计算机硬件实验.doc

1 目目 录录 第一章第一章 TD PIT 实验系统简介实验系统简介 2 一 概述 2 二 系统总线电路单元 3 三 实验电路单元 4 第二章第二章 32 位微机原理软件实验位微机原理软件实验 14 实验一 四则运算 14 实验二 均值滤波 17 实验三 代码转换 21 实验四 字符串冒泡排序 25 实验五 描述符和描述符表实验 28 实验六 局部描述符表实验 32 第三章第三章 32 位微机接口硬件实验位微机接口硬件实验 35 实验一 地址译码电路与 I O 接口 35 实验二 8254 定时 计数器 40 实验三 8259 中断控制器 46 实验四 8255 并口控制器 54 实验五 A D 与 D A 转换实验 63 第四章第四章 32 位微机接口课程设计位微机接口课程设计 69 课程设计一 数据采集系统一 69 课程设计二 数据采集系统二 查询法 73 课程设计三 数据采集系统三 中断法 77 课程设计四 信号发生器 82 课程设计五 交通灯实时控制系统设计 90 课程设计六 步进电机控制系统设计 96 附录附录 1 常用常用 DOS 系统功能系统功能 INT 21H 102 2 第一章第一章 TD PIT 实验系统简介实验系统简介 一一 概述概述 TD PIT 实验系统主要由 PCI 总线扩展卡和 TD PIT 实验平台构成 其电原理与 微机系统的硬件如图 1 1 所示 USB 总线 PCI 总线 内存总线 总线 AGP 总线 C P U 北桥芯片显卡 显示器 内存 PCI 槽PCI 槽 南桥芯片IED 接口硬盘 键盘鼠标Flash BIOS USB 设备 PCI 卡 微机实验箱 图1 1 硬件系统与微机硬件的连接 1PCI 总线扩展卡 PCI 总线扩展卡包括PCI 总线接口电路和系统配置电路以及扩展总线插座 主 要实现PCI 总线接口以及将32 位高速总线从PC 机引出 PCI 总线扩展卡结构 如图1 1A 所示 PCI总线 接口控制器 插座1插座2 配置存 储器 系统 资源 JP1 图 1 1A PCI 总线扩展卡结构 3 2TD PIT 实验平台 在 TD PIT 实验平台上 电路结构主要分两部分 系统总线单元电路和实验单 元电路 图 1 2 是 32 位微机接口实验的主要操作平台 图 1 2 实验平台结构 二二 系统总线电路系统总线电路单元单元 总线单元实现了面向80 x86 微机系统的32 位系统总线 符合80 x86 总线时序 标的接口电路均可以直接连接到该总线上 总线信号说明如表1 1 所示 表1 1 总线信号 信号名称含义 XD 31 0 32 位数据总线 XA 31 2 32 位地址总线 XMER XMEW XIOR XIOW存储器读写信号 I O 读写信号 IOY0 IOY1 IOY2 IOY3I O 空间片选信号 MY0 MY1 MY2 MY3存储器空间片选信号 BE0 BE1 BE2 BE332 位数据字节使能信号 HOLD HLDA总线保持请求和总线保持响应信号 INTR 中断请求信号 上升沿有效 CLK 系统时钟 CLK 1 041667MHz RST RST 系统复位信号 注 号表示该信号低电平有效 实验系统向PC 机申请了接口实验所需的配置资源 其中包括16MB 的存储地址空 间 255字节的I O 地址空间和一个中断请求线 中断请求线是映射到PC 机内15 4 个中断线中的一个 系统总线单元将地址空间进行了译码 各提供4 个片选信号 片选信号同偏移地址空间对应关系如表1 2 所示 表1 2片选信号同偏移地址空间对应关系 片选信号偏移地址范围片选信号偏移地址范围 IOY0 3000 303FH MY0 000000 3FFFFFH IOY1 3040 307FH MY1 400000 7FFFFFH IOY2 3080 30BFH MY2 800000 BFFFFFH IOY3 30C0 30FFH MY3 C00000 FFFFFFH 用PC 机分配的I O 或存储器空间始地址加上这个偏移地址 就是实验系统中端 口占用的实际地址 I O 和或存储器地址电原理如图1 2A所示 PC 机分配的起始 地址可以在Tdpit 软件中查看或由实验系统附带的配置资源检查程序CHECK EXE 获 得 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 8 Jan 2011 Sheet of File D protel 99se Library Sch sy ddbDraw n By D0 D31 A0 A31 B B A A E E DIR DIR 74245 X 4 74574 X 4 A6 A7 A22 A23 IOY0 3000H 303FH IOY1 3040H 307FH IOY2 3080H 30BFH IOY3 30C0H 30FFH MY0 00H 3FFFFFH MY1 400000H 7FFFFFH MY2 800000H 0BFFFFFH MY3 0C00000H 0FFFFFFH BE0 BE1 BE2 BE3 XIOR XIOW XMER XMEW 20V8 12 20V8 13 20V8 13 与与与与与 74245 与与与与 2 3 4 5 6 7 8 911 12 13 14 15 16 17 18 XD0 XD7 XD8 XD15 XD16 XD23 XD24 XD31 XA2 XA9 XA10 XA17 XA18 XA25 XA26 XA31 A 2 B 3 E 1 Y0 4 Y1 5 Y2 6 Y3 7 74139A A 14 B 13 E 15 Y0 12 Y1 11 Y2 10 Y3 9 74139B 图1 2A I O和存储器地址电原理图 三三 实验电路单元实验电路单元 1 1 地址译码单元 地址译码单元 该单元提供一片开放的译码器74LS138 用于学习地址译码方法 其线路连 接如图1 3 所示 5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 2 3 4 5 6 A B C G2A G2B G1 15 14 13 12 11 10 9 7 74LS138 A B C G Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 GND 5V 图 1 3 地址译码单元 2 2 3232 位位I OI O 接口单元接口单元 该单元通过4 片三态缓冲器和4 片锁存器组成32 位的I O 接口 并根据32 位 总线时序设计了译码电路 可以8 16 32 位不同字节宽度来访问该接口 用于学习 8 位和32 位I O 接口设计及编程 其线路连接如图1 4 所示 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 74LS245 IORIOW XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7 XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7 VCC 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O8 O9 O10 O11 O12 O13 O14 O15 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 74LS245 XD8 XD9 XD10 XD11 XD12 XD13 XD14 XD15 XD8 XD9 XD10 XD11 XD12 XD13 XD14 XD15 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O16 O17 O18 O19 O20 O21 O22 O23 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I16 I17 I18 I19 I20 I21 I22 I23 74LS245 XD16 XD17 XD18 XD19 XD20 XD21 XD22 XD23 XD16 XD17 XD18 XD19 XD20 XD21 XD22 XD23 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 O24 O25 O26 O27 O28 O29 O30 O31 74LS574 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 I24 I25 I26 I27 I28 I29 I30 I31 74LS245 XD24 XD25 XD26 XD27 XD28 XD29 XD30 XD31 XD24 XD25 XD26 XD27 XD28 XD29 XD30 XD31 CSCS 系统总线 XD0 XD31 BE0 BE1 BE2 BE3 BE0 VCC VCC VCC BE1 BE2 BE3 图 1 4 32 位 I O 接口单元 6 3 3 3232 位存储器单元位存储器单元 该单元提供32 位存储器及其连接电路 并针对32 位系统总线提供了存储器译码 电路 可以任意完成8 位 16 位及32 位不同字节宽度的存储器操作 其线路连接 如图1 5 所示 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 3 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30 D31 CS 20 RD WR CS BE3 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 2 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 CS 20 RD WR CS BE2 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 1 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 CS 20 RD WR CS BE1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 OE WE 22 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 62256 0 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CS 20 RD WR CS BE0 图 1 5 32 位存储器单元 4 FLASH ROM 单单元元 该单元提供一片开放的FLASH 存储器 用于学习FLASH 存储器的编程操作方法 其线路连接如图1 6 所示 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 OE WE CE NC NC 24 31 22 1 30 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7AT29C 010 12 11 10 9 8 7 6 5 27 26 23 25 4 28 29 3 2 13 14 15 17 18 19 20 21 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR CS 1K 图 1 6 FLASH ROM 单元 5 8259 单元单元 该单元提供中断控制器8259 的连接电路 用于学习中断控制器的操作方法 其 线路连接如图1 7 所示 7 IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 4 5 6 7 8 9 10 11 27 2 3 1 CAS0 CAS1 CAS2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 WR RD CS 18 19 20 21 22 23 24 25 12 13 15 8259 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 WR RD CS IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 INT INT17 INTA SP EN 26 16 5V 4K7 图 1 7 8259 单元 6 8237 单元单元 该单元提供DMA 控制器8237 的连接电路 用于学习DMA 传送应用编程方法 其 线路连接如图1 8 所示 DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 32 33 34 35 37 38 39 40 19 18 17 16 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 DREQ0 DREQ1 DREQ2 DREQ3 30 29 28 27 26 23 22 21 8237 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 REQ0 REQ1 REQ2 REQ3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 5V DACK0 DACK1 DACK2 DACK3 25 24 14 15 ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 AEN ADSTB CS MEMR MEMW I OR I OW HRQ HLDA READY EOP 11 3 4 1 2 10 7 6 36 CS MEMR MEMW IOR IOW HOLD HLDA CLK RESET 12 13 CLK 3 4 7 8 13 14 17 18 1 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE LE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 74LS373 RST 图 1 8 8237 单元 7 7 82558255 单元单元 该单元提供一片开放的并口控制器 8255 用于学习并行接口 8255 的编程方法 其线路连接如图 1 9 所示 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 10 11 12 13 17 16 15 14 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 25 24 23 22 21 20 19 18 37 38 39 40 PA7 PA6 PA5 PA4 1 2 3 4 PA3 PA2 PA1 PA0 27 28 29 30 31 32 33 34 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CS RESET A1 A0 WR RD 6 35 8 9 36 5 8255 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 PA7 PA6 PA5 PA4 CS A1 A0 WR RD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PA3 PA2 PA1 PA0 RST 图 1 9 8255 单元 8 8 8 82518251 单元单元 该单元提供串行控制器8251 的连接电路 用于学习串行通讯编程方法 其线路 连接如图1 10 所示 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 CS WR RD RXD DSR CTS TXD DTR RTSRST 8251 D0 27 TxD 19 D1 28 D2 1 TxRDY 15 D3 2 TxCLK 9 D4 5 TxEMPT 18 D5 6 D6 7 RxD 3 D7 8 RxRDY 14 CS 11 RxCLK 25 RD 13 SYNDET 16 WR 10 C D 12 DSR 22 DTR 24 CLK 20 CTS 17 RESET 21 RTS 23 8251 CLK 1 8432M INTR TxC RxC 74LS32 图 1 10 8251 单元 9 9 串行接口单元 串行接口单元 该单元提供用来将串行通讯信号引出到实验箱体后侧的接口插座 包含USB 和 RS232 接口 使用USB 接口插座时将VDD D D 和GND 四个信号连接到标有USB 的插座上 使用RS232串口时将TXD RXD 信号连接到标有RS 232 的插座上 其电 路结构如图1 11 所示 C1 1 V 2 C1 3 C2 4 C2 5 V 6 R2IN 8 R2OUT 9 T2IN 10 T2OUT 7 R1OUT 12 T1IN 11 R1IN 13 T1OUT 14 GND 15 VCC 16 MAX232CSE 0 1uF 0 1uF 0 1uF 0 1uF TXD RXD VCC DB9 3 DB9 2 1K 1K VCC 1 6 2 7 3 8 4 9 5 RXD TXD RS 232 GND D USB D VDD USB 图 1 11 串行接口单元 1010 8254 单元单元 该单元提供一片开放的定时 计数器 8254 用于学习定时 计数器的应用编程方 法 其线路连接如图 1 12 所示 9 CLK0 OUT0 GATE0 1 2 3 4 5 6 7 8 20 19 23 22 21 CLK1 OUT1 GATE1 CLK2 OUT2 GATE2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A1 A0 WR RD CS 9 10 11 15 13 14 18 17 16 8254 CLK0 OUT0 GATE0 CLK1 OUT1 GATE1 CLK2 OUT2 GATE2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A1 A0 WR RD CS 图 1 12 8254 单元 11 A D 转换单元转换单元 该单元提供模 数转换器ADC0809 的连接电路 用于学习A D 转换原理及编程操 作方法 其线路连如图1 13 所示 msb2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 lsb2 8 26 27 28 1 2 3 4 5 IN 0 IN 1 IN 2 IN 3 IN 4 IN 5 IN 6 IN 7 21 20 19 18 8 15 14 17 ADC0809 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EOC EOC7 ADD A ADD B ADD C 25 24 23 A B C ALE ENABLE START CLOCK 22 9 6 10CLK WR CS RD 5V ADJ 10K ref ref 5V 电位器 5V 图 1 13 A D 转换单元 12 D A 转换单元转换单元 该单元提供数 模转换器DAC0832 的连接电路 用于学习D A 转换原理及编程操 作方法 其线路连接1 14 所示 D0 lsb D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 msb CS Xfer 7 6 5 4 16 15 14 13 1 17 Iout1 Iout2 Rfb Vref ILE WR2 WR1 5V DA0832 11 12 9 8 19 18 2 500 2 11 12V 12V 4 LM324B 1 6 5 10K 10K 7 LM324 A 3 WR OUT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CS 图 1 14 D A 转换单元 13 电子发声单元电子发声单元 该单元提供一个微型扬声器 控制和驱动电路已经连接好 在控制输入端输入 10 一定频率的波形信号即可发声 其线路连接电路如图1 15 所示 SPK 5V 图 1 15 电子发声单元 14 键盘及数码管显示单元键盘及数码管显示单元 该单元提供4 4 的小键盘矩阵及6 位七段数码管 电路连接为扫描电路形式 其线路连接如图1 16 所示 com1 com2 com3 com4 com5 com6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4K7 VCC g f a b e d c h A B C D E F G Dp a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 数码管1 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 数码管2 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 数码管3 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 数码管4 a b c d e f g h a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 数码管5 a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 h 5 com 3 com 8 数码管6 1312 7407 1110 7407 98 7407 56 7407 34 7407 12 7407 1312 7407 1110 7407 98 7407 56 7407 34 7407 12 7407 34 7407 12 7407 X1 X2 X3 X4 Y1 Y2 OM0OM1OM2OM3 OM4OM5OM6OM7 Y3 Y4 OM8OM9OMAOMB OMCOMDOMEOMF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4K7 VCC 图 1 16 键盘及数码管显示单元 11 15 点阵点阵LEDLED 显示单元显示单元 该单元使用4 片8 8 的点阵LED 构成了一个16 16 点阵显示模块 点阵LED 的行列控制已经连接好 行控制为R0 R15 列控制为L0 L15 其线路连接如图1 17 所示 R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ3 R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ4 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 VCC R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ2 R0 9 R1 14 R2 8 R3 12 R4 1 R5 7 R6 2 R7 5 L7 16 L6 15 L5 11 L4 6 L3 10 L2 4 L1 3 L0 13 UDZ1 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 R1 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 R2 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 C1 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 GND 9 COM 10 8C 11 7C 12 6C 13 5C 14 4C 15 3C 16 2C 17 1C 18 U2803 C2 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 VCC 图 1 17 点阵 LED 显示单元 1616 驱动电路和直流电机单元 驱动电路和直流电机单元 这两个单元由ULN2803 驱动芯片 一台DC12V 直流电机及霍尔测速电路构成 N 为一组反相驱动信号输入端 其线路连接如图1 18 所示 INA INB INC IND INE INF ING INH GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A OUTA OUTB OUTC OUTD OUTE OUTF OUTG OUTH COM 18 17 16 15 14 13 12 11 10 D C B A 12 12V N D C B A ULN 2803 直流 电机 2 1 HR MT1 N N 图 1 18 驱动电路和直流电机单元 12 1717 温度控制单元 温度控制单元 该单元由7805 芯片产生 5V 的稳定电压和一个24 欧的电阻构成回路 其线路 图连接如图1 19 所示 热敏电阻 10K 240 1uf 0 33uf 7805 1 2 3 AB 1 2 图 1 19 温度控制单元 1818 步进电机单元 步进电机单元 该单元提供一个四项八拍的步进电机 如图1 20 所示 1 3 5 4 2 图 1 20 步进电机单元 1919 开关及 开关及LEDLED 显示单元显示单元 该单元包括十六组拨动开关及LED 显示灯 用于输出和指示逻辑电平 正逻辑 当显示灯亮时表示逻辑高电平 灭时表示逻辑低电平 其电路连接如图1 21 所示 LED x 8 1K x 8 D15 D8 K15K8 4 7K x 8 5V LED x 8 1K x 8 D7 D0 K7K0 4 7K x 8 5V 图 1 21 开关及 LED 显示单元 2020 时钟源单元时钟源单元 该单元提供一个1 8432MHz 的晶振电路 主要作为16550 时钟输入 另外还有 13 两个十分频电路 将1 8432MHz 分频得到184 32KHz 和18 432KHz 如图1 22 所示 JCRY1 1 8432MHz 12 74LS04 34 74LS04 R161 3 6K R162 3 6K C161 102 C162 102 CP0 15 CP1 12 MR 14 Q0 13 Q1 11 Q2 10 Q3 9 U74390B CP0 1 CP1 4 MR 2 Q0 3 Q1 5 Q2 6 Q3 7 U74390A 184 32KHz18 432KHz 图1 22 时钟源单元 2121 PWMPWM 转换电路转换电路 该单元提供了一个PWM 脉冲产生电路 在IN 端输入0 5V 电压 OUT 输出脉冲 的占空比会跟随产生相应的变化 其线路如图1 23 所示 IN TR IG 2 Q 3 R 4 CV olt 5 TH R 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 VC C 103104 2K 300K 1K NPN 4 7K VC C NPN 105 10K 5 1K PN P 5 1K VC C VC C OU T 2K 2 3 7 1 84 6 5 LM 311 VC C 图1 23 PWM 转换电路 2222 单脉冲单元单脉冲单元 该单元包括两个单脉冲触发器 由74LS00芯片和微动开关等构成两路R S 触发 器 单脉冲输出分上沿和下沿 分别以 和 表示 其线路如图1 24 所示 14 5V KK1 1K KK1 KK1 5V KK2 1K KK2 KK2 图 1 24 单脉冲单元 第二章第二章 32 位微机原理软件实验位微机原理软件实验 实验一实验一 四则运算四则运算 一一 实验目的实验目的 1 熟悉汇编语言上机操作过程 2 熟悉 Tddebug 调试环境和 Turbo Debugger 的使用 3 熟悉汇编语言程序的框架结构 掌握顺序结构的编程方法 二 实验内容实验内容 32 位无符号数的加法 减法 16 位乘以 16 位 32 位除以 16 位除法的四则运算 练习 三 三 实验源程序实验源程序 略 略 四 四 实验歩骤实验歩骤 1 输入源程序输入源程序 单击文件 新建 在光标处输入源程序 输完源程序后 单击工具 栏或文件 另存为 选择存放路径 输入文件名 ASMASM 2 打开实验箱电源开关 实验箱电源指示灯亮 注意注意 实验箱电源开关必须打开实验箱电源开关必须打开 否则不能编译和连接程序否则不能编译和连接程序 3 编译程序编译程序 单击工具栏 链接程序 在屏幕下方的信息栏窗口显示编译信息 若有语法错误 逐一双击该行 系统将自动定位错误行 並有红色的箭头指向错误行 逐一修改后存盘 再编译 直到错误为零 4 连接程序连接程序 单击工具栏 在屏幕下方的信息栏窗口显示连接信息 5 调试程序调试程序 单击工具栏 单击 View Cpu 在代码显示区单击右键 点击 Mixed Both 为 MixedMixed NoNo 按 F7 单歩执行 当执行完 MOV DS AX 后 单击 View Cpu 使屏幕下方的数据显示区为 DS 的内容 1 单歩执行 按 F7 观察调试过程中 指令执行后各寄存器及数据区的内容变化 2 先单击 Run Program resrt 再以执行到光标处运行程序 将光标移到所需处 15 並单击 使之成为兰底白字的光带 按 F4 观察执行最后一条指令执行后寄存器的 值及数据区的内容 3 先单击 Run Program resrt 再连续执行 按 F9 或 观察最后一条指令执行 后寄存器的值及数据区的内容 五 五 实验报告内容实验报告内容 1 实验目的和实验内容 2 记录数据段存放的原始数据 和程序执行结束后的数据 DS 0000 DS 0008 DS 0010 DS 0018 DS 0020 DS 0028 3 写岀和 差 积 商 余数运算结果 如 56781234H 123AFEDCH 0BA98FEDCH 789A1234H 0D678H 0012H 02345678H 0F234H 4 心得体会和建议 16 实验二实验二 均值滤波均值滤波 一一 实验目的实验目的 1 掌握在数据表中找最大 最小数的方法 2 学会子程序的使用方法 参数传递的方法 掌握分支程序 循环程序的设计方法 3 熟悉 Tddebug 调试环境和 Turbo Debugger 的使用 二 实验内容实验内容 均值滤波算法 对 N 2 N DEBUG I I 30383038 读入当前八位开关状态 改变八位开关状态 开关量亦不同 O O 30383038 FFFF 八位 LED 全亮 Q Q 退岀自检 3 返回 WINDOWS C TangDu PitPP Asm EXITEXIT 25 3 编译 链接程序 4 运行程序 拨动开关 查看 LED 显示是否正确 五 参考程序五 参考程序 IOY0EQU 3000H 片选片选IOY0对应的端口始地址对应的端口始地址 Y7EQU IOY0 38H 译码电路输出译码电路输出Y7对应的端口地址对应的端口地址 DATA SEGMENT NUMDB01H DATAENDS STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP STACK1 ENDS CODESEGMENT ASSUME CS CODE DS DATA SS STACK1 START MOVAX DATA MOVDS AX MOVDX Y7 读入开关量读入开关量 INAL DX OUTDX AL MOVDL 0FFH MOVAH 6 判断是否有按键按下判断是否有按键按下 INT21H JZSTART 无按键继续循环 有则退出无按键继续循环 有则退出 L1 MOVDX Y7 INAL DX 读入开关量读入开关量 判断是否为判断是否为1 CMPAL 1 JNEL1 L2 MOVDX Y7 MOVAL NUM OUTDX AL 八位八位LED从右向左依次循点亮从右向左依次循点亮 ROLAL 1 MOVNUM AL CALLDELAY MOV DL 0FFH MOVAH 6 判断是否有按键按下判断是否有按键按下 INT21H JZL2 无按键继续循环 有则退出无按键继续循环 有则退出 L3 MOVDX Y7 26 INAL DX 读入开关量读入开关量 判断是否为判断是否为2 CMPAL 2 JNEL3 MOVNUM 55H L4 MOVDX Y7 MOVAL NUM OUTDX AL 八位八位LED交替亮交替亮 NOTAL MOVNUM AL CALLDELAY MOV DL 0FFH MOVAH 6 判断是否有按键按下判断是否有按键按下 INT21H JZL4 无按键继续循环 有则退出无按键继续循环 有则退出 MOVAX 4C00H 结束程序退出结束程序退出 INT21H DELAY PROC MOVBX 8FFH DELAY1 MOVCX 0FFFFH LOOP 延时子程序延时子程序 DECBX JNZDELAY1 RET DELAY ENDP CODE ENDS END START 六 实验报告六 实验报告 1 实验目的和实验内容 2 简要的电原理框图 3 流程图 4 实验结果 5 心得体会和建议 27 实验二实验二 8254 定时定时 计数器计数器 一一 实验目的实验目的 1 掌握 8254 定时 计数器的名种工作方式及编程方法 二二 实验设备实验设备 PC 微机一台 TD PIT 实验系统一套 示波器一台 三三 实验内容实验内容 1 定时 计数器 0 工作在方式 3 初值为 4800H OUT0 分两路输出 一路外接 2 位 LED 使其以亮 0 5 秒灭 0 5 秒闪亮 另一路作为计数器 1 的计数脉冲 CLK1 2 定时 计数器 1 工作在方式 2 初值为 4 OUT1 的输出外接 2 位 LED 使其以亮 3 秒灭 1 秒闪亮 3 定时 计数器 2 工作在方式 0 初值为 0FH 按压开关产生的脉冲作为计数器 2 的 计数脉冲 按压开关的剩余次数将在屏幕上显示 当按压开关到 17 次时 观察 OUT2 电平的变化 四四 实验原理实验原理 8254 是 Intel 公司生产的可编程 定时器 是 8253 的改进型 比 8253 具有更优 良的性能 8254 具有以下基本功能 1 有 3 个独立的 16 位计数器 2 每个计数器可按二进制或十进制 BCD 计数 3 每个计数器可编程工作于 6 种不同工作方式 4 8254 每个计数器允许的最高计数频率为 10MHz 8253 为 2MHz 5 8254 有读回命令 8253 没有 除了可以读出当前计数单元的内容外 还可以 读出状态寄存器的内容 6 计数脉冲可以是有规律的时钟信号 也可以是随机信号 计数初值公式为 n Fclk Fout 其中 Fclk 是输入计数脉冲的频率 Fout 是输出信号频率 图 3 2 1 是 8254 的内部结构框图和引脚图 它主要由数据总线缓冲器 R W 逻辑电路 控制寄存器和三个计数器组成 CLK 为计数脉冲输入端 GATE 为门控 输入端 OUT 为计数器输出端 8254 有六种工作方式 分别如下 1 方式 0 只计数一遍 计数到 0 OUT 为高电平 此正跃变信号可作为中断请求信 号 不能自动恢复初值只有在写入另一初值时 开始新的计数 2 方式 1 可重触发的单拍脉方式 3 方式 2 频率发生器方式 4 方式 3 方波发生器 5 方式 4 软件触发选通方式 6 方式 5 硬件触发选通方式 28 计数器0 计数器1 计数器2 数据总线 缓冲器 R W 逻辑电路 控制 寄存器 D 7 0 内部总线 RD WR A0 A1 CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 VCC WR RD CS A1 A0 CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 GATE1 OUT1 8254 图 3 2 1 8254 的内部接口和引脚 8254 的控制字有两个 一个用来设置计数器的工作方式 称为方式控制字 另一个用来设置读回命令 称为读回控制字 这两个控制字共用一个地址 由标识 位来区分 控制字格式如表 3 2 1 所示 读回控制字格式如表 3 2 2 所示 当读回 控制字的 D4 位为 0 时 由该读回控制字 D1 D2 位指定的计数器的状态寄存器内 容将被锁存到状态寄存器中 状态字格式如表 3 2 3 所示 表 3 2 1 8254 的方式控制字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 计数器选择读 写格式选择工作方式选择计数码制选择 00 计数器 0 01 计数器 1 10 计数器 2 11 读出控制 字标志 00 锁存计数值 01 读 写低 8 位 10 读 写高 8 位 11 先读 写低 8 位 再读 写高 8 位 000 方式 0 001 方式 1 010 方式 2 011 方式 3 100 方式 4 101 方式 5 0 二进制数 1 十进制数 表 3 2 2 8254 读出控制字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 11 0 锁存计数 值 0 锁存状态信 息 计数器选择 同方式控制 字 0 表 3 2 3 8254 状态字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 OUT 引脚现行状态 1 高电平 0 低电平 计数初值是否装入 1 无效计数 0 计数有效 计数器方式 同方式控制字 五五 实验说明及流程图实验说明及流程图 根据计数初值公式 n Fclk Fout 可计算计数器 0 的初值 N0 18432 1 4800H N1 4 1 4 8254 定时 计数器电原理图如图 3 2 2 所示 流程图如图 3 2 3 所示 29 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionS ize A4 Date 8 Jan 2011 S heet of File D protel 99se Library S ch sy ddbDraw n By 12 A 74LS04 34 B 74LS04 1 8432MHZ D0 8 OUT0 10 D1 7 G ATE0 11 D2 6 CLK0 9 D3 5 D4 4 D5 3 D6 2 OUT1 13 D7 1 G ATE1 14 CLK1 15 CS 21 RD 22 WR 23 OUT2 17 A0 19 G ATE2 16 A1 20 CLK2 18 8254 1K 3 6K3 6K 102102 1 8432MHZ 184 32KHZ 18 432KHZ XD0 XD7 XIOW XIOR XA2 XA3 IOY0 5V 4 5 6 B 74LS00 1 2 3 A 74LS00 4 7k 4 7k 5V 5V KK1 KK1 5V 1K 1K 5V CP0 1 CP1 4 MR 2 Q0 3 Q1 5 Q2 6 Q3 7 A 74LS390 CP0 15 CP1 12 MR 14 Q0 13 Q1 11 Q2 10 Q3 9 B 74LS390 图 3 2 2 8254 定时 计数器电原理图 实验步骤如下 1 首先运行 CHECK 程序 查看 I O 空间始地址 2 编译链接 3 参考图 3 2 3 所示连接实验线路 4 8254 单元自检 1 点击工具栏图标 2 C TangDu PitPP Asm DEBUG O O 300C300C 3636 计数器 0 CW O O 30003000 0000 计数器 0 低八位初值 O O 30003000 9090 计数器 0 高八位初值 执行后 LED 一灭一亮 计数器 1 2 自检类似 Q Q 退岀自检 3 返回 WINDOWS C TangDu PitPP Asm EXITEXIT 30 5 可以改变计数初值 从而实现不同要求的计数 Y N 初始化 计数器 0 方式 3 初值 4800H 计数器 1 方式 2 初值 4 计数器 2 方式 0 初值 0FH 有键按下吗 结束 读计数器 2 当前值 调用屏幕显示子程序 图 3 2 3 8254 定时 计数器参考程序流程图 六六 参考程序参考程序 IOY0 EQU 3000H TIMER0 EQUIOY0 00H 4 8254计数器计数器0端口地址端口地址 TIMER1 EQUIOY0 01H 4 8254计数器计数器1端口地址端口地址 TIMER2 EQUIOY0 02H 4 8254计数器计数器2端口地址端口地址 TCTL EQUIOY0 03H 4 8254控制寄存器端口地址控制寄存器端口地址 STACK1 SEGMENT STACK DW256 DUP STACK1 ENDS DATA SEGMENT MES0 DB Pressed MES1 DB Press any key to exit 0DH 0AH NUMDB DATAE