武漢理工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-微機(jī)原理及接口技術(shù)

1、微機(jī)原理及接口技術(shù)B實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 實(shí)驗(yàn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)備唐都TD-PITE 80X86 微機(jī)原理及接口技術(shù)微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。每套設(shè)備包括實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)、配備安裝有Wmd86聯(lián)機(jī)操作軟件的PC微機(jī)一臺(tái)、連接線及電源線。圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)連接示意圖圖2 唐都TD-PITE實(shí)驗(yàn)箱 圖3 唐都TD-PITE實(shí)驗(yàn)箱布局圖操作步驟：1、打開電腦。2、插好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電源線。3、通過串口連接線連接實(shí)驗(yàn)箱與微機(jī)。4、打開Wmd86聯(lián)機(jī)操作軟件。5、檢查端口是否選擇好。6、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)接線。7、錄入?yún)R編程序。8、編譯、鏈接、下載，觀察結(jié)果。 圖4 Wmd86聯(lián)機(jī)操作軟件實(shí)驗(yàn)一 定時(shí)器的使用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬xl 熟悉接口試驗(yàn)箱的使用環(huán)境。

2、l 體會(huì)接口電路通過外部總線與處理器連接原理。l 掌握可編程芯片8253的編程方法。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，TD-PITE 實(shí)驗(yàn)裝置一套。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、編寫程序，將 8254 的計(jì)數(shù)器 0 和計(jì)數(shù)器 1 都設(shè)為方式 3，用信號(hào)源 1MHz 作為 CLK0時(shí)鐘，OUT0 為波形輸出 1ms 方波，再通過 CLK1 輸入，OUT1 輸出 1s 方波。 2、編寫程序，將 8254 的計(jì)數(shù)器 0 設(shè)為方式 3，計(jì)數(shù)值為十進(jìn)制數(shù) 4，用單次脈沖 KK1作為 CLK0 時(shí)鐘，OUT0 連接 MIR7，每當(dāng) KK1按動(dòng) 5 次后產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，在Wmd86程序運(yùn)行結(jié)果欄上顯示字符M 。改變計(jì)數(shù)值，驗(yàn)證

3、 8254 的計(jì)數(shù)功能。 4. 背景知識(shí)（1）8254的功能 8253具有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器（0#2#通道）； 每個(gè)通道有6種工作方式； 可以進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)方式為減1計(jì)數(shù)。（最高計(jì)數(shù)頻率2.6MHZ）（2）8254 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳圖1.1 8254內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖1.2 8254外部引腳（3）8254 的工作方式l 方式 0：計(jì)數(shù)到 0 結(jié)束輸出正躍變信號(hào)方式。l 方式 1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)方式。l 方式 2：頻率發(fā)生器方式。 l 方式 3：方波發(fā)生器。l 方式 4：軟件觸發(fā)選通方式。 l 方式 5：硬件觸發(fā)選通方式。（4）初始化編程的原則:先寫入控制字、再設(shè)置計(jì)數(shù)初值。

4、方式命令的作用：對(duì)8253進(jìn)行初始化，鎖存當(dāng)前計(jì)數(shù)值。（5）設(shè)置計(jì)數(shù)初始值 是寫全字節(jié)，還是只寫低字節(jié)或高字節(jié)。 定時(shí)器初始值的確定：計(jì)數(shù)初值n（時(shí)間常數(shù)）與定時(shí)時(shí)間t及輸入時(shí)鐘脈沖周期TCLK之間的關(guān)系是： n = t / TCLK計(jì)數(shù)初值n（時(shí)間常數(shù)）與輸入脈沖頻率fCLK及輸出波形頻率fOUT之間的關(guān)系是： n = fOUT/ fCLK（6）8254控制字8254 的控制字有兩個(gè)：一個(gè)用來設(shè)臵計(jì)數(shù)器的工作方式，稱為方式控制字；另一個(gè)用來設(shè)臵讀回命令，稱為讀回控制字。這兩個(gè)控制字共用一個(gè)地址，由標(biāo)識(shí)位來區(qū)分。表1.2表1.1（7）實(shí)驗(yàn)原理圖圖1.35. 實(shí)驗(yàn)步驟1.編寫程序，將 8254

5、的計(jì)數(shù)器 0 和計(jì)數(shù)器 1 都設(shè)臵為方式 3，用信號(hào)源 1MHz 作為 CLK0時(shí)鐘，OUT0 為波形輸出 1ms 方波，再通過 CLK1 輸入，OUT1 輸出 1s 方波。（1）按下圖1.4接線。圖1.4 實(shí)驗(yàn)接線圖（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，編寫實(shí)驗(yàn)程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）單擊按鈕，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序，8254 的 OUT1 會(huì)輸出 1s 的方波。（4）用示波器觀察波形的方法：?jiǎn)螕籼摂M儀器菜單中的 按鈕或直接單擊工具欄的按鈕，在新彈出的示波器界面上單擊按鈕運(yùn)行示波器，就可以觀測(cè)出 OUT1 輸出的波形。實(shí)驗(yàn)程序清單（A82542.ASM）A8254 EQU 0600HB8254 EQU

6、0602HC8254 EQU 0604HCON8254 EQU 0606HSSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX, CON8254 ;8254MOV AL, 36H ;計(jì)數(shù)器 0，方式 3OUT DX, ALMOV DX, A8254MOV AL, 0E8HOUT DX, ALMOV AL, 03HOUT DX, ALMOV DX, CON8254 ;8254MOV AL, 76H ;計(jì)數(shù)器 1，方式 3OUT DX, ALMOV DX, B8254MOV AL, 0E

7、8HOUT DX, ALMOV AL, 03HOUT DX, ALAA1: JMP AA1CODE ENDSEND START2計(jì)數(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)編寫程序，將 8254 的計(jì)數(shù)器 0 設(shè)臵為方式 3，計(jì)數(shù)值為十進(jìn)制數(shù) 4，用單次脈沖 KK1作為 CLK0 時(shí)鐘，OUT0 連接 MIR7，每當(dāng) KK1按動(dòng) 5 次后產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，在屏幕上顯示字符M。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按下圖1.5實(shí)驗(yàn)接線。圖1.5 實(shí)驗(yàn)接線圖（2）編寫實(shí)驗(yàn)程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）運(yùn)行程序，按動(dòng) KK1產(chǎn)生單次脈沖，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（4）改變計(jì)數(shù)值，驗(yàn)證 8254 的計(jì)數(shù)功能。實(shí)驗(yàn)程序清單（A82541.ASM）A8254 E

8、QU 06C0HB8254 EQU 06C2HC8254 EQU 06C4HCON8254 EQU 06C6HSSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, SS:SSTACKSTART: PUSH DSMOV AX, 0000HMOV DS, AXMOV AX, OFFSET IRQ7 ;取中斷入口地址MOV SI, 003CH ;中斷矢量地址MOV SI, AX ;填 IRQ7 的偏移矢量MOV AX, CS ;段地址MOV SI, 003EHMOV SI, AX ;填 IRQ7 的段地址矢量CL

9、IPOP DS;初始化主片 8259MOV AL, 11HOUT 20H, AL ;ICW1MOV AL, 08HOUT 21H, AL ;ICW2MOV AL, 04HOUT 21H, AL ;ICW3MOV AL, 01HOUT 21H, AL ;ICW4MOV AL, 6FH ;OCW1OUT 21H, AL;8254MOV DX, CON8254MOV AL, 10H ;計(jì)數(shù)器 0，方式 0OUT DX, ALMOV DX, A8254MOV AL, 04HOUT DX, ALSTIAA1: JMP AA1IRQ7: MOV DX, A8254MOV AL, 04HOUT DX, AL

10、MOV AX, 014DHINT 10H ;顯示字符 MMOV AX, 0120HINT 10HMOV AL, 20HOUT 20H, AL ;中斷結(jié)束命令I(lǐng)RETCODE ENDSEND START實(shí)驗(yàn)二 并行接口Intel8255A的方式0應(yīng)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬xl 學(xué)習(xí)并掌握 8255 的工作方式及其應(yīng)用。l 掌握 8255 典型應(yīng)用電路的接法。l 掌握程序固化及脫機(jī)運(yùn)行程序的方法。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，TD-PITE 實(shí)驗(yàn)裝置一套。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 基本輸入輸出實(shí)驗(yàn)。編寫程序，使 8255 的 A 口為輸入，B 口為輸出，完成撥動(dòng)開關(guān)到數(shù)據(jù)燈的數(shù)據(jù)傳輸。要求只要開關(guān)撥動(dòng)，數(shù)據(jù)燈

11、的顯示就發(fā)生相應(yīng)改變。2. 流水燈顯示實(shí)驗(yàn)。編寫程序，使 8255 的 A 口和 B 口均為輸出，數(shù)據(jù)燈 D7D0 由左向右，每次僅亮一個(gè)燈，循環(huán)顯示，D15D8 與 D7D0 正相反，由右向左，每次僅點(diǎn)亮一個(gè)燈，循環(huán)顯示。 4. 背景知識(shí)（1）8255的功能l 有三個(gè)輸入輸出端口：端口A，端口B，端口Cl 每個(gè)端口可編程設(shè)定為輸入端口或輸出端口，并可設(shè)定為不同的工作方式。l 端口C可作為一個(gè)獨(dú)立的端口使用，但常常是配合A口和B口工作，為這兩個(gè)端口的輸入輸出操作提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。（2）8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳圖2.1 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖2.2 8255外部引腳（3）8255A有3種工作方式：方

12、式0，方式l和方式2。 l 方式0 無條件傳送（外設(shè)始終做好了準(zhǔn)備）l 方式1 應(yīng)答發(fā)式傳送（查詢、中斷）l 方式2 雙向應(yīng)答發(fā)式傳送（查詢、中斷）（4）8255 工作方式控制字和 C 口按位置位/復(fù)位控制字格式如下圖2.3所示。圖2.3 8255控制字（5）實(shí)驗(yàn)原理圖 圖 2.4 實(shí)驗(yàn)原理圖5. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 基本輸入輸出實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)使 8255 端口 A 工作在方式 0 并作為輸入口，端口 B 工作在方式 0 并作為輸出口。用一組開關(guān)信號(hào)接入端口 A，端口 B 輸出線接至一組數(shù)據(jù)燈上，然后通過對(duì) 8255 芯片編程來實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下述：（1）實(shí)驗(yàn)接線圖如圖所示，按圖2.5連

13、接實(shí)驗(yàn)線路圖。圖 2.5 實(shí)驗(yàn)接線圖（2）編寫實(shí)驗(yàn)程序，經(jīng)編譯、連接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）運(yùn)行程序，改變撥動(dòng)開關(guān)，同時(shí)觀察 LED 顯示，驗(yàn)證程序功能。（4）點(diǎn)擊調(diào)試下拉菜單中的固化程序項(xiàng)，將程序固化到系統(tǒng)存儲(chǔ)器中。（5）將短路跳線 JDBG 的短路塊短接到 RUN 端，然后按復(fù)位按鍵，觀察程序是否正常運(yùn)行；關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源，稍等后再次打開電源，看固化的程序是否運(yùn)行，驗(yàn)證程序功能。（6）實(shí)驗(yàn)完畢后，請(qǐng)將短路跳線 JDBG 的短路塊短接到 DBG 端。實(shí)驗(yàn)程序清單（A82551.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTA

14、SSUME CS:CODESTART: MOV DX, 0646HMOV AL, 90HOUT DX, AL AA1: MOV DX, 0640HIN AL, DXCALL DELAYMOV DX, 0642HOUT DX, ALJMP AA1DELAY: PUSH CXMOV CX, 0F00HAA2: PUSH AXPOP AXLOOP AA2POP CXRETCODE ENDSEND START2. 流水燈顯示實(shí)驗(yàn)使 8255 的 A 口和 B 口均為輸出，數(shù)據(jù)燈 D7D0 由左向右，每次僅亮一個(gè)燈，循環(huán)顯示，D15D8 與 D7D0 正相反，由右向左，每次僅點(diǎn)亮一個(gè)燈，循環(huán)顯示。實(shí)驗(yàn)步

15、驟如下所述：（1）按圖連接實(shí)驗(yàn)線路圖。圖 2.6 實(shí)驗(yàn)線路圖（2）編寫實(shí)驗(yàn)程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）運(yùn)行程序，觀察 LED 燈的顯示，驗(yàn)證程序功能。（4）自己改變流水燈的方式，編寫程序。（5）固化程序并脫機(jī)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)程序清單（A82552.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX, 0646HMOV AL, 80HOUT DX, ALMOV BX, 8001HAA1: MOV DX, 0640HMOV AL, BHOUT DX, ALROR BH,

16、1MOV DX, 0642HMOV AL, BLOUT DX, ALROL BL, 1 CALL DELAYCALL DELAYJMP AA1DELAY: PUSH CXMOV CX, 0F000HAA2: PUSH AXPOP AXLOOP AA2POP CXRETCODE ENDSEND START實(shí)驗(yàn)三 A/D及D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬xl 替換理解模/數(shù)、數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本原理。 l 掌握模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 的使用方法。l 掌握 DAC0832 的使用方法。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，TD-PITE 實(shí)驗(yàn)裝置一套。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 數(shù)/模轉(zhuǎn)換。要求產(chǎn)生方波，并用

17、示波器觀察電壓波形。 2. 模/數(shù)轉(zhuǎn)換。將 ADC 單元中提供的 0V5V 信號(hào)源作為 ADC0809 的模擬輸入量，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果通過變量進(jìn)行顯示。4. 背景知識(shí)（1） D/A 轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換器是一種將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件，其特點(diǎn)是：接收、保持和轉(zhuǎn)換的數(shù)字信息，不存在隨溫度、時(shí)間漂移的問題，其電路抗干擾性較好。大多數(shù)的 D/A 轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)主要圍繞 D/A 集成芯片的使用及配臵響應(yīng)的外圍電路。DAC0832 是 8 位芯片。 圖3.1 DAC0832引腳圖 圖3.2 DAC實(shí)驗(yàn)單元電路圖（2） A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 包括一個(gè) 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分

18、，并提供一個(gè) 8 通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯。用它可直接輸入 8 個(gè)單端的模擬信號(hào)，分時(shí)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)、過程控制等應(yīng)用領(lǐng)域中使用非常廣泛。圖3.3 ADC0809引腳圖 圖3.4 ADC實(shí)驗(yàn)單元電路圖 5. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 數(shù)/模轉(zhuǎn)換。要求產(chǎn)生方波，并用示波器觀察電壓波形。(1) 實(shí)驗(yàn)接線圖如圖所示，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路圖。圖 3.5 實(shí)驗(yàn)接線圖(2) 編寫實(shí)驗(yàn)程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。(3) 單擊按鈕，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序，用示波器測(cè)量 DA 的輸出，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(4) 用示波器觀察波形的方法：?jiǎn)螕籼摂M儀器菜單中的按鈕或直接單擊工具欄的按鈕，在新彈出的示波器界面上單擊按

19、鈕運(yùn)行示波器，觀測(cè)實(shí)驗(yàn)波形。(5) 自行編寫實(shí)驗(yàn)程序，產(chǎn)生三角波形，使用示波器觀察輸出，驗(yàn)證程序功能。產(chǎn)生方波程序如下（DA2.ASM）：SSTACK SEGMENT STACKDW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX, 00H ; 產(chǎn)生方波MOV DX, 600HAA1: MOV AL, 00HOUT DX, ALCALL DELAYMOV AL, 7FHOUT DX, ALCALL DELAYJMP AA1DELAY: PUSH CXMOV CX,0FF00HAA2: PUSH AXPOP AXLOOP A

20、A2POP CXRETCODE ENDSEND START2. 模/數(shù)轉(zhuǎn)換。將 ADC 單元中提供的 0V5V 信號(hào)源作為 ADC0809 的模擬輸入量，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果通過變量進(jìn)行顯示。(1) 按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。圖 3.6 實(shí)驗(yàn)連線圖(2) 編寫實(shí)驗(yàn)程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。(3) 將變量 VALUE 添加到變量監(jiān)視窗口中。(4) 在 JMP START 語句行設(shè)臵斷點(diǎn)，使用萬用表測(cè)量 ADJ 端的電壓值，計(jì)算對(duì)應(yīng)的采樣值，然后運(yùn)行程序。(5) 程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處停止運(yùn)行， 查看變量窗口中 VALUE 的值，與計(jì)算的理論值進(jìn)行比較，看是否一致（可能稍有誤差，相差不大）。(6

21、) 調(diào)節(jié)電位器，改變輸入電壓，比較 VALUE 與計(jì)算值，反復(fù)驗(yàn)證程序功能。實(shí)驗(yàn)程序清單（AD1.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSPUBLIC VALUE ;設(shè)臵全局變量以便變量監(jiān)視DATA SEGMENTVALUE DB ? ;AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATASTART: MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DX, 640H ;啟動(dòng) AD 采樣OUT DX, ALCALL DALLYIN AL, DX ;讀 AD 采樣結(jié)果MOV VALUE, A

22、L ;將結(jié)果送變量JMP START ;在此處設(shè)臵斷點(diǎn), 觀察變量窗口中的 VALUE 值DALLY: PUSH CX ;延時(shí)程序PUSH AXMOV CX, 100HA5: MOV AX, 0800HA6: DEC AXJNZ A6LOOP A5POP AXPOP CXRET CODE ENDSEND START實(shí)驗(yàn)四 串行接口應(yīng)用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬xl 掌握 8251 的工作方式及應(yīng)用。l 了解有關(guān)串口通訊的知識(shí)2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，TD-PITE 實(shí)驗(yàn)裝置一套。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 自收自發(fā)實(shí)驗(yàn)，將 3000H 起始的 10 個(gè)單元中的初始數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，然后自接收并保存到 4000

23、H 起始的內(nèi)存單元中。4. 背景知識(shí)8251 是可編程的串行通信接口，可以管理信號(hào)變化范圍很大的串行數(shù)據(jù)通信。（1）8251 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳圖4.1 8251內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖4.2 8251引腳圖（2）8251 的編程l 方式控制字用來指定通信方式及其方式下的數(shù)據(jù)格式。l 命令控制字用于指定 8251 進(jìn)行某種操作（如發(fā)送、接收、內(nèi)部復(fù)位和檢測(cè)同步字符等）或處于某種工作狀態(tài)，以便接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。l CPU 通過狀態(tài)字來了解 8251 當(dāng)前的工作狀態(tài)，以決定下一步的操作。圖4.4圖4.58251 的初始化和操作流程和8251 實(shí)驗(yàn)單元電路圖如下所示。 圖4.7實(shí)驗(yàn)單元電路圖圖4.6 8251

24、初始化和操作流程圖5. 實(shí)驗(yàn)步驟通過自收自發(fā)實(shí)驗(yàn)，可以驗(yàn)證硬件及軟件設(shè)計(jì)，常用于自測(cè)試。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）參考實(shí)驗(yàn)接線圖如圖所示，按圖連接實(shí)驗(yàn)線路。（2）編寫實(shí)驗(yàn)程序，編譯、鏈接無誤后裝入系統(tǒng)。（3）使用 E 命令更改 4000H 起始的 10 個(gè)單元中的數(shù)據(jù)。（4）運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序，待程序運(yùn)行停止。（5）查看 3000H 起始的 10 個(gè)單元中的數(shù)據(jù)，與初始化的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證程序功能。實(shí)驗(yàn)參考例程（A82512.ASM）M8251_DATA EQU 0600H ;端口定義M8251_CON EQU 0602HM8254_2 EQU 06C4H M8254_CON EQU 06C6HSSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX,