微機原理實驗指導書-硬件部分(2015)(1)

1、東華大學信息學院信控實驗中心實驗1 存儲器讀寫實驗一、實驗目的 1.掌握PC機外存擴展的方法。 2.熟悉6264芯片的接口方法。 3.掌握8086十六位數(shù)據(jù)存儲的方法 。二、實驗設備 微機實驗箱、8086CPU模塊。三、實驗內容 向02000020FFH單元的偶地址送入AAH，奇地址送入55H。四、實驗原理介紹本實驗用到存儲器電路五、實驗步驟和要求1、實驗接線:本實驗無需接線。2、編寫調試程序3、運行實驗程序，可采取單步、設置斷點方式，打開內存窗口可看到內存區(qū)的變化。本實驗的主要目的是學會用使用工具軟件，掌握用單步執(zhí)行和斷點方式運行程序，觀察寄存器和內存中的數(shù)據(jù)變化等程序調試的手段。六、實驗提

2、示1、RAM區(qū)的地址為02000H，編程時可將段地址設為0100H，則偏移地址為1000H。 2、如果按字節(jié)進行存儲，則AL為55H或AAH；如果按字進行存儲，則AX應為55AAH。3、6264、62256等是計算機系統(tǒng)擴展中經(jīng)常用到的隨機存儲器芯片（RAM），主要用作數(shù)據(jù)存儲器擴展。本實驗所進行的內存置數(shù)在程序中經(jīng)常用到。計算機系統(tǒng)運行中會頻繁地進行內存與外設或者內存與內存之間的數(shù)據(jù)傳輸，所以本實驗雖然簡單但對理解系統(tǒng)程序的運行很關鍵，望學習和實驗時認真對待。七、實驗范例程序框圖及源代碼(實驗程序名：RAM.ASM)八、思考題1、 單步執(zhí)行到“intram”標號的語句時，ds寄存器的數(shù)據(jù)是什

3、么？采用斷點方式運行時執(zhí)行到第一個斷點處，2000H202FH內存單元的數(shù)據(jù)是什么？執(zhí)行到第二個斷點處，2000H200FH內存單元的數(shù)據(jù)是什么？并根據(jù)觀察結果和對源程序的判讀簡述源程序的運行效果。如圖，單步執(zhí)行到“intram”標號的語句時ds寄存器的數(shù)據(jù)為0100采用斷點方式運行時執(zhí)行到第一個斷點處，2000H202FH內存單元的數(shù)據(jù)如圖所示。由源程序知道第一個斷點前的程序是為了把數(shù)據(jù)段內存單元清0，符合上圖結果其實清零在這里可以不用，直接進行后面的置數(shù)執(zhí)行到第二個斷點處，2000H200FH內存單元的數(shù)據(jù)如圖所示。由源程序可知程序的運行結果為向02000020FFH單元的偶地址送入AAH

4、，奇地址送入55H，符合上圖的結果2、 修改程序，實現(xiàn)從2000H到200FH單元依次賦值00H0FH的功能。設計思想：通過把AL值賦給【si】，然后使AL，si同時自加1，循環(huán)16次即可程序流程圖：初始化DS初始化SI開始循環(huán)次數(shù)CX=01hAL賦初值0h目標單元置數(shù)AL=AL+1SI=SI+1CX=0？空操作NY結束代碼：code segment assume cs:code org 0100h ; 在代碼段0100h偏移地址處開始存放代碼start: mov ax,0100h; mov ds,ax; 數(shù)據(jù)段地址 mov es,ax mov si,1000h;偏移地址 mov cx,010

5、0h;循環(huán)次數(shù) mov al,0; al的值置0intram: mov si,al ;0賦給si inc si ;si加1 loop intram; 使得0100:1000開始處的256個單元中的數(shù)據(jù)清0 mov si,1000h; 設置斷點處 mov cx,0010h; 設置循環(huán)次數(shù)為16fil: mov si,al; RAM區(qū)循環(huán)置數(shù) inc si ;地址指針加1 inc al ; al中的值每執(zhí)行一次循環(huán)加1，初始值為00，加到0F loop fil nop;設置斷點處 jmp startcode ends end start結果：九、實驗中的問題及其解決方法問題：（1）范例程序中按題目

6、要求設置兩個斷點時，全速運行時只能運行第一個斷點處的程序，而不知道怎么運行下一個斷點處的程序，導致出不來結果（2）做思考題時，運行所寫程序時發(fā)現(xiàn)內存空間中上一個題目的運行結果還在里面解決方法：（1）針對問題（1），當執(zhí)行完第一個斷點執(zhí)行完畢應該取消該斷點，這樣在全速運行時可以運行到下一個斷點，就可以觀察到程序運行結果了。（2）針對問題（2），發(fā)現(xiàn)在初始化程序時，自己把所有的循環(huán)初值都設成了0010H（16），導致只有前16個內存單元清零，而后面的內存單元沒有初始化，保留了上次運行的程序運行結果。所以將初始化（清零）的循環(huán)初值設成0100H，這樣就可以初始化256個內存單元了，把上次的結果初始化

7、為0。而后一個賦值循環(huán)的循環(huán)次數(shù)仍然為0010十、體會這個題目比較簡單，程序很簡單，主要是把循環(huán)值設置對。但是由于對軟件使用的不熟悉，因此導致了一些問題。在調試運行上還是花了一些時間。通過發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的過程，使我對這個軟件的使用更加熟練，為后面的程序設計中打下良好的基礎。實驗2 簡單I/O口擴展實驗一、實驗目的 1、 熟悉74LS273，74LS244的應用接口方法。 2、掌握用鎖存器、三態(tài)門擴展簡單并行輸入、輸出口的方法。二、實驗設備 微機實驗箱、8086CPU模塊。三、實驗內容 邏輯電平開關的狀態(tài)輸入74LS244，然后通過74LS273鎖存輸出，利用LED顯示電路作為輸出的狀態(tài)顯示

8、。四、實驗原理介紹本實驗用到兩部分電路：開關量輸入輸出電路，簡單I/O口擴展電路。五、實驗步驟1、實驗接線：(表示相互連接)CS0 CS244； CS1CS273； 平推開關的輸出K1K8 IN0IN7（對應連接）； O0O7LED1LED8。2、編輯程序，單步運行，調試程序3、調試通過后，全速運行程序，觀看實驗結果。4、編寫實驗報告。六、實驗提示74LS244或74LS273的片選信號可以改變，例如連接CS2，此時應同時修改程序中相應的地址。七、實驗結果程序全速運行后，邏輯電平開關的狀態(tài)改變應能在LED上顯示出來。例如：K2置于L位置，則對應的LED2應該點亮。八、實驗范例程序框圖（實驗程序

9、名: T244273.ASM）九、程序源代碼清單十、思考題：將74LS244的片選信號CS244改接CS2，將74LS273的片選信號CS273改接CS3，修改程序實現(xiàn)與范例程序相同的功能。程序流程圖：代碼：assume cs:code code segment public org 100hstart: mov dx,04c0h ;74LS244地址 in al,dx ;讀輸入開關量 mov dx,04d0h ;74LS273地址 out dx,al ;輸出至LED jmp start code ends end start分析：原CS244接CS0，CS0端口地址04a0h，CS273接C

10、S1，CS1端口地址為04b0h。只需把接線換掉后，把對應的端口地址改正即可.即CS2的地址為04c0h，CS3的地址為04d0h十一、遇到的問題該實驗在調試的過程中，沒有遇到問題，只是第一次的那臺儀器壞了，發(fā)現(xiàn)燈都不亮，之后換了一臺儀器，連線，編譯，運行，就得到正確結果了。實驗3 8255并行口實驗一、實驗目的掌握8255A的編程原理。二、實驗設備 微機實驗箱、8086CPU模塊。三、實驗內容 8255A的A口作為輸入口，與邏輯電平開關相連。8255A的B口作為輸出口，與發(fā)光二極管相連。編寫程序，使得邏輯電平開關的變化在發(fā)光二極管上顯示出來。四、實驗原理介紹本實驗用到兩部分電路：開關量輸入輸

11、出電路和8255可編程并口電路。五、實驗步驟1、實驗接線CS0CS8255； PA0PA7 平推開關的輸出K1K8； PB0PB7發(fā)光二極管的輸入LED1LED8。2、編程并全速或單步運行。3、全速運行時撥動開關，觀察發(fā)光二極管的變化。當開關某位置于L時，對應的發(fā)光二極管點亮，置于H時熄滅。六、實驗提示8255A是比較常用的一種并行接口芯片，其特點在許多教科書中均有介紹。8255A有三個8位的輸入輸出端口，通常將A端口作為輸入用，B端口作為輸出用，C端口作為輔助控制用，本實驗也是如此。實驗中，8255A工作于基本輸入輸出方式（方式0）。七、實驗結果程序全速運行后，邏輯電平開關的狀態(tài)改變應能在L

12、ED上顯示出來。例如：K2置于L位置，則對應的LED2應該點亮。八、實驗范例程序框圖及源代碼（實驗程序名：t8255.asm）九、思考題：1、修改接線CS2CS8255，并要求開關置“H”(下)位置時對應LED亮，修改程序實現(xiàn)相應功能。程序流程圖：開始設置8255工作方式讀A口AX取反輸出到B口結束代碼：assume cs:code code segment public org 100hstart: mov dx,04c6h;控制寄存器地址（改為04c6h） mov ax,90h;設置為A口輸入，B口輸出 out dx,axstart1: mov dx,04c0h;A口地址（改為04c0h）

13、 in ax,dx xor ax,0ffffh; 取反輸入 mov dx,04c2h;B口地址（改為04c2h） out dx,ax;輸出 jmp start1code endsend start說明：由于換成CS2和CS8255相連，因此三個地址應分別修改為：04c6h，04c0h，04c2h由于要求開關置下時燈亮，因此需要從A口讀取開關狀態(tài)到AX后，對AX中的內容取反，即可實現(xiàn)要求。取反的方法可以用not ax語句，也可以用異或xor的取反，要取反的位與1異或我這里采用異或。實驗4 8253定時器/計數(shù)器接口實驗一、實驗目的掌握8253定時器的編程原理，用示波器觀察不同模式下的輸出波形。二

14、、實驗設備 微機實驗箱、8086CPU模塊、示波器。三、實驗內容 了解8253計數(shù)器的不同工作方式，掌握其初始化控制字對定時/記數(shù)效果的影響。四、實驗原理介紹本實驗用到兩部分電路：脈沖產(chǎn)生電路、8253定時器/計數(shù)器電路五、實驗步驟1、實驗連線：CS0CS8253 OUT08253CLK2 OUT2LED1 OUT1LED2CLK38253CLK0，CLK38253CLK12、編程調試程序3、全速運行，觀察實驗結果六、實驗提示8253是計算機系統(tǒng)中經(jīng)常使用的可編程定時器/計數(shù)器，其內部有三個相互獨立的計數(shù)器，分別稱為T0，T1，T2。8253有多種工作方式，其中方式3為方波方式。當計數(shù)器設好初

15、值后，計數(shù)器遞減計數(shù)，在計數(shù)值的前一半輸出高電平，后一半輸出低電平。實驗中，T0、T1的時鐘由CLK3提供，其頻率為750KHz。程序中，T0的初值設為927CH（37500十進制），則OUT0輸出的方波周期為（37500*4/3*10-6=0.05s）。T2采用OUT0的輸出為時鐘，則在T2中設置初值為n時，則OUT2輸出方波周期為n*0.05s。n的最大值為FFFFH，所以OUT2輸出方波最大周期為3276.75s(=54.6分鐘)?？梢?，采用計數(shù)器疊加使用后，輸出周期范圍可以大幅度提高，這在實際控制中是非常有用的。七、實驗結果程序全速運行后，LED1按一定周期閃爍(周期理論值為0.2s)

16、，LED2在高頻脈沖信號（約15KHz）影響下，有微弱的光亮，但無明顯的周期變化現(xiàn)象。八、實驗范例程序框圖及源代碼(實驗程序名：t8253.asm)九、思考題：1、為什么說范例程序運行時LED1閃爍周期的理論值是0.2秒？在范例程序設置LED2的最大閃爍周期是多少？請分析說明。（1）LED1與OUT2連接計數(shù)器0的初值設為927CH（37500），它的時鐘由CLK3提供，其頻率為750KHz，所以OUT0輸出的方波周期為（37500*4/3*10-6=0.05s）。計數(shù)器2采用OUT0的輸出為時鐘，它的頻率為（1/0.05）Hz，計數(shù)器2設置初值為04H(4)時，所以OUT2輸出方波周期為4*

17、0.05s=0.2s所以LED1的閃爍周期為0.2s（2）LED2與OUT1連接所LED2的閃爍周期即為計數(shù)器1的周期計數(shù)器1的初值為32H（50），它的時鐘也由CLK3提供，頻率為750KHz，所以OUT1輸出的周期為（50*4/3*10-6=6.7*10（-5）s），即LED2的閃爍周期。由于周期過小，人眼無法識別所以實驗結果中，LED2有微弱變化，但無明顯閃爍。2、修改片選信號接線使CS1和CS8253連接，并要求LED1的閃爍周期變?yōu)?秒（亮2秒，滅2秒），修改程序實現(xiàn)功能。程序流程圖：開始寫T0方式控制字寫T0計數(shù)初值寫T1方式控制字寫T1計數(shù)初值寫T2方式控制字寫T2計數(shù)初值空操作

18、結束求設置的計數(shù)初值：4/0.05=80=50h代碼及注釋：assume cs:codecode segment publicorg 100h ; 在代碼段0100h偏移地址處開始存放代碼start:mov dx,04b6h;控制寄存器mov ax,36h;計數(shù)器0，方式3out dx,axmov dx,04b0h ;計數(shù)器0的地址mov ax,7Ch ;計數(shù)初值的低位為7Chout dx,ax mov ax,92h ;計數(shù)初值的高位為92hout dx,ax;計數(shù)值927Chmov dx,04b6h ;控制寄存器地址mov ax,76h;計數(shù)器1，方式3out dx,axmov dx,04b

19、2h ;計數(shù)器1的地址 mov ax,32h ;計數(shù)初值的低位為32h out dx,ax mov ax,0;計數(shù)初值的高位為00h out dx,ax ;計數(shù)值32h mov dx,04b6h mov ax,0b6h;計數(shù)器2，方式3 out dx,ax mov dx,04b4h ;計數(shù)器2的地址 mov ax,50h ; 計數(shù)值低位為50h out dx,ax mov ax,0;計數(shù)值高位為0 out dx,ax ;計數(shù)值50hnext:nopjmpnext ;讓程序一直循環(huán)執(zhí)行code ends end start分析：將所有CS0的端口地址（04a_）都改為CS1的端口地址（04b_）

20、。再將計數(shù)器2的計數(shù)初值改為50H（4/0.05=80=50H）遇到的問題：第一次連線調試的時候，發(fā)現(xiàn)燈閃爍得頻率很快，仔細檢查程序，發(fā)現(xiàn)初始計數(shù)值設計小了，通過公式計算，得到計數(shù)值需要設置為50H，才使得周期為4s。重新調試，得到了正確結果實驗58259中斷控制器實驗一、實驗目的1、掌握8259A的工作原理。2、掌握編寫中斷服務程序方法。3、掌握初始化中斷向量的方法。二、實驗設備 微機實驗箱、8086CPU模塊。三、實驗內容了解中斷處理的原理，掌握利用中斷控制器進行中斷申請和中斷操作的方法。四、實驗原理介紹本實驗用到三部分電路：電平開關電路、簡單I/O口擴展電路和8259中斷控制器電路。五、

21、實驗步驟1、實驗接線CS0 CS8259 CS3 CS273 O0O3LED1LED4 K1K4IR0IR3 INTINT( 8086CPU板) INTAINTA（8086CPU板）2、編譯調試程序3、全速運行程序，撥動某一電平開關，觀察LED的亮滅情況。六、實驗提示1、 8259的使用說明請詳細閱讀教科書。2、8086的中斷系統(tǒng)是向量中斷方式。內存中特定位置有一中斷向量表，表內存有不同中斷類型的中斷向量（中斷入口地址）。不同中斷類型的中斷向量在表內有對應的偏移地址，其計算方法是：中斷類型*4。3、中斷類型由8259通過數(shù)據(jù)總線送給8086，8086內部電路會將該類型值自動乘4，而后賦給指令指

22、針，從而轉向中斷向量表的相應單元取得中斷入口地址，之后就進入中斷服務程序。請仔細研讀8259的工作時序。4、中斷類型的高5位由8259寄存器ICW2決定，低3位由中斷源IRx的編碼自動填入。IR0IR7的編碼分別為000，001，010，011，100，101，110，111。七、實驗結果全速運行程序，由上往下?lián)軇娱_關時，相應位置的LED點亮，其余LED全滅。八、實驗范例程序框圖及源代碼（實驗程序名：t8259.asm） 九、思考題：1、 說明源代碼8259初始化所設置的所有中斷控制字的值和含義（按位說明）。（1）movdx,04a0hmovax,13houtdx,axICW1（初始化字），寫

23、入的值為13h，化為二進制后：00010011。含義：邊沿觸發(fā)，地址間距為8，單片8259A，需要ICW4。 （2）movdx,04a2hmovax,80houtdx,axICW2（中斷類型碼字），寫入的值為80h，化為二進制后：10000000。含義：說明對應于IR0IR7的中斷類型碼為80h87h。（3）movax,01houtdx,axICW4（中斷結束方式字），寫入的值為01h，化為二進制后：00000001。含義：普通全嵌套方式，非緩沖方式，正常EOI，8086/8088模式。 （4）movax,00houtdx,axOCW1（屏蔽控制字），寫入的值為00h，即00000000b。含

24、義：全部為復位屏蔽，開放所有中斷。2、 修改接線IR3P+（實驗箱右下角），并修改源程序，使按實驗箱右下角“Pules”鍵時LED1LED4全亮。程序流程圖：開始8259初始化開中斷AX=00H?YAX輸出N延時中斷服務流程關中斷AX置數(shù)開中斷中斷返回代碼及注釋：assume cs:code code segment public org 100h; 在代碼段0100h偏移地址處開始存放代碼start:mov cx,0start1: cli ;關中斷，防止有些硬件中斷對程序的干擾mov dx,04a0h ; 寫入ICW1的端口地址為04a0h mov ax,13h ; ICW1為13H，化為二

25、進制為00010011 out dx,ax;ICW1, ICW4需要 movdx,04a2h ;寫入ICW2的端口地址為04a2h mov ax,80h ; ICW2為80H，化為二進制為10000000out dx,ax ;ICW2中斷類型80h,IR0IR7的中斷類型碼為80h87hmov ax,01h; ICW4為01H，化為二進制為00000001out dx,ax;ICW4;普通全嵌套方式,非緩沖方式,正常EOI,8086/8088模式mov ax,00hout dx,ax ;OCW1, 開放所有中斷nop ;以上為8259初始化 mov ax,0mov ds,axmov di,20

26、0h ;初始化中斷向量表mov ax,offset int0 ;IR0的中斷服務程序入口地址放入中斷向量表中mov ds:di,ax ;先放IPadd di,2mov ds:di,100h ;再放CS值adddi,2mov ax,offset int1 ; IR1的中斷服務程序入口地址放入中斷向量表中mov ds:di,axadd di,2mov ds:di,100hadddi,2mov ax,offset int2; IR2的中斷服務程序入口地址放入中斷向量表中mov ds:di,axadd di,2mov ds:di,100hadddi,2mov ax,offset int3 ; IR3的

27、中斷服務程序入口地址放入中斷向量表中mov ds:di,axadd di,2 ;上述程序為芯片8259的初始化程序 mov ds:di,100h ;建議不熟練者不要修改。main: movax,0sti ;開中斷。waiting:cmp ax,0h je waiting ;沒發(fā)生中斷，則等待nopnopmov dx,04d0houtdx,ax ;對應LED燈亮movcx,0delay:loopdelay ;數(shù)字濾波，按鍵去抖jmp start1int0: cli ;關中斷。以下類推。nop ;此兩行為IR0的中斷服務程序movax,0feh ;用戶可修改。iret ;中斷返回，以下類推。int

28、1:clinop ;此兩行為IR1的中斷服務程序，movax,0fdh ;用戶可修改。iretint2:clinop ;此兩行為IR2的中斷服務程序，movax,0fbh ;用戶可修改。iretint3:clinop ;此兩行為IR3的中斷服務程序，movax,0f0h ;用戶可修改。iretcode endsend start分析：原AX的內容為0f7H，最低四位為7（0111），從左到右依次表示LED4，LED3，LED2，LED1，所以原代碼IR3只接受LED4對應的開關K4產(chǎn)生的中斷。將其改為0（0000）后，表示四盞燈同時產(chǎn)生中斷，所以同時亮。遇到的問題：一開始沒有弄清楚中斷服務程序

29、的工作原理，導致不知從何下手去修改程序，通過查閱微機課本有關中斷的內容，再對比程序，發(fā)現(xiàn)，只需要改變IR3中斷服務程序，把IR3全部置0，就代表四盞燈同時中斷，即同時亮實驗總結經(jīng)過三周的微機硬件實驗，我學到了很多東西，對于書本上的知識也有了更深層次的認識，通過第一個給存儲單元賦值的操作，我明白了程序是如何運行的，以及各個寄存器及存儲器內容是如何變化的。這使得我用匯編語言編程的能力得到提升，同時也明白了匯編語言雖然是低級語言，但卻是最接近計算機核心結構的，因此匯編語言更易被計算機識別。后面幾個硬件實驗，不僅鍛煉了我的動手操作能力以及程序調試能力，更關鍵的是明白了幾個芯片8255以及計數(shù)器8253

30、的工作原理，對中斷有了更深的理解，比如中斷控制字是如何設定的等等?？傊@次硬件實驗需要理論與實踐的結合，在知識點理解的基礎上，通過實驗來加深理解，這樣使得知識更加形象生動。當然還要感謝老師和同學們在我遇到困難時所給予的幫助，讓我順利的完成這次硬件實驗。二、綜合設計實驗部分一、實驗設備微機實驗箱、8086CPU模塊。二、實驗要求紅綠燈的定時切換（每10秒切換一次）設置燈光測試開關K1，當K1打開（高電平）時，LED1LED4全亮，關閉時恢復正常切換。三、實驗步驟1、實驗接線：CS08255CS；CS1CS8253；CLK38253CLK0；OUT08253CLK2OUT2PA0,PA1,PA2,PA3；PB0LED1；PB1LED4；PB2LED2；PB3LED3；PA4-K1 2、編輯程序，單步運行，調試程序。3、調試通過后，全速運行程序，觀看實驗結果