西安交通大學(xué)接口技術(shù)實驗報告

1、西安交通大學(xué)微型計算機接口技術(shù)實驗報告 班級:物聯(lián)網(wǎng)姓名: 學(xué)號：實驗一 基本I/O擴展實驗一、實驗?zāi)康?1、了解 TTL 芯片擴展簡單 I/O 口的方法，掌握數(shù)據(jù)輸入輸出程序編制的方法；2、 對利用單片機進行 I/O 操作有一個初步體會。 二、實驗內(nèi)容 74LS244 是一種三態(tài)輸出的8 總線緩沖驅(qū)動器，無鎖存功能，當G 為低電平時，Ai 信號傳送到Y(jié)i，當為高電平時，Yi 處于禁止高阻狀態(tài)。74LS273 是一種8D 觸發(fā)器，當CLR 為高電平且CLK 端電平正跳變時，D0D7 端數(shù)據(jù)被鎖存到8D 觸發(fā)器中。實驗原理圖：三、實驗說明利用74LS244 作為輸入口，讀取開關(guān)狀態(tài)，并將此狀態(tài)通

2、過74LS273 再驅(qū)動發(fā)光二極管顯示出來，連續(xù)運行程序，發(fā)光二極管顯示開關(guān)狀態(tài)。四、實驗流程圖五、實驗連線 1、244的cs連接到CPU地址A15，Y7Y0連接開關(guān)K1-K8; 2、273的CS連接到CPU地址A14，Q7-Q0連接到發(fā)光二極管L1-L8; 3、該模塊的WR,RD連接CPU的WR,RD,數(shù)據(jù)線AD7-AD0，地址線A7-A0分別與CPU的數(shù)據(jù)線AD7-AD0，地址線A7-A0相連接。六、程序源代碼（略）七、實驗結(jié)果通過開關(guān) K01 到 K08 可以對應(yīng)依次控制LED 燈的 L1 到 L8 ，即當將開關(guān)Ki 上撥時，對應(yīng)的Li 被點亮，Ki 下?lián)軙r，對應(yīng)的Li熄滅。此外，如果將

3、開關(guān)撥到AAH 時，將會產(chǎn)生LED 燈左移花樣顯示；如果開關(guān)撥到55H 時，將會產(chǎn)生LED 燈右移花樣顯示。七、實驗心得通過本次實驗，我了解了TTL 芯片擴展簡單 I/O 口的方法，同時也對數(shù)據(jù)輸入輸出程序編制的方法有一定的了解與掌握，對利用單片機進行 I/O 操作有一個初步體會，實驗使我對自己在課堂上學(xué)的理論知識更加理解，同時也鍛煉了我的動手操作能力。實驗二 可編程定時計數(shù)器8254實驗一、實驗?zāi)康?1、了解可編程定時器/計數(shù)器 8254 實驗了解計數(shù)器的硬件連接方法及時序關(guān)系；2、掌握 8254 的各種模式的編程及其原理，用示波器觀察各信號之間的時序關(guān)系。 二、實驗原理 8254 是Int

4、el 公司生產(chǎn)的可編程間隔定時器。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=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi 是輸入時鐘脈沖的頻率，fO

5、UTi 是輸出波形的頻率。8254是由與CPU 的接口、內(nèi)部控制電路和三個計數(shù)器組成。8254 的工作方式如下述： （1）方式0：計數(shù)到0 結(jié)束輸出正躍變信號方式。 （2）方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)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。 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，由標識位來區(qū)分。三、實驗內(nèi)容 將 32Hz 的晶振頻率作為 8254 的時鐘輸入，利用定時器 8254 產(chǎn)生 1Hz 的方波，發(fā)光

6、二極管不停閃爍，用示波器可看到輸出的方波。8254 是一種可編程的定時器/計數(shù)器芯片，它具有 3 個獨立的 16 位計數(shù)器通道，每個計數(shù)器都可以按照二進制或二-十進制計數(shù)，每個計數(shù)器都有 6 種工作方式，計數(shù)頻率可高達 24MHz，芯片所有的輸入輸出都與 TTL 兼容。計數(shù)器都有 6 種工作方式：方式 0計數(shù)過程結(jié)束時中斷；方式 1可編程的單拍脈沖；方式 2頻率發(fā)生器；方式 3方波發(fā)生器；方式 4軟件觸發(fā)；方式 5硬觸發(fā)。6 種工作方式主要有 5 點不同：一是啟動計數(shù)器的觸發(fā)方式和時刻不同；二是計數(shù)過程中門控信號 GATE 對計數(shù)操作的影響不同；三是 OUT 輸出的波形不同；四是在計數(shù)過程中重

7、新寫入計數(shù)初值對計數(shù)過程的影響不同；五是計數(shù)過程結(jié)束，減法計數(shù)器是否恢復(fù)計數(shù)初值并自動重復(fù)計數(shù)過程的不同。四、實驗說明下圖是8254 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖，它是由與CPU 的接口、內(nèi)部控制電路和三個計數(shù)器組成。 8254 的工作方式如下述： （1）方式0：計數(shù)到0 結(jié)束輸出正躍變信號方式。（2）方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)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。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，由標識位來區(qū)分

8、。8254控制字： 8254的方式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0計數(shù)器選擇讀/寫格式選擇000-方式0計數(shù)碼制選擇00-計數(shù)器001-計數(shù)器110-計數(shù)器211-輸出控制字標志00-鎖存計數(shù)器01-讀/寫低8位10-讀/寫高8位11-先讀/寫低8位再讀/寫低8位001-方式10-二進制1-十進制 010-方式2011-方式3100-方式4101-方式5 8254讀出控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0110-鎖存計數(shù)值0-鎖存狀態(tài)信息計數(shù)器選擇（同方法控制字）0狀態(tài)字格式 D7 D6D5D4D3D2D1D0OUT引腳現(xiàn)行狀態(tài)0-高電平1-低電平計數(shù)初值是否裝入1-無效計數(shù)0-

9、計數(shù)有效計數(shù)器方式（同方式控制字）五、實驗流程圖六、實驗連線 1、信號源部分：短路32Hz，CLK1或2接8254的CLK0;2、GATE0-+5V,OUT0-L1; 3.8254的CS連接到CPU地址A14，WR,RD連接CPU的WR,RD; 3、8254模塊的數(shù)據(jù)線AD7-AD0，地址線A7-A0分別與CPU的數(shù)據(jù)線AD7-AD0，地址線A7-A0相連接。 七、程序源代碼（略）八、實驗結(jié)果 有實驗現(xiàn)象可得：二極管L1有規(guī)律地亮滅交替地閃爍。當改變信號源模塊的頻率或者修改計數(shù)器的計數(shù)初值時，二極管L1 閃爍的頻率也隨之改變。九、實驗心得通過本次實驗，我對可編程定時器/計數(shù)器 8254 的了解

10、更加深刻，也對計數(shù)器的硬件連接方法及時序關(guān)系有了一定了解和掌握；同時也學(xué)到了一些有關(guān)8254 的各種模式的編程及其原理的知識，在實驗中也能夠利用用示波器觀察各信號之間的時序關(guān)系，對我而言這是一次受益頗多的實驗。 實驗三 可編程并行接口8255實驗（交通燈）一、實驗?zāi)康牧私饪删幊滩⑿薪涌谛酒?255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作方式、初始化編程及應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容 可編程并行接口8255實驗 交通燈實驗：利用8255的A口模擬交通信號燈。三、實驗原理1、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) （1）數(shù)據(jù)總線緩沖器：這是一個雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255A與微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及C

11、PU輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。 （2）三個端口A，B和C：A端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器及緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入沒有鎖存器）。 （3）A組和B組控制電路：這是兩組根據(jù)CPU輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對于CPU而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU輸出的一字節(jié)方式控制字或?qū)口按位復(fù)位字命令。方式控制字的高5位決定A組工作方式，低3位決定B組的工作方式。對C口按位復(fù)位命令字可對C口的每一位實現(xiàn)置位或

12、復(fù)位。A組控制電路控制A口和C口上半部，B組控制電路控制B口和C口下半部。 （4）讀寫控制邏輯：用來控制把CPU輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到CPU。3.1.28255A的工作方式 方式0基本輸入輸出方式；方式1選通輸入輸出方式；方式2雙向選通輸入輸出方式。2、8255A 的工作方式方式 0基本輸入輸出方式；方式 1選通輸入輸出方式；方式 2雙向選通輸入輸出方式。 3、8255A 的狀態(tài)字4、8255A 的控制字四、實驗原理圖五、實驗流程圖六、實驗步驟(1) 實驗連線：該模塊的 WR、RD 分別連到 ISA 總線接口模塊的 IOWR、IORD

13、。該模塊的數(shù)據(jù)（AD0AD7）、地址線（A0A7）分別連到 ISA 總線接口模塊的數(shù)據(jù)（LD0LD7）、地址線（LA0LA7）。8255 模塊選通線 CE 連到 ISA 總線接口模塊的 0000H。8255 的 PA0-L7、PA1-L6、PA2-L5、PA3-L3、PA4-L2、PA5-L1。（2）運行程序：Tracffic.ASM，觀察發(fā)光二極管。七、程序源代碼（略）八、實驗結(jié)果L1-L3和L5-L7分別構(gòu)成兩路交通燈，其中兩路交通燈的綠燈L2和L6都具有頻閃計時效果，一路的綠燈熄滅后，該路紅燈亮，另一路的黃燈亮較短時間，綠燈亮。九、實驗心得通過本次實驗，我對可編程并行接口芯片8255的內(nèi)

14、部結(jié)構(gòu)、工作方式、初始化編程及應(yīng)用的了解更加深刻了，不僅僅限于我在課堂上學(xué)到的有關(guān)8255的理論知識，這次實驗讓我在實際操作中體會到了8255的結(jié)構(gòu)、功能等，有利于我對理論知識的掌握，同時接加強了我將理論與實際相結(jié)合的能力。實驗四 A/D 轉(zhuǎn)換實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉PLX9054操作環(huán)境，掌握簡單的程序運行方法；2、掌握 0809A/D 轉(zhuǎn)換芯片的硬件電路和軟件編程。二、實驗原理ADC0809的主要性能： (1)8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，所有引腳的邏輯電平與TTL電平兼容。 (2)帶有鎖存功能的8路模擬量轉(zhuǎn)換開關(guān)，可對8路05V模擬量進行分時切換。 (3)輸出具有三態(tài)鎖存功能。 (4)分辨

15、率：8位，轉(zhuǎn)換時間：100s。(5)不可調(diào)誤差：±1LBS，功耗：15mW。(6)工作電壓：+5V，參考電壓標準值+5V。 (7)片內(nèi)無時鐘，一般需外加640KHz以下且不低于100KHz的時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： ADC0809是CMOS的8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用逐次逼近原理進行A/D轉(zhuǎn)換，芯片內(nèi)有模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換兩大部分，可對8路05V的輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換。 模擬多路開關(guān)由8路模擬開關(guān)和3位地址鎖存譯碼器組成，可選通8路模擬輸入中的任何一路，地址鎖存信號ALE將3位地址信號ADDA、ADDB、ADDC進行鎖存，然后由譯碼電路選通其中的一路，被選中的

16、通道進行A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換部分包括比較器、逐次逼近寄存器（SAR）、256R電阻網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、控制與時序電路等。另外ADC0809輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到CPU數(shù)據(jù)總線上。 ADC0809的多路轉(zhuǎn)換： 在實時控制與實時檢測系統(tǒng)中，被控制與被測量的電路往往是幾路或幾十路，對這些電路的參數(shù)進行模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換時，常采用公共的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。因此，對各路進行轉(zhuǎn)換是分時進行的。此時，必須輪流切換各被測電路與模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路之間的通道，以達到分時切換的功能。本實驗利用實驗板上的ADC0809做A/D轉(zhuǎn)換實驗，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并在屏幕上顯示，調(diào)節(jié)電位器觀察屏幕上顯

17、示的變化。進行轉(zhuǎn)換是分時進行的。此時，必須輪流切換各被測電路與模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路之間的通道，以達到分時切換的功能。ADC0809 轉(zhuǎn)換時序：首先輸入地址選擇信號，在 ALE 信號作用下，地址信號被鎖存，產(chǎn)生譯碼信號，選中一路模擬量輸入。然后輸入啟動轉(zhuǎn)換控制信號 START（不小于 100ns ），啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)送三態(tài)門鎖存，同時發(fā)出 EOC 信號，在允許輸出信號控制下，再將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到外部數(shù)據(jù)總線。本實驗利用實驗板上的 ADC0809 做 A/D 轉(zhuǎn)換實驗，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并在屏幕上顯示，調(diào)節(jié)電位器觀察屏幕上顯示的變化。三、實驗原理圖四、實驗流程圖 五、實驗步驟1、實驗連線：信號源模塊短路 262.14KHz，CLK0 連到 AD0809 模塊的時鐘輸入端 ADCLK。AD0809 模塊的 ADWR、ADRD 連到分別連到 ISA 總線接口模塊的 IOWR、IORD。AD0809 模塊的數(shù)據(jù)（AD0AD7）、地址線（A0A7）分別連到 ISA 總線接口模塊的數(shù)據(jù)（LD0LD7）、地址線（LA0LA7）。AD0809 模塊選通線 ADCS 連到 ISA 總線接口模塊的 0020H。AD0809 模塊 IN0 接到電位器的 DCOUT。2、 運行程序：0809.ASM，調(diào)節(jié)電位器觀察屏幕的變