微机原理与接口技术实验指导书.doc

机械工程学院微机原理与接口技术实验指导书适用专业：机械设计制造及其自动化贵州大学二七年十月前 言本实验指导书是微机原理与接口技术课程的配套使用实验书。随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的产生，微型计算机得到了日益广泛的应用。掌握微处理器及其接口的工作原理成为应用和开发微型计算机必不可少的基本技能。为了使学生更好地理解和深刻地把握微机原理与接口技术课程相关知识，根据教学大纲的学时设置，本实验指导书共设置了3个实验项目，供6学时使用。本实验指导书着重介绍8086系列微型计算机有关软件设计的技术。通过实验教学，一方面可加深对本课程的基本知识的理解和掌握；另一方面为今后使用汇编语言编程打下基础。汇编语言是面向机器的语言，采用汇编语言进行程序设计时，可以充分利用机器的硬件功能和结构特点，可有效加快程序的执行速度，减少目标程序所占用的存储空间，常用于编写计算机系统程序、实时通信程序、实时控制程序等。本实验指导书中实验1为DOS操作系统的使用以及汇编语言程序的设计方法，熟悉在PC机上编辑、汇编、连接、调试和运行汇编语言程序的整个过程。实验2为DOS中断及功能调用，了解数据信息输入的方法以及将数据显示时须转为ASCII码的原理，掌握DOS功能调用的编程方法。实验3为综合汇编语言程序设计，熟悉分支、循环、子程序调用等基本的程序结构，掌握整个综合程序的编制及调试方法。本实验指导书为机械设计制造及其自动化专业学生使用，也可供非电类其它专业的本科生参考。目 录1、实验一 汇编语言程序的编辑、汇编、连接、调试和运行 12、实验二 DOS中断及功能调用 3、实验三 综合汇编语言程序设计 4、实验报告基本内容要求 5、实验报告格式 实验一 汇编语言程序的编辑、汇编、连接、调试和运行实验学时：2学时实验类型：验证性实验实验要求：必修一、实验目的1、 熟悉8086汇编语言程序的结构和格式。2、 练习用编辑程序编写8086汇编语言源程序。3、 掌握宏汇编程序MASM的使用方法。4、 掌握用连接程序LINK来形成可执行文件。5、 学会使用DEBUG调试程序，掌握DEBUG 的常用基本命令及其功能。6、 掌握各种寻址方法以及简单指令及程序的执行过程。7、 熟悉在PC机上编辑、汇编、连接、调试和运行汇编语言程序的整个过程。二、实验内容实验程序1：用汇编语言编写一个完成 “10+2”、“10-2” “102” “102”的计算程序（要求用移位指令实现乘法和除法），将结果分别送到AU、SU、MU和DU内存单元中，并用DEBUG查看结果。PROG1.ASM实验程序2：设DS=当前段地址，BX=0300H，SI=0002H，请用DEBUG的命令将存储器偏移地址300H305H连续单元按顺序装入0AH、0BH、0CH、0DH、0EH、0FH。在DEBUG状态下送入下面程序，并用单步执行的方法，分析每一条指令源地址的形成过程？当数据传送完毕时，AX中的内容是什么？PROG2.ASM三、实验原理、方法和手段实验程序1源程序清单：；PROG1.ASMDATA SEGMENT AU DB ？SU DB ？MU DB ？DU DB ？DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART：MOV AX,DATA MOV DS,AXMOV AL，0AH ；将10送AL寄存器MOV CL，AL ；将10保存在CL寄存器MOV BL，02H ；将2送BL寄存器ADD AL，BL ；加法MOV AU，AL ；和送AU单元MOV AL，CL ；从CL中取10送AL寄存器SUB AL，BL ；减法MOV SU，AL ；差送SU单元MOV AL，CL ；从CL中取10送AL寄存器SHL AL，1 ；乘法MOV MU，AL ；积送MU单元MOV AL，CL ；从CL中取10送AL寄存器SHR AL，1 ；除法MOV DU，AL ；商送DU单元MOV AH，4CHINT 21HCODE ENDSEND START实验程序2源程序清单： MOV AX，BX MOV AX，0304H MOV AX，0304H MOV AX，BX MOV AX，0001BX MOV AX，BXSI MOV AX，0001BXSI HLT建立一个可执行程序的步骤： 用编辑软件编辑一个扩展名为ASM的汇编语言源程序； 调用MASM汇编程序对汇编语言源程序进行汇编，生成扩展名为OBJ的目标文件； 运行连接程序LINK，生成扩展名为EXE的可执行文件； 运行可执行程序文件； 用调试程序DEBUG对程序进行调试，并查看结果。1、编写汇编语言源程序用PE.EXE、WORDSTART全屏幕编辑程序、EDLIN.COM行编辑程序、EDIT文本编辑、WORD或WINDOWS附件中的记事本、写字板等编辑程序来编辑和修改源程序。在编辑程序状态下用键盘键入汇编语言源程序，生成以. ASM为扩展名的源程序文件。注意源程序文件名用户可以自己定义，但是文件的扩展名必须是. ASM。2、编译汇编语言源程序宏汇编程序MASM的功能：(1) 检查和编制源程序；(2) 生成宏指令；(3) 把初始已经分配地址的目标程序重新分配为其它的地址；(4) 检查源程序的错误；(5) 产生源程序语句列表和每个源程序汇编后的目标程序。机器只能接收机器码，源程序经过汇编后产生机器码的目标文件，后缀为OBJ的目标程序。如果在源程序中有任何语法错误，宏汇编将指出。经过汇编程序的编译，实际上可产生三个文件。即：机器码的目标文件OBJ，列表文件LST和交叉文件CRF。列表文件：是可打印文件，它除了包含源程序以外还包含行号、段地址、每条指令的偏移地址和每条指令的目标码。如果在汇编后出现错误，LST文件可在出错行提示错误的信息。交叉索引文件：CRF提供在源程序中的各种符号的定义和引用情况。汇编后如果出现错误（逻辑错误和语法错误），应重新返回编辑状态，进行修改，修改后再进行汇编，直到汇编成功为止。在DOS状态下，输入MASM屏幕显示与操作如下：C：MASM 屏幕显示以下各行（一次一行），提示用户输入：Source filenameASM ; 用户在此输入源程序文件名Object filename*OBJ ; 提示用户输入目标文件名，通常用户可不需输入，可以直接回车，产生默认文件名的目标文件。Source filenameNULLST ; LST为列表文件，他提供全部汇编后的信息，若要建立列表文件，需输入文件名，若不需这些信息，可以直接回车。Cross-referenceNULCRF ; CRF文件为交叉引用文件，若要建立交叉文件，需输入文件名，若不需这些信息，可以直接回车。完成上述人机对话后，汇编过程开始，如果发现源程序有语法错误，则出现出错信息，出错信息包括错误所在的行号、错误代码和错误类型。用户可以根据信息提示修改源程序，修改完毕必须再进行汇编，直到源程序正确无误。3、连接目标程序源程序经过汇编后产生的目标文件必须经过连接LINK后，才能成为可执行程序EXE文件。连接程序的是把一个或多个独立的目标程序文件模块连接起来，解决在汇编程序里的符号地址问题。把程序中可浮动的相对地址变为绝对地址，形成可执行的EXE文件，然后，就可以在DOS状态下执行文件，如果执行结果不令人满意，可以通过调试程序DEBUG进行调试。再编辑、连接和执行，直到满意为止。在DOS状态下，直接启动连接程序。C：LINK 屏幕上显示内容如下： List fileNULMAP LibrariesLIB其中MAP文件是否建立由用户确定，若要建立映象文件，需输入文件名，若不需这些信息，可以直接回车。后一个对话询问在连接时是否需要用库文件，通常直接回车。若是连接多个目标程序，可以将目标程序文件名用“”连接起来，如：C：LINK A1A2A3这样产生的一个可执行文件约定取用第一个目标程序文件名，当然操作人员也可以重新取用新的文件名。4、运行一个可执行程序 生成的可执行文件，可以在在DOS状态下，直接输入文件名，即可执行程序。C：文件名5、调试程序DEBUG的使用DEBUG是调试汇编语言的工具，有18条子命令。它具有跟踪程序的运行、观察每一步执行的结果、设置断点显示修改内存与寄存器的内容等功能。因此在调试程序中可以寻找错误和修改错误，可以对小段程序进行汇编，也可以对磁盘进行读写操作，是调试各种应用程序极其方便的工具。若调试的文件是可执行文件，则经过DEBUG调试后的程序，如果需要修改，必须重新进行编辑、再汇编和连接才能执行。1）DEBUG程序的启动。在DOS提示符下，可键入命令：C DEBUGd:path文件名 参数1参数2其中文件名是被调试文件的名称，它须是执行文件（EXE），两个参数是运行被调试文件时所需要的命令参数，在DEBUG程序调入后，出现提示符“-”，此时，可键入所需的DEBUG命令。在启动DEBUG时，如果输入了文件名，则DEBUG程序把指定文件装入内存。用户可以通过DEBUG的命令对指定文件进行修改、显示和执行。如果没有文件名，则是以当前内存的内容工作，或者用命名命令和装入命令把需要的文件装入内存，然后再用DEBUG的命令进行修改、显示和执行。2）DEBUG的主要命令（1）汇编命令A，格式为： -A地址该命令从指定地址开始允许输入汇编语句，把它们汇编成机器代码相继存放在从指定地址开始的存储器中。（2）追踪命令T，有两种格式：逐条指令追踪：-T=地址该命令从指定地址起执行一条指令后停下来，显示寄存器内容和状态值。多条指令追踪：-T=地址值该命令从指定地址起执行n条命令后停下来，n由值确定。（3）显示内存单元内容的命令D，格式为：-D地址或-D范围（4）修改内存单元内容的命令E，它有两种格式： 用给定的内容代替指定范围的单元内容： -E地址 内容表例如：-E 2000：0100 F3 “XYZ” 8D其中F3，“X”“Y”“Z”和8D各占一个字节，用这五个字节代替原内存单元2000：0100到0104的内容，“X”“Y”“Z”将分别按它们的ASCII码值代入。 逐个单元相继地修改： -E地址例如：-E 100： 18E4：0100 89.78此命令是将原100号单元的内容89改为78。78是程序员键入的。（5）写命令W，有两种格式：把数据写入磁盘的指定扇区：-W 地址 驱动器 扇区号 扇区数把数据写入指定文件中：-W 地址此命令把指定内存区域中的数据写入由CS：5CH处的FCB所规定的文件中。在用W命令前，BX和CX中应包含要写入文件的字节数。（6）检查和修改寄存器内容的命令R，它有三种方式： 显示CPU内部所有寄存器内容和标志位状态；格式为：-RR命令显示中标志位状态的含义如下表所示：标 志 名置 位复 位溢出Overflow（是/否）OVNV方向Direction（减量/增量）DNUP中断Interrupt（允许/屏蔽）EIDI符号Sign（负/正）NGPL零Zero（是/否）ZRNZ辅助进位Auxiliary Carry（是/否）ACNA奇偶Parity（偶/奇）PEPO进位Carry（是/否）CYNC 显示和修改某个指定寄存器内容，格式为：-R 寄存器名例如打入：-R AX系统将响应如下：AX FIF4：表示AX当前内容为F1F4，此时若不对其作修改，可按ENTER键，否则，打入修改后内容，如：-R BXBX 0369：059F则BX内容由0369改为059F 显示和修改标志位状态，命令格式为：-RF系统将给出响应，如：OV DN EI NG ZR AC PE CY-这时若不作修改可按ENTER键，否则在“-”号之后键入修改值，键入顺序任意。如 OV DN EI NG ZR AC PE CY-PONZDINV（7）退出DEBUG命令Q，该命令格式为： Q退出DEBUG程序，返回DOS，但该命令本身并不把在内存中的文件存盘，如需存盘，应在执行Q命令前先执行写命令W。四、实验组织运行要求采用以学生自主训练为主的开放式模式组织教学。五、实验条件硬件环境 IBM/PC及其兼容机软件环境 操作系统DOS6.22 编辑程序 PE.EXE、WORDSTART、EDIT、EDLIN.COM行编辑程序、WORD、WINDOWS附件中的写字板、记事本或其它编辑程序。汇编程序 MASM.EXE连接程序 LINK.EXE调试程序 DEBUG.COM六、实验步骤、 认真听取讲解与演示。 、 读懂汇编语言源程序，学习汇编语言源程序的指令、完整的程序结构。、 了解汇编语言的上机全过程。、 熟悉DOS启动及DOS相关命令的使用。、 掌握汇编语言源程序的编辑、汇编、连接、调试、修改、运行及存盘。1） 源文件的建立：用编辑程序EDIT或其它编辑程序对源程序进行编辑，形成prog1asm文件后存盘，熟练掌握编辑程序中的常用命令。2） 目标文件的建立：用汇编程序MASMEXE对prog1asm文件源程序进行汇编，如出现错误，对源程序修改后重新汇编，直到无错误，生成prog1obj文件。3） 执行文件的建立：用连接程序LINKEXE对prog1obj文件目标程序进行连接，生成可执行程序prog1exe文件。4） 运行可执行程序prog1exe文件。在DOS状态下，输入prog1 回车。5） 用调试程序DEBUGCOM对可执行程序prog1exe文件进行调试。6） 将*EXE程序文件存盘。七、思考题1、 用DEBUG的T命令进行单步跟踪时，用注意每一步操作后寄存器的内容、标志寄存器的各个位以及内存单元的内容等变化情况，程序执行的最终结果如何查看，结果可以送到寄存器中，也可以输出到存储器中，还可以输出到那里？2、 是否可以用其它文件编辑程序来编辑8086汇编语言程序？若可以，有何要求？ 八、实验报告1、实验前要做好充分准备，包括熟悉汇编程序清单、实验步骤、调试方法，以及程序的结果等。2、程序说明：说明程序的功能、结构。3、上机过程说明：包括上机步骤、上机调试的情况、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。4、写出程序执行结果。5、体会和建议。九、其它说明实验二 DOS中断及功能调用实验学时：2学时实验类型：验证性实验实验要求：必修一、实验目的1、掌握数据信息输入的方法，并了解将数据显示时，须转为ASCII码的原理。2、熟悉DOS中断及功能调用。3、 利用DOS中断及功能调用编写编程。4、学会实现子程序调用的方法。二、实验内容实验程序3：编写一个汇编语言程序，利用DOS中断及功能调用，要求根据用户键入的月份数在终端上显示该月的英文缩写名。PROG3.ASM实验程序3提示：（1）用跳跃表法对地址表的访问是根据给定的条件直接计算出相应的表格地址而取得其中的内容。（2）根据以上思想建立一个月份表，如下：MONTAB DB JANDB FEBDB MAR开 始询问“month?”接受月份字符转换为数字计算相应的表格地址显示相应的月份还输入否？/结 束NY可以得出计算与其对应表格地址，计算方法：MONTAB+（月份数1）3。（3）根据以上算法，可以画出程序框图如下： 三、实验原理、方法和手段实验程序3源程序清单：；PROG3.ASMdatarea segment three db 3mess db month?,13,10,$max db 3act db ?mon db 3 dup(?)alfmon db ?,13,10,$montap db JAN,FEB,MAR,APR,MAY,JUN,JUL,AUG,SEP,OCT,NOV ,DECdatarea endsprogram segment assume ds:datarea,cs:programmain proc far mov ax,datareamov ds,axmov es,axstart: mov dx,offset messmov ah,09int 21hlea dx,maxmov ah,0ahint 21hmov dl,13mov ah,02int 21hmov dl,10mov ah,02int 21hcmp act,0je exit1mov ah,30hcmp act,2je twomov al,monjmp convtwo: mov al,mon+1mov ah,monconv: xor ax,3030hcmp ah,0jz locsub ah,ahadd al,10loc: lea si,montapdec almul threeadd si,axmov cx,03cldlea di, alfmonrep movsblea dx,alfmonmov ah, 09int 21hjmp startexit1: retmain endpprogram endsend mainDOS中断及功能调用MS-DOS系统设置了几十个内部子程序，可完成I/O设备管理、存储管理、文件管理和作业管理等功能，它们是独立的中断服务程序，在汇编语言源程序中可用软中断指令调用。专为IBM PC机开发的基本输入输出系统BIOS中断调用占用10H1AH共11个中断类型号，如INT 10H为屏幕显示调用，INT 13H为磁盘I/O调用，INT 16H为键盘输入调用，INT 1AH为时钟调用等。DOS中断占用20H3FH共32个中断类型号（其中A0BBH和30H3FH为DOS保留类型号），DOS系统功能调用（INT 21H）本身包含80多个子程序。对于系统定义的中断，如BIOS中断调用和DOS中断调用，在系统引导时就自动完成了中断向量表中断向量的装入，也即中断类型号对应中断服务程序入口地址的设置。这些中断为用户提供直接与I/O设备交换信息，同时又不必了解使用设备的物理特性、借口方式及内存分配等，不必编写繁琐的控制程序，用户只需采用统一的格式调用这些子程序。1、DOS系统功能调用的一般步骤DOS为磁盘操作系统（Disk Operating System）的简称。DOS提供了极为丰富的子程序，能够实现控制键盘、显示器、读写文件、串行通信等一系列功能。采用DOS系统功能调用时，其统一的格式为： 传送入口参数到指定设置入口参数 功能调用号送AH寄存器 执行DOS 功能调用 INT 21H2、 常用的DOS系统功能调用 键盘输入 调用格式： MOV AH, 01H INT 21H功能：等待从键盘输入一个字符并将输入字符的ASCII码送入寄存器AL中，同时在显示器上显示该字符。入口参数： 无出口参数： AL=输入的ASCII码字符 显示单个字符调用格式： MOV AH, 02H MOV DL, 字符 INT 21H功能：将DL中的字符送显示器显示。入口参数： DL=待显字符的ASCII码出口参数： 无 控制台输入调用格式： MOV AH, 08H INT 21H功能：与1号相似，但只从键盘上输入而不显示字符。入口参数： 无出口参数： AL=输入的ASCII码字符 显示字符串调用格式： MOV AH, 09H MOV DX, OFFSET STRING INT 21H功能：在显示器上显示以$（24H）为结束符的字符串。若显示的字符串要求回车换行，可在字符串中加入0DH,0AH控制码。入口参数： DS:DX指向字符串首地址。出口参数： 无例如，要显示下列DIS0数组变量中定义的字符串DISO DB PRESS ANY KEY TO QUIT,0DH,0AH, $程序如下：LEA DX, DIS0MOV AH, 09HINT 21H 键盘输入字符串 调用格式： MOV AH, 0AH MOV DX, OFFSET BUF INT 21H功能：从键盘上往指定缓冲区中输入字符串并送显示器显示。缓冲区应按规定的格式定义。入口参数： DS:DX指向缓冲区首地址出口参数： 输入的字符串及字符个数缓冲区应按规定格式定义。例如定义80个字符的输入缓冲区,格式如下：BUF DB 81 ；最大输入的字符个数假定为81 DB ？ ；实际输入的字符个数DB 80 DUP(?) ；输入字符的ASCII码存放区（最多存放80个字符）（6）结束用户程序返回DOS的方法主程序以过程形式编写时返回DOS的方法在DOS操作系统下，用户程序的主程序，对于操作系统而言，也是一个过程，且必须说明为FAR属性。例主程序采用过程编写的方法如下：BEGIN PROC FARSTART:PUSH DS ; 保存程序段前缀PSP的段地址 SUB AX,AX ; AX清零 PUSH AX ; 保存程序段前缀PSP的偏移地址（为0000H） MOV AX, DATA ; 取数据段段地址 MOV DS, AX ; 给DS重新赋值 RET ; 返回DOSBEGIN ENDP上述程序的第1-3句把程序段前缀的段地址和偏移地址（0000H）压入堆栈保存。主程序的最后一条指令为返回指令RET，它把程序段前缀的段地址和偏移地址从堆栈中弹出，程序将转到程序段前缀的起始地址。而在该地址处放置了一条INT 20H指令，它执行返回DOS的操作。主程序不以过程形式编写时，用4CH功能调用返回DOS在用户程序结束后插入以下语句可以返回DOS： MOV AH, 4CH INT 21H四、实验组织运行要求采用以学生自主训练为主的开放式模式组织教学。五、实验条件硬件环境 IBM/PC及其兼容机软件环境 操作系统DOS6.22 编辑程序WORD、EDIT或其它编辑程序汇编程序 MASM.EXE连接程序 LINK.EXE调试程序 DEBUG.COM实验前要做好充分准备，包括汇编程序清单、实验步骤、调试方法以及对程序结果的分析等。六、实验步骤、认真听取讲解与演示。 、读懂汇编语言源程序，学习汇编语言源程序的指令、完整的程序结构。、掌握汇编语言的上机全过程。4、熟悉DOS启动及DOS相关命令的使用。5、掌握汇编语言源程序的编辑、汇编、连接、调试、修改、运行及存盘。七、思考题1、简单叙述上机步骤。2、简述整个程序的结构，如何实现子程序的调用？3、实验程序是如何实现字符的显示。八、实验报告1、实验前要做好充分准备，包括熟悉汇编程序清单、实验步骤、调试方法，以及程序的结果等。2、程序说明：说明程序的功能、结构。3、上机过程说明：包括上机步骤、上机调试的情况、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。4、写出程序执行结果。5、体会和建议。九、其它说明实验三 综合汇编语言程序设计实验学时：2学时实验类型：验证性实验实验要求：必修一、实验目的1、掌握数据信息输入的方法，并了解将数据显示时，须转为ASCII码的原理。2、掌握DOS功能调用的编程方法。3、深入掌握数据在存储器中的存取方法。4、掌握分支、循环、子程序调用等基本的程序结构。5、掌握综合程序的编制及调试方法，加深对汇编语言指令系统的了解。二、实验内容实验程序4：设有10个学生的成绩分别为56 、69、78、80、100、98、75、88、83、71分。试编写程序分别统计低于60分，6069分、7079分、8089分9099分和100分的人数，分别装入到S5,S6,S7,S8,S9,S10存储单元中，并查看各分数段统计的人数。要求采用分支结构，统计所有成绩用循环结构完成。三、实验原理、方法和手段实验程序4源程序清单：datarea segmentgrade dw 56,69,84,82,73,88,99,63,100,80s5 dw 0 s6 dw 0 s7 dw 0s8 dw 0s9 dw 0 s10 dw 0 datarea endsprogram segmentassume cs:program,ds:datareastart: mov ax, datarea mov ds,axmov cx,10mov bx, offset gradecompare:mov ax,bxcmp ax,60jl fivecmp ax,70jl sixcmp ax,80jl sevencmp ax,90jl eightcmp ax,100jl nineinc s10jmp addr1nine: inc s9jmp addr1e