微机原理及应用实验指导书.doc

目录第一章 概述2第二章 实验系统组成和结构3实验一 存储器块清零实验9实验二 多分支程序设计实验10实验三 8255输入、输出实验11实验四 步进电机控制13实验五 8251串行口通讯实验16实验六 I/O 端口实验18第一章 概述 微机原理及应用实验采用伟福Lab2000P仿真实验系统，本仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。本实验板提供以下实验电路：(1) 数模变换电路(2) 模数变换电路(3) 逻辑电平输入开关(4) 逻辑电平显示电路(5) 单脉冲电路(6) 逻辑笔电路(7) 1MHz及500KHzHH脉冲信号源(8) PWM转换电压电路(9) 模拟量电压(电位器)电路(10) 串口通信实验电路(11) 扬声器驱动电路(12) 继电器控制电路(13) 逻辑门电路(14) 六位8段码LED数字显示器(15) 4x6键盘(16) 存贮器(17) 通用集成电路插座(DIP40/28/24/20/18/16/14)(18) 地址，数据及控制电路总线接出插座通过可选附件还可以扩展完成以下实验:(19) 步进电机实验(20) 打印机驱动实验(21) 传感器实验(22) 直流电机实验第二章 实验系统组成和结构伟福实验系统可根据教学实践的需要实现MCS51/MCS196单片机原理与接口， 8088/8086微机原理与接口的一系列实验，并在硬件上预留了自主开发实验的空间。该实验系统对基本实验仅需少量连线就可进行，以减轻学生的工作量，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼学生的动手能力。此外，它还为学员们提供了强大的软硬件调试手段。2.1 伟福实验系统的硬件组成 实验仪上有丰富的实验电路和灵活的组成方法。这些电路既可以和8031系列、也可以和80C196系列CPU及80888086CPU组合完成各种实验。2.2 LED 6位数字显示器及46 键盘电路 本实验仪的LED显示电路和键盘电路如图1。显示控制的位码由74HC374输出，经MC1413反向驱动后，做LED的位选通信号。位选通信号也可做为键盘列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，374输出的列扫描码经245读入后，用来判断是否有键被按下，以及按下的是什么键。如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经245读回的值为高，如果有键按下，374输出的低电平经过按键被接到245的端口上，这样从245读回的数据就会有低位，根据374输出的列信号和245读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。LED显示的段码由另一个74HC374输出。 键盘和LED显示的地址译码见下图，做键盘和LED实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。位码输出的地址为0X002H，段码输出的地址为0X004H，键盘行码读回的地址为0X001H，此处X是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。例如将KEY/LED CS接到地址译码的CS0上，那么位码输出的地址就为08002H，段码输出的地址就是08004H，键盘行码读回的地址为08001H。图1： 键盘及LED显示电路2.3 LED电平显示电路图2： LED电平显示电路实验仪上装有8只发光二极管及相应驱动电路，见图2。L0 L7为相应发光二极管驱动信号输入端，该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮。我们可以通过P1口对其直接进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。2.4 逻辑电平开关电路实验仪上有8只开关K0K7,并有与之相对应的K0K7引线孔为逻辑电平输出端。开关向上拨相应插孔输出高电平“1”,向下拨相应插孔输出低电平“0”，见图3。图3： 逻辑电平开关电路2.5 单脉冲电路 单脉冲电路由按键(PULSE) 和去抖动电路组成，每按一次(PULSE) 键 产生一个单脉冲。板上有单脉冲的输出信号插孔，图为“ ”和“ ”，分别为正脉冲和负脉冲。图4 ： 单脉冲发生电路2.6 脉冲发生电路 图5是4MHz脉冲信号输出电路。如想得到其它频率的脉冲信号，可将4MHz脉冲信号接到分频电路上，经过分频后，能得到2MHz、1MHz、500KHz、250KHz、125KHz、62.5KHz多种频率的脉冲信号。 脉冲产生电路和分频电路如下：图5 ：脉冲产生电路2.7 分频电路图6： 脉冲分频电路2.8 继电器输出电路 当控制端电平置高，公共触点与常开端吸合。我们可以将常开端接入一发光二极管，公共端接+5V电平，通过对控制端进行控制，观察发光二极管的状态，见图7。图7： 继电器控制电路2.9 A/D 转换电路 实验仪上有一个05V的可调电位器，将可变电压输出端接入A/D转换电路的输入端，通过CPU软件处理，读进A/D转换值，再将转换值送数码管显示。我们可以调节电位器，使之输出不同电压值，通过数码管的显示，检验A/D转换正确与否。图8：A/D转换电路2.10 D/A 转换电路 实验仪上提供了D/A转换电路如下图所示。我们可以通过软件编程控制D/A转换芯片DAC0832，输出相应电流值，经过采样电路取出模拟量电压值，用电压表测量电压输出端子，读出电压值。图9： D/A转换电路2.11 PWM转换电路图10： PWM转换电路2.12 音频放大电路图11： 音频放大滤波电路2.13 可调模拟量输入电路电位器电路用于产生可变的模拟量。图12： 电位器2.14 逻辑测量（逻辑笔）电路本实验仪上有逻辑测量电路，如图13。可用于测量各种电平，其中红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平。如果两灯同时闪动，表示有脉冲信号；两灯都不亮时，表示浮空（高阻态）。图13： 逻辑笔电路2.15 存储器电路本实验仪上有一片32K存储器61256。提供给学生做存储器实验，由于地址译码为4K一段，所以只能提供4K容量使用，地址从0000H0FFFH。用RAM CS来选择不同的地址段，以适应不同的应用电路。2.16 逻辑门电路本实验仪提供系列门电路：非门，或门，与门，D触发器。逻辑门电路由7400和7404组合实现。 或门 与门 非门液晶显示屏2.17 液晶屏显示控制电路图14：液晶屏显示控制电路2.18 实验电路插座本实验仪具有1个40芯通用电路插座，每个插座的全部引脚都被引出到相应的插孔，40芯通用插座可兼容28芯、24芯、16芯和14芯插座。利用这个插座，可对双列直插式的各种微机芯片进行实验。2.19 总线插孔本实验仪上有三排总线插座，用于引出各种总线信号，其中AD0AD7为8根数据总线，A0A15为16根地址总线。另外ALE，RD，WR为控制总线。与CPU相关的一些控制信号和I/O信号例如P1口、RXD、TXD等信号在相应的仿真板上。2.20 地址译码插孔CS008000H08FFFHCS109000H09FFFHCS20A000H0AFFFHCS30B000H0BFFFHCS40C000H0CFFFHCS50D000H0DFFFHCS60E000H0EFFFHCS70F000H0FFFFH2.21 串口通信程序实验插孔 用户在做串行通信时，如果不需要将TTL电平转到RS232电平，可直截将POD51/96仿真板或POD8086仿真板上的TXD、RXD、地与通信对方交叉对接即可。 如果想要与标准的设备通信，就要做电平转换，将TTL电平转到RS232电平或将RS232电平转成TTL电平。本实验仪提供用户串行通信接口, 可以用这两个插孔进行RS232通信程序实验,经电平转换后，再通过实验仪的“用户串口”接到PC机或其它RS232设备，实现数据互传。实验一 存储器块清零实验一、实验目的：1、掌握存储器读写方法；2、了解存储器的块操作方法。二、实验内容：指定存储器中某块的起始地址和长度，要求能将其内容清零。具体要求：将数据段中以BLOCK地址(0400H)开始的256个内存单元清零。三、实验用设备仪器及材料：计算机，伟福Lab2000P仿真实验箱。四、实验方法及步骤：1、打开实验箱电源。2、在windows桌面上双击WAVE图标。3、建立与伟福实验箱的通信 仿真器的选择：Lab2000P仿真实验系统 仿真头 ：8088/86实验 端口选择：COM14、编写实验程序。 5、编译：项目编译，编译的过程同时也是将程序下传到实验台。6、程序执行前：检查数据段中以BLOCK地址开始的256个单元的内容。7、运行（全速执行，单步，跟踪）。8、程序执行后：检查数据段中以BLOCK地址开始的256个单元的内容。9、关实验箱电源，关主机。注意：程序运行结束后，检查结果数据的方法如下：1、结果放在存储单元情况：打开伟福软件，选择菜单中的窗口/数据窗口，选择MEMORY，找到地址0400H，既可以检查实验结果。2、结果放在寄存器的情况：打开伟福软件，选择菜单中的窗口/CPU窗口，查看SFR特殊功能寄存器，检查实验结果。五、实验程序流程图：六、发挥部分：1、编写程序，实现将存储器0400H-04FFH的256个单元改为0-FFH。2、编写程序，实现将存储器0400H-0463H的100个单元改为0-99D。实验二 多分支程序设计实验一、 实验目的 1、掌握分支程序的设计方法。 2、掌握宏定义及宏调用的基本方法。 3、了解小写和大写字母的ASCII码表示及其转换方法。了解数字及其它字符在的ASCII码表示方法。 4、 进一步掌握调试工具的使用方法 二、实验预习要求 1、复习比较指令、条件转移指令的用法。 2、复习宏定义及宏调用的基本方法。 3、根据“2.3.3 实验内容”中给出的流程图和程序框架编写源程序以便上机调试。 4、程序框架中显示提示信息的指令序列用宏调用实现。 5、 从“2.3.4 实验习题”中任选一道题目编写源程序以便上机调试。 三、实验内容 从键盘输入一字符，判断该字符是小写字母、大写字母、数字或其它字符。若输入为小写字母，显示“You Input a Lowercase Letter”；若输入为大写字母，显示“You Input a Uppercase Letter”；若输入为数字，显示“You Input a Digit”； 若输入为其它字符，显示“You Input Other Letter”。 1、编程指导 数字09的ASCII码为30H39H；大写字母的ASCII码为41H5AH，小写字母的ASCII码为61H7AH。本题目将字符分为小写字母、大写字母、数字及其它字符，根据键入字符的ASCII码值判断其所属类型，并显示相应的信息。字符串显示使用功能号为09H的DOS功能调用接收键盘输入的单个字符使用功能号为01H的DOS功能调用。 2、流程图及程序框图 （2）流程图 （2）实验代码实验三 8255输入、输出实验一、实验目的：1、了解8255芯片结构及编程方法；2、了解8255输入/输出实验方法。二、实验内容：利用8255可编程并行口芯片，实现输入/输出实验，实验中用8255PA口作输出，PB口作输入。要求：1、PA口设置为输出口接发光二极管，设置初始输出值为80H，右移位循环延时输出，观察发光二极管变化。2、PA口设置为输出口接发光二极管，PB口设置为输入口接拨动开关，将开关量由PB口读入，送PA口将其数值由发光二极管显示出来。三、实验用设备仪器及材料：计算机，伟福Lab2000P仿真实验箱。四、实验电路及连线： 8255的CS/接地址译码/CS0，则命令 字地址为8003H，PA口地址为8000H， PB口地址为8001H，PC口地址为8002H。 PA0-PA7（PA口）接LED0-LED7（LED） PB0-PB7（PB口）接K0-K7（开关量）。 数据线、读/写控制、地址线、复位信号板上已接好。五、实验说明：可编程通用接口芯片8255A有三个八位的并行I/O口，它有三种工作方式。本实验采用的是方式0：PA，PC口输出，PB口输入。六、实验方法及步骤：1、按照实验电路接线（切记：关闭实验箱电源），打开实验箱电源。2、在windows桌面上双击WAVE图标。3、建立与伟福实验箱的通信 仿真器的选择：Lab2000P仿真实验系统 仿真头 ：8088/86实验 端口选择：COM14、编写实验程序。5、编译：项目编译，编译的过程同时也是将程序下传到实验台。6、运行程序，观察发光二极管现象，检查结果是否正确。7、关实验箱电源，将实验接线放回原处，关主机。七、实验程序流程图：八、发挥部分：编写程序，实现十字路口交通灯的控制.具体要求：1.初始状态东西，南北方向均为红灯。2.东西是红灯，南北是绿灯3.东西是红灯，南北是黄灯4.东西是绿灯，南北是红灯5.东西是黄灯，南北是红灯实验四 步进电机控制1、 实验目的(1) 了解步进电机控制的基本原理；(2) 掌握步进电机的驱动电路设计；(3) 掌握步进电机角度控制的编程；2、 实验内容编写步进电机的角度控制程序，由P2口给定角度，单片机控制步进电机转动，是电机的转角到达给定的数值，实验电路如下图：步进电机驱动原理是通过对它每相线圈中的电流的顺序切换来使其做步进式旋转的，切换次序控制转向，切换间隔控制转速。四相八拍步进电机的通电方式（1电平有效）为：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A-3、 实验步骤利用PROTEUS软件画出电机控制系统的仿真原理图，在KEIL软件下对控制程序进行编译，然后下载到控制系统的单片机，进行运行调试，观察控制效果。5、实验报告(1) 整理好实验程序。(2) 如果步进电机为三相六拍，其通电方式怎样？附加要求：设计程序实现从4*4键盘输入给定角度，并用LCD进行显示。实验五 A/D转换实验一、实验目的：1、掌握A/D转换芯片与8088/86的接口方法。2、了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程。3、通过实验了解8088/86CPU如何进行模拟数据采集。二、实验内容：利用实验板上的ADC0809做A/D转换器，实验板上的电位器提供模拟量输入，编制程序，将模拟量转换成二进制数字量。三、实验用设备仪器及材料：计算机，伟福Lab2000P仿真实验箱。四、实验电路原理图：五、实验连线及说明：A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好；价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近A/D转换器，精度，速度，价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。实验用的ADC0809属第二类，是八位A/D转换器。每采集一次一般需100us。本程序是用延时方式读入A/D转换结果,也可以用查询和中断方式读入结果,在该情况下，A/D转换结束后会自动产生EOC信号，作为转换完成的信号。六、实验方法及步骤：1、按照实验电路接线（切记：关闭实验箱电源），打开实验箱电源。2、在windows桌面上双击WAVE图标。3、建立与伟福实验箱的通信 仿真器的选择：Lab2000仿真实验系统 仿真头 ：8088/86实验 端口选择：COM14、采用延时方式编写实验程序。5、编译，运行，检查转换结果是否正确。6、关实验箱电源，将实验接线放回原处，关主机。七、实验程序流程图：八、发挥部分：1、采用查询方式编写程序，实现将模拟量转换为二进制数字量。2、采用查询方式编写程序，实现将模拟量转换为二进制数字量。（选做）实验五 8251串行口通讯实验一、实验目的：1、掌握8088/86实验串行口通信的方法。2、了解实现串行通讯的硬环境、数据格式的协议、数据交换的协议。3、学习串行口通讯程序编写方法。二、实验内容：利用8088/86CPU控制8251A可编程串行通信控制器，实现两个实验台之间的串行通讯。其中一个实验台作为发送方，另一侧为接收方。发送方读入按键值，并发送给接收方，接收方收到数据后在LED上显示。三、实验用设备仪器及材料：计算机，伟福Lab2000P仿真实验箱。四、实验电路及连线：连线连接孔1连接孔11KEY/LED_CSCS028251_CSCS538251_TxCLKF/16(250KHz)48251_RxCLKF/16(250KHz)58251_TxCLKF/4(1MHz)64MHzFin7甲方8251_TxD乙方8251_RxD8甲方8251_RxD乙方8251_TxD9甲方_GND乙方_GND如果在本机上显示，可将本机的TXD与RXD相连接。五、实验说明：1、8088/86CPU 通过外接的8251 可编程串行控制器实现串口通信。通过8251 的控制口写入其工作方式或读入当前状态，通过数据口发送或接收串行口数据。本实验是通过查询方式读写状态和输入输出串行数据。2、通讯双方的RXD、TXD信号本应经过电平转换后再行交叉连接，本实验中为减少连线可将电平转换电路略去，而将双方的RXD、TXD 直接交叉连接。也可以将本机的TXD接到RXD，这样按下的键就会在本机的LED 上显示。六、实验方法及步骤：1、按照实验电路接线（切记：关闭实验箱电源），打开实验箱电源。2、在windows桌面上双击WAVE图标，建立与伟福实验箱的通信。3、编写实验程序。4、编译，运行。5、在小键盘上输入数字，观察数码管的显示，检查实验结果是否正确。6、关实验箱电源，将实验接线放回原处，关主机。七、实验程序流程图：实验六 I/O 端口实验一、实验目的a) 了解ICETEK-F2812-A 板在 I/O 空间上的扩展； b) 掌握I/O 端口的控制方法； c) 学习在C 语言中控制 I/O 端口读写的方法。二、实验设备计算机，CCS3.3版软件，DSP硬件仿真器，ICETEK2812实验箱，DSP-2812CPU板。三、实验原理1. I/O 空间的扩展及使用： TMS320F28x DSP 的I/O 空间大部分被保留用于外部扩展。在扩展时一般将带有控制能的寄存器或分离地址访问的存储单元的地址映射到I/O 空间，访问这部分的单元又称 I/O 端口访问。例如：可将控制指示灯组的寄存器或锁存器映射到一个I/O 端口地址上；A/D、D/A 等专用芯片控制端和状态寄存器也常映射到I/O 端口上。总之，在 I/O 空间中扩展的设备一般重点用于控制，而使用大片连续存储空间的存储器单元一般映射到数据空间。 ICETEK-F2812-A 板将指示灯、DIP 开关、A/D 和D/A 的控制端等映