微机原理实验--硬件部分.doc

第一章TDN86/88+教学实验系统1.1TDN86/88+系统概述一、引言 微机接口和系统的软硬件实验是计算机教学中十分重要的实践性环节。如何把微机实验教学水平提高到更深入的层次是各大专院校所面临的一个亟待解决的问题。 西安唐都科教仪器公司为满足各大专院校进行开放式微机硬件实验教学的需要，精心推出TDN8688实验教学系统，该装置在原TDN8688系统的基础上，增加了EPROM编程器、PC总线和内存扩展单元，使其功能更强大，更利于教学实验及开发。二、系统功能特点 1以 PC微机为操作台，系统全面支持“微机原理及接口”、“微机控制应用”等课程的开放式实验教学，还可扩展构成“计算机控制技术”实验教学系统。 2系统是按照“开放式的微机实验教学方法”及最佳教学实验效果而精心设计的，以循序渐进的教学原则，支持“验证式、模仿式、探索式和开发式”四种实验方法的运用，使实验教学得以由浅入深地进行。 3实验项目完整丰富，与课堂教学紧密结合，同时配有电机等实验对象，可支持大型复杂实验和控制应用类实验。 4提供实验效率和实验成功率极高的硬件接线方式。 5具有EPROM编程器，可对EPR0M273227512快速编程。 6提供一个标准PC总线接口插座。可支持总线的扩展实验。 7具有最适合于硬件教学实验的系统编程和调试界面。 8可构成PC示波器功能，便于实验中波形的测试和观察。 9系统内装高效开关电源，具有短路保护功能，直接配接220V交流电。三、系统构成 TDN8688十实验系统由 8088微机系统单元、接口实验单元和开关稳压电源组成，通过 RS232C串行通讯接口与PC微机相连，系统硬件主要内容如下：CPU8088系统存储器EPRROM7512 (64K)、SRAM62256(基本配置32K,可扩展至64K)接口芯片及实验单元8251、8253、 8255、8259、DMA 8237、级连8259、ADC0809、DAC0832 RAM6264、单脉冲触发器、电子发声单元、电机控制单元（含直流电机、和步进电机）、LED数码块及键盘组、拨动开关及发光二极管组、进口面包板等外设接口TS&CS扩展实验接口，PC总线接口 图 1.1 TDN8688十教学实验系统外观四、系统开发特性l系统中接口芯片8253、8255、8259全开放给用户使用。2接口扩展实验单元中级连 8259、 8251、 DMA237、 ADC0809、 DAC0832、 RAM6264、电子发声、电机控制均为单元电路方式，对用户完全开放。五、开放式的实验教学1系统为用户构造实验电路提供了两种方式，即单元电路跨接方式和实验元件零连线方式对于各单元电路，只需用排线做简单的跨接，就可构造出一个（即使是较复杂的）实验电路；对于实验元件零连线方式，需采用单股导线从零开始逐一搭起一个实验电 路。用户可以根据教学内容和教学需要自由选择、灵活组态，既可以单独使用某种方式，也可以将两种方式组合使用，从而做到：搭接过的实验线路不在重搭。这样，既可极大的提高实验效率，又能充分锻炼学生的动手能力，并由于减少了接线时间而不 减少接线内容获得良好的实验效果。2系统建议用户采用两种方式编写实验程序，即逐条语句编写方式和程序块连接方式。用户可根据教学要求自由选择、灵活组态，从而做到：编写过的程序不再重编。这样即可极大的提高实验效率，又可锻炼学生协调局部和整体关系的能力，以获得良好的实验效果。 3系统提供的连接实验线路和编写程序的方法，可彻底改变传统的教学实验模式，使教、学双方可把实验教学的重点放在设计、调试和分析上，避免了以往大部分实验课时被重复接线、查线及重复输入程序所占用。 4系统资源对用户完全开放，教学实验内容不受到任何限制，因而使得本系统可直接支 持不受具体教学内容限制的开发型实验项目的设计、调试和运行。为各大专院校最终开放微机接口和系统实验室提供了有力的支持。1.2TDN86/88+系统的集成操作软件一、进入系统开启PC微机及实验平台的电源开关，开启PC微机以后，在桌面上双击Wmad86图标。则进入集成操作软件界面。屏幕显示如下：图1集成软件操作界面屏幕上端为菜单栏，用户可通过鼠标使用选择串口、编辑、汇编、调试、示波器功能；屏幕中部为调试窗口（Debug）和寄存器、标志位显示窗口（REGS）；屏幕下端为信息拦，显示当前提示信息。二、全屏幕编辑 在图1所示的操作界面中选择在菜单栏上选择“文件”在下拉菜单选择新建命令，则会弹出一个窗口如图2所示，即可，进入全屏幕编辑操作，屏幕显示：图2 全屏幕编辑界面 通过菜单或者热键选择需要的功能，可对源程序进行输入、修改、保存等操作。在对源程序进行修改的过程中，用户应先定义需要修改的程序块，然后可使用Edit菜单中的复制（COPY）、剪切（CUT）、粘贴（Paste）、和恢复（Undo）等功能。另外，此编辑系统还提供了搜索功能（Search）您只需在对话框中输入所要查询的程序内容，系统变可进行自动搜索，查找成功后，由光标进行定位并在编辑窗口显示;同时您也可以选择此功能下拉菜单中的替换（Replace）操作，只需在对话框中输入当前语句和替换后的语句内容，系统就会自动完成程序 内容的替换。 本系统所使用的编辑程序为“TDSEDIT.EXE”，用户可以根据自己的习惯更换编辑程序，只需将更换的程序改名为 “TDSEDIT.EXE”并与主执行文件放置于同一目录即可。三、汇编（Masm） 在图2所示的界面中，输入程序后，保存程序（规定扩展名为*.ASM），然后在菜单栏上选择“编译”在下拉菜单选择汇编命令对于源程序进行汇编，生成目标文件（*.obj）及错误信息文件（*.M）。若给出LST文件名则生成相应*.LST文件。并在屏幕显示版权及汇编信息。若在汇编过程中出现错误，对照出错信息，修改程序。四、连接（Link） 在图2所示的界面中，然后在菜单栏上选择“编译”在下拉菜单选择连接命令对目标文件（*.obj）进行连接，生成可执行文件（*.EXE）。五、装入（Lode） 在图2所示的界面中，选择戴箭头符号则进入调试窗口。打开试验箱右上角电源开关则屏幕上显示WELCOME TO YOU！ ；显示提示符说明试验箱已连接上图3 下载程序界面 在菜单栏上选择“装入程序”输入*.EXE可执行文件名，填入程序段地址CS：0000及偏移量地址IP：2000 ，PC开始将程序从磁盘装入到教学系统内存。具体操作如下：六、调试（Debug） 进行Debug调试的主要命令如下： 按“8“进入8086/8088Debug界面，命令提示符为“” A进入小汇编 格式为：A段址：偏移量 A段址：偏移量从段址：偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码 A偏移量从默认的段址：偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码 A从默认的段址：默认偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码输入上述命令后，屏幕显示地址信息，即可进入源程序。若直接回车，则退出该命令。 汇编程序输入时，数据一律为十六进制数，且省略H后缀。m类操作一定要在 /之前标注W（字）或B(字节)。如：MOV B2010,A,MOV W2010 AX 例如：在“”提示符下键入A2000，此时默认的段地址CS为0000，规定偏移量IP为2000，屏幕显示和操作为： 表4 小汇编操作示例显示内容键入内容0000：2000MOV AX,12340000：2003INC AX0000：2004DEC AX0000：2005JMP 20000000：2007B 断点设置 在系统提示符下，键入B,系统提示I:,等待输入断点地址。输入回车后，系统继续提示I+1:。若直接用回车来响应，则结束该命令。系统允许设至多10个断点，断点的清除只能是通过系统复位或重新上电来实现。 例如： 表5 B命令示例 显示内容键入内容B0:20091: 通过以上操作定义了2009地址为断点，每次程序运行至断点时，程序中断并显示当前各寄存器的内容。 D 显示段地址单元中的数据 格式为：D段址：起始地址，伪地址 D命令执行后屏幕上显示一段地址单元中的数据，在显示过程中，可用CTRL+S终止数据显示，返回监控状态。 E编辑指定地址单元中的数据 格式为：E段址：偏移量 该命令执行后，则按字节显示或修改数据，可通过“空格”键是单元地址向高地址方向移动，也可用“”键使单元地址向低地址方向移动，并可直接填入新数据来修改地址单元中的内容。若输入回车键，则退出E命令。 例如： 显示内容输入内容E35000000:3500 00 01 Space0000：3501 01 Space0000：3502 02 0000：3501 01 表6 E命令示例 G 运行程序 格式为:G=段址：偏移量 GB段址：偏移量 其中G格式表示无断点连续运行程序，GB格式表示带断点连续运行程序。连续运行程序过程中，当遇到断点或按下Ctrl+C键时，终止程序运行。 M 数据块搬移 格式为: M源首址，源尾址 目标首址 R寄存器或片内RAM区显示与修改 格式为：R或R寄存器名 R操作后，屏幕显示： CS=XXXX DS=XXXX IP=XXXX AX=XXXX F=XXXX 若需显示并修改特定寄存器内容，则选择R寄存器名操作。如RAX ,则显示：AX=XXXX,键入回车键，结束该命令。若输入四位十六进制数并回车，则将该数填入寄存器AX中，并结束该命令。 T单步运行指定的程序 格式为：T=段址：偏移量 每次按照指定的地址或IP/PC指示的地址，单步执行一条指令后则以蓝底白字显示运行 U反汇编 格式为：U段址:起始位尾址七、示波器功能（Wave）1.测量电路：在使用PC示波器功能测量模拟信号时，需 搭接AD0809测量电路，详细内容请参看实验指导书中实验十六D/A转换实验的相关内容。2.性能带宽：2.5HZ实时采样频率：50HZ测量范围：05V通道：两通道3.界面及操作界面如下图所示。分为功能键提示栏、波形显示窗口、数据显示窗口和命令/提示栏四各部分。功能键提示栏显示功能键提示，当前可用的功能键用黑色显示，不可用的用灰色显示。数据显示窗口显示两路信号当前的电压值。CH1显示第一路，CH2显示第二路，第一路的电压值及波形用黄色显示，第二路用绿色显示。显示数据位十六进制，范围为00FFH。波形显示窗口显示波形曲线。命令/提示栏接收用户的命令并显示提示信息。图4 示波器功能界面F1Run：运行。进入示波器功能后，先要运行程序然后观察波形。键入“F1”后，系统在命令/提示栏显示：“CS: ”,提示用户输入四位十六进制段地址，输入后回车，系统提示“IP:”,要求用户输入四位十六进制偏移量，确认后程序开始执运行，命令/提示栏 显示：“Runing”.此时可将示波器探头接在想要测量的地方，观察该处的波形。注意：示波器地线已连好，无需再接。F2-Stop：终止程序运行。当程序运行后，可用“F2”终止程序运行。 注意：终止程序后波形不会保留。如果需要保留屏幕上的波形，可用“F3 Pause”。F3 Pause：暂停。在波形显示时可用“F3”保留屏幕上的波形，此时命令/提示栏显示“Pause”，用“”键和“”键可移动游标测量波形数据（游标显示为一条白线）。CH1及CH2数据显示窗分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形显示窗左下方用黄色显示出游标所在处距窗口最左边的时间值，单位为毫秒。如果希望继续显示波形，可用“F4 Continue”功能键。注意：暂停时程序仍在运行。F4 Continue：继续显示波形。当处于暂停状态时可用“F4“键继续波形的显示。F5 Scale+：可将波形横向拉开。F6 Scale：可将波形横向压缩。F8 Return：返回，退出示波器功能。注意：程序运行或暂停时都不可用“F8”键返回。 只用按下“F2-Stop“后，即没有程序运行时才可返回。注意：在做电机调速控制和烤箱温度控制实验时，只引用示波器功能界面，无需搭接测量电路，仅进行实验线路的连接即可。对于时间刻度值由于采样周期不同存在以下关系： 实际时间（秒）（采样周期实际刻度值）/20烤箱温度控制范围在室温250，不要过高。即给定值SPEC范围约在14H(20)FAH（250）之间。示例程序中SPEC64H为100，TS=64H,由于8253 OUT2接IRQ6A中断为10ms，故采样周期64H10=1s;如实际刻度值5400，则实际响应时间（秒）（15400）/20270。温度控制响应时间较长，一屏不能完全观测到整个响应过程，每增加一屏，实际刻度值要累加6000。电机转速范围在6转/秒66转/秒之间，速度过低受阻力影响较大不稳定，最大转速不超过4300转/秒。即：给定值（SPEC）范围约在06H42H之间。示例程序中给定SPEC30H为48转/秒。TS14H,由于8253 OUT2接IRQ6A中断为1ms，故采样周期14H10=0.02s;如实际刻度值900，则实际响应时间（秒）（0.02900）/200.9s。八、退出系统（EXIT） 如图2所示，在菜单栏上选择 “文件”，退出并返回操作系统。九、注意事项1在运行程序之前，要确保串口通讯电缆接触良好。先打开机器电源，然后再运行PC通讯程序。程序开始要做一些初始的设置工作，进入系统大约需要10秒钟。当出现系统提示符“”后就可正常工作了。1. 如果出现串行接口通讯错误，请检查一下通讯电缆是否接好，机器电源是否打开，是否处于通讯状态，或关上机器电源，过30秒之后打开，重新运行程序。2. 如果需要在软盘上运行程序，则要打开软盘写保护，并保证软盘上有足够的剩余空间，否则程序不能在软盘上生成运行文件，将导致运行错误，如果在硬盘上运行，则只需保证硬盘有适量的剩余空间。建议在运行前将软盘所有的内容拷贝到硬盘上，然后运行。第二章软件部分实验一系统认识实验一、实验目的掌握TDN86/88教学系统的基本操作。二、实验设备TDN86/88教学实验器材一台三、实验内容及步骤1.系统认识实验（1）（1） 程序的输入与修改从3500H内存单元开始建立0-15共16个数据。实验步骤a. 使用串行通讯电缆将实验系统与PC微机相连。b. 进入系统开启PC微机及实验平台的电源开关，开启PC微机以后，在桌面上双击Wmad86图标。则进入集成操作软件界面。c. 编辑在菜单栏上选择“文件”在下拉菜单选择新建命令，则会弹出一个窗口，即可开始输入源程序。实验程序如下：STACK SEGMENT STACK ；8088宏汇编程序 DW 64 DUP(?) ；定义堆栈段STACK ENDSCODE SEGMENT ；定义代码段 ASSUME CS:CODESTART: MOV DI,3500H ；程序开始设数据区首址 MOV CX,0010H ；字节数送入CX中 MOX AX,0000H SAHFA1: MOV OI,AL ；写入一字节 INC DI ；修改地址指针 INC AX ；修改数据 DAA ；十进制调整 LOOP A1 ；未填完转移A2： JMP A2CODE ENDS ；代码段结束 END START ；程序结束d. 汇编（Masm）输入程序后，保存程序（规定扩展名为*.ASM），然后在菜单栏上选择“编译”在下拉菜单选择汇编命令对于源程序进行汇编，生成目标文件（*.obj）及错误信息文件（*.M）。若给出LST文件名则生成相应*.LST文件。e. 连接（Link）汇编无误后，选择“编译”在下拉菜单选择“连接“对汇编生成的*.obj文件进行连接，连接信息显示于屏幕上，生成相应*.EXE可执行文件。f. 调试选择戴箭头符号则进入调试窗口。打开试验箱右上角电源开关则屏幕上显示WELCOME TO YOU！ ；显示提示符说明试验箱已连接上 在菜单栏上选择“装入程序”输入*.EXE可执行文件名，填入程序段地址CS：0000及偏移量地址IP：2000 ，PC开始将程序从磁盘装入到教学系统内存。g. 反汇编“U” 命令：提示装载完毕后再 “”符号里进行操作。使用U0000：2000命令进行反汇编，检查程序是否正确装入。显示信息键入信息U20002000 BF0035 MOV DI，3500U2003 B91000 MOV CX，0010Uh. 小汇编“A” 命令：当发现源程序输入错误或需调整时，在调试界面下可用 A 命令来修改，如修改 2000 句为 MOV DI，3500的操作如下： 显示信息键入信息A20000000：2000MOV DI，35000000：2003（2）.运行程序系统提供了单步运行、设断点运行、连续运行等方式，具体操作如下：a 单步运行“T” 命令：其操作如下表，每运行一条指令后会显示下一条待执行指令并以蓝底白字显示变化寄存器的内容，重复T（或按F4键）就可以一步一步地运行，直至程序结束。显示信息键入信息T=20002003 B91000 MOV CX，0010Tb 连续运行“G”命令：在“”提示符下键入G=0000：2000（在系统默认段址CS=0000情况也可直接键入G=2000）可连续运行程序，在运行过程中，可通过CTRL+SHIFT+C终止程序运行，返回监控状态；也可通过菜单栏“停止”终止程序运行。 显示信息键入信息G=2000c 断点运行“B” 命令：在程序中可用B命令定义断点，系统规定至多定义10个断点，例如： 显示信息键入信息B0：20091：上例中定义了2009地