《微机原理与接口技术》实验教程.

1、微机原理与接口技术实验教程浙江工商大学信电学院目录第一章TD-PIT+实验系统构成及特点 3第二章 TD-PIT+教学实验环境 5第三章汇编程序的基本结构 17第四章数据显示程序实验（实验一） 19第五章数据传送实验（实验二） 22第六章分支程序设计实验（实验三） 23第七章基本I/O接口电路设计（实验四） 25第八章电子发声系统设计（实验五）27附录实验报告参考格式 29参考文献 29第一章TD-PIT+实验系统构成及特点80系列CPU已从8086的16位机发展到现在 80586的32/64位机，各大专院校对80系 列微机原理与接口技术实验设备性能的要求也在不断提高。为适应教学实验的发展需要

2、，本书选用了由西安唐都科教仪器公司开发的32位微机原理与接口技术教学实验系统，该系统功能强大，为教学实验提供了完善的微机原理的软件实验调试平台和微机接口技术的硬件实 验开发平台。本章将就该实验系统的构成、特点与使用进行介绍。1.1系统构成TD PIT+实验系统由PC主机、实验箱及实验环境工具软件构成，如图1-1所示。其中，PC主机箱中安装了一块 PCI实验扩展卡，用于连接微机原理与接口技术实验箱，并为实验 用户提供一个仿真ISA总线接口；微机原理与接口技术实验箱中备放了许多单元电路，这些单元电路用于接口技术的各种实验，单元电路的构成和工作原理将在第二章中详细介绍； TD-PIT+实验环境工具软

3、件为用户提供了实验的软件操作平台，通过该平台，用户可以进行 实模式和保护模式下的实验程序的编制、运行及调试。图1-1 TD PIT+实验系统构成图TD-PIT+实验环境工具软件包括 TD-PIT应用平台、TDDEBU调试平台和Windows的WDM 开发平台。其中TD-PIT应用平台可支持基本接口实验和高级接口实验。通常，基本接口是 用实验箱中的仿真ISA总线与实验箱中的常用芯片组成的接口电路，在TD-PIT应用平台上用户可学习编程控制这个基本接口；高级接口则是用实验箱中开放的用户总线接口ADD-ON及CPLD实验单元设计接口电路和时序逻辑，通过TD-PIT应用平台的高级应用来实现对接口的控制

4、。对于微机原理方面的实验，不用使用实验箱，直接使用TD-PIT应用平台编程就能进行。TDDEBU调试平台提供了另一种对实验程序的编制、运行及调试的环境，在该环境下 可让用户观察和探测到CPU内的各种资源数据，有利于对用户程序的深入调试。而Win dows的WDM开发平台则给用户提供了基于保护模式下的接口电路的驱动程序及应用程序的开发 环境。1.2系统功能及特点1. 先进的32位微机原理实验教学平台系统提供了 80x86系列微机的集成操作软件，该操作软件支持对32位微机指令的处理。 可在实模式和保护模式下调试、运行实验程序，通过实验系统的使用，用户可以迅速了解 PC机的工作原理和工作过程，迅速掌

5、握基于PC机的编程方法，为微机接口控制程序和Win dows应用程序的开发打下基础。2. 完善的微机接口技术实验教学平台系统利用PC机上配备的PCI总线控制卡，将总线信号经逻辑转换后生成仿真ISA总线信号，供基本接口实验使用。微机原理与接口技术实验箱提供了诸如8259中断控制器、8237DMA控制器、8237定时/计数器等程控器件，还提供了如74LS374、74LS138、LED数码显示器、直流电机等常用数字逻辑器件和外围器件，从而全面支持“微机接口技术”和“微机控制技术”的各类实验。3. 提供支持微机高级接口技术实验教学平台系统选配了 PCI总线应用开发平台及 CPLD应用开发单元，使用户可

6、以进行各种硬件接 口逻辑的设计，从而进行 PCI总线扩展和应用开发。系统选配了 USB总线应用开发平台，使用户能迅速掌握USB接口设备的的应用开发。系统还提供了 Windows VxD和Windows的WD瞅件开发平台及开发示例，使用户能迅速掌握Windows的设备驱动程序的设计。4. 对实验设计具有良好的开放性，增强学生综合设计能力实验系统所具有的软件和硬件结构对用户的实验设计具有良好的开放性，大部分实验的软件设计都可在 Win dows风格界面下进行，系统总线及各种外围电子器件都能由用户来直 接连接操作，从而极大地提高了学生的实际操作能力，避免了单纯验证式实验的弊端。5. 采用排线连接方式

7、，提高了实验效率在硬件实验中，所有器件的电源均已加载，用户不必考虑器件电源的连接而采用排线连接方式，连接有关信号线，极大地提高了实验效率和成功率，可把学生的注意力集中到硬软件设计和调试过程中。6. 高性能稳压开关电源系统采用了具有抗短路、抗过流的高性能稳压开关电源，使得实验平台和 PC机电源隔离，从而可以避免学生在实验过程中因连线失误而导致的芯片或整机设备的损坏。第二章TD-PIT+教学实验环境在现代PC机系统教学中，多数实验软件教学平台只能支持实模式下的程序设计和程序 调试，而不能支持 32位微机在保护模式下的程序调试。TD-PIT+系统提供了保护模式下的Windows风格的微机原理与接口技

8、术工具软件TD-PIT及在保护模式下支持实模式实验程序调试与运行的工具软件Tddebug。这使得用户在实验时的效率大为提高，也给用户带来了方便。本章将就TD-PIT+实验系统的软件环境及硬件资源的使用作深入介绍。2.1 TD-PIT+的软件环境及使用TD-PIT+系统的工具软件主要包括微机原理与接口技术实验工具软件TD-PIT和调试工具软件Tddebug。其中，工具软件 TD-PIT支持实模式及保护模式下的微机原理实验，也支 持基本I/O接口技术和高级I/O接口技术实验；调试工具软件Tddebug支持实模式实验程序 的编辑、编译、连接及调试功能，通过它用户可全面窥探80x86微处理器的运行机制

9、。2.1.1 TD-PIT 工具软件的使用1.启动TD-PIT工具软件在PC主机的桌面上有个TD-PIT的图标，点击该图标就可启动这个工具软件,T文15 1 mam. *u口 理摆图2-1 PIT 启动窗口图工具软件启动后的窗口如图2-1所示。TD-PIT工具软件提供了“文件”、“查看”、“语言选择”、“WINDOW应用实验”、和“帮助”菜单。TD-PIT工具软件支持 C语言和汇编语言两种语言来编程。用户在编程前需通过“语言 选择”菜单里的选项事先确定所用语言，如图2-2所示。编程语言被确定后系统会显示出如图2-3所示编程操作窗口。程序设计可在该窗口下进行。图2-2语言选择菜单图回冈E3宜1利

10、E)蹄IE)亜看加ilESKUD H阖卄inu】口已罕弓匚tmicirh卿:WHdc蛙应用略怔园口（理丹肋（期 iS（O世:潜 HiSOU:En适廿脏】void delay (mt日;i：|/* #u*rino ioydirdfiDe PORT限据杳芒OkCQQO下列荷号值IIDY0 + 0xQ2vriid ituain()ontp(P0RT.0K06); delay(100);OUtp(POPT.OxClD):vigid delay (lot time)Xfit i:long j;for( i -0j.K-t ima: i 丰丰)for (j-0;j-0x4DOOOQ;j+*)羽 1TD P

11、IT jbio-cj图2-3编程操作窗口图2.编程的基本操作编程操作窗口包含两个工作区，即位于窗口上半部分的编辑区和位于窗口底部的调试信息栏区。在编辑区中用户可以对程序进行编辑和修改。相关的操作与WOR软件的编辑操作方法相同。对于初次创建程序的用户需使用“文件”菜单中的“新建”项，将新建程序文件创建在 TD-PIT系统默认的当前文件夹中，如C:TangDuPitPC。当用户处于编辑程序操作时软件窗口上会自动添加一个“编译”菜单（见图 2-3 ）。在完成对程序的编辑处理后，还要对程序进行“编译”，“链接”的操作。如果源程序中有错误，在编译程序时系统会在调试区中提 示错误，必须将所有错误更正完毕才

12、能进行“链接”的操作。当用户完成了程序的编辑、编译、链接操作后，再点击“编译”菜单的“运行”项，即可观察当前程序执行后的效果。如果此时系统出现短暂黑屏现象，属正常情况。因为，TD-PIT系统工具软件是在保护模式下运行的，当用户运行的是实模式程序时，系统会将PC机从保护模式状态转换到实模式状态，才会出现短暂的黑屏。3. TD-PIT其它功能介绍Windows应用实验菜单项S255输入输出 雜盘扫描及显示 龙位存储器读写FIA5H存储器读冨 8259中斷应用16利串口逋讯 信号发生器设计 温度闭环揑制图2-4 Windows应用实验菜单项图验例程的快捷方式，其中：8255输入输出键盘扫描及显示32

13、位存储器读写FLASH存储器读写8259中断应用16550串口通讯信号发生器设计 温度闭环控制图2-4给出了 Windows应用实验菜单项的基本功能，菜单提供了运行 Windows应用实I/O操作设计实验（1） 8255基本输入输出I/O操作设计实验（2）键盘扫描及显示存储器操作设计实验（1） 32位存储器读写 存储器操作设计实验（2） FLASH存储器读写中断处理设计实验（1） 8259中断应用 中断处理设计实验（2） 16550串口通讯综合应用设计实验（1）信号发生器设计 综合应用设计实验（2）温度闭环控制这些实验均为硬件实验，运行每个实验之前确认实验系统是否已经连接正常，相应实验的实验线

14、路是否已经连接完毕，并将实验平台电源打开。 这些硬件实验的设备驱动程序系统已提供。编译工具栏图2-5 编译工具栏图图2-5给出了快捷编译工具栏的六个命令钮的图标，自左而右它们分别是“编译”钮、“连接”钮、“运行”钮、“调试”钮、“查看端口资源”钮和“进入DOS环境”钮，这些按钮的功能分别是： .编译编译当前活动文档中的源程序，在源文件目录下生成目标文件。 如果有错误或警告生成，则在输出区显示错误或警告信息，双击错误或警告信息， 可定位到有错误或警告的行，修改有错误或警告的行后应重新“编译”。如果编译没有错误生成 （即使有警告生成） 使能“链接”菜单项和工具栏中的“链接”按钮，以便进行链接。编译

15、时自动保存源文件中所做的修改。 链接链接编译生成的目标文件，在源文件目录下生成可执行文件。如果有错误或警告生成， 则在输出区显示错误或警告信息，查看错误或警告信息修改源程序，修改后应重新“编译”和“链接”。如果链接没有错误生成（即使有警告生成），使能“加载”菜单项和工具栏中的“加载”按钮，以便进行加载。 运行执行当前连接成功的可执行程序。当前激活的程序编译连接成功或者该程序已经编译 过，可执行程序已经存在，这时就可运行该程序。如果该程序没有连接成功，或者没有被连接过，可执行程序不存在，则不可以执行“运行”。所有实验例程均设计为按任意键退出运 行状态。 调试打开调试环境进行当前程序的调试。每次打

16、开或者新建一个新的程序，都必须先进行编译连接，然后才可以执行改操作，进入调试环境。调试完毕后按“Alt + X ”键退出调试环境。 .查看端口资源此按钮功能可用来查看实验系统被分配的端口资源，在系统总线上共有4个I/O片选IOYOI0Y3,每个I/O空间所对应的地址范围在弹出的窗口中给出。如图2-6所示。void delay (ltii time):/* grille IOYO 冷联“讣柑粗釦PORT同|审凸EDQscannIOYO +outp(P0RT.0K06); di&Lay( 100);OUtp(POHT.OxClD):void delay(lot time) lfit i ： lon

17、g j;or( i -OiK-t ima: i 丰丰)for (j-D;j 元號3T单元號55单元酒4单元蜚琴换基本松/输岀 单元电子炭声 单元莎闽单元转换单元点阵LED 单元16550单元FLXSK RDM 单元单次脉冲单元扩展单元龍盘及数码管 显示单元开关圧LED显示单元LCD 接 口面包板图2-10 TD-PIT+实验平台结构图2.2.1系统总线单元电路系统通过PC主机中的PCI总线扩展卡及对应逻辑电路，将系统总线信号转换成仿真ISA总线信号，为用户提供实验所需的系统总线信号。该系统总线信号说明如表2-2所示。表2-2系统总线信号说明信号名称信号含义XD0- XD3132位数据总线信号X

18、A2-XA2322位地址总线信号XMER XMEWV XIOR XIOW存储器读写信号、I/O读写信号IOYO、IOY1、IOY2、IOY3I/O空间段片选信号MY0 MY1 MY2 MY3存储器空间段片选信号BE0 BE1、BE2、BE332位数据字节使能信号HOLD HLDA总线请求与总线应答信号M/IO存储器/输入输出总线周期指示信号，IO周期时信号为低电平INTR中断请求信号（上升沿有效）CLK系统时钟信号-1.041667MHzPCLK扩展时钟信号-1.8432MHzRST RST#系统复位信号实验系统向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、256字节的

19、I/O地址空间和一个中断请求信号线。该中断请求信号将映射到PC机内15个中断请求信号线中的某一个。需要指出的是 PC机分配给用户的 I/O 口的实际地址值应该是I/O片选空间段IOY0 IOY3的起始地址值与译码单元偏移量地址值之和。其中，IOYO IOY3的起始地址值由TD-PIT工具软件的查看端口资源快捷工具获得，如图2-6所示。2.2.2 实验单元电路TD-PIT+实验平台配备了许多实验电路单元。这些电路单元为用户做微机接口实验提供了所需的基本电子器件。用户可根据实验需要使用其中一个或几个电路单元中的器件连接成 实验所需的实验电路。下面给出了实验平台上的常用电路单元的电路原理图和元件引脚

20、图。A0A1龊A3A4A5A6AT I z I z I z I ZE0E1E2E3E4E5E6町破Al*2yA4A5託A7GmOIRIr74LS374A0A1A2A3MA5SSA7图2-11基本输入输出单元（A组）电路原理图AY0Y0Y1IIY2Y2T4LS13SY313Y4Y4G2A G2A15T5G2B Y6Y6QI G1YTY7图2-12地址译码单元电路原理图图2-13电子发声单元电路原理图BCDEF0DPXIX2X3X4SHL图2-14键盘及数码显示单元电路原理图1-4023933SA37536打7JJ34牛/void delay(int time); #define IOY0 0xc

21、800 / #define port IOY0+0x04 void mai n()int i;outp(port,0x06); / delay(100);outp(port,0x00); /包含outp（）函数定义的头文件通过PIT的端口资源工具查得的片选起始地址值显示 1的输出数据清除显示void delay(i nt time)int i;long j;for(i=0;i=time;+i)for(j=0;jv=0x400000;j+) return;.*汇编源程序根据CHEC配置信息修改下列符号值*IOY0 EQU 9C00H;片选IOY0对应的端口始地址.*MYIO EQU IOY0+0

22、0H*4基本输入输出单元74LS374端口地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUPSTACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX,MYIO MOV AL,06HOUT DX,AL;CALL DALIYQUIT: MOV AX,4C00H INT 21H输出显示 1的数据返回到DOSDALLY PROCD0: MOV CX,200HD1: MOV AX,0FFFFHD2: DEC AXJNZ D2LOOP D1DEC DLJNZ D0RET延时子程序CODE ENDSEND START;Led.asm;LED显示实验

23、* J*根据CHECK配置信息修改下列符号值IOYOEQU 9C00H;片选IOYO对应的端口始地址I0Y1EQU 9C40H;片选IOY1对应的端口始地址.*MYIO_AEQU IOY0+00H*4 ;基本输入输出单元 A组端口地址MYIO_BEQU IOY1+00H*4 ;基本输入输出单元 B组端口地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUPSTACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE操作LED行显示START: MOV DX,MYIO_B MOV AL,00H OUT DX,ALMOV DX,MYIO_A MOV BL,01H MOV C

24、X,8LOOP1: MOV AL,BL OUT DX,AL ROL BL,1 CALL DALLY LOOP LOOP1MOV DX,MYIO_AMOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV DX,MYIO_BMOV BL,0FEH操作LED列显示MOV CX,8LOOP2: MOV AL,BLOUT DX,ALROL BL,1CALL DALLYLOOP LOOP2MOV AH,1；判断是否有按键按下INT 16HJZ START；无按键则跳回继续循环，有则退出MOV DX,MYIO_AMOV AL,00HOUT DX,ALQUIT: MOV AX,4C00H;返回到 DOSINT 21H

25、DALLY PROC NEAR;软件延时子程序PUSH CXPUSH AXMOV CX,3FFHD1: MOV AX,0FFFFHD2: DEC AXJNZ D2LOOP D1POP AXPOP CXRETDALLY ENDPCODE ENDSEND START5. 实验步骤(1) 确认实验系统与PC机的连线已接通。(2) 连接实验电路(见图8)。(3) 运用PIT端口资源工具(CHECI程序)，查看I/O片选端口始地址。(4) 编程并编译、链接。(5) 运行程序，观察LED显示是否正确。第八章电子发声系统设计实验五 电子发声系统设计1. 实验目的(1).掌握8254接口电路的连接方法，懂得分频数据对发生频率的影响。(2).掌握应用汇编语言控制8254使扬声器发声的程序设计的方法步骤。2. 实验设备PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。3. 实验内容连接电子发声电路，根据实验提供的音乐频率表和时间表，编程控制8254,使其输出并驱动扬声器发出相应的乐曲。编程演奏友谊地久天长。4. 实验说明一个音符对应一个频率，音符与频率的对照关系见表 3。将一段