接口技术实验大纲.docx
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接口技术实验大纲
《微机接口技术及应用》
实验指导
河南大学计算机与信息工程学院
概述
学习微机接口技术,实践是非常重要的环节。
我们学习微型计算机不仅要掌握其基本原理、基本概念、基本方法,更重要的是学以致用。
目前,微型计算机已经是各行各业中十分重要又十分普遍的工具,我们要用它来解决科技进步中各类专业中的许多问题,以促进各行各业的进一步发展。
要学会应用,实践是十分重要的手段。
《微机原理及应用》课程的实验部分包括汇编程序语言设计和硬件芯片应用实验两个方面。
对于汇编语言程序设计来说,只有多看例程、多做习题,从基本的方法和方面着手,积累汇编语言程序设计的典型例子,才能掌握汇编语言,学会用汇编语言编程的方法和技巧,逐步能得心应手地使用汇编语言。
在各种芯片实验中,汇编语言又是不可缺少的实验工具,通过汇编语言的对各类芯片的编程使用才能更好地了解各芯片的功能和用法。
本书实现整个实践环节的一体化,加强系统观念,注重相关内容整体化,使学生从理论到实践对微型计算机的内部结构和工作原理有一个比较清楚的认识,加深与巩固对微机原理基本概念和规律的认识。
通过对学生实际动手能力的培养,可以使学生受到基本知识、基本方法和基本技能方面较系统的教育与训练。
Dais十六位教学实验系统介绍
接口技术实验是在Dais十六位教学实验系统上完成的。
Dais系列单片机微机仿真实验系统采用多CPU兼容技术,选择高速度大规模可编程器件作系统的主控芯片,高速通用、适配灵活,具有完善的硬件断点、无限制暂停,支持汇编与C语言的语句调试、矢量调试及全符号过程调试,并按微机接口课程设置的要求系统地扩展了通用实验模块,形成了仿真开发与教学实验相结合的多用途仿真实验开发系统。
一.系统组成
Dais系列单片机微机仿真实验系统的8088/8086微机接口实验由管理CPU89C52单元、目标CPU8088/8086单元、接口实验单元和内置稳压电源组成,通过RS232C串行接口与PC微机相连,系统硬件主要内容如下:
系统管理
管理CPU89C52(控制板/内置仿真器)、目标CPU8088
系统存储器
监控在89C52片内E2PROM(8K)、RAM6264、RAM61256一片(32K)、BPRAM61256(32K)
接口芯片及单元实验
8253、8255、8259、ADC0809、ADC0832、6264、164、273、244、393分频、电子发声单元、电机控制单元,开关及发光二极管、单脉冲触发器、继电器控制、1616点阵、8155扩展33键盘及四位LED显示、以及8251、8250串行通信等。
外设接口
打印接口、RS232C串口、D/A驱动接口、步进电机驱动接口、音频驱动接口、PC总线接口、216LCD液晶显示接口
显示输出
6位/8位LED、双通道虚拟PC示波器
键盘
32键自定义键盘
EPROM操作
对EPROM2764、27128快速读出
系统电源
+5V/2A、±12V/0.5A
二.系统功能与特点
1.自带键盘、显示器,能独立运行,也可以PC微机为操作平台。
两种工作方式任意选择,全面支持《微机原理与接口》、《微机控制应用》等课程的实验教学。
2.系统采用紧耦合多CPU技术,用89C52作为系统管理CPU,8088/8086作为目标机接口扩展实验CPU。
3.目标CPU8088/8086采用主频为14.3818MHz,系统以最小工作方式构成系统。
4.系统配有1片6264构成系统的8K基本内存,地址范围为0F000:
0000H~07FFH,作为监控程序区和数据区;另配1片61C256(32K)作为实验程序空间,地址从0000:
0000H~FFFFH(其中0~003FFH作为目标机中断向量区),还配一片61C256(32K)作为用户设置的断点区(BPRAM)。
5.实验项目完整丰富,与课程教学紧密结合,同时配有机电、音响等实验对象,可支持控制应用类综合实验。
6.系统接口实验电路为单元电路方式,电路简洁明快,8位数据总线以排线或8芯扁平线形式引出,这样既减轻繁琐的连线工作,又提高学生的实验工作能力。
7.通过RS232通信接口,在Windows/DOS集成软件的支持下,利用上位机丰富的软件硬件资源,实现用户程序的编辑、编译、调试运行,提高实验效率。
8.具有丰富的调试手段,系统全面支持硬件断点,可无限制设置断点,同时具有单步、宏单步、连续运行及无限制暂停等功能。
9.集EPROM操作功能,可对2764/27128快速读出(实验的代码文件)。
10.具有示波器功能,做到一机多用。
三.通用外围电路
1.逻辑电平开关电路
实验仪上有9个开关K1~K9,与之相对应的K1~K9引线孔为逻辑电平输出端。
开关上拨,相应插孔输出低电平“0”;开关下拨,相应插孔输出高电平“1”。
2.发光二极管显示电路
实验仪上装有12个发光二极管,L1~L12为相应发光二极管驱动信号输入端,该输入端为低电平“0”时,发光二极管点亮。
3.脉冲发生器电路
实验仪上提供一个频率为4.9152MHz的脉冲源。
4.脉冲分频电路
该电路由1片74LS393组成,T为脉冲输入端(已连接脉冲源4.9152MHz),T0~T7为分频输出插孔,输出脉冲依次为2.4576MHz、1.2288MHz、614.4KHz、307.2KHz、153.6KHz、76.8KHz、38.4Hz、19.2Hz。
5.单脉冲电路
实验仪采用RS触发器产生正负脉冲。
每按一次AN按钮,即可以从SP或/SP输出端上得到一个正脉冲或负脉冲,以供中断、定时计数器等实验使用。
6.译码电路
实验仪上配有一片74LS138译码器,其引脚用插孔全部引出,使用时可根据教学需要自行定义Y0~Y7的寻址范围。
系统实用程序中对译码器的定义为:
使能控制端G的有效寻址范围为0FFE0H~0FFFFH,译码器地址输入端A、B、C受地址线A2、A3、A4控制,其译码输出端Y0~Y7的有效寻址范围分别为0FFE0H、0FFE4H、0FFE8H、0FFECH、0FFF0H、0FFF4H、0FFF8H和0FFFCH。
7.CPU选择开关
系统中设有3×2CPU选择开关,通常在开机前应正确地选择当前CPU类型,当开关拨到最左侧“96”时,表示选择MCS-196KB/KC;当开关拨到中间“88”时,表示选择8088/8086;当开关拨到最右侧“51”时,表示选择MCS-8032/8052。
在通电状态下,亦可拨动选择开关改变当前CPU类型,但在改变当前CPU类型后,要用RESET系统复位命令加以确认,否则会引发死机。
8.串行口选择及通信波特率选择开关
对于串行选择开关,当开关拨到左边时,表示选择8251芯片,进行串口通信实验;右边两位表示系统在联机方式下与PC机通信波特率选择位,其中中间位表示采用9600的波特率,右侧位表示采用57600的波特率。
在Windows环境或PC机能承受的情况下,一般以选择57600为宜。
四.系统资源分配
实验系统寻址范围定义如下:
系统数据区
F000:
0000~00FFH
系统堆栈区
F000:
0100~01FFH
系统程序区
F000:
0200~07FFH
用户程序/数据区
0000:
1000~7FFFH
用户堆栈区
0000:
0400~0600H
中断向量区
0000:
0000~03FFH
系统已定义的端口地址如下:
接口芯片
端口地址
用途
74LS273
FFDDH
字位口
74LS273
FFDCH
字形口
74LS245
FFDEH
键入口
8255
0FFD8~0FFDBH
四.系统工作
系统正常工作时,打开电源开关,系统的6位LED显示器上显示闪动的“P.”,处于待命状态;否则按下RESET键,重启,若仍不显示,则应立即切断电源,重新检查硬件。
本系统具有自检功能,具体执行如下:
在闪动的“P.”状态下按键[MOVE][1000][STEP][EXEC],系统将连续运行“8”字循环移位程序,若6位LED显示器上出现循环移位显示的“8”,则说明系统已进入正常工作状态,可按RESET键返回“P.”待命。
五.键盘监控使用简介
(一)键盘与显示
1.系统配备了6位LED显示器,在查看存储单元内容时,左边4位显示地址,右边2位显示该地址中存放的对应内容。
2.系统具有一个8×4键盘,如下图,左边16个是数字键,右边16个是功能键。
在键盘监控状态下用户可以通过一组键命令完成:
读写寄存器、存储器、I/O端口、EPROM内容,可进行数据块移动、设置与清除断点、使用单步、断点、连续等调试手段来运行用户程序。
(二)键盘监控特点
1.一键多用,减少键数,增强功能。
2.闪动的光标提示,指出应做什么操作,操作位置在哪里。
3.除复位键以外,大多数键有自动连续功能,持续按键1秒以上,会产生连续按键的效果,达到快速扫描、检查,简化了操作,节省了时间。
4.省零功能,数字后的0可忽略,减少了按键次数。
5.重键检测功能,几个数字键同时按下,不会使程序丢掉,以防误操作。
6.相对偏移量计算功能,可现场调试、修改程序,给无PC机的用户带来了极大的方便,防止手工计算出错。
7.键盘监控没有换挡键,键的功能取决于实验系统所处的状态。
各键的功能同实验系统的状态联系在一起,免去了记忆上下档的麻烦。
实验系统的状态从显示方式中判断,不会一起混乱。
8.具有单步跟踪、连续执行等功能,大大提高实验系统的开发功能,为用户节省了调试程序时间。
9.在监控中提供插入命令IS和删除命令DL,由于两个键能“互补”,当不慎按错其中一键后,可用另一键来补救,使影响范围减至最小,并使插入、删除速度加快。
10.可与IBM-PC/XT联机工作,充分利用PC机资源,缩短研发周期。
(三)键盘监控工作状态
用户可以通过32个键向系统发出各种操作命令,大多数键有2个以上功能,而没有上下档键,实验系统到底进行什么操作,不仅与按什么键有关,也与当前实验系统所处的工作状态有关。
“工作状态”在操作中是一个重要的概念,下面作有关介绍。
1.待命状态0
该状态时,LED显示器的最左端显示一个闪动的“P.”提示符,表示实验系统处于初始化状态,等待用户操作。
(1)在实验系统接通电源时,或按动复位按钮都会使系统进入待命状态0;
(2)在大多数情况下,按MON键也可以进入待命状态0。
在待命状态0时,可以进行的操作有:
(1)按任一数字键,进入待命状态1,显示该键入数;
(2)按F1标志键,进入ROM仿真,PC值指向外部程序空间,LED显示闪动的“H……”;
(3)按F2标志键,进入RAM仿真,PC值指向内部程序空间,LED显示闪动的“P……”;
(4)按EC键,检查EPROM内容是否是全FFH;
(5)按EXEC键,以PCH、PLL的内容作为起始地址开始执行用户程序;
(6)按STEP键,以PCH、PLL的内容作为起始地址开始单步执行用户程序;
2.待命状态1
该状态时,LED显示器显示一到四位数,数字之间没有间隔。
若显示四位数时,则第一位会不断闪动,在待命状态1可进入的操作有:
(1)按ME键,进入存储器的读写状态;
(2)按RG键,进入寄存器读写、特殊功能寄存器检查、内部RAM区读写状态;
(3)按F1键,进入标志态,出现闪动的“┏”表示装入首址;
(4)按F2键,进入标志态,出现闪动的“┛”表示装入末址;
(5)按RW键,进入外部数据存储器;
(6)按EXEC键,从显示地址开始连续执行用户程序;
(7)按STEP键,从显示地址开始单步执行用户程序;
(8)按MON键,返回待命状态0。
3.存储器读写状态
在待命状态1时,按ME键,或在断点运行、宏运行等返监操作时,都会使实验系统进入该状态,该状态可进入如下操作:
(1)按FS键,进入相对偏移量计算;
(2)按DL键,进行删除操作,按键一次删除一字节;
(3)按IS键,进行插入操作,按键一次插入一字节;
(4)按LS键,进入上一字节读写操作;
(5)按NX键,进入下一字节读写操作;
(6)按STEP键,以当前显示器内容作为地址,按键一次执行一条指令,即单步执行用户程序;
(7)按EXEC键,以当前显示器内容作为起始地址,连续执行用户程序(若退出,应按RESET复位按钮);
(8)按MON键,返回待命状态0(按EXEC键后,该命令无效,需用STOP暂停命令返回)。
4.寄存器读写状态
在待命状态1下,按RG键,即可进入如下操作:
·键入1位地址,进入当前工作寄存器读写/检查状态:
(1)显示代号0~7,读写当前工作寄存器R0~R7;
(2)显示代号8或9,检查数据指针DPTR,8显示DPL,9显示DPH;
(3)显示代号A,检查累加器A的内容;
(4)显示代号B,检查B寄存器的内容;
(5)显示代号C,检查程序状态字PSW的内容;
(6)显示代号D,检查堆指针SP的内容,开机复位后SP为07H;
(7)显示代号E或F,检查当前PC值,E显示PCL,F显示PCH;
·键入2位地址,进入以下操作:
(1)片内RAM区的检查、修改(键入的起始地址必须小于80H);
(2)特殊功能寄存器的检查、修改(键入的起始地址必须大于7FH);
(3)按LS键,读写上一字节内容;
(4)按NX键,读写下一字节内容;
(5)按MON键,返回待命状态0。
5.外部数据存储器读写状态
在待命状态1下,按RW键,可进入该状态:
(1)按LS键,读写上一字节内容;
(2)按NX键,读写下一字节内容;
(3)按MON键,返回待命状态0。
6.标志态——F1态
在待命状态1下,按数字键,再按F1键,即可进入F标志状态,该状态下可进入的操作有:
(1)按MOVE键,进入程序块移动。
源首址,F1,源末址,F2,MOVE
(2)按COMP键,进入程序块比较。
源首址,F1,源末址,F2,目标首址,COMP
(3)按EV键,把固化区程序搬到程序区。
EPROM首址,F1,EPROM末址,F2,目标RAM首址,EV
(4)按EP键,实验系统内部程序与固化区比较,其方向确定同COMP键。
EPROM首址,F1,EPROM末址,F2,目标RAM首址,EC
实验指导
一.实验步骤
(一)连接实验仪与微机
使用随实验仪配备的通信/电源线,将RS232-9芯插头插入DVCC8086实验仪的CZ1插座,红鳄鱼夹接微机电源的+5V,黑鳄鱼夹接微机电源地。
在做D/A实验时,将蓝线接微机电源的+12V,黄线接微机电源的-12V。
在做串行通信时,将RS232-9的另一个插头和PC机的COM1口相连。
(二)预习当次实验
启动微机,双击桌面上的“Intel8088微机实验系统”程序图标
,选择实验仪与微机的连接通信端口(串口1或串口2)和通信波特率(9600或57600),单击“确认”按钮进入实验系统。
注意:
在进入实验系统之前必须将实验仪打开,否则会显示通信端口连接失败的提示信息。
若单击“取消”,则会进入软件模拟操作状态。
在实验系统中选择“实验指导”菜单,如右图,在硬件项目中选中对应的实验,然后分别选择相应的指导内容进行查看。
其中程序流程——当前实验的流程框图,实验电路——实验原理的硬件连接图(粗线表示需要手工连接的,细线表示系统中已完成连接的),实验连线——动态地看到当前实验中需要使用到的芯片,以及需要连接的每一条线路,实验程序——当前实验的源程序,可在联机实验中使用。
(三)完成脱机实验,观察实验结果
根据实验指导中的实验步骤(连接实验元件,再输入程序地址开始执行),在脱机方式下(仅用实验仪而不用微机,直接使用实验仪上的键盘控制输入)完成实验,观察结果。
脱机实验仅限实验系统的实验指导中包含的实验内容,即在实验仪中固化的实验。
本实验指导书中的部分实验没有脱机实验内容。
(四)进行联机实验,填写实验报告
在将实验元件连接完毕的情况下,打开微机和实验仪,运行实验系统,或在实验系统的“设置”菜单中选择连接方式,使微机和实验仪建立通信连接,即联机环境下开始实验。
所谓联机操作指的是使用微机的输入、输出设备编辑实验程序,运行时将微机中编辑好的可执行程序通过串口的连接传送到实验仪的内存中,并由实验仪的CPU执行。
1.编写实验程序:
选择“文件”菜单中的“新文件”或“打开文件”,编辑新的实验源程序,或将系统中固化有的实验程序打开修改;
2.编译实验程序并装载:
将编写的实验源程序经编译连接后生成可执行文件,并通过串口将可执行文件传送到实验仪的内存中;
3.执行实验程序并查看实验结果:
使用实验系统中的快捷按钮,连续或断点执行实验程序,查看对应的实验结果;
4.记录实验结果并思考相关问题。
二.实验报告书写规范
1.使用专用的实验报告纸,每个实验一份,字迹工整,内容清晰,注意填写必要的信息(如:
姓名、学号、班级、辅导教师、同实验者);
2.填写实验题目、实验目的;实验器材一栏中填写本次实验所用的元器件;原理部分要求简明描述本次实验原理(如:
芯片的功能,使用方法等),画出必要的原理图;实验步骤按实际情况分步描述;数据记录和计算中填写所观察到的实验结果;最后在问题讨论中解释相关问题及实验中所出现的故障原因。
三.实验注意事项
1.实验仪上均为各种裸露的芯片,为保证芯片不发生以外损坏,请在实验过程中不要用手直接触摸芯片,也不要将无用的导线或测试笔放置于实验板上,插线时应小心。
2.每次连线的时候都要关掉电源,不要带电插拔,避免损坏芯片。
3.每次实验结束,请将实验连线去除,实验仪和微机关闭,凳子复位。
实验一8255A并行口实验
(一)
一.实验目的
掌握可编程并行接口芯片8255A的原理,熟悉对8255A的初始化编程方法。
二.实验内容
本实验要求利用8255A的数据端口A、B、C口输出方波。
三.实验原理
本实验是对8255A方式0的简单应用,即利用编程的方式使A、B、C口交替输出高低电平,从而实现方波的输出。
1.硬件线路连接
8255A芯片本身的片选等连接在实验仪中已经确定,不需要再重复连接,可在程序运行时直接使用逻辑示波器测试各数据输出端口的输出状态。
2.编程提示
本实验中8255A芯片的A、B、C口均工作于方式0下,为无条件的数据传送方式,在完成8255A的初始化后,可依次对三个数据端口输出相应的数据,以实现方波。
四.实验步骤
1.脱机实验
(1)在实验仪的命令提示符“P.”下,输入程序的固化地址32C0,按EXEC键;
(2)实验仪的显示器上显示“┏”表示程序已运行,此时用实验系统中的逻辑示波器测试8255A的各输出端(PA0~PA7、PB0~PB7、PC0~PC7),观察是否有方波产生。
2.联机实验
在C:
\Dais\asm88路径下可以找到本实验的源程序HE1.asm,当然也可以自行编写。
将源程序编译、连接后传送至实验仪,执行。
五.思考问题
1.试使用C口置复位命令字对某个PC位进行置复位操作,查看是否能够达到同样的效果,产生方波?
2.若将数据端口A、B、C口的某位输出至发光二极管,则看到什么效果?
请思考原因。
若想利用程序控制发光二极管闪动,应如何修改程序?
六.参考实验程序清单
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE,ES:
CODE
ORG32C0H
H1:
JMPSTARTP1
PAEQU0FFD8H
PBEQU0FFD9H
PCEQU0FFDAH
PCTLEQU0FFDBH
STARTP1:
MOVDX,PCTL
MOVAL,80H
OUTDX,AL
MOVAL,55H
P11:
MOVDX,PA
OUTDX,AL
INCDX
OUTDX,AL
INCDX
OUTDX,AL
MOVCX,0800H
LOOP$
NOTAL
JMPP11
CODEENDS
ENDH1
;------由A口输出数据,点亮和熄灭二级发光管(闪动显示)-------
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE,ES:
CODE
ORG32C0H
H1:
JMPSTARTP1
PAEQU0FFD8H
PCTLEQU0FFDBH
STARTP1:
MOVDX,PCTL
MOVAL,80H
OUTDX,AL
P11:
MOVAL,00H
MOVDX,PA
OUTDX,AL
MOVCX,8000H
LL:
LOOPLL
MOVAL,0FFH
OUTDX,AL
MOVCX,8000H
LLL:
LOOPLLL
JMPP11
CODEENDS
ENDH1
实验二8255A并行口实验
(二)
一.实验目的
掌握8255A芯片和微机的接口方法,以及8255A的简单工作方式和编程原理。
二.实验内容
本实验要求利用8255A将逻辑电平开关K1~K8的开关状态反映在实验仪的发光二极管上。
三.实验原理
本实验是对8255A方式0的简单应用,即将逻辑电平开关K1~K8的状态通过8255A的A口输入,并由B口输出至实验仪的发光二极管上。
1.硬件线路连接
(1)8255A芯片A口的PA0~PA7依次和开关量输入端K1~K8相连;
(2)8255A芯片B口的PB0~PB7依次和发光二极管L1~L8。
2.编程提示
(1)实验仪上的逻辑电平开关K1~K9,其开关上拨,输出低电平“0”;开关下拨,输出高电平“1”。
(2)实验仪上的发光二极管L1~L12显示时,其输入端为低电平“0”时,发光二极管点亮;其输入端为高电平“1”时,发光二极管熄灭。
四.实验步骤
1.连好实验硬件线路;
2.脱机实验
(1)在实验仪的命令提示符“P.”下,输入程序的固化地址32E0,按EXEC键;
(2)实验仪的显示器上显示“┏”表示程序已运行,拨动开关,发光二极管也会随着亮灭。
2.联机实验
在C:
\Dais\asm88路径下可以找到本实验的源程序HE2.asm,当然也可以自行编写。
将源程序编译、连接后传送至实验仪,执行。
五.参考实验程序清单
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE,ES:
CODE
ORG32E0H
PAEQU0FFD8H
PBEQU0FFD9H
PCEQU0FFDAH
PCTLEQU0FFDBH
H2:
MOVDX,PCTL
MOVAL,90H
OUTDX,AL
P2:
MOVDX,PA
INAL,DX
INCDX
OUTDX,AL
JMPP2
CODEENDS
ENDH2
实验三8251A串行口实验
(一)
一.实验目的
(1)了解串行通信的实现方法;
(2)掌握8251芯片的工作方式和编程方法。
二.实验内容
本实验要求使用8251串行接口芯片,采用自发自收的方法编写程序,实现数据的串行传送。
发送数据在4000H开始的16个RAM单元中,接收到的数据存放于5000H开始的RAM单元中。
三.实验原理
本实验是使用8251本身的发送和接收数据总线直接相连,在控制程序中重复调用发送数据子程序和接收数据子程序,以实现异步串行通信的。
1.硬件线路连接
(1)8251的CLK接分频器的T0输出端;
(2)8251的T/RxC接分频器的T6输出端;
(3
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