 6 5 4 16 15 14 13 1 17 Iout1 Iout2 Rfb Vref ILE WR2 WR1 5V DA0832 11 12 9 8 19 18 2 500 2 11 12V 12V 4 LM324B 1 6 5 10K 10K 7 LM324 A 3 WR OUT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CS 圖 1 14 D A 轉(zhuǎn)換單元 13 電子發(fā)聲單元電子發(fā)聲單元 該單元提供一個微型揚聲器 控制和驅(qū)動電路已經(jīng)連接好 在控制輸入端輸入 10 一定頻率的波形信號即可發(fā)聲 其線路連接電路如圖1 15 所示 SPK 5V 圖 1 15 電子發(fā)聲單元 14 鍵盤及數(shù)碼管顯示單元鍵盤及數(shù)碼管顯示單元 該單元提供4 4 的小鍵盤矩陣及6 位七段數(shù)碼管 電路連接為掃描電路形式 其線路連接如圖1 16 所示 com1 com2 com3 com4 com5 com6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4K7 VCC g f a b e d c h A B C D E F G Dp a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 數(shù)碼管1 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 數(shù)碼管2 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 數(shù)碼管3 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 數(shù)碼管4 a b c d e f g h a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 數(shù)碼管5 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 數(shù)碼管6 1312 7407 1110 7407 98 7407 56 7407 34 7407 12 7407 1312 7407 1110 7407 98 7407 56 7407 34 7407 12 7407 34 7407 12 7407 X1 X2 X3 X4 Y1 Y2 OM0OM1OM2OM3 OM4OM5OM6OM7 Y3 Y4 OM8OM9OMAOMB OMCOMDOMEOMF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4K7 VCC 圖 1 16 鍵盤及數(shù)碼管顯示單元 11 15 點陣點陣LEDLED 顯示單元顯示單元 該單元使用4 片8 8 的點陣LED 構(gòu)成了一個16 16 點陣顯示模塊 點陣LED 的行列控制已經(jīng)連接好 行控制為R0 R15 列控制為L0 L15 其線路連接如圖1 17 所示 R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ3 R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ4 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 VCC R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ2 R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ1 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 R1 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 R2 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 C1 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 C2 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 VCC 圖 1 17 點陣 LED 顯示單元 1616 驅(qū)動電路和直流電機單元 驅(qū)動電路和直流電機單元 這兩個單元由ULN2803 驅(qū)動芯片 一臺DC12V 直流電機及霍爾測速電路構(gòu)成 N 為一組反相驅(qū)動信號輸入端 其線路連接如圖1 18 所示 INA INB INC IND INE INF ING INH GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A OUTA OUTB OUTC OUTD OUTE OUTF OUTG OUTH COM 18 17 16 15 14 13 12 11 10 D C B A 12 12V N D C B A ULN 2803 直流 電機 2 1 HR MT1 N N 圖 1 18 驅(qū)動電路和直流電機單元 12 1717 溫度控制單元 溫度控制單元 該單元由7805 芯片產(chǎn)生 5V 的穩(wěn)定電壓和一個24 歐的電阻構(gòu)成回路 其線路 圖連接如圖1 19 所示 熱敏電阻 10K 240 1uf 0 33uf 7805 1 2 3 AB 1 2 圖 1 19 溫度控制單元 1818 步進電機單元 步進電機單元 該單元提供一個四項八拍的步進電機 如圖1 20 所示 1 3 5 4 2 圖 1 20 步進電機單元 1919 開關(guān)及 開關(guān)及LEDLED 顯示單元顯示單元 該單元包括十六組撥動開關(guān)及LED 顯示燈 用于輸出和指示邏輯電平 正邏輯 當(dāng)顯示燈亮?xí)r表示邏輯高電平 滅時表示邏輯低電平 其電路連接如圖1 21 所示 LED x 8 1K x 8 D15 D8 K15K8 4 7K x 8 5V LED x 8 1K x 8 D7 D0 K7K0 4 7K x 8 5V 圖 1 21 開關(guān)及 LED 顯示單元 2020 時鐘源單元時鐘源單元 該單元提供一個1 8432MHz 的晶振電路 主要作為16550 時鐘輸入 另外還有 13 兩個十分頻電路 將1 8432MHz 分頻得到184 32KHz 和18 432KHz 如圖1 22 所示 JCRY1 1 8432MHz 12 74LS04 34 74LS04 R161 3 6K R162 3 6K C161 102 C162 102 CP0 15 CP1 12 MR 14 Q0 13 Q1 11 Q2 10 Q3 9 U74390B CP0 1 CP1 4 MR 2 Q0 3 Q1 5 Q2 6 Q3 7 U74390A 184 32KHz18 432KHz 圖1 22 時鐘源單元 2121 PWMPWM 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 該單元提供了一個PWM 脈沖產(chǎn)生電路 在IN 端輸入0 5V 電壓 OUT 輸出脈沖 的占空比會跟隨產(chǎn)生相應(yīng)的變化 其線路如圖1 23 所示 IN TR IG 2 Q 3 R 4 CV olt 5 TH R 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 VC C 103104 2K 300K 1K NPN 4 7K VC C NPN 105 10K 5 1K PN P 5 1K VC C VC C OU T 2K 2 3 7 1 84 6 5 LM 311 VC C 圖1 23 PWM 轉(zhuǎn)換電路 2222 單脈沖單元單脈沖單元 該單元包括兩個單脈沖觸發(fā)器 由74LS00芯片和微動開關(guān)等構(gòu)成兩路R S 觸發(fā) 器 單脈沖輸出分上沿和下沿 分別以 和 表示 其線路如圖1 24 所示 14 5V KK1 1K KK1 KK1 5V KK2 1K KK2 KK2 圖 1 24 單脈沖單元 第二章第二章 32 位微機原理軟件實驗位微機原理軟件實驗 實驗一實驗一 四則運算四則運算 一一 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1 熟悉匯編語言上機操作過程 2 熟悉 Tddebug 調(diào)試環(huán)境和 Turbo Debugger 的使用 3 熟悉匯編語言程序的框架結(jié)構(gòu) 掌握順序結(jié)構(gòu)的編程方法 二 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 32 位無符號數(shù)的加法 減法 16 位乘以 16 位 32 位除以 16 位除法的四則運算 練習(xí) 三 三 實驗源程序?qū)嶒炘闯绦?略 略 四 四 實驗歩驟實驗歩驟 1 輸入源程序輸入源程序 單擊文件 新建 在光標(biāo)處輸入源程序 輸完源程序后 單擊工具 欄或文件 另存為 選擇存放路徑 輸入文件名 ASMASM 2 打開實驗箱電源開關(guān) 實驗箱電源指示燈亮 注意注意 實驗箱電源開關(guān)必須打開實驗箱電源開關(guān)必須打開 否則不能編譯和連接程序否則不能編譯和連接程序 3 編譯程序編譯程序 單擊工具欄 鏈接程序 在屏幕下方的信息欄窗口顯示編譯信息 若有語法錯誤 逐一雙擊該行 系統(tǒng)將自動定位錯誤行 並有紅色的箭頭指向錯誤行 逐一修改后存盤 再編譯 直到錯誤為零 4 連接程序連接程序 單擊工具欄 在屏幕下方的信息欄窗口顯示連接信息 5 調(diào)試程序調(diào)試程序 單擊工具欄 單擊 View Cpu 在代碼顯示區(qū)單擊右鍵 點擊 Mixed Both 為 MixedMixed NoNo 按 F7 單歩執(zhí)行 當(dāng)執(zhí)行完 MOV DS AX 后 單擊 View Cpu 使屏幕下方的數(shù)據(jù)顯示區(qū)為 DS 的內(nèi)容 1 單歩執(zhí)行 按 F7 觀察調(diào)試過程中 指令執(zhí)行后各寄存器及數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容變化 2 先單擊 Run Program resrt 再以執(zhí)行到光標(biāo)處運行程序 將光標(biāo)移到所需處 15 並單擊 使之成為蘭底白字的光帶 按 F4 觀察執(zhí)行最后一條指令執(zhí)行后寄存器的 值及數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容 3 先單擊 Run Program resrt 再連續(xù)執(zhí)行 按 F9 或 觀察最后一條指令執(zhí)行 后寄存器的值及數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容 五 五 實驗報告內(nèi)容實驗報告內(nèi)容 1 實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容 2 記錄數(shù)據(jù)段存放的原始數(shù)據(jù) 和程序執(zhí)行結(jié)束后的數(shù)據(jù) DS 0000 DS 0008 DS 0010 DS 0018 DS 0020 DS 0028 3 寫岀和 差 積 商 余數(shù)運算結(jié)果 如 56781234H 123AFEDCH 0BA98FEDCH 789A1234H 0D678H 0012H 02345678H 0F234H 4 心得體會和建議 16 實驗二實驗二 均值濾波均值濾波 一一 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1 掌握在數(shù)據(jù)表中找最大 最小數(shù)的方法 2 學(xué)會子程序的使用方法 參數(shù)傳遞的方法 掌握分支程序 循環(huán)程序的設(shè)計方法 3 熟悉 Tddebug 調(diào)試環(huán)境和 Turbo Debugger 的使用 二 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 均值濾波算法 對 N 2 N DEBUG I I 30383038 讀入當(dāng)前八位開關(guān)狀態(tài) 改變八位開關(guān)狀態(tài) 開關(guān)量亦不同 O O 30383038 FFFF 八位 LED 全亮 Q Q 退岀自檢 3 返回 WINDOWS C TangDu PitPP Asm EXITEXIT 25 3 編譯 鏈接程序 4 運行程序 撥動開關(guān) 查看 LED 顯示是否正確 五 參考程序五 參考程序 IOY0EQU 3000H 片選片選IOY0對應(yīng)的端口始地址對應(yīng)的端口始地址 Y7EQU IOY0 38H 譯碼電路輸出譯碼電路輸出Y7對應(yīng)的端口地址對應(yīng)的端口地址 DATA SEGMENT NUMDB01H DATAENDS STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP STACK1 ENDS CODESEGMENT ASSUME CS CODE DS DATA SS STACK1 START MOVAX DATA MOVDS AX MOVDX Y7 讀入開關(guān)量讀入開關(guān)量 INAL DX OUTDX AL MOVDL 0FFH MOVAH 6 判斷是否有按鍵按下判斷是否有按鍵按下 INT21H JZSTART 無按鍵繼續(xù)循環(huán) 有則退出無按鍵繼續(xù)循環(huán) 有則退出 L1 MOVDX Y7 INAL DX 讀入開關(guān)量讀入開關(guān)量 判斷是否為判斷是否為1 CMPAL 1 JNEL1 L2 MOVDX Y7 MOVAL NUM OUTDX AL 八位八位LED從右向左依次循點亮從右向左依次循點亮 ROLAL 1 MOVNUM AL CALLDELAY MOV DL 0FFH MOVAH 6 判斷是否有按鍵按下判斷是否有按鍵按下 INT21H JZL2 無按鍵繼續(xù)循環(huán) 有則退出無按鍵繼續(xù)循環(huán) 有則退出 L3 MOVDX Y7 26 INAL DX 讀入開關(guān)量讀入開關(guān)量 判斷是否為判斷是否為2 CMPAL 2 JNEL3 MOVNUM 55H L4 MOVDX Y7 MOVAL NUM OUTDX AL 八位八位LED交替亮交替亮 NOTAL MOVNUM AL CALLDELAY MOV DL 0FFH MOVAH 6 判斷是否有按鍵按下判斷是否有按鍵按下 INT21H JZL4 無按鍵繼續(xù)循環(huán) 有則退出無按鍵繼續(xù)循環(huán) 有則退出 MOVAX 4C00H 結(jié)束程序退出結(jié)束程序退出 INT21H DELAY PROC MOVBX 8FFH DELAY1 MOVCX 0FFFFH LOOP 延時子程序延時子程序 DECBX JNZDELAY1 RET DELAY ENDP CODE ENDS END START 六 實驗報告六 實驗報告 1 實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容 2 簡要的電原理框圖 3 流程圖 4 實驗結(jié)果 5 心得體會和建議 27 實驗二實驗二 8254 定時定時 計數(shù)器計數(shù)器 一一 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1 掌握 8254 定時 計數(shù)器的名種工作方式及編程方法 二二 實驗設(shè)備實驗設(shè)備 PC 微機一臺 TD PIT 實驗系統(tǒng)一套 示波器一臺 三三 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 1 定時 計數(shù)器 0 工作在方式 3 初值為 4800H OUT0 分兩路輸出 一路外接 2 位 LED 使其以亮 0 5 秒滅 0 5 秒閃亮 另一路作為計數(shù)器 1 的計數(shù)脈沖 CLK1 2 定時 計數(shù)器 1 工作在方式 2 初值為 4 OUT1 的輸出外接 2 位 LED 使其以亮 3 秒滅 1 秒閃亮 3 定時 計數(shù)器 2 工作在方式 0 初值為 0FH 按壓開關(guān)產(chǎn)生的脈沖作為計數(shù)器 2 的 計數(shù)脈沖 按壓開關(guān)的剩余次數(shù)將在屏幕上顯示 當(dāng)按壓開關(guān)到 17 次時 觀察 OUT2 電平的變化 四四 實驗原理實驗原理 8254 是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程 定時器 是 8253 的改進型 比 8253 具有更優(yōu) 良的性能 8254 具有以下基本功能 1 有 3 個獨立的 16 位計數(shù)器 2 每個計數(shù)器可按二進制或十進制 BCD 計數(shù) 3 每個計數(shù)器可編程工作于 6 種不同工作方式 4 8254 每個計數(shù)器允許的最高計數(shù)頻率為 10MHz 8253 為 2MHz 5 8254 有讀回命令 8253 沒有 除了可以讀出當(dāng)前計數(shù)單元的內(nèi)容外 還可以 讀出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容 6 計數(shù)脈沖可以是有規(guī)律的時鐘信號 也可以是隨機信號 計數(shù)初值公式為 n Fclk Fout 其中 Fclk 是輸入計數(shù)脈沖的頻率 Fout 是輸出信號頻率 圖 3 2 1 是 8254 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖 它主要由數(shù)據(jù)總線緩沖器 R W 邏輯電路 控制寄存器和三個計數(shù)器組成 CLK 為計數(shù)脈沖輸入端 GATE 為門控 輸入端 OUT 為計數(shù)器輸出端 8254 有六種工作方式 分別如下 1 方式 0 只計數(shù)一遍 計數(shù)到 0 OUT 為高電平 此正躍變信號可作為中斷請求信 號 不能自動恢復(fù)初值只有在寫入另一初值時 開始新的計數(shù) 2 方式 1 可重觸發(fā)的單拍脈方式 3 方式 2 頻率發(fā)生器方式 4 方式 3 方波發(fā)生器 5 方式 4 軟件觸發(fā)選通方式 6 方式 5 硬件觸發(fā)選通方式 28 計數(shù)器0 計數(shù)器1 計數(shù)器2 數(shù)據(jù)總線 緩沖器 R W 邏輯電路 控制 寄存器 D 7 0 內(nèi)部總線 RD WR A0 A1 CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 VCC WR RD CS A1 A0 CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 GATE1 OUT1 8254 圖 3 2 1 8254 的內(nèi)部接口和引腳 8254 的控制字有兩個 一個用來設(shè)置計數(shù)器的工作方式 稱為方式控制字 另一個用來設(shè)置讀回命令 稱為讀回控制字 這兩個控制字共用一個地址 由標(biāo)識 位來區(qū)分 控制字格式如表 3 2 1 所示 讀回控制字格式如表 3 2 2 所示 當(dāng)讀回 控制字的 D4 位為 0 時 由該讀回控制字 D1 D2 位指定的計數(shù)器的狀態(tài)寄存器內(nèi) 容將被鎖存到狀態(tài)寄存器中 狀態(tài)字格式如表 3 2 3 所示 表 3 2 1 8254 的方式控制字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 計數(shù)器選擇讀 寫格式選擇工作方式選擇計數(shù)碼制選擇 00 計數(shù)器 0 01 計數(shù)器 1 10 計數(shù)器 2 11 讀出控制 字標(biāo)志 00 鎖存計數(shù)值 01 讀 寫低 8 位 10 讀 寫高 8 位 11 先讀 寫低 8 位 再讀 寫高 8 位 000 方式 0 001 方式 1 010 方式 2 011 方式 3 100 方式 4 101 方式 5 0 二進制數(shù) 1 十進制數(shù) 表 3 2 2 8254 讀出控制字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 11 0 鎖存計數(shù) 值 0 鎖存狀態(tài)信 息 計數(shù)器選擇 同方式控制 字 0 表 3 2 3 8254 狀態(tài)字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 OUT 引腳現(xiàn)行狀態(tài) 1 高電平 0 低電平 計數(shù)初值是否裝入 1 無效計數(shù) 0 計數(shù)有效 計數(shù)器方式 同方式控制字 五五 實驗說明及流程圖實驗說明及流程圖 根據(jù)計數(shù)初值公式 n Fclk Fout 可計算計數(shù)器 0 的初值 N0 18432 1 4800H N1 4 1 4 8254 定時 計數(shù)器電原理圖如圖 3 2 2 所示 流程圖如圖 3 2 3 所示 29 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionS ize A4 Date 8 Jan 2011 S heet of File D protel 99se Library S ch sy ddbDraw n By 12 A 74LS04 34 B 74LS04 1 8432MHZ D0 8 OUT0 10 D1 7 G ATE0 11 D2 6 CLK0 9 D3 5 D4 4 D5 3 D6 2 OUT1 13 D7 1 G ATE1 14 CLK1 15 CS 21 RD 22 WR 23 OUT2 17 A0 19 G ATE2 16 A1 20 CLK2 18 8254 1K 3 6K3 6K 102102 1 8432MHZ 184 32KHZ 18 432KHZ XD0 XD7 XIOW XIOR XA2 XA3 IOY0 5V 4 5 6 B 74LS00 1 2 3 A 74LS00 4 7k 4 7k 5V 5V KK1 KK1 5V 1K 1K 5V CP0 1 CP1 4 MR 2 Q0 3 Q1 5 Q2 6 Q3 7 A 74LS390 CP0 15 CP1 12 MR 14 Q0 13 Q1 11 Q2 10 Q3 9 B 74LS390 圖 3 2 2 8254 定時 計數(shù)器電原理圖 實驗步驟如下 1 首先運行 CHECK 程序 查看 I O 空間始地址 2 編譯鏈接 3 參考圖 3 2 3 所示連接實驗線路 4 8254 單元自檢 1 點擊工具欄圖標(biāo) 2 C TangDu PitPP Asm DEBUG O O 300C300C 3636 計數(shù)器 0 CW O O 30003000 0000 計數(shù)器 0 低八位初值 O O 30003000 9090 計數(shù)器 0 高八位初值 執(zhí)行后 LED 一滅一亮 計數(shù)器 1 2 自檢類似 Q Q 退岀自檢 3 返回 WINDOWS C TangDu PitPP Asm EXITEXIT 30 5 可以改變計數(shù)初值 從而實現(xiàn)不同要求的計數(shù) Y N 初始化 計數(shù)器 0 方式 3 初值 4800H 計數(shù)器 1 方式 2 初值 4 計數(shù)器 2 方式 0 初值 0FH 有鍵按下嗎 結(jié)束 讀計數(shù)器 2 當(dāng)前值 調(diào)用屏幕顯示子程序 圖 3 2 3 8254 定時 計數(shù)器參考程序流程圖 六六 參考程序參考程序 IOY0 EQU 3000H TIMER0 EQUIOY0 00H 4 8254計數(shù)器計數(shù)器0端口地址端口地址 TIMER1 EQUIOY0 01H 4 8254計數(shù)器計數(shù)器1端口地址端口地址 TIMER2 EQUIOY0 02H 4 8254計數(shù)器計數(shù)器2端口地址端口地址 TCTL EQUIOY0 03H 4 8254控制寄存器端口地址控制寄存器端口地址 STACK1 SEGMENT STACK DW256 DUP STACK1 ENDS DATA SEGMENT MES0 DB Pressed MES1 DB Press any key to exit 0DH 0AH NUMDB DATAE