微机原理试验指导书

1、微机原理实验指导书（版本0.1）余有灵副教授控制科学与工程系2007年12月11日说明本实验指导书是依据西安唐都科教仪器公司的产品手册编制，在实验中心相关领导和实验工作人员的帮助下完成的，在此表示感谢。本次实验包括两个实验系统。任意完成其中一个即可。但严重建议都完成两个实验。实验5-18254定时/计数器应用实验1 .实验目的(1)掌握8254的工作方式及应用编程。(2)掌握8254的典型应用电路接法。2 .实验设备PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。3 .实验内容(1)计数应用实验。编写程序，应用8254的计数功能，用开关模拟计数，使每当按动KK1-五次后，产生一次计数中断，并在屏幕上

2、显示一个字符5(2)定时应用实验。编写程序，应用8254的定时功能，实现一个秒表计时并在屏幕上显示。4 .实验原理8254是Intel公司生产的可编程间隔定时器。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

3、信号。计数初值公式为n=fCLKiXOUTi、其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。图5-1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：(1)方式0:计数到0结束输出正跃变信号方式。(2)方式1:硬件可重触发单稳方式。(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。j数据总搐獴冲寿控制R.'W,小，HL离-CLKOGATESWTDtCLKt-GAT£1-OUT)CI.K?GATE：OL7T21'.呜7Z5

4、322421520£8254L9LS1716111511,412157噂$时W-工中总O。口DCH口>DDDD(K:TrENTvtcWRRDCS*A1AOCLK2OUT2GATE?CLK1GATEIOVT1图5-18254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5-1所示。读回控制字格式如表5-2所示。当读回控制字的D4位为0时，由该读回控制字D1D2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5-3所示。表5-1

5、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。一计数器001计数器110一计数器211一读出控制字标志00锚存计数值01一读，写低8位19一读与高*位口一先读，写低X位再读，写高8位0。一方式0001一方式101。一方式2。11一方式3100一方式4101一方式50二进制数1一十进制数表5-28254读出控制字格式D7D6D弓D4D3D2T)D0110-镯存计数值。一锁存状态信息计数器选择（同方式控制字）0表5-38254状态字格式D7OUT引脚现行状态1一高电平。一低电平D6计数初值是否装入1-无牧计数。一计数有效D5D4D.iD2

6、DID0计数器方式（同方式控制字）5 .实验说明及步骤（1）定时应用实验编写程序，将8254的计数器2设置为方式3,用1.8432MHz作为CLK2时钟，计数值为64H,OUT2输出为18.432KHz的时钟。将OUT2连接到计数器0的CLKQ设置计数器0也工作在方式3,计数值为18432,相当于18432分频，则在OUT0得到1Hz的输出。参考程序流程如图5-2所示。隙x:owXASXA2706?D4XJOB,IOYQX33XD1765442101oRD5DDDDDDDDAAURICGATHCIKOIF8254单兀CT_KDOLTTOl.S432UlzB+辟海DO小灯图5-28254定时应用

7、实验接线图实验步骤如下。a）确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上b）首先运行CHECKS序，查看I/O空间始地址。c）利用查出的地址编写程序，然后编译链接。d）参考图5-2所示连接实验线路。e）运行程序，看数据灯显示是否正确。8254定时应用实验代码输出1Hz;*根据查看端口资源修改下歹U符号值*IOY0EQU9C00H.*MY8254_COUNT0EQUMY8254_COUNT1EQUMY8254_COUNT2EQUMY8254_MODEEQUIOY0+00H*4;8254计数器0端口地址IOY0+01H*4;8254计数器1端口地址IOY0+02H*4;8254计数器2端口地

8、址IOY0+03H*4;8254控制寄存器端口地址STACK1SEGMENTSTACKDW256DUPSTACK1ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:MOVDX,MY8254_MODEMOVAL,0B6H;初始化8254工作方式;计数器2,方式3MOVDX,MY8254_COUNT2MOVAL,64HOUTDX,ALMOVAL,00HOUTDX,ALMOVDX,MY8254_MODEMOVAL,36HOUTDX,ALMOVDX,MY8254_COUNT0MOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,48HOUTDX,AL;装入计数初值;100分频;初始化8254

9、工作方式;计数器0,方式3;装入计数初值;18432分频OUTDX,AL;结束程序退出QUIT:MOVAX,4C00HINT21HCODEENDSENDSTART(2)计数应用实验编写程序，将8254的计数器0设置为方式3,计数值为十进制5,用微动开关KK1作为CLK0时钟，OUT0连接INTR每当KK1按动5次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“5：'参考程序流程如图5-3所示。单元中GATE0B经连接了一个上拉电阻，所以GATE怀用连接。美中断It?jtfi1tPCI_INTCSR料秧INIR中航矢量、打开屏敲出设置8254I作方式并装入il数初值斤中断恢复PCIINTCERINTR

10、中歌量和中断屏蔽字开卬淅_U=；DOS.丁I存g）中断处理程序图5-38254计数应用实验参考程序流程图实验步骤如下。a）确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上。b）首先运行CHECKS序，查看I/O空间始地址。c）利用查出的地址编写程序，然后编译链接。d）参考图5-4所示连接实验线路。e）运行程序，按动KK1微动开关，观察是否5次后屏幕显示字符5”f）可以改变计数初值，从而实现不同要求的计数。34卜旗娓XA1XD7TDTTUTxdmoD7D6D5D4D3D21DQCLKO<x>KK1+A1AGS254单兀单次咏；I单元XIOWXIOR10Y。小二R.*;INTR_IV

11、ADDINTR_OCW1INTR_OCW2INTR_IMPCI_INTCSRIOY0根据CHEC博已置信息修改下歹U符号值*EQUEQUEQUEQUEQUEQU01CCH0A1H0A0H0F7H9438H9C00H;INTR对应的中断矢量地址;INTR对应PC机内部8259的OCW1地址;INTR对应PC机内部8259的OCW2地址;INTR对应的中断屏蔽字;PCI卡中断控制寄存器地址WRRDCSouro图5-48254计数应用实验参考接线图8254计数应用实验代码*MY8254_COUNT0EQUMY8254_COUNT1EQUMY8254_COUNT2EQUMY8254_MODEEQUIO

12、Y0+00H*4;8254计数器0端口地址IOY0+01H*4;8254计数器1端口地址IOY0+02H*4;8254计数器2端口地址IOY0+03H*4;8254控制寄存器端口地址STACK1SEGMENTSTACKDW256DUPSTACK1ENDSDATASEGMENTCS_BAKDW?;保存INTR原中断处理程序入口段地址的变量IP_BAKDW?;保存INTR原中断处理程序入口偏移地址的变量IM_BAKDB?;保存INTR原中断屏蔽字的变量STR1DB'COUNT:$'显示的字符串DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART

13、:MOVAX,DATAMOVDS,AXCLIMOVDX,PCI_INTCSRSUBDX,19HINAL,DX;初始化PCI卡中断控制寄存器;向PCI_INTCS中写入003F1F00HMOVDX,PCI_INTCSRMOVAX,1F00HOUTDX,AXADDDX,2MOVAX,003FHOUTDX,AXMOVAX,0000H潜换INTR的中断矢量MOVES,AXMOVDI,INTR_IVADDMOVAX,ES:DIMOVIP_BAK,AX;保存INTR原中断处理程序入口偏移地址MOVAX,OFFSETMYISRMOVES:DI,AX；设置当前中断处理程序入口偏移地址ADDDI,2MOVAX,

14、ES:DIMOVCS_BAK,AX;保存INTR原中断处理程序入口段地址MOVAX,SEGMYISRMOVES:DI,AX;设置当前中断处理程序入口段地址MOVDX,INTR_OCW1;设置中断屏蔽寄存器，打开INTR的屏蔽位INAL,DXMOVIM_BAK,AL保存INTR原中断屏蔽字ANDAL,INTR_IMOUTDX,ALSTIMOVDX,OFFSETSTR1;显示字符串MOVAH,9INT21HMOVDX,MY8254_MODE;初始化8254工作方式MOVAL,10H；计数器0,方式0OUTDX,ALMOVDX,MY8254_COUNT0MOVAL,4OUTDX,ALWAIT1:MO

15、VAH,1INT16HJZWAIT1;装入计数初值;判断是否有按键按下;无按键则跳回继续等待，有则退出QUIT:CLIMOVDX,PCI_INTCSRMOVAX,0000HOUTDX,AXMOVAX,0000HMOVES,AXMOVDI,INTR_IVADDMOVAX,IP_BAKMOVES:DI,AXADDDI,2MOVAX,CS_BAKMOVES:DI,AXMOVDX,INTR_OCW1MOVAL,IM_BAKOUTDX,ALSTI;恢复PCI卡中断控制寄存器;恢复INTR原中断矢量;恢复INTR原中断处理程序入口偏移地址;恢复INTR原中断处理程序入口段地址;恢复INTR原中断屏蔽寄存器

16、的屏蔽字MOVAX,4C00H;返回至UDOSINT21HMYISRPROCNEAR;中断处理程序MYISRMOVAL,35HMOVAH,0EHINT10HMOVAL,20HINT10HMOVDX,MY8254_COUNT0;重装计数初值MOVAL,4OUTDX,ALOVER:MOVDX,PCI_INTCSR;清PCI卡中断控制寄存器标志位SUBDX,19HINAL,DXMOVDX,PCI_INTCSRADDDX,2MOVAX,003FHOUTDX,AXMOVDX,INTR_OCW2;向PC机内部8259发送中断结束命令MOVAL,20HOUTDX,ALMOVAL,20HOUT20H,ALIR

17、ETMYISRENDPCODEENDSENDSTART实验5-28259中断控制器应用实验1 .实验目的(1)学习中断控制器8259的工作原理。(2)掌握可编程控制器8259的应用编程方法。2 .实验设备PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。3 .实验内容(1)利用PC机给实验系统分配的中断线，设计一个单中断应用。使用单次脉冲模拟中断产生。编写中断处理程序，在显示器屏幕上显示一个字符。(2)利用实验平台上8259控制器对扩展系统总线上的中断线INTR进行扩展。编写程序对8259控制器的IR0和IR1中断请求进行处理。4 .实验原理(1) 8259控制器的介绍中断控制器8259A是Intel

18、公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。同时，在不需增加其他电路的情况下，通过多片8259A的级连，能构成多达64级的矢量中断系统。它的管理功能包括：a)记录各级中断源请求；b)判别优先级，确定是否响应和响应哪一级中断；c)响应中断时，向CPU传送中断类型号。8259A的内部结构和引脚如图5-5所示。8259A的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。8259A的编程就是根据应用需要将初始

19、化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。ICW1-ICW4各命令字格式如图5-6所示，OCW1-OCW3各命令字格式如图5-7所示，其中OCW1用于设置中断屏蔽操作字，OCW2用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259内部寄存器的读出命令。“底胃汴器比比舞CASQCAS1-*-*-CAS2*-S?EN数据怠找暧冲器KWlx先分物优幽析I234-s.&l«.rrnlrrrrrLrLrxTxrLrLrLEEi新端化KW：，命令寄1匚wmICW

20、+/c内小忠A二盯r.3日-吧Locwi1掠作给OCTV2/'音(j.br：-.仅wa1WRRD才D7D&口5D4D3mD1DOCASOCAS1GND图5-58259内部结构和引脚图AOED7TD5D4DJD2D1LSIA3I5088088不住用I；j;_ji-i.DO=Ijm=Q-Dl=l：DH)：DAt：图5-6(a)ICW1格式VCCAO"INTAIR71即5-IRIR4WER2-IR1IR0INT&PEXCAS：不需要ICW4.卉;If4学片银联旧片住目由昌转笈电部发图5-6ICW2格式AOHAOHD7D6口5D4口3D2DIDOS7S6|S4S3S2

21、SI|SOD7D6D5D4D3D2DI主片DOI1D2ID1IDO从片不可用图5-6(c)ICW3格式A0ruD70D6nD5"5"EMD3D2$FNMM，DIDOAFcJ|i闲图5-6(d)ICW4格式AOM7M6M5M4M31MlMO|0CW1D7D6D5D4D3D2D1DORSLEOI|1oI01L二LILO口OCW2D"D6DfD4D3D;DIDO知四小".R力配做优k权00L一般EOI中就绪束命令OH特殊EO1101r循春优先机的一庭51tl动循环100在门前EOI卜电循环优先校000在自动EOI卜复位御坏优范权111110设首优先权相林循环G

22、LQ无效D6D5DID3A00A0D2DIESMMSMMOX：肥效10：复位带珠屏蔽11:设置特殊沙蔽RISOCW30：f；森旬ox：心效b允许查询ioiurytiRKlh即彩R图5-7OCW命令字格式(2) 8259寄存器及命令的控制访问在硬件系统中，8259仅占用两个外设接口地址，在片选有效的情况下,利用A0来寻址不同的寄存器和命令字。对寄存器和命令的访问控制如表5-4所示。表5-48259寄存器及命令的控制访问AOD4IB该信号写信号片施操作U010读出也用RR的内容1010读出IMR的内容00010号OCW2O0110O写入OCW501X100写ICW1XX1Q0可人OCWI,KW2t

23、ICW3,ICW4(3) PC微机系统中的8259在80x86系列PC微机系统中，系统中包含了两片8259A中断控制器，经级连可以管理15级硬件中断，但其中部分中断号已经被系统硬件占用，具体使用情况如表5-5示。两片8259A的端口地址为：主片8259使用020H和021H两个端口；从片使用0A0H和0A1H两个端口。系统初始化两片8259的中断请求信号均采用上升沿触发，采用全嵌套方式，优先级的排列次序为0级最高，依次为1级、8级15级，然后是3级7级。在扩展系统总线上的INTR对应的中断线就是PC机保留中断其中的一个。对INTR中断的初始化PC机已经完成，在使用时主要是将其中断屏蔽打开，修改

24、中断向量。表5-5PC微机系统中的硬件中断中断号功能中断向童号中断向量地址主8259IRQO日时钟,计数器0O8HCO2OH0023H主M59IRQ1键盘09H0O24H0027H±8259IRQ2接从片82590AH002SH-002BH主8259IRQ3串行口20BH002CH002FH主8259IRQ4申行口10CH0030H-0033H主82行IRQ5并行口二ODH0034H0037H主8259IRQ6软盘0EH。期HM3BH主8259IRQ7井行口1OFH003cH-003FH从8259IRQ8实时钟7OHC1C0H-01C3H从8259HIQ9保留71H01C4H-01C

25、7H从S259IRQ1O保新72H01C8H-01CBH从8259IXQ1L保留73HC1CCH-01CFH从8259IRQ12保普74HC1D0H-O1D3H从8259IRQ皑切处理器中断75H01D4H-01D7HA8259IRQ14硬盘控制独76HOIDSHOIDBH从8259IR.Q1S保留77H01DCH-01DFH5 .实验说明及步骤(1)中断查询方式应用实验8259支持查询方式检测中断请求，具体过程为：设置8259OCW3中的P位为1即可执行查询命令，8259将下一个I/O读命令视作一次中断响应。如果有中断请求，则置ISR中的相应位并读优先级。从OCW3写操作到I/O读操作期间禁

26、止中断，读出字节的最高位为1表示有中断，最低3位(D0-D2)为最高优先级中断请求源的编码。查询字格式如图5-8所示。D7MD5D4D3D2DII-口W1W00；无中断请求请求中断中1；有中断请求优先领最高的中断源端屿图5-88259OCW筵询字格式本实验要求使用这种方法编写程序处理实验单元8259IR0和IR1请求的中断，IR0请求在屏幕上显示字符“0”，IR0请求则在屏幕上显示字符“1”以示中断到来。IR0和IR1分别用一个单次脉冲的上升沿模拟中断产生。参考流程如图5-9所示，参考实验接线图如图5-10所示。图5-9实验参考流程图*XD了,、,、:XDEXKXD4(XXDY_XD_XD,_

27、KD._X1OWxid；广口工.1.八*IRO/82598单元IR1WRRDCSAO单KK1+次脉KK2+单元图5-10参考实验接线图实验步骤如下：a）确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上。b）运行Tdpit集成操作软件，查看系统资源分配情况，记录与所用片选信号对应的I/O端口始地址c）参考实验流程图编写程序，注意使用正确的端口地址，然后编译链接。d）参考实验接线图连接实验线路。e）运行程序，按动KK1卡KK1歧键，观察中断响应是否正常。8259中断查询方式应用实验代码;*根据查看端口资源修改下列符号值*IOY0EQU9C00H;片选IOY0对应的端口始地址*MY8259_ICW1EQUMY8259_ICW2EQUMY8259_ICW3EQUMY8259_ICW4EQUMY8259_OCW1EQUMY8259_OCW2EQUMY8259_OCW3EQUIOY0+00H;实验系统中IOY0+04H;实验系统中IOY0+04H;实验系统中IOY0+