计算机应用系统实验指导书1.docx
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计算机应用系统实验指导书1
《计算机应用系统实验》
指导书
信息与电气工程学院电工电子实验中心
微机原理与接口技术实验室
2009年10月
山东科技大学学生实验守则
1.学生必须按时到实验室上实验课,不得迟到早退。
2.进入实验室要保持安静,不得高声谈笑,不准抽烟,不准随地吐痰和乱扔纸屑杂物。
3.不准动用与本实验无关的仪器设备和室内其它设施。
4.学生做实验前要预习,认真阅读实验指导书,复习有关基础理论,并接受教师的检查。
5.一切准备工作就绪后,须经指导老师同意,方可动用仪器设备,进行实验。
6.实验中要细心观察,认真记录实验数据,不准马虎从事,抄袭别人数据,不得擅自离开操作岗位。
7.实验中要注意安全,严格遵守操作规程,尽量节约水电与其它消耗材料。
如损坏仪器设备等应立即向指导教师汇报,事后写出损坏报告,由实验室及校主管部门根据情况处理。
8.实验中如出现事故,要保持镇静,要及时采取措施(如断水、断电),防止事故扩大。
9.尊重实验室管理人员的职权,对不遵守操作规程又不听劝告者,实验室管理人员有权令其停止实验。
对违章操作造成事故,要追究责任,损坏仪器要赔偿。
10.实验室一切物品(仪器、模型、标本、药品等)不得带离实验室,违者除追回物品外,要批评教育,丢失要赔偿。
11.实验完毕后,必须断电、断水,整理好仪器设备、标本、模型等,经老师允许后方可离开实验室。
12.学生要求重做实验或做规定外的实验,应征得指导老师同意后,方可进行实验,以免发生事故。
13.开放式实验室由任课教师提前安排好,按实验规则要求,由实验室管理人员具体执行。
二〇〇七年八月
实验要求
课前要做好实验预习工作,课上认真完成每项实验,课上未完成的实验内容在课后实验室开放时间补上,实验报告书写要认真规范。
实验报告书写要求:
1、封面课程名称要准确,学院、专业、班级、学号要写全,不得简写。
2、每项实验名称要准确。
3、实验组别、实验日期以及同组实验者要真实。
不允许出现同组实验者不同日期、组别和结果数据现象。
4、指导教师名字要写全
5、正文要求以下项目要齐全:
(1)实验目的
(2)实验设备
(3)实验内容
(4)实验电路图(硬件)
(5)实验步骤
(6)实验流程图及程序
(7)实验结果及结果分析。
(8)实验小结。
通过实验,简要分析你的收获、不足和问题。
注意:
※字迹要清晰、规范、工整,字迹颜色要一致,程序框图采用标准符号。
※报告书写不合格须重写,实验不及格须重做。
※所有的汇编语言源程序其文件名及文件夹长度不得超过8个字节。
※文件夹、文件名不能包含汉字
※源程序中符号地址、指令码、分隔符数字字符等使用半角英文输入。
※否则出现会出现编译错误。
目录
《32位微机原理及应用》
实验一数据传送实验5
实验二显示程序实验5
实验三综合程序设计实验7
实验四中断特性及8259单一中断应用实验8
实验五可编程定时器/计数器8254实验11
实验六用PCIBIOS获取设备配置资源实验17
实验七PCI中断应用实验18
附录APCIBIOS功能调用参数说明18
附录BS5933管脚功能说明18
附录CVtoolsD的安装及VC++6.0配置18
附录DVxD调用接口说明18
附录EQTHPCI集成操作软件使用说明18
附录FTurboDebugger调试器的使用18
《单片机原理及应用》
实验一数据传送指令18
实验二二进制数的运算18
实验三分支结构程序的设计18
实验四循环结构程序设计18
实验五子程序程序设计18
实验六外部中断系统的应用18
实验七定时器/计数器实验18
实验三键盘/显示实验18
实验九串行通信实验18
实验十A/D转换实验18
实验十一D/A转换实验18
实验十二利用MCS-51单片机控制交通灯(综合实验)18
实验十三电脑时钟(综合实验)18
附录1:
DaisWin集成调试软件的使用18
附录2疑难问题解答18
附录3编译错误信息18
《32位微机原理及应用》
实验一数据传送实验
1.1实验目的
1)熟悉汇编语言软件环境和80X86指令系统。
2)掌握简单程序编制、调试方法。
3)掌握与数据有关的不同寻址方式。
1.2实验设备
PC机一台。
1.3实验内容及说明
1)把一个[字节]立即数传送至BL中,并查看BL中的内容。
2)把一个[字]立即数传送至AX中,并查看AX中的内容。
3)把一个32位立即数传送至ECX中,并查看ECX中的内容。
4)将一个32立即数传输到数据段内由BX指定的地址单元内,并查看该地址的数据。
5)把一个字立即数传送至内存数据段1000H单元中,并查看DS:
1000H单元中的内容。
6)把内存数据段2000H单元中的内容[字]传送至AX,并查看AX中的内容。
7)把DS:
0110H中的内容[字]传送至内存附加段0100H单元中,并查看ES:
0100H单元和DS:
0110H单元中的内容。
8)把内存数据段1000H单元、1010H单元中的两个数据字(16位)相互交换,并分别查看DS:
1000H和DS:
1010H单元中的内容。
1.4实验步骤
(1)运行QTHPCI软件,根据实验内容编写程序。
(2)使用“项目”菜单中的“编译”或“编译连接”命令对实验程序进行编译、连接。
(3)用“调试”菜单中“单步运行”命令或“执行到光标处”命令运行程序,观察运行结果。
(4)用“调试”菜单中“全速运行”命令运行程序,观察运行结果。
(5)“调试”菜单中的“进行调试”命令进入Debug调试,观察调试过程中数据传输指令执行后各寄存器及数据区的内容。
(6)更改数据区的数据,考察程序的正确性。
实验二显示程序实验
2.1实验目的
(1)掌握在PC机上以十六进制数形式显示数据的方法。
掌握部分DOS功能调用的使用方法。
(2)掌握分支程序及子程序的设计方法。
(3)熟悉QTH集成编辑、调试环境和TurboDebugger的使用。
2.2实验设备
PC机一台。
2.3实验内容及说明
本实验要求将指定数据区的数据以十六进制数形式显示在屏幕上,并通过DOS功能调用完成一些提示信息的显示,实验中可使用DOS功能调用(INT21H)。
表1-1显示实验中可使用DOS功能调用
AH值
功能
调用参数
结果
1
键盘输入并回显
AL=输出字符
2
显示单个字符(带Ctrl+Break检查)
DL=输出字符
光标在字符后面
6
显示单个字符(无Ctrl+Break检查)
DL=输出字符
光标在字符后面
9
显示字符串
DS:
DX=串地址,‘$’为结束字符
光标跟在串后面
4CH
返回DOS系统
AL=返回码
2.4实验步骤
(1)运行QTHPCI软件,根据实验内容编写程序。
(2)使用“项目”菜单中的“编译”或“编译连接”命令对实验程序进行编译、连接。
(3)使用“调试”菜单中“全速运行”命令运行程序,观察运行结果。
(4)使用“调试”菜单中的“进行调试”命令进入Debug调试,观察调试过程中数据传输指令执行后各寄存器及数据区的内容。
(5)更改数据区的数据,考察程序的正确性。
实验三综合程序设计实验
3.1实验目的
1、掌握分支、循环和子程序调用的基本程序结构。
2、掌握32位寄存器和32位指令使用的基本方法。
3、学习综合程序设计、编制及调试。
3.2实验设备
PC机一台。
3.3实验内容及说明
1、排序实验
本实验要求编写一个程序,对存储器中的一组双字进行排序,并将结果显示在屏幕上。
在编写过程中,应使用32位寄存器,并且采用基址+变址+偏移的寻址方式。
在程序中使用80x86指令系统中有关32位的指令、寻址方式及32位寄存器时需要在文件头使用“.386”或“.386p”。
2、用32位寄存器、指令、扩展寻址方式实现数码转换及显示
本实验要求将一组ASCII字符转换成16进制数码,并在屏幕上显示出来。
要求使用32位寄存器、32位的指令和寻址方式。
如将字符串“WelcometoSDUST”进行转换,应转换成:
57H、65H、6CH、63H,6FH、6DH、65H、20H、74H、6FH、20H,53H、44H、55H、53H、54H。
3.4实验步骤
(1)运行QTHPCI软件,根据实验内容编写程序。
(2)使用“项目”菜单中的“编译”或“编译连接”命令对实验程序进行编译、连接。
(3)用“调试”菜单中“单步”或““执行到光标处”分步调试,观察每条指令运行结果。
(4)用“调试”菜单中“全速运行”命令运行程序,再观察运行结果。
(5)更改数据区的数据,考察程序的正确性。
实验四中断特性及8259单一中断应用实验
4.1实验目的
(1)学习8259中断控制器的工作原理。
(2)学习8259可编程控制器的应用编程。
(3)掌握使用PC机内8259的方法。
(4)掌握修改中断向量的方法。
4.2实验设备
PC机一台。
4.3实验内容
编写一键盘中断处理程序,计数键盘中断次数,并用该程序替换系统键盘中断处理程序,使当键盘中断产生10次后,显示按键次数并结束应用。
4.4实验步骤及说明
(1)按实验内容要求编写实验程序;
(2)编译连接实验程序;
(3)运行实验,按键盘若干次,观察实验现象;
(4)画出实验流程图。
4.5附:
实验原理说明
中断控制是微机系统的主要管理方式之一,也是处理器与外设之间通信的最有效方法之一。
它可以减少系统为反复查询外部设备状态而消耗的时间,提高了系统的整体运行效率。
在现代32位微机系统中,系统的中断有两类:
软件中断和硬件中断。
硬件中断可以实现微机系统对外设的管理,由8259中断控制器来完成。
4.5.1关于键盘中断处理中的说明
PC微机中使用的是编码键盘,在键盘内部有一片单片机对整个键盘上的字符键、功能键、控制键和组合键进行管理,当键盘上键入一个键时,键盘上的处理器首先向微机产生硬件中断请求(IRQ1),然后将该键的扫描码传送给主机,而PC主机在IRQ1中断的作用下,调用INT09H硬件中断读入键盘的扫描码,并转换成ASCII码,存入键盘缓冲区。
本实验中的键盘中断处理程序,必须对键盘控制器完成键盘复位。
复位键盘控制器只需要端口61H的内容读出,将最高位置1,再写入该端口。
另外,按键按下和抬起均会引起中断,所以实际中断相应次数等于按键次数乘以2。
4.5.28259中断控制器结构原理、寄存器使用方法参见教材
4.5.3PC微机系统中8259A的应用
在现代PC微机系统中,系统中包含了两片8259A中断控制器,经级连可以管理16级硬件中断,其中部分中断源已经被系统硬件占用,具体使用情况如表4.1。
两片8259A的端口地址为:
主片在020H-03FH,实际使用020H和021H两个端口;从片在0A0H-0BFH范围,实际使用0A0H和0A1H两个端口。
表4.1微机系统中的硬件中断
中断源
功能
中断向量号
中断源
功能
中断向量号
主8259AIRQ0
定时中断
08H
主8259AIRQ8
实时钟
70H
主8259AIRQ1
键盘中断
09H
主8259AIRQ9
保留
71H
主8259AIRQ2
接从8259A
0AH
主8259AIRQ10
保留
72H
主8259AIRQ3
COM2
0BH
主8259AIRQ11
保留
73H
主8259AIRQ4
COM1
0CH
主8259AIRQ12
保留
74H
主8259AIRQ5
硬盘/并口2中断
0DH
主8259AIRQ13
写处理中断
75H
主8259AIRQ6
软盘
0EH
主8259AIRQ14
硬盘控制器
76H
主8259AIRQ7
打印机
0FH
主8259AIRQ15
保留
77H
4.5.4中断向量表
80x86微机系统中能处理256个中断向量,其类型号为00H-0FFH,但其的中断处理方式及过程应根据CPU的工作模式加以区分。
在保护模式下,系统中有一张中断描述符表,记录所有中断/异常处理程序的入口。
在实模式下微机系统采用矢量中断,无论是内部中断还是外部中断均对应一个相应的中断向量码,每个中断向量占用4字节,分别存放中断服务程序的IP和CS。
存放256个中断矢量需要占用1K字节的空间,该区域称为中断向量表,被放置于内存从0开始的1K字节区域中。
表4.2中显示了PC微机在实模式下所有中断的使用情况及中断功能、中断向量表的结构。
对于微机系统没有使用的中断向量,可以作为软中断被用户使用。
使用前,只需要将软中断处理程序入口填入对应中断矢量即可。
而微机系统已经占用的中断向量可以根据需要修改其中断向量。
填写或修改中断矢量的方法为:
MOV[中断矢量*4],IP地址
MOV[中断矢量*4+2],CS地址
表4.2PC微机系统中中断向量表的占用情况
中断向量号
功能
内存地址
中断向量号
功能
内存地址
00H
被零除
000-003H
20H
程序终止退出
080-083H
01H
单步
004-007H
21H
系统功能调用
084-087H
02H
不可屏蔽中断
008-00BH
22H
程序结束地址
088-08BH
03H
断点中断
00C-00FH
23H
Ctrl-C处理
08C-08FH
04H
溢出
010-013H
24H
严重错误处理
090-093H
05H
屏幕打印
014-017H
25H
绝对磁盘读
094-09BH
06H-07H
保留
018-01FH
26H
绝对磁盘写
098-09H
08H
日时钟中断
020-023H
27H
结束但驻留内存
09C-09FH
09H
键盘中断
024-027H
28H-3FH
保留
0A0-0FFH
0AH
接从片8259A
028-02BH
40H
新软盘中断向量
100-103H
0BH
COM2
02C-02F
41H
硬盘参数块
104-107H
0CH
COM1
030-03H
42H-4FH
未使用
108-13CH
0DH
硬盘/并口2中断
03-037H
50H
警报功能
140-143H
0EH
软盘中断
038-03B
51H
鼠标功能
144-147H
0FH
打印机/并口1中断
03C-03FH
52H-59H
未使用
148-167H
10H
视频显示I/O调用
040-043H
5AH
功能
168-16BH
11H
设备配置监测
044-047H
5BH
Revectorin19H
16C-16FH
12H
内存容量监测
048-04BH
5CH
网络应用
170-173H
13H
磁盘I/O调用
04C-04FH
5DH-6FH
未使用
174-1BFH
14H
串行通信I/O
050-053H
70H
实时钟
1C0-1C7H
15H
盒带/多功能
054-057H
71H
保留
1C4-1C7H
16H
键盘I/O
058-05BH
72H
保留
1C8-1CBH
17H
打印机I/O
05C-05FH
73H
保留
1CC-1CFH
18H
ROM-BASIC
060-063H
74H
保留
1D0-1D3H
19H
自举程序
064-067H
75H
协处理器中断
1D4-1D7H
1AH
时钟I/O
068-06BH
76H
硬盘控制器
1D8-1DBH
1BH
Ctrl-Break入口
06C-06FH
77H
保留
1DC-1DFH
1CH
时钟控制
070-073H
78H-7FH
未使用
1E0-1FFH
1DH
视频初始化参数表
074-077H-
80H-85H
为BASIC保留
200-217H
1EH
软盘参数表
078-07BH
86H-F0H
BASIC使用区
218-3C3H
1FH
图形显示扩展字符表
07C-07FH
F1H-FFH
保留
3C4-3FFH
实验五可编程定时器/计数器8254实验
5.1实验目的
了解计数器的硬件连接方法及时序关系,掌握8254的各种模式的编程及其原理,用示波器观察各信号之间的时序关系。
5.2实验设备
(1)PC机一台;
(2)QTH-2008PCI32位微机教学实验仪一套。
(3)示波器一台。
5.3实验内容
1、将32Hz的晶振频率作为8254的时钟输入,利用定时器8254产生1Hz的方波,发光二极管不停闪烁,用示波器可看到输出的方波。
2、将32.768KHz的频率信号作为8253/8254的时钟输入,利用定时器8253/8254产生1024Hz的频率信号(频率发生器,方式2),用示波器观察1024Hz信号的输出。
5.4实验原理图
图5.1可编程定时器/计数器8254原理图
5.5实验步骤
5.5.1实验连线(如图5.2所示)
1)信号源模块短路32.0Hz,CLK连到8254模块的CLK0。
2)8254模块选通线CS连到ISA总线接口模块的IOY0。
3)8254模块GATE0接电源+5V;OUT0接发光二极管L1。
4)该模块的WR、RD分别连到ISA总线接口模块的XIOWR、XIORD。
5)该模块该模块的数据(AD0~AD7)、地址线(A0~A7)分别连到ISA总线接口模块的数据(QD0~QD7)、地址线(XA0~XA7)。
5.5.2运行QTHPCI软件,根据实验内容编写程序。
5.5.3运行调试编写的程序,观察发光二极管,用示波器可看到输出的方波。
图5.28254定时器/计数器实验
实验八16C550通用串行通信实验
一、实验目的
1、学习有关串行通信的知识,掌握16C550芯片的原理及典型应用。
2、掌握使用16C550实现双机通信的软件编制方法。
二、实验设备
1、PC机两台;
2、QTH-2008PCI-A微机教学实验仪两套。
三、实验原理图
实验原理图如图15所示。
图1516C550通用串行口接口电路
四、实验内容
1、由一台实验箱发送一串字符,另一台实验箱接收并在屏幕上显示接收到的相关信息。
2、两台实验箱串口通信实验:
用电缆线将两个实验系统中的串口连接起来,对串口进行设置,实现数据通信。
五、实验步骤
1、两台实验箱通信应用实验。
2、实验连线(QTH-2008PCI-A,如图16所示)。
3、16C550模块的SWR、SRD分别连到ISA总线接口模块的XIOWR、XIORD。
4、16C550模块的数据(AD0~AD7)、地址线(A0~A1)分别连到ISA总线接口模块的数据(QD0~QD7)、地址线(XA0~XA1)。
5、16C550模块选通线CS连到ISA总线接口模块的IOY0。
6、用电缆将两台实验箱串口相连。
7、编译连接运行程序,观察屏蔽显示的数据:
CollegeofInformation&electricalengineering,ShandonguniversityofscienceandtechnologyQingdaoShandongChina
图16与PC机通信基础实验
六、附录1:
PC机COM1的端口地址分配表如表13所示。
表13PC机COM1端口地址分配表:
端口地址
DLAB
相应寄存器
03F8
0
接收数据寄存器(读),发送数据寄存器(写)
03F8
1
波特率除数寄存器(低字节)
03F9
0
中断允许寄存器
03F9
1
波特率除数寄存器(高字节)
03FA
X
中断标识寄存器
03FB
X
线路控制寄存器(位7即为DLAB)
03FC
X
MODEM控制器
03FD
X
线路状态寄存器
03FE
X
MODEM状态寄存器
附录2:
16C550部分寄存器格式
16C550是一种连接任何类型虚拟串行接口的可编程通信接口,使用非常广泛,是与Intel微处理器完全兼容的使用非常广泛的异步接收/发送器(UART)。
它内置了16字节的FIFO缓冲器,最大通信速率可达115Kb/s,是现代基于微处理设备包括PC机和许多调制解调器的最普遍的通信接口。
16C550内部有11个寄存器,在芯片选择有效的前提下,由芯片的寄存器选择输入线A2、A1和A0来确定访问的寄存器,芯片中采用两条措施来解决端口地址少的问题。
发送寄存器和接收数据寄存器共用一个地址,以“写入”访问前者“读出”访问后者加以区分。
除数寄存器的高字节与中断允许寄存器使用相同的地址,高字节和接收数据寄存器、发送保持寄存器使用相同的地址。
为了区分,借用线路控制寄存器的最高位DLAB位来区分。
访问除数寄存器时,令DLAB位为“1”;访问接收数据寄存器、发送保持寄存器和中断允许寄存器时,则将DLAB位置“0”。
如表5所示。
表516550内部寄存器地址及其选择方法
DLAB
A2A1A0
被访问的寄存器
0
000
接收数据寄存器(读),发送保持寄存器(写)
0
001
中断允许寄存器IER
1
000
波特率除数寄存器(低字节)
1
001
波特率除数寄存器(高字节)
X
010
中断识别寄存器IIR(只读),FIFO控制器FCR(只写)
X
011
线路控制寄存器LCR
X
100
MODEM控制寄存器MCR
X
101
线路状态寄存器LSR
X
110
MODEM状态寄存器MSR
X
111
Scratch寄存器
寄存器控制字说明如下:
1、线路控制寄存器(LCR),主要用于指定异步串行通信的数据格式。
见表6。
表6LCR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DLAB
SB
SP
EPS
PEN
STB
WLS1
WLS0
除数寄存器访问允许
中止设定
附加奇偶标志位选择
奇偶校验选择
奇偶校验允许
停止位选择
字符长度选择
2、线路状态寄存器(LSR),主要是向处理器提供有关数据传输状态。
见表7。
表7LSR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
TSRE
THRE
BI
FE
PE
OE
DR
FIFO中接收数据错误
发送移位寄存器空
发送保持寄存器空
中止识别指示
接收
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