微机原理与接口技术实验 报告.docx

微机原理与接口技术实验报告姓 名：学 号：班 级：电子1003指导老师：陈福恩完成时间：2012年12月目 录一、i/o地址译码与交通灯控制实验3二、可编程定时器/计数器（8253）7三、中断实验（纯dos）11四、模/数转换器18 五、串行通讯 22六、课程综合实验(抢答器) 29七、参考文献32实验一 交通灯控制实验一、 实验目的通过并行接口8255实现交通灯的模拟控制，进一步掌握对并行口的使用。二、 实验内容如图所示，l7、l6、l5作为南北路口的交通灯与pc7、pc6、pc5相连，l2、l1、l0作为东西路口的交通灯与pc2、pc1、pc0相连。编程使六个灯按交通变化规律燃灭。三、 编程提示1、8255地址分析：控制寄存器地址： 0ec0bh a口地址： 04ec08h c口地址： 04ec0ah2、十字路口交通灯的变化规律要求（1） 南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮三秒；（2） 南北路口的黄灯闪烁三次，同时东西路口的红灯继续亮；（3） 南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮三秒；（4） 南北路口的红灯继续亮、同时东西路口的黄灯亮闪烁三次；（5） 转（1）重复。3、程序设计流程图：开始返回dos设置8255c口输出南北路口的绿灯、东西路口的红灯亮长延时南北路口的黄灯闪烁，东西路口红灯亮南北路口的红灯、东西路口的绿灯亮长延时南北路口红灯亮、东西路口黄灯亮闪烁有键按下吗？yn四、汇编语言程序清单stack segment db 100 dup(0)stack endscode segment assume cs:code,ss:stackstart: mov dx,0ec0bh mov al,10010000b ;a口方式0输入 out dx,alfirst: mov dx,0ec0ah mov al,00100100b out dx,al ;南北绿，东西红 mov cx,0 mov ax,0 ;软件延时lo: dec ax ;延时64k*64k个tcp jnz lo loop lo mov bl,6second:mov dx,0ec0ah mov al,01000100b out dx,al ;南北黄，东西红 mov cx,0 mov ax,1fffh lp1: loop lp1 dec ax jnz lp1 mov dx,0ec0ah ;延时64k*8k个tcp mov al,00000100b ;南北黄灭 out dx,al mov cx,0 mov ax,1fffhlp2: loop lp2 dec ax jnz lp2 ;延时64k*8k个tcp dec bl jnz second ;黄灯闪烁6次third: mov dx,0ec0ah mov al,10000001b out dx,al ;南北红，东西绿 mov cx,0 mov ax,0 ;软件延时li: dec ax ;延时64k*64k个tcp jnz li loop li mov bl,6 forth: mov dx,0ec0ah mov al,10000010b out dx,al ;南北红，东西黄 mov cx,0 mov ax,1fffhly1: loop ly1 dec ax jnz ly1 ;延时64k*8k个tcp mov dx,0ec0ah mov al,10000000b out dx,al ;东西黄灭 mov cx,0 mov ax,1fffhly2: loop ly2 dec ax jnz ly2 dec bl jnz forth ;黄灯闪烁6次mov dl,0ffh ;dos 6号功能调用，按任意键返回 mov ah,06h int 21h jz first mov ah,4ch int 21h ;返回操作系统code endsend start五、实验现象(1)南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮三秒；(2)南北路口的黄灯闪烁六次，同时东西路口的红灯继续亮；(3)南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮三秒；(4)南北路口的红灯继续亮、同时东西路口的黄灯亮闪烁六次；(5)转(1)重复。六、主要问题及解决办法和心得体会在做本实验的编程时，最大的困难是软件延时程序部分，因为要亮三秒钟左右，因此要使用双层嵌套的延迟方式才能满足要求。同时要不断调整延迟的次数，才能保证交通灯点亮的时间满足要求。我们可以知道，发光二极管是共阴极相连，所以若要其发亮应给高电平。黄灯闪烁是让其不断交替亮灭来实现，所以在编程时其亮和灭的时间要比正常点亮时短，因此延时次数要少。还有一个问题是开始没有写堆栈段开头改为：stack segment db 100 dup(0)stack endscode segment assume cs:code,ss:stack后问题得到解决。同时本程序的不足之处比较繁琐，因为在每次亮灯时都编写了延时程序，重复性工作较多，因此通过设置与调用子程序来加以改进。延时过短，经计算后采用新的循环数值，得到预期结果实验二 可编程定时器/计数器（8253）一、 实验目的掌握8253的基本工作原理和编程方法 二、 实验内容1、 按图虚线连接电路，将计数器0设置为工作方式0，计数器初值为n（n0fh），用手动逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同时用逻辑笔观察out0电平变化（当输入n+1个脉冲后out0遍高电平）。 2、 按图连接电路，将计数器0、计数器1分别设置为方式3，计数初值设为1000，用逻辑笔观察out1输出电平的变化(频率1hz)。三、 编程提示1、8253地址分析：控制寄存器地址： 0ec03h 计数器0地址： 04ec00h 计数器1地址： 04ec01h clk0连接时钟：1mhz。2、程序参考流程图开始设置计数器0为工作方式0送计数器初值读计数器值显示计数值结束结束开始设计数器1为工作方式3向计数器1送初值1000先送低字节后送高字节向计数器0送初值1000先送低字节后送高字节计数器0位工作方式3有键按下吗？调用延时子程序yn（1）（2）四、汇编语言程序清单1、实验内容一程序：code segmentassume cs:codestart:mov dx,0ec03h ;计数器0，方式0 mov al,00010000b out dx,al mov dx,0ec00h mov al,0eh ;送初值e out dx,al mov cl,1read: inc cl ;自加1 cmp cl,0 jz start mov dx,0ec00h ;读计数器0口 in al,dx mov dl,al mov cl,al cmp al,9 jg big add dl,30h ;0到9，显示ascii数字 mov ah,02h int 21h mov dl,0dh int 21h jmp judgebig: add dl,37h ;大于9，显示ascii字母 mov ah,02h int 21h mov dl,0dh ;加回车符，只显示一个符号 int 21h jmp judgejudge:mov dl,0ffh ;有键按下回dos mov ah,06h int 21h jz read mov ah,4ch int 21hcode endsend start2、实验内容二程序：code segmentassume cs:codestart: mov dx,0ec03h;计数器0置控制字为工作方式3 mov al,00110110b out dx,al mov dx,0ec00h mov ax,1000;向计数器0送初值 out dx,al;先送低字节后送高字节 mov al,ah out dx,al mov dx,0ec03h;计数器1置控制字为工作方式3 mov al,01110110b out dx,al mov dx,0ec01h;向计数器1送初值 mov ax,1000;先送低字节后送高字节 out dx,al mov al,ah out dx,alnext: mov dl,0ffh;dos 6号功能调用，按任意键返回 mov ah,06h int 21h mov ah,4ch;返回系统 int 21hcode endsend start五、实验现象1、实验内容一：用手动逐个输入单脉冲，在屏幕上从计数器初值e开始显示，此时逻辑笔显示为低电平，单脉冲每输入一个，计数器值将会减1，同时在屏幕上显示，当计数器值减到0时，逻辑笔显示为高电平。如果键盘上有键按下回到dos系统。如果没有的话，再输入单脉冲会重复以上现象。2、实验内容二：接通电路后，逻辑笔交替显示高低电平。变化频率约为1hz。六、主要问题及解决办法和心得体会在做本实验的编程时，首先遇见的第一个问题就是编辑注释时的“ ；”是中文格式的，而不是英文格式，结果无法编译，在用编译软件调试时总显示：error a:invalid character in the file这是一个很低级的错误，检查出来很费时间，编程时根据编译系统提示的出错行检查出并改正。编程时应当细心，尽量避免类似问题。另外在做第一个内容时，没有加语句：mov dl,0dhint 21h 结果显示的数值不是一个，而是一行一行不停显示。经过咨询高年级同学加上此语句，加回车符，只显示一个符号，问题得以解决。因此在遇到困难的时候自己努力解决固然重要，但是向老师和其他同学请教也不失为一个好的办法。第二个程序就是简单的为8254做一个初始化程序，比较简单。很容易通过了运行。经过此次上机实验，我掌握了上机调试的初步经验，编程能力也得到了一次验证，此外还加深了对课本理论知识的理解。这为下面的实验打下了初步的基础。实验三 中断实验（纯dos）一、实验目的 、掌握pc机中断处理系统的基本原理。 、学会编写中断服务程序。 二、实验原理与内容 1、实验原理 pc机用户可使用的硬件中断只有可屏蔽中断，由8259中断控制器管理。中断控制器用于接收外部的中断请求信号，经过优先级判别等处理后向cpu发出可屏蔽中断请求。ibmpc、pc/xt机内有一片8259中断控制器对外可以提供8个中断源： 中断源 中断类型号 中断功能 irq0 08h 时钟 irq1 09h 键盘 irq2 0ah 保留 irq3 obh 串行口2 irq4 0ch 串行口1 irq5 0dh 硬盘 irq6 0eh 软盘 irq7 0fh 并行打印机 8个中断源的中断请求信号线irq0irq7在主机的62线isa总线插座中可以引出，系统已设定中断请求信号为“边沿触发”，普通结束方式。对于pc/at及286以上微机内又扩展了一片8259中断控制，irq2用于两片8259之间级连，对外可以提供16个中断源： 中断源 中断类型号 中断功能 52 irq8 070h 实时时钟 irq9 071h 用户中断 irq10 072h 保留 irq11 o73h 保留 irq12 074h 保留 irq13 075h 协处理器 irq14 076h 硬盘 irq15 077h 保留 pci总线中的中断线只有四根，inta#、intb#、intc#、intd#，它们需要通过p&p的设置来和某一根中断相连接才能进行中断申请。2、实验内容 实验电路如图31，直接用手动产单脉冲作为中断请求信号（只需连接一根导线）。要求每按一次开关产生一次中断，在屏幕上显示一次“tpc pci card interrupt”，中断10次后程序退出。 三、编程提示 1. 由于9054的驱动程序影响直写9054芯片的控制寄存器，中断实验需要在纯dos的环境中才能正常运行。这里指的纯dos环境是指微机启动时按f8键进入的dos环境。windows重启进入msdos方式由于系统资源被重新规划过，所以也不能正常实验。 2. 由于tpc卡使用pci总线，所以分配的中断号每台微机可能都不同，编程时需要了解当前的微机使用那个中断号并进行设置，获取方法请参看汇编程序使用方法的介绍。（也可使用自动获取资源分配的程序取得中断号） 3. 在纯dos环境下，有些微机的bios设置中有将资源保留给isa总线使用的选项，致使在纯dos环境（windows环境下不会出现此问题）下pci总线无法获得系统资源，也就 53 无法做实验，这时需要将此选项修改为使用即插即用。 4. 在纯dos环境下，有些微机的bios设置中有使用即插即用操作系统的选项，如果在使用即插即用操作系统状态下，bios将不会给tpc卡分配系统资源，致使在纯dos环境（windows环境下不会出现此问题）下pci总线无法获得系统资源，也就无法做实验，这时需要将此选项修改为不使用即插即用操作系统。 5. 由于tpc卡使用9054芯片连接微机，所以在编程使用微机中断前需要使能9054的中断功能，代码如下： mov dx,ioport_cent+68h ;设置 tpc 卡中9054芯片io口,使能中断 in ax,dx or ax,0900h out dx,ax 其中ioport_cent是9054芯片寄存器组的i/o起始地址，每台微机可能都不同，编程时需要了解当前的微机使用哪段并进行设置，获取方法请参看本书结尾部分的介绍。（也可使用自动获取资源分配的程序取得），+68h的偏移是关于中断使能的寄存器地址，设置含义如下： 程序退出前还要关闭9054的中断，代码如下： mov dx,ioport_cent+68h ;设置 tpc 卡中9054芯片io口,关闭中断 in ax,dx and ax,0f7ffh out dx,ax 6. pc机中断控制器8259 的地址为20h、21h,编程时要根据中断类型号设置中断矢量，8259中断屏蔽寄存器imr对应位要清零（允许中断），中断服务结束返回前要使用中断结束命令： mov al，20h out 20h，al 中断结束返回dos时应将imr对应位置1，以关闭中断 。 四、参考流程图 四、 参考程序 程序名：int.asm;386以上微机适用 ;纯dos下才能使用 ;tasm4.1或以上编译 data segment int_vect equ 071h ;中断0-7的向量为:08h-0fh,中断8-15的向量为:70h-77h 55 irq_mask_2_7 equ 011111011b ;中断掩码,中断0-7时从低至高相应位为零,中断8-15时第2位为零 irq_mask_9_15 equ 011111101b ;中断0-7时全一,中断8-15时从低至高相应位为零 ioport_cent equ 0d800h ;tpc 卡中9054芯片的io地址 csreg dw ? ipreg dw ? ;旧中断向量保存空间 irq_times dw 00h ;中断计数 msg1 db 0dh,0ah,tpc pci card interrupt,0dh,0ah,$ msg2 db 0dh,0ah,press any key to exit!,0dh,0ah,$ msg3 db 0dh,0ah,press dmc to interrupt 10 times and exit!,0dh,0ah,$ data ends stacks segment db 100 dup (?) stacks ends code segment assume cs:code,ds:data,ss:stacks,es:data start: ;enable local interrupt input .386 cli mov ax,data mov ds,ax mov es,ax mov ax,stacks mov ss,ax mov dx,ioport_cent+68h ;设置 tpc 卡中9054芯片io口,使能中断 in ax,dx or ax,0900h out dx,ax mov al,int_vect ;保存原中断向量 mov ah,35h int 21h mov ax,es mov csreg,ax mov ipreg,bx mov ax,cs ;设置新中断向量 56 mov ds,ax mov dx,offset int_proc mov al,int_vect mov ah,25h int 21h in al, 21h ;设置中断掩码 and al, irq_mask_2_7 out 21h, al in al, 0a1h and al, irq_mask_9_15 out 0a1h, al mov ax,data mov ds,ax mov dx,offset msg2 mov ah,09h int 21h mov dx,offset msg3 mov ah,09h int 21h mov irq_times,0ah sti loop1: cmp irq_times,0 ;等待中断并判断中断10次后退出 jz exit mov ah,1 int 16h jnz exit ;按任意键退出 jmp loop1 exit: cli mov bl, irq_mask_2_7 ;恢复中断掩码 not bl in al, 21h or al, bl out 21h, al mov bl, irq_mask_9_15 not bl in al, 0a1h 57 or al, bl out 0a1h, al mov dx,ipreg ;恢复原中断向量 mov ax,csreg mov ds,ax mov ah,25h mov al,int_vect int 21h mov dx,ioport_cent+68h ;设置 tpc 卡中9054芯片io口,关闭中断 in ax,dx and ax,0f7ffh out dx,ax mov ax,4c00h int 21h int_proc proc far ;中断处理程序 cli push ax push dx push ds dec irq_times mov ax,data ;interrupt to do mov ds,ax mov dx,offset msg1 mov ah,09h int 21h mov al,20h ;send eoi out 0a0h,al out 20h,al pop ds pop dx pop ax sti iret int_proc endp code ends实验四 模/数转换器一、 实验目的了解模/数转换的基本原理，掌握adc0809的使用方法。二、实验内容1、实验原理图如下所示。通过实验台左下角电位器rw1输出05v直流电压送入adc0809通道0（in0），利用debug的输出命令启动a/d转换器，输入命令读取转换结果，验证输入电压与转换后数字的关系。2、编程采集in0输入的电压，在屏幕上显示出转换后的数据（用16进制数）。三、编程提示1、0809地址分析：in0口地址： 0ec18h2、in0单极性输入电压与转换后数字的关系为：3、一次a/d转换的程序可以为： mov dx , 口地址 ;启动转换 out dx , al ;延时 in al , dx ;读取转换结果放在al中4、程序设计流程图开始结束启动a/d转换延时读入转换后的数据所读数据赋给bl将al数据右移4位，显示其高四位将al数据赋给dldl加7dl加30h显示asc码为dl的字符将al数据赋给dl从bl中取出数据至al和0fh相与，显示其低四位dl加30hdl加7显示asc码为dl的字符dl大于9吗？dl大于9吗？有键按下吗？nnn五、 汇编语言程序code segmentassume cs:codestart: mov al,0 mov dx,0ec18h out dx,al ;启动 mov dx,0fffh mov cx,0delate:loop delate dec dx jnz delate ;延时wp: mov dx,0ec18h in al,dx ;读in0口 mov dl,al mov cl,4 shr dl,cl ;右移4位 cmp dl,9 jg big add dl,30h ;ascii显示09，并显示 mov ah,06h int 21h jmp nextbig: add dl,37h ;ascii码af，并显示 mov ah,06h int 21h jmp nextnext: mov dx,0ec18h ;读in0口 in al,dx mov dl,al and dl,00001111b ;屏蔽高4位 cmp dl,9 jg bigs add dl,30h ;ascii显示09，并显示 mov ah,06h int 21h jmp judgebigs: add dl,37h ;ascii码af，并显示 mov ah,06h int 21h jmp judgejudge: mov dl,0dh ;加回车符，只显示一个两位数字 int 21h mov dl,0ffh mov ah,06h int 21h jz start ;有键按下返回dos mov ah,4ch int 21hcode ends end start五、实验现象：转动输入通道的电位器改变输入模拟电压显示读取的结果，两位16进制数会随输入的改变而改变。启动程序，转动实验台左下角电位器rw1，计算机屏幕上显示连续的两位十六进制码，这就是输入in0口和in1口的模拟电压转换的数字量。六、主要问题及解决办法和心得体会这个实验不需要初始化，因此最关键的部分是显示功能的设计，同时也是最难的。开始时我没有想到一种好的方法，通过参考其他同学的程序，我采用了循环移位显示高位，屏蔽高位显示低位的方法。并且忘了区分1-9和a-f在转为ascii符号时区别，当调高电压时并不显示a-f，后来分情况讨论，改正了这个问题。实验五 pc机串行通讯实验一、实验目的1、进一步了解串行通信的基本原理2、掌握串行接口芯片8250的基本原理和编程方法3、熟悉pc机串行口的基本连接方法二、实验内容1、 pc机rs-232串口自发自收按照pc机串口自发自收的连接方法（将rs232c的db9的电缆插头第2脚和第3脚短接）连线。编写pc机自发自收串行通信程序，要求：从键盘输入一个字符，将字符通过串口发送出去，再由此串口将字符接收回来并在屏幕上显示，实现自发自收。2、2台pc间rs-232串口通信：按照pc机rs-232串口直接互连的方法连接两台pc机。编写pc机直接互连串行通信程序；要求：由甲机键盘键入字符经串口发送给乙机，再由乙机通过串口接收字符并显示在屏幕上。当键入感叹号“！”，结束收发过程。三、编程提示1、地址分析：pc机自带两个串口，分别为com1和com2，本实验选用com1，地址为3f8h-3ffh。2、程序设计流程图：自发自收：开始返回dos初始化8250读线路状态寄存器出错否发送数据就绪否发送数据接收数据显示数据有！按下吗？yn显示？yn双机通信：发送程序：开始返回dos初始化8250读线路状态寄存器出错否读发送寄存器是否为空读键盘发送有！按下吗？yn显示？yn接收程序：开始返回dos初始化8250读线路状态寄存器出错否接收数据就绪否接收读接收数据显示接收字符结束显示？yn四、 汇编语言程序程序1自发自收：code segmentassume cs:codestart :mov al,80h ;初始化 mov dx,3fbh out dx,al mov ax,30h mov dx,3f8h out dx,al ;写入除数低字节 mov al,ah mov dx,3f9h out dx,al ;写入除数高字节 mov al,0ah ;7位数据，1位停止，奇数校验 mov dx,3fbh out dx,al ;写入线路控制寄存器 mov al,0fh mov dx,3fch out dx,al ;写入modem控制寄存器 mov al,0 ;屏蔽全部中断 mov dx,3f9h out dx,al ;写中断允许寄存器wait_for:mov dx,3fdh ;读线路状态寄存器 in al,dx test al,00011110b ;出错否 jnz error ;不为零转error test al,00000001b ;接收数据就绪否 jnz receive test al,01000000b ;发送寄存器空否，不空，返回等待 jz wait_for mov ah,1 int 21h ;读键盘 mov dx,3f8h ;发送 out dx,al jmp wait_for ;返回等待receive: mov dx,3f8h ;读接收数据 in al,dx and al,01111111b ;保留7位数据 cmp al,21h ;是否! jnz char mov ah,4ch ;返回dos int 21hchar: push ax mov dl,al mov ah,02h ;显示接收字符 int 21h pop ax jmp wait_for ;返回等待error: mov dx,3fdh ;出错则清除线路状态寄存器 in al,dx mov dl,? ;显示? mov ah,02h int 21h jmp wait_forcode endsend start程序2双机通信：发送部分：code segment assume cs:code start:mov al,80h ;8250初始化，设dlab=1 mov dx,3fbh out dx,al mov ax,30h mov dx,3f8h out dx,al ;写入除数低字节 mov al,ah mov dx,3f9h out dx,al ;写入除数高字节 mov al,0ah ;7位数据位，1位停止位，奇校验 mov dx,3fbh out dx,al ;写入线路控制寄存器 mov al,03h mov dx,3fch out dx,al ;写入modem控制寄存器 mov al,0 mov dx,3f9h out dx,al ;写中断允许寄存器，屏蔽中断 wait_for:mov dx,3fdh in al,dx ;读线路状态寄存器 test al,00011110b ;出错否 jnz error test al,01000000b ;发送寄存器空否，不空，返回等待 jz wait_for mov ah,01h ;读键盘的字符 int 21h mov dx,3f8h out dx,al ;发送 cmp al,21h ;是不是叹号 jnz wait_for mov ah,4ch int 21h error:mov dx,3fdh in al,dx mov dl,? ;出错则显示问号 mov ah,02h int 21h jmp wait_for code ends end start接收部分：code segment assume cs:code start: mov al,80h ;8250初始化，设dlab=1 mov dx,3fbh out dx,al mov ax,30h mov dx,3f8h out dx,al ;写入除数低字节 mov al,ah mov dx,3f9h out dx,al ;写入除数高字节 mov al,0ah ;7位数据位，1位停止位，奇校验 mov dx,3fbh out dx,al ;写入线路控制寄存器 mov al,03h mov dx,3fch out dx,al ;写入modem控制寄存器 mov al,0 mov dx,3f9h out dx,al ;写中断允许寄存器，屏蔽中断 wait_for: mov dx,3fdh in al,dx ;读线路状态寄存器 test al,00011110b ;出错否 jnz error test al,00000001b ;接收数据就绪否 jnz receive ;转接收 jmp wait_for receive: mov dx,3f8h in al,dx cmp al,21h ;读接收的数据 jne char mov ax,4ch ;返回dos int 21h char: push ax mov dl,al mov ah,02h ;显示接受的字符 int 21h pop ax jmp wait_for error: mov dx ,3fdh in al,dx mov dl,? ;出错则显示问号 mov ah,02h int 21h jmp wait_forcode ends end start五、 实验现象：自发自收：在屏幕上输入一个字符，屏幕显示输入字符，还将显示自行接收回来的字符，即每个字符显示两次，如果断开将rs232c的db9的电缆插头第2脚和第3脚短接的连线，那么不再显示自行接收回来的字符，每输入一个字符只显示一次。双机通信：将两台计算机rs-232串口用交叉线连接起来，同时运行接收和发送程序。在发送机输入一个字符，在接收机中显示该字符。六、主要问题及解决办法和心得体会自发自收程序是课本p223页的例题，不同处就是ctrl-c返回改为“！”，而且要把modem控制寄存器的命令字改一下，让d4=0。因为当loop=1时，8250处于自校验方式，在这种方式下，8250内部发送器的移位输出与接收器的输入自动构成输入输出环路。所以读懂书上的程序后，这个实验就轻松完成了。尽管是参考的课本上的程序，但通过此次实验还是使我加深了对串行接口芯片8250的基本原理和编程