微机原理实验书Word文档下载推荐.docx

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实验十五DMA传送………………………………………………………………36

实验十六集成电路测试…………………………………………………………38

实验十七电子琴…………………………………………………………………40

实验十八8250串行通讯…………………………………………………………42

实验十九步进电机控制…………………………………………………………44

实验二十小直流电机转速控制…………………………………………………46

实验二十一8279键盘显示控制……………………………………………………48

实验二十二存储器读写实验………………………………………………………52

附录

一、概述

八十年代以来，国内大中专院校很多专业都相继开设了“微机原理及应用”方面的课程，讲授内容主要是8位机（Z80）,实验设备多采用TP801单板机，随着计算机技术的发展，讲述内容开始逐步转向16位或32位的PC系列微机，实验设备亦需更新。

“TPC-H通用微机接口实验系统”是我厂在“TPC-1型十六位微机实验培训系统”的基础上，综合了各学校讲课及实验讲师的意见之后推出的微机硬件实验教学设备的新产品。

该仪器增加了实验系统的开放能力和灵活性。

它不仅是一些典型的微机接口实验更方便，而且对一些计算机硬件要求较高的专业提供了锻炼学生动手能力，发挥创造才能的平台。

该系统主要特点如下：

★实验电路连接采用了国家专利、获奖产品“自锁紧”插座及导线，消除了连线接触不良的现象。

★电路设计中增加了多项保护措施，可有效的避免由于学生实验时错接、错编程损坏主机或接口集成电路的现象。

★接口实验增加了实用性、趣味性的项目，附加了使用C语言进行实验的参考程序。

★实验台上增加了逻辑笔、通用IC插座等电路。

可作为数字电路实验仪器使用，也可以用于学生毕业设计、实验数据的采集及科研开发。

该仪器于95年11月23日通过国家教委鉴定，鉴定意见认为：

该仪器设计方案合理，通用性强，实验方案新颖，实用性强，采用了“自锁性”插座，消除了连线接触不良现象，附加了电路保护措施，提供C语言进行接口实验的参考程序。

该仪器技术水平处于国内先进水平，是一套值得推广的实验装置。

仪器硬件包括接口卡、实验台（箱）两部分组成，两者之间通过34线扁平电缆相连。

接口卡可以插入PC系列微机中任意一个扩展插槽，它的主要功能是将与实验有关的总线信号驾驭驱动后引到实验台上，同时引出信号还有与“中断”和“DMA”实验操作有关的信号及+5V、+12V、-12V电源。

另外，卡上设有一个跳线开关（JP）用于选择IRQ2、IRQ3、IRQ4、IRQ7中的一个作为中断请求信号。

实验台上设有I/O地址译码电路、总线插孔、接口实验常用集成电路、外围电路及通用IC插座等部分组成。

外围电路包括逻辑电平开关电路、LED显示电路、时钟电路、单脉冲电路、逻辑笔、复位电路、七段数码管显示电路、基本门电路、继电器及步进电机、小直流电机的驱动电路。

使用说明书中介绍了21个微机接口实验。

覆盖了大中专院校微机接口实验教学大纲中的内容。

教师可以根据课时计划安排选作，也可以在此基础上重新设计新的实验项目。

随机软盘中附有每个实验的汇编语言及C语言的参考程序。

二、安装

1、系统组装：

（1）、硬件：

接口卡一块；

实验台（箱）一个；

50线扁平电缆一根；

自锁紧导线50根；

（2）、软件：

软盘一张。

（3）、资料：

使用说明书一本。

（4）、附件：

话筒一个、测试表笔一只。

（5）、可选附件：

（a）实验盒一个（包括：

步进电机一个；

小直流的电机；

喇叭一个；

指示灯一个；

）。

（b）TCP-H键盘显示控制器实验板一块。

2、安装步骤：

（1）、关上PC机电源，打开微机主机箱。

（2）、检查接口卡上中断请求跳线开关是否已经接好（该卡在出厂时已将4、5短接选IRQ7作为中断申请信号）。

接口卡的结构如图一。

（3）、将PC总线接口卡插在任一扩展槽中。

（4）、用50线扁平电缆线连接接口卡和实验台

图1

三、实验台结构：

（见上页）

1、I/O地址译码电路

如图3所示，这里选用PC机未用的地址空间：

280H～2BFH共分8条译码输出线：

Y0～Y7,其地址分别是280H～287H;

288H～28FH;

290H～297H;

298H～29FH;

2A0H～2A7H;

2A8H～2AFH;

2B0H～2B7H;

2B8H～2BFH.8根译码输出线在实验台上标有“I/O地址”处分别由“自锁紧”插孔引出，供实验选用。

图3

2、总线插孔

采用“自锁紧”插座在标有“总线”区引出数据总线D7～D0；

地址总线A9～A0；

读、写信号；

中断请求信号IRQ;

DMA请求信号DRQ1;

DMA相应信号、

及AEN信号，供学生搭试各种接口实验电路使用。

3、时钟电路

如图4所示，可以输出1MHZ,2MHZ两种信号，供A/D转换器、定时器/计数器、串行接口实验使用。

4、逻辑电平开关电路

如图5所示，实验台右下方设有8个开关K7～K0,开关向上拨到“1”位置时开关断开，输出高电平，向下打到“0”位置时开关接通输出低电平，电路中串接了保护电阻，使接口电路不直接同+5V、GND相连，可有效的防止学生因误操作、误编成损坏集成电路现象。

图4

图5图6

5、LED显示电路

如图6所示，实验台上设有8个发光二极管及相关驱动电路（输入端L7～L0），当输入信号为“1”时发光，为“0”时灭。

6、七段数码管显示电路

如图7所示，实验台上设有两个共阴极七段数码管及驱动电路，段码为同相驱动器，位码为反向驱动器，从段码于位码的驱动器输入端（段码输入端：

a、b、c、d、e、f、g、dp，位码输入端：

s1、s2）输入不同的代码即可显示不同数字或符号。

图7

7、单脉冲电路

如图8所示，采用RS触发器产生，实验者每按一次开关即可以从两个插座上分别输出一个正脉冲及负脉冲，供“中断”、“DMA”、“定时器/计数器”等实验使用。

8、逻辑笔

如图9所示，当输入端Ui接高电平时红灯（D2）亮；

接低电平时绿灯亮。

图8图9

9、继电器及驱动电路

如图10所示，实验台上设有一个+5V直流继电器及相应的驱动电路，当其开关量输入端输入数量“1”时，继电器动作：

常开触点闭合、常闭触点断开。

通过相应的实验使学生了解开关量控制的一般原理。

10、复位电路

如图11所示，能在上电时，或按下复位开关S2后产生一个高的电平的复位信号供8255、8251等接口芯片使用。

图10图11

11、接口集成电路

实验台上有微机原理硬件实验最常用接口电路芯片，包括：

可编程定时器/计数器（8253）、可编程并行接口（8255）、数/模转换器（DAC0832）、模/数转换器（ADC0809），这里芯片与CPU相连的引线除片选信号外都已连好，与外界连接的关键引脚在芯片周围用“自锁紧”插座引出，供学生实验时使用。

在本实验系统中未用到的引脚，如8255的PBO-PB7;

8253的CLK2、GATE2、OUT2;

ADC0809的IN3-IN7都用小源插孔引出，实验时可用单股导线引出。

另数/模转换器附有双极性输出，模/数转换器附有双极性输入插座。

具体电路可见下面各实验说明。

12、跳线开关（JP）

实验台上共有3个跳线开关，其中JP1用于I/O实验与DMA实验选择，1、2短路时实验台用于I/O实验；

2、3短路时用于DMA实验；

JP2、JP3分别用于模/数转换器模拟量输入极性选择，将JP2的1、2短路时IN2（J2）可输入双极性电压（-5V～-5V），2、3短路为单极性（0～+5V）,JP3用于选择IN1的输入极性，方法与JP2相同。

JP1、JP2、JP3在实验台上的位置请参看实验台结构图。

13、+5V电源插针

为了减少主机+5V电源的负担和各主要芯片的安全，在主要接口芯片的左上角都有相应的电源连接插针（标记为+5V），当实验需要该芯片时，用短路块短接插针即可接通+5V电源，对用不到的芯片可将短路块拔掉以确保芯片安全。

14、通用集成电路插座

实验台上设有4个通用数字集成电路插座，其中插座A、C为14P，插座B为16P，插座D可以插入一个24～40脚的集成电路芯片或者2个8～20脚的集成电路芯片。

每个插座引脚附近都有对应的“自锁紧”插孔，部分实验（简单并行接口、DMA、串行通讯、集成电路测试）电路是利用这些插座搭试的。

要求高的学校可以让学生自己搭试更多的实验，以提高学生动手能力。

利用这些插座可以开发新的实验，也可以进行数字电路实验，及学生毕业设计。

自锁紧插座插入导线时，应稍加力并延顺时针方向旋转一下，才能保证接触良好。

拔出时，应先逆时针方向旋转待插头完全松开后，再向上拔出。

15、数字电路实验区

实验台上有一块数字电路实验区；

设有三种基本门电路（与、或、非）及D触发器，供学生在接口实验或数字电路实验时直接使用。

16、接线端子

如图2所示实验台上设有7个接线端子，标号为J1_J2.J1用于外接喇叭。

J2是一个立体声插孔用于外接话筒。

J4为继电器触点，其中1接+5V，2、3为常闭触点，3、4为常开触点，5接地线。

J5用于接步进电机。

J6用于接小直流电机。

J7是一个20芯通用插座，用于外接用户开发的实验板，本系统中8279键盘显示实验板就从此插座引出。

J7各引脚信号安排如下：

191715131197531

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

IRQ

CS

RES

+5V

IOR

IOW

A0

A1

CLK

GND

2018161412108642

17、34线总线插座信号安排

A2

A3

A4

A5

A7

A9

DACK

E245

33312927252321191715131197531

-12

+12

A6

A8

DRQ1

AEN

3432302826242220181614121086

四、接口实验部分

几点约定

1、实验电路介绍中凡不加“利用通用插座”说明的均为实验台上已固定电路。

2、实验电路连线在图中均用虚线表示，实线为已练好电路。

实验一I/O地址译码

一、实验目的

掌握I/O地址译码电路的工作原理。

二、实验原理和内容

实验电路如图11所示，其中74LS74为D触发器，可直接使用实验台上数字电路实验区的D触发器，74LS138为地址译码器。

译码输出端Y0～Y7在实验台上“I/O地址”输出端引出，每个输出端包含8个地址，Y0:

280H～287H,Y1:

288H～28FH,……当CPU执行I/O指令且地址在280H～2BFH范围内，译码器选中，必有一根译码线输出负脉冲。

例如：

执行下面两条指令

MOVDX,2A0H

OUTDX,AL（或INAL,DX）;

Y4输出一个负脉冲

利用这个负脉冲控制L7闪烁发光（亮、灭、亮、灭、。

。

），时间间隔通过软件延时实现。

实验电路中D触发器CLK端输入脉冲时，上升沿使Q端输出高电平L7发光，CD端加低电平L7灭。

图11

实验二简单并行接口

掌握简单并行接口的工作原理及使用发放。

二、实验内容

1、按下面图12简单并行输出接口电路图连接线路（74LS273插通用插座，73LS32用实验台上的“或门”）。

74LS273为八D触发器，8个D输入端分别接数据总线D0～D7，8个Q输出端接LED显示电路L0～L7。

2、编程从键盘输入一个字符或数字，将其ASCⅡ码通过这个输出接口输出，根据8个发光二极管发光情况验证正确性。

3、按下面图13简单并行输入接口电路图连接电路（74LS244插通用插座，74LS32用实验台上的“或门”）。

74LS244为八缓冲器，8个数据输入端分别接逻辑电平开关输出K0～K7，8个数据输出端分别接数据总线D0～D7。

4、用逻辑电平开关预置某个字母的ASCⅡ码，编程输入这个ASCⅡ码，并将其对应字母在屏幕上显示出来。

图12

图13

三、编程提示

1、上述并行输出接口的地址为2A8H，并行输入接口的地址为2A0H，通过上述并行接口电路输出数据需要3条指令：

MOVAL,数据

MOVDX,2A8H

OUTDX,AL

通过上述并行接口输入数据需要2条指令：

INAL,DX

2、参考流程图

参考程序一参考程序二

实验三可编程定时器/计数器

（8253）

掌握8253的基本工作原理和编程方法。

按图14虚线连接电路，将计数器0设置为方式0，计数器初值为N（N≤0FH）,用手动逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同时用逻辑笔观察OUT0电平变化（当输入N+1个脉冲后OUT0变低电平）。

图14

2、按图15连接电路图，将计数器0、计数器1分别设置为方式3，计数初值设为1000，用逻辑笔观察OUT1输出电平的变化（频率1HZ）。

图15

1、8253控制寄存器地址283H

计数器0地址280H

计数器1地址281H

CLK0连接时钟1MHZ

实验四可编程并行接口

（一）

（8255方式0）

1、掌握8255方式0的工作原理及使用方法。

1、实验电路如图16，8255C口接逻辑电平开关K0～K7，A口接LED显示电路L0～L7.

2、编程从8255C口输入数据，再从A口输出。

图16

1、8255控制寄存器端口地址28BH

A口的地址288H

C口的地址28AH

2、参考流程图：

实验五七段数码管

掌握数码管显示数字的原理

1、

静态显示：

按图17连接好电路，将8255的A口PA0～PA6分别与七段数码管的段码驱动输入端a～g相连，位码驱动输入端S1接+5V（选中），S0、dp接地（关闭），编程从键盘输入一位十进制数字（0～9），在七段数码管上显示出来。

图17图18

2、动态显示（选作）：

按图18连结好电路。

七段数码管段码连接不变，位码驱动输入端S1,S0接8255C口的PC1，PC0。

编程在两个数码管上循环显示00—99。

1、实验台上的七段数码管为共阴型，段码采用同向驱动，输入端加高电平，选中的数码管亮，位码加反向驱动器，位码输入端高电平选中。

2、七段数码管的字型代码表如下表：

显示字形

g

e

f

d

c

b

a

段码

1

3fh

06h

2

5bh

3

4fh

4

66h

5

6dh

6

7dh

7

07h

8

7fh

9

6fh

3、参考流程图

（A）（B）

实验六继电器控制

1、了解微机控制直流继电器的一般方法。

2、进一步熟悉使用8255、8253。

实验电路如图19，按虚线连接电路：

CLK0接1MHz,GATE0,GATE1,接+5V,OUT0接CLK1,OUT1接PA0,PC0接继电器驱动电路的开关输入端IK，继电器输出插头J4接实验盒上的继电器插头，编程使用8253定时，让继电器周而复始的闭合5秒钟（指示灯亮），断开5秒钟（指示灯灭）。

图19继电器控制

1、将8253计数器0设置为方式3、计数器1设置为方式0串联使用，CLK0接1MHz时钟，设置两个计数器的初值（乘积为5000000）启动计数器工作后，经过5秒钟OUT1输出高电平，通过8255A口查询OUT1的输出电平，用C口PC0输出开关量控制继电器动作。

2、继电器开关量输入端输入“1”时，继电气常开触点闭合，电路接通，指示灯泡亮，输入“0”时断开，指示灯泡熄灭。

3、参考流程图：

（A）主程序（B）延时子程序

实验七竞赛抢答器

1、了解微机化学竞赛抢答器的基本原理。

2、进一步学习使用并行接口。

图20为竞赛抢答器（模拟）的原理图，逻辑开关K0～K7代表竞赛抢答按钮0～7号，当某个逻辑电平开关置“1”时，相当某组抢答按钮按下，在七段数码管上将其组号（0～7）显示出来，并使喇叭响一下。

1、设置8255为C口输入、A口输出，读取C口数据，若为0表示无人抢答，若不为0表示无人抢答，若不为0则有人抢答。

根据读取数据可判断其组号。

从键盘上按空格键开始下一轮抢答，按其他键程序退出。

图20

试验八交通灯控制实验

通过并行接口8255实现十字路口交通灯的模拟控制，进一步掌握对并行口的使用。

如图21，L7、L6、L5作为南北路口的交通灯与PC7、PC6、PC5相连，L2、L1、L0作为东西路口的交通灯与PC2、PC1、PC0相连，编程使六个灯按交通灯变化规律燃灭。

图21

1、十字路口交通灯的变化规律要求：

（1）南北路口的绿灯、东西路口的红灯同时亮30秒左右。

（2）南北路口的黄灯闪烁若干次，同时东西路口的红灯继续亮。

（3）南北路口的红灯、东西路口的绿灯同时亮30秒左右。

（4）南北路口的红灯继续亮、同时东西路口的黄灯亮闪烁若干次。

（5）转

（1）重复。

试验九中断

1、掌握PC机中断处理系统的基本原理。

2、学会编写中断服务程序。

二、实验原理与内容

1、实验原理

PC机用户可使用的硬件中断只有可屏蔽中断，由8259中断控制器管理。

中断控制器用于接受外部的中断请求信号，经过优先级判别等处理后向CPU发出可屏蔽中断请求。

IMBPC、PC/XT机内有一片8259中断控制器对外可以提供8个中断源：

中断源中断类型号中断功能

IRQ008H时钟

IRQ109H键盘

IRQ20AH保留

IRQ30BH串行口2

IRQ40CH串行口1

IRQ50DH硬盘

IRQ60EH软盘

IRQ70FH并行打印机

八个中断源的中断请求信号线IRQ0～IRQ7在主机的62线总线插座中可以引出，系统已设定中断请求信号为“边沿触发”，普通结束方式。

对于286以上的微机又扩展了一片8259中断控制器，IRQ2已用于两片8259之间的级连，考虑到仪器通用性，在本仪器接口卡上设有一个跳线开关（JP）,可以选择IRQ2、IRQ3、IRQ4、IRQ7引到实验台上的IRQ插座上，跳线方法前面已介绍（安装部分），除厂设置的是IRQ7。

图22中断电路

2、实验内容

实验电路如图22，直接用手动产单脉冲作为中断请求信号（只需连接一根导线）。

要求每按一次开关产生一次中断，在屏幕上显示一次“THISISAIRQ7INTRUPT！

”，中断10次后程序退出。

1、PC机中断控制器8259的地址为20H、21H，编程时要根据中断类型号设置为中断矢量，8259中断屏蔽寄存器IMR对应位要清零（允许中断），中断服务结束返回前要使用中断结束命令：

MOVAL,20H

OUT20H