微机实验指导书新版16.docx
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微机实验指导书新版16
《微机原理及应用》
实验指导书
(修订版)
中原工学院
电子信息学院
微机原理课程组编写
2015年12月
前言
随着技术的发展和进步,微型计算机的应用在各行各业中迅猛发展。
它已成为每个专业技术人员必备的基础。
“微机原理与应用”已成为高等院校电类专业的一门专业基础主干课程。
学好这门课对后续课程的学习有很大的帮助。
该课程是实践性很强的课程,只有书本上的理论知识远远不够的,只有通过上机实验才能掌握程序设计方法;通过实验才能复习和验证其原理。
因此我们编写了这本实验指导书,一方面使学生通过实际动手操作,更深刻的掌握基础理论实践知识;另一方面是为了便于组织教学。
全书由两个部分组成。
第一部分为软件设计部分,介绍上机的基本过程及汇编软件的使用,包括EDIT,DEBUG,MASM等。
介绍了软件编程实验的目的、要求及程序流程图。
实验内容包括基本的上机练习和顺序、循环、分支和子程序4种基本结构的程序设计练习和通过设计一个比较实用的学生成绩报表系统软件,使学生能够综合运用汇编语言知识掌握程序设计方法。
第二部分为接口部分。
包括6个实验,有8255简单接口及交通灯实验,定时、A/D转换、串行通信实验及电子钟设计制作实验。
这部分综合了程序设计及硬件接口电路方面的知识,对学生全面掌握微机原理与应用这门课程有很大的帮助,对后续课程的学习奠定坚实的基础。
本次修订,增加了`2个设计性实验。
附录中,介绍了汇编语言上机的一般步骤及各种Debug命令的使用方法。
编者
2015.12
第一章概述
《微机原理与应用》是一门实践性很强的专业基础课,仅仅学习书本上的理论知识是远远不够的,只有理论与实践结合起来,才能全面掌握微型计算机的原理、程序设计及接口电路。
为学习后续课程奠定坚实的基础。
所以,实验教学在本门课程中充当着重要角色。
本课程实验主要包含三部分的内容:
汇编语言上机过程、程序设计、接口技术及相关的准备知识。
学生在使用本指导书前,应对附录上的基础知识有一定的了解。
通过理论教学后,掌握汇编语言的上机过程,然后能利用顺序、分支、循环、子程序等结构设计一些汇编程序。
从而对8086/8088的指令系统、程序结构有一个深入的了解。
在学习完接口电路的基础上,通过微机原理与接口综合实验仪平台,要求学生选做常用接口芯片的实验,掌握接口电路原理及其编程技术。
本课程实验包含11个实验,其中验证性实验7个,综合性实验2个,设计性实验2个,覆盖了整个教学大纲。
验证性实验主要要求学生对书本知识的掌握和理解,通过实验达到掌握本课程的基本知识的目的。
综合性实验包含在接口技术部分。
要求学生在掌握汇编语言程序设计及接口电路原理的基础上,综合硬件和软件知识,设计相应的硬件电路,编写相应程序,从而使学生全面掌握微机原理及接口技术。
设计性实验包括软件设计和接口设计的内容,学生可以利用业余时间,在参阅一些相关文献的基础上,开拓学生思路,充分调动学生的能动性,让学有余力的学生设计开发具有一定实用功能的软件或制作,学生可以利用业余时间,在开放实验室完成。
第二章实验要求及注意事项
一、实验的基本要求
微机原理课程是一门实践性较强的课程。
上机实验的目的是在理论学习的基础上,通过上机实际操作和应用,使学生进一步了解和掌握微型计算机的工作原理,对计算机有一个感性的认识。
通过综合实验课的练习,使学生能通过实际操作,实现小型系统的一些简单功能。
达到理论联系实际的目的。
为了能顺利完成实验课的学习,做以下要求:
学生在实验前应复习教科书有关章节,认真研读实验指导书,了解实验目的、原理与步骤,明确实验过程中应注意的问题。
实验前应按具体要求写出预习报告,由指导教师进行抽查,认为确实做好了实验前的准备,方可开始实验。
实验过程中,首先完成实验指导书要求的实验内容,记录实验结果,达到实验指导书中要求。
然后才可以进行自己设计的与本课程有关的实验项目。
实验完成后,应根据实验过程,按实验指导书要求写出实验报告。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、代码及图表整洁,结论明确。
预习报告附在实验报告后面,作为实验报告的一部分。
预习报告应包括以下内容:
(1)实验名称、姓名、学号。
(2)按实验指导书预习实验内容、要求。
(3)列出实验项目并简述原理和操作步骤。
(4)预习报告应使用专用的实验报告纸。
二、实验报告写作要求
实验报告是在某项科研活动或专业学习中,实验者把实验的目的、方法、步骤、结果等,用简洁的语言写成书面报告。
实验报告一般根据实验的先后顺序来写,应有以下主要内容:
1、姓名及日期:
学生资料及写作日期。
2、实验名称:
用最简练的语言反映了实验的内容。
3、实验用的仪器和材料:
应列出实验用的各类仪器、材料。
4、实验的步骤和方法:
这是实验报告极其重要的内容。
应记录本实验进行时的实验程序和步骤,写明依据何种原理、定律或操作方法进行实验;写明经过哪几个步骤。
画出实验装置的结构示意图,并配以相应的文字说明;列出实验环境参数及注意事项。
5、实验结果:
应完整地记录实验所收集到的数据和观察到的图形、结果及变化。
6、分析及计算:
应对实验中测到的数据进行了分析,并计算结果。
7、实验讨论:
利用实验的结果对实验现象及假设进行讨论;比较相似及不同的实验结果;说明实验结果能否解释本实验的问题。
8、备注或说明:
是否清楚实验成功或失败的原因、实验后的心得体会、建议等。
9、实验结论:
根据本实验的结果,本实验做出结论;列出本实验的结果及有关环境参数;结论应与本实验的目的对应。
三、实验报告文字要求
1、写实验报告是一件非常严肃、认真的工作,要讲究科学性、准确性、求实性。
2、实验报告描述要清楚、肯定,语言通顺,用语专业、准确;结构严谨、层次清晰;
3、实验报告中要避免以下错误情况的发生:
观察不细致,没有及时、准确、如实记录,假造实验现象等做法,外文、符号、公式不准确,没有使用统一规定的名词和符号。
四、实验室管理制度
上机试验是学生学习期间的重要教学环节,学生进入实验室,必须严格执行实验室的管理制度,工作人员和任课教师也必须按照实验室管理制度进行管理。
1、学生进入实验室,应按要求集中就坐,服从指导教师的安排。
2、学生必须填写实验登记表,如果发现设备故障,马上向指导教师报告,申请调换机位,并在实验登记表上标记故障机(在表中设备状态栏填写故障现象),同时,在实验登记表上填写机器号并签名。
登记表的填写由指导教师负责组织。
3、学生实验期间,不得随意离开实验室,需要离开实验室的学生必须经由任课教师的批准。
4、学生不得携带食品、饮料等进入实验室,发现后,指导教师与值班人员应进行批评教育。
对于不接受批评教育的学生,值班人员和教师有权利请该学生离开实验室。
对于态度恶劣的学生,交由学生管理部门依据学校有关管理规定进行处理。
5、学生应爱护实验设备,不得私自移动、拆卸机箱,并积极配合值班人员保证设备完好和安全。
6、学生实验结束,经指导教师检查认可并在实验登记表签字后,按程序关闭计算机、关闭显示器电源和实验箱电源后,带好自己的物品离开实验室。
第三章实验项目
实验一汇编语言上机实验
一、实验目的:
1、熟悉掌握汇编程序的编辑、编译、连接、运行,要求在Debug状态下查看结果。
2、熟悉Debug对程序进行调试的方法及步骤。
3、熟悉掌握8086常用的汇编语言指令。
4、掌握简单的程序设计方法。
二、实验属性:
验证性实验。
三、实验仪器设备及器材:
计算机(含有汇编软件)。
四、实验要求:
1、实验前:
在熟练掌握指令系统的基础上,要求学生对上机基础知识(见附录A、B)
有一定的了解,能掌握汇编语言的上机过程及常用的DEBUG调试命令,按要求写出预习报告;
2、实验时:
认真理解实验内容,掌握汇编程序的编辑、编译、连接、运行及Debug程序的使用;
3、实验后:
写出实验报告。
五、实验内容及原理:
1、内存中存放有两个四字节的数据,用加法指令和带进位加法指令完成两数相加。
用Debug观察相加结果。
相加时,应注意,高字节与高字节、低字节与低字节对应相加,高字节相加时,应采用带进位的加法指令。
实验参考程序如下:
datasegment
buffer1db20h,0h,40h,50h
buffer2db34h,24h,34h,20h
dataends
codesegment
assumecs:
code,DS:
DATA
start:
movax,data
movds,ax
leasi,buffer1
movax,[si]
movdi,offsetbuffer2
addax,[di]
mov[si],ax
addsi,2
adddi,2
movax,[si]
adcax,[di]
mov[si],ax
hlt;
codeends
endstart
2、码制转换:
把寄存器中(或存储器中)一个字的组合BCD码,转换为4位ASCII码,存入相应的内存单元中,并在DEBUG状态下查看运行结果。
(一个字的组合BCD码包含4位BCD码,将其依次分解为4个非组合BCD码,分别加上30H,即成为ASCII码,并存入内存单元)
程序参考流程图如右下:
六、实验步骤:
1、打开PC机,进入MS-DOS环境。
2、运行编辑程序,进入编辑状态,输入源程序。
3、保存源程序到MASM目录下,文件名保存为
×××.asm。
4、经汇编程序MASM汇编后,产生目标文件。
如果有错误,返回编辑状态。
5、连接目标文件,生成可执行文件×××.EXE
6、在DEBUG状态下进行调试,通过单步、连续、
跟踪、断点等调试方法,在内存中观察程序运行情况。
7、如果运行结果不正确,返回编辑状态修改源程序。
七、思考题:
1、通过何种指令使标志寄存器每位置1,清0;
2、在Debug状态下,标志寄存器每位的状态(1,0)是如何表示的?
3、Debug状态下,G命令与T命令有何区别;
4、查阅BCD码到ASCII码及十六进制数之间的转换关系。
实验二分支、循环程序设计实验
一、实验目的:
1、进一步掌握汇编程序的编辑、编译、连接、运行,并在Debug状态下查看结果。
2、进一步掌握利用Debug对程序进行调试的方法。
3、进一步熟悉掌握8086常用的汇编语言指令。
4、掌握分支程序、循环程序设计及调试方法。
二、实验属性:
验证性实验。
三、实验仪器设备及器材:
计算机(含有汇编软件)。
四、实验要求:
1、实验前:
对实验内容进行预习,完成实验程序的编写。
按要求完成预习报告。
2、实验时:
深刻理解分支、循环程序设计思想,熟练掌握上机调试及Debug使用。
3、实验后:
写出实验报告。
五、实验内容及原理:
1、设内存数据区有若干个大小写混合英文ASCII码字母。
将其转换为全部大写。
并存入原字符串后的连续的存储单元中。
参考流程图如下:
2、从内存中存放的一组无符号数中,找出最大的一个,存入相应的内存单元。
六、实验步骤:
同实验一。
七、思考题:
1、如何通过伪指令计算内存中字节
的个数。
2、在实验内容二中,如果寻找的数
为有符号数,如何修改程序。
实验三DOS功能调用实验
一、实验目的:
1、熟练掌握汇编程序的编辑、编译、连接、运行。
2、初步掌握DOS功能调用的基本方法。
3、使用DOS功能调用显示程序结果。
二、实验属性:
验证性实验。
三、实验仪器设备及器材:
计算机(含有汇编软件)。
四、实验要求:
1、实验前:
熟悉实验内容,并按要求将程序编好并写出预习报告。
2、实验中:
要求学生熟悉掌握DOS功能调用的步骤,将程序录入计算机,经汇编、连接、Debug调试后,运行程序,在DOS环境下观察实验结果。
3、实验后:
写出实验报告(包含流程图、程序源代码、结果)。
五、实验内容及原理:
1、使用DOS功能调用,将实验二中大小写字母转换的结果在屏幕上显示。
用键盘输入
的方式输入一串大小写字母,将其分别转换为大写、小写字母并显示。
2、设有30个学生的成
绩分别为90,75,55,60,63……。
试编写程序分别统计低于60、6069、7079及80100分学生人数,并存入到S1、S2、S3、S4,将统计个数分别在CRT上显示。
(按十进制数形式进行显示)
参考流程图如右图:
六、实验步骤:
参见实验一。
七、思考题:
1、分行显示时,为何要
先执行回车换行代码。
2、在实验内容二中,如
果按十六进制显示,程序如何编写。
实验四子程序结构设计实验
一、实验目的:
1、熟练掌握汇编程序的编辑、编译、连接、运行。
2、进一步掌握DOS功能调用的基本方法。
3、掌握子程序结构设计思想。
二、实验属性:
验证性实验。
三、实验仪器设备及器材:
计算机(含有汇编软件)。
四、实验要求:
1、实验前:
熟悉实验内容,并按要求将程序编好并写出预习报告。
2、实验中:
学生熟悉掌握子程序结构设计思想,利用所学指令实现实验内容要求的程序编写。
并应要求在屏幕上显示。
如有错误,在Debug状态下进行调试。
3、实验后:
写出实验报告(包含流程图、程序源代码、结果)。
五、实验内容及原理:
1、把实验三中显示部分,使用子程序结构设计思想来实现。
2、求
,显示运算结果(十进制形式)。
a,b,c是定义在数据段中的三个单字节的无符号数,结果存放在这三个数之后,约定2个字节。
参考流程图如右下:
六、实验步骤:
参见实验一。
七、思考题:
1、子程序设计时,应注意哪些问题。
2、实验内容二时,求和运算结果,如何判断结果是否大于字的表示范围。
实验五学生成绩统计报表
一、实验目的:
1、熟练掌握汇编程序设计方法和各种程序结构的应用。
2、熟练掌握DOS功能调用的基本方法及输入输出命令。
3、熟练掌握、运用汇编指令。
二、实验属性:
设计性实验。
三、实验仪器设备及器材:
计算机(含有汇编软件)。
四、实验要求:
1、实验前:
熟悉实验内容,并按设计内容要求将程序编好并写出预习报告。
2、实验中:
利用所学知识实现实验内容要求的程序编写,在Debug状态下进行调试。
3、实验后:
写出实验报告(包含流程图、程序源代码、结果)。
4、如时间不够用,可以利用业余时间,在开放实验室进行。
五、实验设计内容:
1、设计任务:
统计某班学生某课程成绩(成绩:
0~100分;人数:
0~200)
2、具体设计要求:
(1)、通过键盘输入班级、课程、学生人数及该班学生的成绩,并能在CRT上显示每个学生的成绩;
(2)求出最高分、最低分、平均分,均方差及分数分布情况,并在CRT上显示统计结果。
提示:
M=
,
。
统计结果显示格式建议如下(仅供参考):
六、实验步骤:
自定。
七、思考题:
1、如果学生人数大于256和某课程成绩满分大于100分时,程序应如何处理?
2、如何输出打印统计结果?
实验六简单I/O接口实验
一、实验目的
1、掌握简单I/O接口电路原理。
2、掌握简单外设(LED驱动及按键)硬件电路设计方法。
3、理解8086CPU与接口电路之间信息传递方式。
4、学习编制输入输出接口程序的方法。
二、实验属性验证性实验。
三、实验仪器设备及器材:
计算机、LAB8000微机原理综合实验箱。
四、实验要求
1、实验前:
熟悉实验内容,并按要求将程序编好并写出预习报告。
预习74LS373及74LS245简单接口电路原理及结构。
2、实验中:
正确连线,掌握接口电路连线及程序设计调试的方法。
3、实验后:
写出实验报告(包含程序流程图、源程序、电路连接图,实验结果分析)。
五、实验内容及原理
1、跑马灯(直接输出实验)
通过74LS373(8路D触发器)驱动8个LED发光二极管:
L1L8,
实现8个LED发光二极管7灭1亮向左循环移动闪烁(俗称跑马灯)。
2、左右闪烁实验(直接输入/输出实验)
通过74LS373(8路D触发器)驱动8个LED发光二极管:
L1L8,,通过74LS245(8路双向3态门,实验箱硬件已经接线为输入方式)连接八个按键K1K8(本实验只用一个或若干个即可)。
当K1按接“0”时,8个LED发光二极管7灭1亮向左循环移动闪烁;当K1按接“1”时,8个LED发光二极管7灭1亮向右循环移动闪烁。
3、多个功能实验(直接输入/输出实验)
硬件连线同内容2.
当K1按接按下(接“0”)时,8个发光二极管同时发光;K2按下时,8个发光二极管同时灭,K3按下时,8个发光二极管左移循环发光。
K4按下时,8个发光二极管右移循环发光。
K5按下时,返回DOS状态(8086CPU根据按键状态,直接向外部设备传输信息,通过延时方法实现发光二极管的闪烁)。
注1:
注意延时时间程序的设计;
注2:
注意各个端口地址的确定
注3:
注意数据位与LED灯及按键的对应位;
注4:
实验内容1、2必做,内容3选做。
六、硬件参考电路
译码器电路
LED输出电路
开关输入电路
七、实验步骤:
1、打开实验箱,连结PC机、微机综合实验箱的通讯线;
2、根据自己设计的电路连接74LS373与LED发光二极管及74LS245与按键的连线;
3、打开PC机电源,通过编辑软件输入源程序;
4、软件汇编调试无误后,将程序加载到实验仪中;
5、在微机原理综合实验箱上通过调试程序;
6、根据按键,观察二级管的发光状态;
7、实验结束后,关闭实验箱电源,拆除并整理好连线。
八、思考题:
1、什么是端口,怎样进行端口访问。
2、端口的与接口有何不同。
实验七8255接口模拟交通灯实验
一、实验目的
1、掌握8255接口芯片的原理、应用及输入输出控制电路的设计方法。
2、熟练理解8086CPU与接口电路之间信息传递方式。
3、进一步学习编制数据输入/输出的方法。
4、学习双色灯的使用。
二、实验属性综合性实验。
本实验综合了程序设计(判断转移、输入输出控制、延时子程序等)、可编程输入输
出接口与输入输出外部设备的电路设计。
三、实验仪器设备及器材
计算机、微机原理综合实验箱。
四、实验要求
1、实验前:
熟悉实验内容,并按要求将程序编好并写出预习报告。
预习8255结构及命令字格式。
2、实验中:
正确连线,掌握接口电路程序设计调试的方法。
3、实验后:
写出实验报告(包含程序流程图、源程序、电路连接图,实验结果分析)。
五、实验内容及原理:
(一)以8255作为输出/输入口,通过驱动电路控制4个双色LED(红、绿、),模拟十字路口交通信号灯的控制。
通过开关改变南北方向或东西方向的通行时间,并具有四方向黄灯同时闪烁的功能。
(二)本实验是模拟交通灯控制,要了解实际交通灯的变化规律。
1、设一个十字路口为东西、南北走向。
初始状态0:
为东西红灯,南北红灯。
全部禁行,然后转状态1;
状态1:
南北绿灯通行,东西红灯禁行;调用延时软件1后转入状态2。
状态2:
南北绿灯闪烁几次转亮黄灯;调用延时软件2后转入状态3(此时东西向仍为红灯)。
状态3:
东西绿灯通行,南北红灯禁行;调用延时软件1后转入状态4。
状态4:
东西绿灯闪烁几次转亮黄灯;调用延时软件2后转入状态1(此时南北向仍然红灯)。
2、根据开关的状态改变延时软件1的延时常数,使南北或东西方向具有不同的通行
时间;或进入四方向黄灯同时闪烁的状态。
3、双色LED由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起,阴极为共用端:
⑴红色阳极加高电平时,红灯亮。
绿色阳极加高电平时,绿灯亮。
⑵红色、绿色阳极同时加高电平,显示黄灯
六、硬件电路图
译码器电路
8255的引脚图。
如果8255的CS/接74LS138地址译码/CS0,则命令字地址为8003H,PA口地址为8000H,PB口地址为8001H,PC口地址为8002H。
PA0-PA7(PA口)接LED0-LED7(发光二极管),PB0-PB7(PB口)接K0-K7(开关组)。
数据线、读/写控制、地址线、复位信号板上已接好。
七、实验步骤
1、打开实验箱,连结PC机微机原理综合实验箱的通讯线;
2、根据自己设计的电路连接8255与双色灯驱动电路及开关的连线;
3、打开PC机电源,通过编辑软件输入源程序;
4、软件汇编调试无误后,将程序加载到实验仪中;
5、在微机原理综合实验箱上通过调试程序;
6、观察各方向信号灯的变化情况,改变延时程序的延时时间常数,使其符合交通信号灯的变化规律。
7、改变不同开关的状态,观察是否符合设计要求。
8、实验结束后,关闭实验箱电源,拆除并整理好连线。
八、思考题
1、把双色的LED变成单色的LED(红、黄、绿),电路如何连接。
2、是否可以通过键盘输入参数控制交通灯的闪烁时间。
实验八8253接口分频器实验
一、实验目的
1、熟练8253接口电路的应用。
2、了解8253的工作模式,掌握其编程方法。
3、了解8253定时器的硬件连接及时序关系。
二、实验属性验证性实验。
三、实验仪器设备及器材
计算机、微机原理综合实验箱。
四、实验要求
1、实验前:
预习8253工作模式命令字格式,熟悉实验内容,按要求编写好实验程序,写出预习报告。
2、实验中:
正确连线,掌握接口电路程序设计调试的方法,注意观察实验现象。
3、实验后:
写出实验报告(包含程序流程图、源程序、电路连接图,实验结果分析,画出时序关系图)。
五、实验内容及原理
编程初始化8253:
1、定时器0设置为方式3(方波);定时器1设置为方式2(分频);定时器1设置为方式2(分频)。
2、定时器0输出的脉冲作为定时器1的时钟输入;定时器1输出的脉冲作为定时器2的时钟输入。
3、用示波器观察(可用LED指示灯代替)定时器0和定时器1的输出引脚之间的波形关系。
4、说明:
8253的工作频率不超过2MHz,输入的CLK频率须在2MHz以下。
实验板上的晶振是14.7459MHz,因此须经过8284和393分频后再作为8253的CLK输入(一股可将波特率开关拨至9600,然后从开关边上的f插孔引出)。
实验程序流程图如右所示。
实验基准频率硬件电路如下图所示。
六、实验步骤参见实验六。
七、思考题
1、8253定时计数器有哪几种方式,各有什么特点。
2、当8253工作于计数状态时,输入的脉冲频率有什么要求。
注:
8253中GATE0、GATE1、GATE2接+5V.CLK0接波特率开关边的f插孔(见实验箱中的标注),CLK1接OUT0CLK2接OUT1,CS接200-207孔
实验九电子钟设计与实现
一、实验目的
1、熟练掌握8255A、8253等接口电路设计及编程方法。
2、熟练掌握汇编语言程序设计方法。
3、学习动态显示、键盘输入等外设的实现方法。
二、实验属性设计性实验。
三、实验仪器设备及器材
计算机、微机原理综合实验仪、万用表、必要的自制实验板和若干电子元件。
四、实验要求:
1、实验前:
熟悉实验设计内容,并按要求设计相应的硬件接口电路,将编写实验程序并写出预习报告。
预习8255A、8253的硬件结构及读写控制逻辑、动态显示、键盘输入等外设的实现方法、定时器的使用的方法。
2、实验中:
正确连线,掌握接口电路及程序设计调试的方法。
3、实验后:
写出实验报告(包含程序流程图、源
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