微机原理及接口技术实验教程.docx

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微机原理及接口技术实验教程

8086微机原理及接口技术

实验教程

合肥工业大学电气与自动化系

实验一系统认识与存储器扩展实验

1.1TD-PITE实验装置简介

1.1TD-PITE功能特点

系统以具有PC104总线接口的i386EX单板机和一个开放的微机接口教学实验平台，通过PC104总线组合插接方式构成的高性能80x86微机原理与接口技术教学实验系统，全面支持80x86实模式和保护模式的16/32位微机原理及接口技术的实验教学。

开放的80386系统总线，不仅可以进展各种接口实验的学习，还可以进展基于386微处理器的嵌入式应用开发。

I386EX是一款嵌入式微处理器，其在Intel386SX微处理器的根底上集成了丰富的外围接口〔如8259、8254、16C450和8237等〕，内部为32位总线，外部为16位数据总线，具有64MB的寻址能力，保持与标准的32位80386CPU一样的指令系统，可完全支持80X86微机原理及接口技术课程的教学，使教学内容与主流技术相一致，到达学以致用的目的。

系统提供开放的386系统总线，使用户可以充分学习并掌握系统总线的特点及操作方法。

实验平台上提供丰富的实验单元，如中断控制器8259、DMA控制器8237、定时/计数器8254、并行接口8255、串行通信接口8251、SRAM、ADC0809、DAC0832、单次脉冲、键盘扫描及数码管显示、开关输入及发光管显示、电子发声器、点阵LED显示、图形LCD显示、步进电机、直流电机及温度控制单元电路。

1.2TD-PITE系统构成

TD-PITE是一套80X86微机原理及接口技术实验教学系统，其主要系统构成如表1.1所示。

表1.1TD-PITE系统构成

系统硬件构造如图1.1所示。

图1.1TD-PITE系统硬件构造图

1.3TD-PITE系统配置

TD-PITE实验教学系统由I386EX系统板和接口实验平台两局部组合而成。

TD-PITE主要系统配置如表1.2所示。

表1.2TD-PITE系统的主要配置

TD-PITE实验箱布局如图1.2所示。

图1.2TD-PITE试验箱布局图

1.4系统总线

TD-PITE采用组合式构造，即I386EX系统板加实验接口平台的形式。

将I386EX系统板扣在实验接口平台上便构成80X86微机原理及接口技术教学实验系统，系统总线以排针和锥孔两种形式引出，实验时，与实验单元相连可完成相应的实验。

系统引出信号线说明见表1.3所示。

表1.380X86微机系统信号线说明

1.5TD-PITE系统实验平台与PC机的连接

如图1.3所示，通过RS-232C通讯电缆将PC微机的串口与系统实验平台的串口连在一起，完成系统实验平台与PC机的硬件连接。

图1.3TD-PITE实验系统与PC机连接

Wmd86具备可视化源语言调试界面，支持80X86汇编语言及C语言程序设计，并具有单步、跳过、断点、连续、变量跟踪等调试功能，支持实验程序的动态调试。

1.2系统认识实验

1.2.1实验目的

掌握TD系列微机原理及接口技术教学实验系统的操作，熟悉Wmd86联机集成开发调试软件的操作环境。

1.2.2实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

1.2.3实验内容

编写实验程序，将00H～0FH共16个数写入内存3000H开场的连续16个存储单元中。

1.2.4实验步骤

1.运行Wmd86软件，进入Wmd86集成开发环境。

2.根据程序设计使用语言的不同，通过在“设置〞下拉列表来选择需要使用的语言和存放器类型，这里我们设置成“汇编语言〞和“16位存放器〞，如图1.4、图1.5所示。

设置选择后，下次再启动软件，语言环境保持这次的修改不变。

本章选择16位存放器。

图1.4语言环境设置界面图图1.5存放器设置界面

3.语言和存放器选择后，点击新建或按Ctrl+N组合键来新建一个文档，如图1.6所示。

默认文件名为Wmd861。

图1.6新建文件界面

4.编写实验程序，如图1.7所示，并保存，此时系统会提示输入新的文件名，输完后点击保存。

图1.7程序编辑界面

5.点击

，编译文件，假设程序编译无误，那么可以继续点击

进展链接，链接无误前方可以加载程序。

编译、链接后输出如图1.8所示的输出信息。

图1.8编译输出信息界面

6.连接PC与实验系统的通讯电缆，翻开实验系统电源。

7.编译、链接都正确并且上下位机通讯成功后，就可以下载程序，联机调试了。

可以通过端口列表中的“端口测试〞来检查通讯是否正常。

点击

下载程序。

为编译、、下载组合按钮，通过该按钮可以将编译、、下载一次完成。

下载成功后，在输出区的结果窗中会显示“加载成功！

〞，表示程序已正确下载。

起始运行语句下会有一条绿色的背景。

如图1.9所示。

图1.9加载成功显示界面

8.将输出区切换到调试窗口，使用D0000:

3000命令查看内存3000H起始地址的数据，如图1.10所示。

存储器在初始状态时，默认数据为CC。

图1.10内存地址单元数据显示

9.点击按钮

运行程序，待程序运行停顿后，通过D0000:

3000命令来观察程序运行结果。

如图1.11所示。

图1.11运行程序后数据变化显示

10.也可以通过设置断点，断点显示如图1.12所示，然后运行程序，当遇到断点时程序会停下来，然后观察数据。

可以使用E0000:

3000来改变该地址单元的数据，如图1.13所示，输入11后，按“空格〞键，可以接着输入第二个数，如22，完毕输入按“回车〞键。

图1.12断点设置显示图1.13修改内存单元数据显示界面

实验例程文件名为Wmd861.asm。

1.1.5操作练习

编写程序，将内存3500H单元开场的8个数据复制到3600H单元开场的数据区中。

通过调试验证程序功能，使用E命令修改3500H单元开场的数据，运行程序后使用D命令查看3600H单元开场的数据。

1.3数制转换实验

1.3.1实验目的

1.掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法，加深对数制转换的理解。

2.熟悉程序调试的方法。

1.3.2实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

1.3.3实验内容及步骤

计算机输入设备输入的信息一般是由ASCII码或BCD码表示的数据或字符，CPU一般均用二进制数进展计算或其它信息处理，处理结果的输出又必须依照外设的要求变为ASCII码、BCD码或七段显示码等。

因此，在应用软件中，各类数制的转换是必不可少的。

计算机与外设间的数制转换关系如图1.14所示，数制对应关系如表1.4所示。

图1.14数制转换关系

1.将ASCII码表示的十进制数转换为二进制数

十进制表示为：

〔1〕

Di代表十进制数0，1，2，…，9；

上式转换为：

〔2〕

由式〔2〕可归纳十进制数转换为二进制数的方法：

从十进制数的最高位Dn开场作乘10加次位的操作，依次类推，那么可求出二进制数的结果。

表1.4数制对应关系表

十六进制

BCD码

二进制

机器码

ASCII码

七段码

共阳

共阴

0

0000

0000

30H

40H

3FH

1

0001

0001

31H

79H

06H

2

0010

0010

32H

24H

5BH

3

0011

0011

33H

30H

4FH

4

0100

0100

34H

19H

66H

5

0101

0101

35H

12H

6DH

6

0110

0110

36H

02H

7DH

7

0111

0111

37H

78H

07H

8

1000

1000

38H

00H

7FH

9

1001

1001

39H

18H

67H

A

1010

41H

08H

77H

B

1011

42H

03H

7CH

C

1100

43H

46H

39H

D

1101

44H

21H

5EH

E

1110

45H

06H

79H

F

1111

46H

0EH

71H

程序流程图如图1.15所示。

实验参考程序如下。

实验程序清单〔例程文件名：

A2-1.ASM〕

SSTACKSEGMENTSTACK

DW64DUP（?

）

SSTACKENDS

DATASEGMENT

SADDDB30H,30H,32H,35H,36H;十进制数:

00256

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVAX,OFFSETSADD

MOVSI,AX

MOVBX,000AH

MOVCX,0004H

MOVAH,00H

MOVAL,[SI]

SUBAL,30H

A1:

IMULBX

MOVDX,[SI+01]

ANDDX,00FFH

ADCAX,DX

SBBAX,30H

INCSI

LOOPA1

A2:

JMPA2

CODEENDS

ENDSTART

实验步骤：

〔1〕绘制程序流程图，编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。

〔2〕待转换数据存放于数据段，根据自己要求输入，默认为30H，30H，32H，35H，36H。

〔3〕运行程序，然后停顿程序。

〔4〕查看AX存放器，即为转换结果，应为：

0100H。

〔5〕反复试几组数据，验证程序的正确性。

2.将十进制数的ASCII码转换为BCD码

从键盘输入五位十进制数的ASCII码，存放于3500H起始的内存单元中，将其转换为BCD码后，再按位分别存入350AH起始的内存单元内。

假设输入的不是十进制的ASCII码，那么对应存放结果的单元内容为“FF〞。

由表1.4可知，一字节ASCII码取其低四位即变为BCD码。

实验程序清单〔例程文件名：

A2-2.ASM〕

SSTACKSEGMENTSTACK

DW64DUP（?

）

SSTACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE

START:

MOVCX,0005H;转换位数

MOVDI,3500H;ASCII码首地址

A1:

MOVBL,0FFH;将错误标志存入BL

MOVAL,[DI]

CMPAL,3AH

JNBA2;不低于3AH那么转A2

SUBAL,30H

JBA2;低于30H那么转A2

MOVBL,AL

A2:

MOVAL,BL;结果或错误标志送入AL

MOV[DI+0AH],AL;结果存入目标地址

INCDI

LOOPA1

MOVAX,4C00H

INT21H;程序终止

CODEENDS

ENDSTART

实验步骤：

〔1〕自己绘制程序流程图，然后编写程序，编译、链接无误后装入系统。

〔2〕在3500H～3504H单元中存放五位十进制数的ASCII码，即：

键入E3500后，输入31，32，33，34，35。

〔3〕运行程序，待程序运行停顿。

〔4〕在调试窗口键入D350A，显示运行结果，应为：

0000:

350A0102030405CC…

〔5〕反复测试几组数据，验证程序功能。

3.将十六位二进制数转换为ASCII码表示的十进制数

十六位二进制数的值域为0～65535，最大可转换为五位十进制数。

五位十进制数可表示为：

Di：

表示十进制数0～9

将十六位二进制数转换为五位ASCII码表示的十进制数，就是求D1～D4，并将它们转换为ASCII码。

自行绘制程序流程图，编写程序可参考例程。

例程中源数存放于3500H、3501H中，转换结果存放于3510H～3514H单元中。

实验程序清单〔例程文件名：

A2-3.ASM〕

SSTACKSEGMENTSTACK

DW64DUP（?

）

SSTACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE

START:

MOVSI,3500H;源数据地址

MOVDX,[SI]

MOVSI,3515H;目标数据地址

A1:

DECSI

MOVAX,DX

MOVDX,0000H

MOVCX,000AH;除数10

DIVCX;得商送AX,得余数送DX

XCHGAX,DX

ADDAL,30H;得Di的ASCII码

MOV[SI],AL;存入目标地址

CMPDX,0000H

JNEA1;判断转换完毕否，未完毕那么转A1

A2:

CMPSI,3510H;与目标地址得首地址比拟

JZA3;等于首地址那么转A3，否那么将剩余地址中填30H

DECSI

MOVAL,30H

MOV[SI],AL

JMPA2

A3:

MOVAX,4C00H

INT21H;程序终止

CODEENDS

ENDSTART

实验步骤：

〔1〕编写程序，经编译、链接无误后，装入系统。

〔2〕在3500H、3501H中存入0C00。

〔3〕运行程序，待程序运行停顿。

〔4〕检查运行结果，键入D3510，结果应为：

3030303132。

〔5〕可反复测试几组数据，验证程序的正确性。

4.十六进制数转换为ASCII码

由表1.1中十六进制数与ASCII码的对应关系可知：

将十六进制数0H～09H加上30H后得到相应的ASCII码，AH～FH加上37H可得到相应的ASCII码。

将四位十六进制数存放于起始地址为3500H的内存单元中，把它们转换为ASCII码后存入起始地址为350AH的内存单元中。

自行绘制流程图。

实验程序清单〔例程文件名为A2-4.ASM〕

SSTACKSEGMENTSTACK

DW64DUP（?

）

SSTACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE

START:

MOVCX,0004H

MOVDI,3500H;十六进制数源地址

MOVDX,[DI]

A1:

MOVAX,DX

ANDAX,000FH;取低4位

CMPAL,0AH

JBA2;小于0AH那么转A2

ADDAL,07H;在A～FH之间，需多加上7H

A2:

ADDAL,30H;转换为相应ASCII码

MOV[DI+0DH],AL;结果存入目标地址

DECDI

PUSHCX

MOVCL,04H

SHRDX,CL;将十六进制数右移4位

POPCX

LOOPA1

MOVAX,4C00H

INT21H;程序终止

CODEENDS

ENDSTART

实验步骤：

〔1〕编写程序，经编译、链接无误后装入系统。

〔2〕在3500H、3501H中存入四位十六进制数203B，即键入E3500，然后输入3B20。

〔3〕先运行程序，待程序运行停顿。

〔4〕键入D350A，显示结果为：

0000:

350A32303342CC…。

〔5〕反复输入几组数据，验证程序功能。

5.BCD码转换为二进制数

将四个二位十进制数的BCD码存放于3500H起始的内存单元中，将转换的二进制数存入3510H起始的内存单元中，自行绘制流程图并编写程序。

实验程序清单〔例程文件名为：

A2-5.ASM〕

SSTACKSEGMENTSTACK

DW64DUP（?

）

SSTACKENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE

START:

XORAX,AX

MOVCX,0004H

MOVSI,3500H

MOVDI,3510H

A1:

MOVAL,[SI]

ADDAL,AL

MOVBL,AL

ADDAL,AL

ADDAL,AL

ADDAL,BL

INCSI

ADDAL,[SI]

MOV[DI],AL

INCSI

INCDI

LOOPA1

MOVAX,4C00H

INT21H;程序终止

CODEENDS

ENDSTART

实验步骤：

〔1〕编写程序，经编译、链接无误后装入系统。

〔2〕将四个二位十进制数的BCD码存入3500H～3507H中，即：

先键入E3500，然后输入0102030405060708。

〔3〕先运行程序，待程序运行停顿。

〔4〕键入D3510显示转换结果，应为：

0C22384E。

〔5〕反复输入几组数据，验证程序功能。

1.2.4思考题

1.实验内容1中将一个五位十进制数转换为二进制数〔十六位〕时，这个十进制数最小可为多少，最大可为多少？

为什么？

2.将一个十六位二进制数转换为ASCII码十进制数时，如何确定Di的值？

3.在十六进制转换为ASCII码时，存转换结果后，为什么要把DX向右移四次？

4.自编ASCII码转换十六进制、二进制转换BCD码的程序，并调试运行。

1.3静态存储器扩展实验

1.3.1实验目的

1.了解存储器扩展的方法和存储器的读/写。

2.掌握CPU对16位存储器的访问方法。

1.3.2实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套，示波器一台。

1.3.3实验内容

编写实验程序，将0000H～000FH共16个数写入SRAM的从0000H起始的一段空间中，然后通过系统命令查看该存储空间，检测写入数据是否正确。

1.3.4实验原理

存储器是用来存储信息的部件，是计算机的重要组成局部，静态RAM是由MOS管组成的触发器电路，每个触发器可以存放1位信息。

只要不掉电，所储存的信息就不会丧失。

因此，静态RAM工作稳定，不要外加刷新电路，使用方便。

但一般SRAM的每一个触发器是由6个晶体管组成，SRAM芯片的集成度不会太高，目前较常用的有6116〔2K×8位〕，6264〔8K×8位〕和62256〔32K×8位〕。

本实验平台上选用的是62256，两片组成32K×16位的形式，共64K字节。

62256的外部引脚图如图1.16所示。

本系统采用准32位CPU，具有16位外部数据总线，即D0、D1、…、D15，地址总线为BHE＃〔＃表示该信号低电平有效〕、BLE＃、A1、A2、…、A20。

存储器分为奇体和偶体，分别由字节允许线BHE＃和BLE＃选通。

存储器中，从偶地址开场存放的字称为规那么字，从奇地址开场存放的字称为非规那么字。

处理器访问规那么字只需要一个时钟周期，BHE＃和BLE＃同时有效，从而同时选通存储器奇体和偶体。

处理器访问非规那么字却需要两个时钟周期，第一个时钟周期BHE＃有效，访问奇字节；第二个时钟周期BLE＃有效，访问偶字节。

处理器访问字节只需要一个时钟周期，视其存放单元为奇或偶，而BHE＃或BLE＃有效，从而选通奇体或偶体。

写规那么字和非规那么字的简单时序图如图1.17所示。

图1.17写规那么字〔左〕和非规那么字〔右〕简单时序图

实验单元电路图如下所示。

图1.18SRAM单元电路图

1.3.5实验装置地址分配

1．系统内存分配

系统内存分配情况如图1.19所示。

图1.19系统内存分配

系统内存分为程序存储器和数据存储器，程序存储器为一片128KB的FLASHROM，数据存储器为一片128KB的SRAM。

〔程序存储器可以扩展到256KB，数据存储器可以扩展到512KB〕。

2.系统存储器编址

系统存储器编址如表1.5所示。

表1.5存储器编址表

系统SRAM空间：

00000H～1FFFFH共128K

其中：

00000H～00FFFH为4K系统区

01000H～1FFFFH为124K用户使用区

系统FALSH空间：

0E0000H～0FFFFFH共128K

其中：

0E0000H～0EFFFFH为64K供用户使用区

0F0000H～0FFFFFH为64K系统监控区

系统扩展存储器空间：

80000H～0BFFFFH共256K

其中：

80000H～9FFFFH为MY0选通的128K

0A0000H～0BFFFFH为MY1选通的128K

1.3.6实验程序清单〔MEM1.ASM〕

SSTACKSEGMENTSTACK

DW32DUP（?

）

SSTACKENDS

CODESEGMENT

STARTPROCFAR

ASSUMECS:

CODE

MOVAX,8000H;存储器扩展空间段地址

MOVDS,AX

AA0:

MOVSI,0000H;数据首地址

MOVCX,0010H

MOVAX,0000H

AA1:

MOV[SI],AX

INCAX

INCSI

INCSI

LOOPAA1

MOVAX,4C00H

INT21H;程序终止

STARTENDP

CODEENDS

ENDSTART

1.3.7

实验步骤

〔注：

本章实验选择16位存放器〕

1.实验接线图如图1.20所示，按图接线。

2.编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。

3.先运行程序，待程序运行停顿。

4.通过D命令查看写入存储器中的数据：

D8000：

0000回车，即可看到存储器中的数据，应为0000、0001、0002、…、000F共16个字。

5.改变实验程序，按非规那么字写存储器，观察实验结果。

6.改变实验程序，按字节方式写存储器，观察实验现象。

7.将实验程序改为死循环程序，分别按规那么字与非规那么字的方式写存储器，并使用示波器观察WR＃信号的波形，分析实验现象，掌握16位外部数据总线的操作方法。

1.3.8思考题

选用74LS138译码器，按表1.5中MY0、MY1选通存储器的地址范围，设计系统扩展存储器的片选电路，并说明采用的是何种方法产生片选信号。