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实验指导书最新
微机原理与接口技术实验指导书
作者:
路来智
单位:
计算机科学技术系
实验须知
一、预习要求
1.实验前认真阅读实验教程中有关内容,明确实验目的、内容和实验任务。
2.每次实验前做好充分的预习,对所需预备知识做到心中有数。
3.实验前应编好源程序,并对调试过程、实验结果进行预测,然后写入到预习报告中。
二、实验要求
1.实验课请勿迟到,缺席。
2.爱护设备,保持清洁,不随意更换设备。
3.认真完成实验任务,实验结果经教师检查。
4.做硬件实验时,严禁带电操作,即所有的接线、改线及拆线操作均应在不带电的状态下进行,并注意防止导线堵塞插孔。
5.发生事故,应立即切断电源,并马上向教师报告,检查原因,吸取教训。
6.实验完毕,请整理实验设备,再离开实验室。
三、报告要求
每次实验后,应递交一份实验报告,报告中应包含下列内容:
1.实验名称、实验人姓名、学号、班级,所用设备号。
2.实验目的、任务。
3.画出各任务程序流程图。
4.写出实验调试情况,包括上机时遇到的问题及解决办法、实验结果分析等,并附上调试好的程序清单(应加适量注释)。
5.总结实验中的心得体会,提出对实验内容、方案等的建议、意见或设想等。
四、兴趣实验
本实验部分有两个程序,综合使用了实验仪器的各个部件,所以有兴趣的同学,可以根据说明部分,自己读懂实验内容,并添加上注释。
目录
第一章:
概述1
一、系统概述1
二、系统组成3
第二章:
系统的安装和使用7
第三章:
键盘的监控和使用8
一、引言8
二、监控程序命令及操作8
第四章:
汇编语言实验程序11
实验一DEBUG的启动及其基本命令的使用13
实验二内存操作数及寻址方法22
实验三算术运算指令24
实验四查表程序设计26
实验五系统功能调用28
实验六分支程序设计29
实验七循环程序设计32
第五章:
微机原理实验34
实验一:
简单I/O口扩展实验
(一)34
实验二:
简单I/O口扩展实验
(二)36
实验三:
8255A并行口实验
(一)38
实验四:
8255A并行口实验
(二)40
实验五:
定时器/计数器实验46
实验六 8259单级中断控制器实验49
实验七 A/D转换实验56
实验八 D/A转换实验60
第六章:
兴趣爱好实验62
实验一:
电子琴实验62
实验二LED16*16点阵显示实验72
第一章:
概述
为了更好地满足微机原理与接口技术的教学与实验,我校引入了启东计算机总厂有限公司开发的DICE-8086K超强型实验系统。
8086K实验系统软、硬件配置完善,实验内容丰富。
实验电路采用分模块、开放性设计,使实验电路配置灵活,所有实验程序全部调试通过,用户可直接运用。
一、系统概述
1.1系统主要特点
1.采用主频为14.77MHZ的8088CPU为主CPU,并以最小工作方式构成系统。
2.配有二片61C256静态RAM构成系统的64K基本内存,地址范围为00000H-0FFFFH,其中00000H-00FFFH监控占用。
另配一片W27C512(64K)EP1存放监控程序,地址范围F0000H-FFFFF。
还配有一片W27C512EP2存放实验程序,为实验系统独立运行时下载实验程序提供方便。
3.自带键盘、显示器,能独立运行,为实验程序调试带来方便。
4.配备Windows仿真调试软件,支持机器码、汇编、C等三种语言的开发和调试。
5.提供标准RS232异步通讯口,以连接IBM-PC机。
6.配有各种微机常用I/O接口芯片,定时/计数接口芯片8253、A/D转换接口芯片0809、D/A转换接口芯片0832、中断控制器8259、键盘显示接口8279、并行I/O接口芯片8255、8155、通讯接口芯片8250、8251、485和DMA控制器8237等。
7.配备键盘、数码显示、发光二极管显示、开关量、LED16×16、LCD12864、温度压、步进电机、直流电机、扬声器等输入输出设备,可以实现丰富的实验。
8.带有脉冲发生器、计数器电路、单脉冲发生器等常用电路。
9.可以单步、断点、全速调试各实验程序。
10.内置开关电源,为实验提供+5V/3A、±l2V/0.5A直流稳压电源。
11.使用环境:
环境温度0~+40℃,无明显潮湿,无明显振动碰撞。
12.配备USB接口的电子实验演示装置,通过编制程序,对模拟控制对象进行实时控制。
1.2系统资源分配
8088有1兆存储空间,系统提供用户使用的空间为00000H-0FFFFH,用于存放、调试实验程序。
具体分配如下:
⑴存贮器地址分配
系统监控程序区
F0000H-FFFFFH
监控/用户中断矢量
00000H-0000FH
用户中断矢量
00010H-000FFH
监控数据区
00100H-00FFFH
默认用户栈
00683H
用户数据/程序区
01000H-0FFFFH
⑵I/O地址分配
监控占用00004H-0000FH作为单步(T)、断点(INT3)、无条件暂停(NM1)中断矢量区,用户也可以更改这些矢量,指向用户的处理,但失去了相应的单步、断点、暂停等监控功能。
F0000H-FFFFFH监控程序区系统占用。
1.3系统配置
系统内含串行通讯和键盘显示监控的全部软硬件设施,典型配置如下:
⑴主机板+PC机
⑵主机板
二种配置的使用特点如下:
配置一:
主机板和PC机通过RS232串行口相连。
这种配置形式可以充分利用IBMPC机的软硬件资源,实现源程序的编辑、汇编和链接和调试。
你可以利用PC机的键盘显示等输入输出设备完成各种软硬件实验。
配置二:
为最经济型配置,它不需要和IBMPC机联机,自成一体,通过一组键盘命令完成所有软硬件实验,每个实验程序固化在实验监控中。
这种配置为没有PC机的用户带来极大方便。
二、系统组成
8086K实验系统由8088控制单元、实验单元、电子实验演示装置、开关电源和8086K集成调试软件组成。
8088控制单元由8088CPU、CPLD(1032)、监控EP1(27512)、内存RAM1,2和键盘显示电路组成。
实验单元采用一体化、分模块设计,结构合理清晰。
电子实验演示装置由单片机、USB接口和16个I/O扩展接口(IN0~15,OUT0~15)组成。
2.1系统接口定义
(1)CZ1:
MAIN-COM:
通讯接口;
(2)CZ4:
打印接口;
(3)JX0,JX17为系统提供的数据总线接口;
(4)CZ7:
系统提供的扩展接口;
(5)JX12、JX14:
液晶显示接口。
2.2系统硬件组成
(1)LED发光二极管指示电路:
实验台上包括16只发光二极管及相应驱动电路。
见图2-6,Ll-L16为相应发光二极管驱动信号输入端,该输入端为低电平“0”时发光二极管亮。
(2)逻辑电平开关电路:
见图2-7。
实验台上有8只开关Kl-K8,与之相对应的K1-K8各引线孔为逻辑电平输出端。
开关向上拨相应插孔输出高电平“l”,向下拨相应插孔输出低电平“0”。
(3)单脉冲电路:
实验台上单脉冲产生电路如图2-8,标有“
“两个引线插孔为正负单脉冲输出端。
AN为单脉冲产生开关,每拨动一次产生一个单脉冲。
(4)分频电路:
该电路由一片74LS393组成。
T0-T7为分频输出插孔。
该计数器在加电时由RESET信号清零。
当脉冲输入为8.0MHZ时,T0-T7输出脉冲频率依次为4.0MHZ,2.0MHZ,1.0MHZ,500KHZ,250KHZ,125KHZ,62500HZ,31250HZ。
(5)数码管显示电路
(6)键盘电路
第二章:
系统的安装和使用
1、把系统开关设置为出厂模式。
(1)SW3、SW4、SW5:
为键盘/显示选择开关,开关置ON(出厂模式),键盘/显示控制选择系统配置的8155接口芯片,反之由用户选择自定义的I/O接口芯片控制,在本机实验中,除8279实验外,键盘/显示为出厂模式。
(2)KB6:
通讯选择开关,KB6->SYS-C为系统通讯(出厂模式),KB6->EXT-C为扩展通讯。
2、将随机配送的串行通讯线,一端与实验仪的RS232D型插座CZ1相连,另一端与PC机COM1或COM2串行口相连。
3、接通实验系统电源,+5VLED指示灯应正常发光,实验仪数码管应显示闪动P.,说明实验仪初始化成功,处于待命状态。
(否则应及时关闭电源,待修正常后使用)
4、打开PC机电源,执行8086K的集成调试软件。
第三章:
键盘的监控和使用
一、引言
本章详细叙述键盘监控程序的功能和操作方法。
系统一经接通电源,数码管上显示监控提示符“P.”。
1.1键盘显示
⑴ 系统配备6位LED显示器,左边4位显示地址,右边2位显示该地址内容。
⑵ 系统具有24个注塑键盘,左边l6个是数字键,右边8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下列操作
· 读写寄存器内容
· 读写存储器内容
· EPROM传送
· 断点设置/清除
· 通过单步、断点、连续等功能来调试运行实验程序。
1.2 总操作过程
8088十六位微机实验系统上电总清以后,显示器上显示监控提示符“P.”,各寄存器的初始化值如下:
SP=0683H,CS=0000H,DS=0000H,SS=0000H,ES=0000H,IP=l000H,FL=0000H
注意:
·所有命令均在提示符“P.”状态输入。
·在键盘监控状态,段地址缺省值为0000H。
二、监控程序命令及操作
⑴ 存贮器单元内容显示修改
操作:
××××ME即在提示符“P.”下,先输入四位存贮单元地址,再按ME键,显示器左边4位显示地址,右边2位显示该单元的内容。
此时
·按NX键使地址加1再显示。
·按LS键使地址减l再显示。
·键入十六进制数据,则将改写现行地址单元的内容。
·按MON键则返回监控,显示提示符“P.”。
⑵ 寄存器内容显示修改
操作:
×RG即在“P.”提示符下,先输入寄存器代号,再按RG键,显示器右边4位显示寄存器中内容,左1、2位显示寄存器名。
此时:
·按NX键,则依次循环显示下一个寄存器中的内容。
·按LS键,则依次显示上一个寄存器中的内容。
·输入十六进制数字,则该寄存器中的内容被修改。
·按MON键则返回监控,显示提示符“P.”。
⑶ EPROM传送
操作:
在提示符“P.”状态下,按SCAL键,开始EPROM传送,把EPROM中1000H~FFFFH内容传送到相应的内存中,传送时数码管显示闪动的“——”,传送完毕返回监控,显示提示符“P.”。
⑷ 单步运行
操作:
有三种状态都可以进入单步操作(段地址固定为0000H)
·在监控提示符“P.”状态下,按STEP键,从默认的起始地址IP=1000H单元开始单步运行一条指令语句。
·在存贮器单元读写状态(即左边4位显示存贮器地址,右边2位显示存贮器单元内容)下,从当前存贮器地址开始单步运行一条指令语句。
·先输入四位起始地址,再按STEP键,则从输入的起始地址开始运行一条指令语句。
每运行一条语句,显示器显示下一条指令语句的地址及其内容。
⑸ 连续运行
操作:
有三种状态可以进入连续运行
·在监控提示符“P.”状态下,按EXEC键,从默认起始地址CS=0000H,IP=1000H开始连续运行用户程序。
·在存贮器读写状态下,按EXEC键,从现行存贮器地址开始(CS=0000H)连续运行用户程序。
·先输入4位起始地址,再按EXEC键,则从输入的起始地址开始连续运行用户程序(CS=0000H)。
要想从运行用户程序返回监控,可以按主机RST键,则重新进入监控状态,初始化部分寄存器。
⑹ 断点运行(默认段地址CS=0000H)
操作:
××××F1,××××EXEC即在提示符“P.”状态下,输入4位断点地址,按F1键,再输入4位起始地址,按EXEC键,程序从起始地址开始运行,显示器显示“「”执行符。
当程序运行到断点地址处会自动停下来,并显示断点地址和内容,同时保护所有寄存器的值。
第四章:
汇编语言实验程序
实验的基本要求与方法
一、实验目的
学习程序设计的基本方法和技能,熟练掌握用汇编语言设计、编写、调试和运行程序的方法。
为后续课程打下坚实的基础。
二、实验要求
1.上机前做好充分的准备,包括程序框图、源程序清单、调试步骤、测试方法,对运行结果的分析等。
2。
上机时要遵守实验室的规章制度,爱护实验设备。
要熟悉与实验有关的系统软件(编辑程序、汇编程序、连接程序和调试程序等)的使用方法。
在程序的调试过程中,有意识地学习及掌握debug程序的各种操作命令,以便掌握程序的调试方法及技巧。
3.每个实验完成后,应写出实验报告,实验报告为word文档。
实验报告要求:
(1)设计说明:
用来说明程序的功能、结构。
它包括:
程序名、功能、原理及算法说明、程序及数据结构、主要符号名的说明等。
(2)调试说明:
便于学生总结编程经验提高编程及高度能力。
它包括:
调试情况,如上机时遇到的问题及解决办法,观察到的现象及其分析,对程序设计技巧的总结及分析等;程序的输出结果及对结果的分析;实验的心得体会。
(3)程序框图
(4)程序清单
4.为了更好地进行上机管理,要求用硬盘存储程序,并建立和使用子目录,以避免文件被别人删除。
为便于统一管理硬盘中的文件,要求实验者在d:
\学号目录下建立自己的文件,文件按以下格式命名:
字母学号.扩充名,其中字母取a~z的26个英文字母,按实验顺序从a至z排列,学号取后面的6位。
如学号为20043727的学生第三个实验第一个源程序所对应的文件名为c1043727.ASM。
三、实验的基本方法
1.从教师机下载汇编程序MASM.EXE和连接程序LINK.EXE到学生机的相应文件夹(文件夹以学号命名)下。
2.进入DOS环境中相应的目录下。
如学生的文件来为:
d:
\20043727,则对应的操作为
(1)选择windows的“开始”→“程序”→“附件”→“命令提示符”
(2)在DOS命令提示符下输入如下命令(其中带下划线部分为输入内容)。
C:
\DocumentsandSettings\new>d:
D:
\>cd20043727
D:
\20043727>edita1043727.asm
进入编辑程序,在其环境下输入编好的源程序,然后在盘上生成一个扩展名为.asm的文件。
3.用宏汇编程序MASM,将扩展名为.ASM的源程序汇编成目标程序,即生成盘上扩展名为.OBJ的文件。
若编过程出现错误,则无法生成目标程序,需要回到编辑程序进行修改,修改后重新汇编直到无错出现。
4.用连接程序LINK,将扩展名为.OBJ的目标程序连接装配成可执行文件,即在盘上生成扩展名为.EXE的文件。
5.用调试程序DEBUG,调试扩展名为.EXE的文件,以发现程序中的逻辑错误并进行排除。
实验一DEBUG的启动及其基本命令的使用
一.实验目的:
掌握DEBUG的基本命令及其功能
二.实验内容:
DEBUG是专门为汇编语言设计的一种调试工具,它通过步进,设置断点等方式为汇编语言程序员提供了非常有效的调试手段。
(1)什么是debug?
Debug是DOS、windows都提供的实模式(8086方式)程序的调试工具。
使用它,可以查看cpu各种寄存器中的内容、内存的情况和在机器码级跟踪程序的运行。
(2)我们用到的debug的功能
用debug的r命令查看、改变cpu寄存器的内容
用debug的d命令查看内存中的内容
用debug的e命令改写内存中的内容
用debug的u命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令
用debug的t命令执行一条机器指令
用debug的a命令以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令
Debug的命令比较多,共有20多个,但这6个命令是和汇编学习密切相关的。
在以后的实验中,我们还会用到一个p命令。
(3)进入debug
Debug是在dos方式下使用的程序。
我们在进入debug前,应先进入到dos方式。
用以下方式可以进入dos。
1重新启动计算机,进入dos方式,此时进入的是实模式的dos
2在windows中进入dos方式,此时进入的是虚拟8086模式的dos。
例如:
选择【开始】菜单中的【运行】命令,打开【运行】对话框,在文本框中输入“cmd”后,单击【确定】按钮。
结果如下图所示:
进入dos后接着进入debug,敲入debug回车。
结果如图所示:
(4)用R命令查看、改变CPU各寄存器内容
如图上所示:
观察出AX,BX,CX,DX,CS,IP这6个寄存器的内容。
注意CS和IP的值,CS=0B5C,IP=0100,也就是说,内存0B5C:
0100处的指令为CPU当前要读取、执行的指令。
最后一行,DEBUG还列出了CS:
IP所指向的内存单元处所存放的机器代码3426,并将它翻译为汇编指令XORAL,26。
还可以用R命令来改变寄存器中的内容。
如下图所示:
若要修改一个寄存器中的内容,比如AX的值,可用R命令后加寄存器名来进行,输入“rax”后按回车键,将出现:
“:
”作为输入提示,在后面输入要写入的数据后按回车键,即完成了对AX中内容的修改。
若想看一下修改后的结果,可再用R命令查看
(5)用debug的D命令查看内存中的内容。
用debug的D命令,可以查看内存中的内容,D命令的格式较多,这里只介绍在本次实验中用到的格式。
如果我们想知道内存0B640H处的内容,可以用“d段地址:
偏移地址”的格式来查看,如下图所示
看内存0B640H出的内容,首先将这个地址表示为段地址:
偏移地址的格式,可以是0B64:
0000,然后用“d0B64:
0000”列出0B64:
0000处的内容。
使用“d段地址:
偏移地址”的格式,debug将列出从指定内存单元开始的128个内存单元的内容。
如上图所示,在使用d0B64:
0000后,debug列出了0B64:
0000~0B64:
007F中的内容。
使用D命令,debug将输出3部分内容(如上图)
1中间是从指定地址开始的128个内存单元的内容,用十六进制的格式输出,每行的输出从16的整数倍的地址开始,最多输出16个单元的内容。
从图中,我们可以知道,内存0B64:
0000单元中的内容是00H,内存0B64:
0001单元中的内容是0DH。
内存0B64:
0000~0B64:
000F中的内容都在第一行,内存0B64:
0010中的内容是3DH,0B64:
0011处的内容是41H,内存0B64:
0010~0B64:
001F中的内容都在第二行。
注意每行中间都有一个“-”,它将每行的输出分成两部分,这样便于查看。
2左边是每行的起始地址。
3右边是每个内存单元中的数据对应的可现实的ASCII码字符。
比如0B64:
0011处的内容是41H,对应显示的字符就是“A”;0B64:
0010处的内容是3DH,对应显示的字符就是“=”,,内存0B64:
0001单元中的内容是0DH.没有对应可显示的ASCII字符,DEBUG就用“.”来代替。
注意:
我们看到的内存中的内容,在不同的计算机中都是不一样的,也可能每次用DEBUG看到的内容都不相同,因为我们用DEBUG看到的都是原来就在内存中的内容,这些内容受随时都有可能变化的系统环境的影响。
当然,我们也可以改变内存、寄存器中的内容。
我们使用d0B64:
0009查看0B64:
0009处的内容,debug将怎么样输出呢?
如下图所示
也可以指定D命令的查看范围,此时采用“d段地址:
起始偏移地址结尾偏移地址”的格式
(6)用debug的E命令改写内存中的内容。
可以使用E命令来改写内存中的内容,比如,要将内存0B64:
0000~0B64:
9单元中的内容分别些微0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,可以使用“e起始地址数据数据数据……”的格式来进行,如下图所示:
(下图先用D命令查看内存单元0B64:
0000~0B64:
f中内容,再用e命令修改内存0B64:
0000开始的十个单元内容,最后用D命令查看0B64:
0000~0B64:
f中的内容变化。
)
可以用E命令向内存中写入字符,比如,用E命令从内存0B64:
0000开始写入数值1、字符“a”,数值2、字符“b”,数值3、字符“c”,可采用下图所示方法进行。
也可以用E命令向内存中写入字符串,比如,用E命令从内存0B64:
0000开始写入:
数值1、字符串“a+b”,数值2、字符串“c++”,数值3、字符串“IBM”。
如下图所示
(7)用E命令向内存中写入机器码,用U命令查看内存中机器码的含义,用T命令执行内存中的机器码。
如何向内存中写入机器码呢?
我们知道,机器码也是数据,当然可以用E命令将机器码写入内存。
比如我们要从内存0B64:
0000单元开始写入这样一段机器码:
机器码对应的汇编指令
B80100movax,0001
B90200movcx,0002
01c8addax,cx
可用如下所示的方法进行
e0b64:
0b80100b9020001c8
如何查看写入的或内存中原有的机器码所对应的汇编指令呢?
可以使用U命令。
比如可以用U命令将从0B64:
0000开始的内存单元中的内容翻译为汇编指令,并显示出来。
如下图所示:
在上图中,首先用E命令从0B64:
0000开始的内存单元中写入了8个字节的机器码,然后用D命令查看内存0B64:
0000~0B64:
001f中的数据,最后用U命令查看从0B64:
0000开始的内存单元中的机器指令和它们所对应的汇编指令。
U命令的显示输出分为3部分,每一条机器指令的地址、机器指令、机器指令所对应的汇编指令。
我们可以看到:
0B64:
0000处存放的是写入机器码B80100所组成的机器指令,对应的汇编指令是movax,1;
0B64:
0003处存放的是写入机器码B90200所组成的机器指令,对应的汇编指令是movbx,2;
0B64:
6处存放的是写入机器码01c8所组成的机器指令,对应的汇编指令是addax,cx;
0B64:
8处存放的是写入机器码20424c所组成的机器指令,对应的汇编指令是AND[BP+SI+4C],AL;
由此,我们可以再一次看到内存中的数据和代码没有任何区别,关键在于如何解释。
如何执行我们写入的机器指令呢?
使用debug的T命令可以执行一条或多条指令,简单地使用T命令,可以执行CS:
IP指向的指令,如下表所示。
、
e0b64:
0b80100b9020001c8
-r
AX=0000BX=0000CX=0000DX=0000SP=FFEEBP=0000SI=0000DI=0000
DS=0B5CES=0B5CSS=0B5CCS=0B5CIP=0100NVUPEIPLNZNAPONC
0B5C:
01003426XORAL,26
-rcs
CS0B5C
:
0b64
-rip
IP0100
:
0000
-r
AX=0000BX=0000CX=0000DX=0000S
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