微机原理实验指导书

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 5-1 8254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

2、一次计数中断，并在屏幕上显示一个字符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Intel8253 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（）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、其中 fCLKi是输入时

3、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。图 5-1 8254 的内部接口和引脚表 5-1 8254 的方式控制字格式实验步骤如下。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列符号值*IOY

4、0EQU 9C00HMY8254_MODEEQU IOY0+03H*4 ;8254 控制寄存器端口地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX,MY8254_MODEMOV AL,0B6H;初始化 8254 工作方式;计数器 ，方式3OUT DX,ALMOV DX,MY8254_COUNT2MOV AL,64H;装入计数初值;100 分频OUT DX,ALMOV AL,00HOUT DX,ALMOV DX,MY8254_MODEMOV AL,36H;初始化8254 工作

5、方式;计数器0，方式3OUT DX,ALMOV DX,MY8254_COUNT0MOV AL,00H装入计数初值;18432 分频OUT DX,ALMOV AL,48HOUT DX,ALQUIT: MOV AX,4C00HINT 21H;结束程序退出CODE ENDSEND START(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GATE0已经连接了一个上拉电阻，所以GATE0不用连接。图 5-

6、3 8254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CHECK程序，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) KK1- 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。MY8254_MODEEQU IOY0+03H*4 ;8254 控制寄存器端口地址DATA SEGMENTSTR1DB COUNT: $ ;显示的字符串DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATASTART: MOV AX,

7、DATAMOV DS, AXCLIMOV DX, PCI_INTCSRSUB DX, 19HIN AL, DXMOV DX,PCI_INTCSRMOV AX,1F00HOUT DX, AX初始化 PCI 卡中断控制寄存器;向 PCI_INTCSR 中写入003F1F00HADD DX, 2MOV AX, 003FHOUT DX, AXMOV AX,0000H;替换 INTR 的中断矢量MOV ES, AXMOV DI, INTR_IVADDMOV AX, ES:DIMOV IP_BAK,AXMOV AX, OFFSET MYISRMOV ES:DI,AX;保存INTR 原中断处理程序入口偏移地

8、址;设置当前中断处理程序入口偏移地址ADD DI,2MOV AX, ES:DIMOV CS_BAK,AXMOV AX, SEG MYISRMOV ES:DI,AX;保存INTR 原中断处理程序入口段地址;设置当前中断处理程序入口段地址MOV DX, INTR_OCW1 ;设置中断屏蔽寄存器，打开INTR 的屏蔽位IN AL, DXMOV IM_BAK, ALAND AL, INTR_IMOUT DX, AL;保存INTR 原中断屏蔽字;显示字符串STIMOV DX,OFFSET STR1MOV AH,9INT 21HMOV DX,MY8254_MODEMOV AL,10H;初始化 8254 工

9、作方式;计数器 ，方式 0OUT DX,ALMOV DX,MY8254_COUNT0MOV AL, 4;装入计数初值OUT DX, ALWAIT1: MOV AH,1;判断是否有按键按下INT 16HJZ WAIT1;QUIT: CLIMOV DX,PCI_INTCSRMOV AX, 0000HOUT DX, AX;恢复 PCI 卡中断控制寄存器MOV AX, 0000HMOV ES, AX;恢复INTR 原中断矢量MOV DI, INTR_IVADDMOV AX, IP_BAKMOV ES:DI,AXADD DI, 2MOV AX, CS_BAKMOV ES:DI,AX;恢复INTR 原中断

10、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 原中断屏蔽寄存器的屏蔽字MOV DX,INTR_OCW1MOV AL, IM_BAKOUT DX, ALSTIMOV AX,4C00HINT 21H;返回到 DOSMYISR PROC NEAR;中断处理程序 MYISRMOV AL, 35HMOV AH, 0EHINT 10HMOV AL, 20HINT 10HMOV DX,MY8254_COUNT0MOV AL, 4;重装计数初值OUT DX, ALOVER: MOV DX,PCI_INTCSRSUB DX, 19H;清 PCI 卡中断控制寄存器标志位IN AL,

11、 DXMOV DX, PCI_INTCSRADD DX, 2MOV AX, 003FHOUT DX, AXMOV DX,I NTR_OCW2 ;向 PC 机内部 8259 发送中断结束命令MOV AL, 20HOUT DX, ALMOV AL, 20HOUT 20H, ALIRETMYISR ENDPCODE ENDSEND START实验 5-2 8259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

12、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 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

13、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 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，OCW

14、3 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。图 5-6（a） ICW1格式图 5-6（） ICW2 格式图 5-6（） ICW3 格式图 5-6 （）ICW4 格式图 5-7 OCW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 5-4 8259寄存器及命令的控制访问(3) PC微机系统中的 8259在 80 x86系列 PC8259A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 8259A

15、 8259使用020H和021H 0A0H和0A1H8259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 37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表 5-5 PC 微机系统中的硬件中断5 实验说明及步骤(1) 中断查询方式应用实验本实验要求使用这种方法编写程序处理实验单元8259 IR0 和 IR1 请求的中断，IR0 IR0 1”以示中断到来。IR0 和 IR1 图 5-10 参考实验接线图实验步骤如下：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

16、链接。d) 参考实验接线图连接实验线路。e) 运行程序，按动、KK1+按键，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*IOY0EQU 9C00H;片选IOY0对应的端口始地址;* *MY8259_ICW1 EQU IOY0+00H ;实验系统中8259 的ICW1 端口地址MY8259_ICW2 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259 的ICW2 端口地址MY8259_ICW3 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259 的ICW3 端口地址MY8259_ICW4 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259 的ICW4 端口地

17、址MY8259_OCW1 EQU IOY0+04H ;实验系统中8259的OCW1端口地址MY8259_OCW2 EQU IOY0+00H ;实验系统中8259的OCW2端口地址MY8259_OCW3 EQU IOY0+00H ;实验系统中8259的OCW3端口地址STACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX,MY8259_ICW1MOV AL,13H;初始化实验系统中 8259的 ICW1;边沿触发、单片、需要ICW4OUT DX, ALMOV DX,MY8259_ICW

18、2 ;初始化实验系统中 8259 的 ICW2MOV AL, 08HOUT DX, ALMOV DX,MY8259_ICW4MOV AL, 01H初始化实验系统中8259 的 ICW4非自动结束 EOIOUT DX, ALMOV DX,MY8259_OCW1 ;初始化实验系统中8259 的 OCW1MOV AL, 0FCHOUT DX, AL;打开 IR0 和 IR1 的屏蔽位QUERY: MOV AH,1;判断是否有按键按下;有按键则退出INT 16HJNZ QUITMOV DX,MY8259_OCW3MOV AL, 0CHOUT DX, AL;向 8259 的 OCW3发送查询命令IN AL, DX;读出查询字TEST AL, 80HJZ QUERY;判断中断是否已响应;没有响应则继续查询AND AL, 03HCMP AL, 00HJE IR0ISR;若为 IR0 请求，跳到IR0 处理程序;若为 IR1 请求，跳