计算机硬件技术基础软件实验讲义.docx
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计算机硬件技术基础软件实验讲义
第二章指令系统和汇编语言程序设计实验
本章实验主要包括指令系统和汇编语言程序设计两部分。
采用软件模拟调试的方法，目的在于通过这些实验可以使学生巩固所学知识，加深对MCS-51单片机内部结构、指令系统的理解，更进一步掌握汇编语言程序设计的方法和技巧。
第一节指令系统实验
实验一熟悉键盘操作及数传指令编程设计
一、实验目的
1．熟悉软件模拟调试的环境及键盘操作。
2．掌握汇编语言程序设计的方法，加深对指令的理解。
3．学会软件模拟调试和察看修改观察项的方法。
二、实验内容
印证数据传送指令的功能、寻址方式以及PC指针、SP指针、DPTR指针、Ri指针分别对代码段、堆栈段、外扩数据存储器段、位寻址区等不同存储器的访问方式。
三、实验步骤
1．进入调试软件环境，输入源程序；
2．汇编源程序；
3．用单步方式运行程序；
4．检查并记录各寄存器和存储单元内容的变化。
四、程序清单
1.内部RAM数据传送
需要查看的数据有30H,31H,A,R0等。
ORG0000H；起始地址
MOVR0,#30H；30H-（R0）
MOV30H,#45H;45H-（30H）
MOV31H,#46H;46H-（31H）
MOVR2,30H;（30H）-（R2）
MOV02H,31H;31H-（02H）
MOVA,#87H;87H-（A）
MOV0E0H,30H;（30H）-（0E0H）
MOV30H,A;（A）-（30H）
MOV31H,@R0;（（R0））-（31H）
SJMP$
END
执行结果：
2.外部数据传送
需要查看的数据有外部数据存储器单元2000H，外部程序存储器单元2001H。
ORG0000H
MOVA,#89H
MOVDPTR,#2000H
MOVX@DPTR,A
INCDPTR
CLRA
MOVCA,@A+DPTR
SJMP$
ORG2000H
DB44H
DB78H
DB67H
END
3.堆栈操作
需要查看的数据有50H、51H、A及SP指针和堆栈区中数据随PUSH和POP指令执行后的变化情况和数据的存放次序等。
1）可用于保护现场和恢复现场的程序
ORG0000H
MOVSP,#5FH
MOV50H,#3BH
MOV51H,#2FH
MOVA,#12H
PUSH50H
PUSH51H
PUSHACC
POP0E0H
POP51H
POP50H
SJMP$
END
2）可用于数据交换的程序
ORG0100H
MOVSP,#6FH
MOV50H,#3BH
MOV51H,#2FH
PUSH50H
PUSH51H
POP50H
POP51H
SJMP$
END
4.数据交换
记录每条指令运行后的结果，从而加深对各种不同的交换指令的理解。
ORG0000H
MOVA,#58H
SWAPA
MOV40H,A
MOVA,#30H
MOVR0,#30H
MOV@R0,#09H
XCHDA,@R0
MOV50H,#1
MOVA,#89H
XCHA,50H
MOVR7,#3
XCHA,R7
XCHA,@R0
SJMP$
END
五、思考题
1．寄存器寻址与寄存器间接寻址有什么区别？
2．PC指针与SP指针有什么区别？
3．DPTR指针与Ri（R0，R1）指针有什么区别？
4．立即寻址与直接寻址有什么区别？
4.同一个特殊功能寄存器不同表达形式。
实验二数传指令和算数运算指令编程设计
一、实验目的
1．掌握数据块的传送操作和算术运算指令的应用。
2．进一步掌握汇编语言设计和调试方法。
3．掌握观察窗口的使用方法。
4．学会给存储单元赋初值的方法。
二、实验内容
1．数据区传送
（1）把内部RAM40H～4FH置初值0A0H～0AFH；
（2）而后把40H～4FH内容传送到外部RAM9800H～980FH中；
（3）再把9800H～980FH内容传送到50H～5FH中。
2．多字节十进制加法
加数放在30H开始的单元中（最低位放在30H，按从小到大的顺序存放），被加数和结果存放在20H开始的单元（最低位在20H中），字节数放在2FH中，最高进位位放在位地址7FH单元中。
三、实验步骤
1．分别用单步和连续运行方式，调试上述两个程序；
2．在执行第二个程序之前，给被加数和加数单元赋初值；
3．在观察窗口中观察结果。
四、实验程序清单
1．数据块传送程序：
ORG0000H
MAIN：
MOVR0，#40H
MOVR2，#10H
MOVA，#0A0H
A1:
MOV@R0,A
INCR0
INCA
DJNZR2,A1
MOVR0,#40H
MOVDPTR,#9800H
MOVR2,#10H
A2:
MOVA,@R0
MOVX@DPTR,A
INCR0
INCDPTR
DJNZR2,A2
MOVR0,#50H
MOVDPTR,#9800H
MOVR2,#10H
A3:
MOVXA,@DPTR
MOV@R0,A
INCDPTR
INCR0
DJNZR2,A3
SJMP$
END
2．多字节十进制加法：
ORG0000H
MAIN:
MOVR0,#30H
MOVR1,#20H
MOV2FH,#04H
CLRC
DA1:
MOVA,@R0
ADDCA,@R1
DAA
MOV@R1,A
INCR0
INCR1
DJNZ2FH,DA1
MOV7FH,C
SJMP$
END
五、思考题
1．若两个数据块都在外部数据存储器中，如何实现数据块的传送？
2．在调试第一个程序时，若不用程序给40H~4FH赋初值，而用键盘在CPUDATA区给40H~4FH单元预赋初值，如何做？
3．若把第二个程序改为无符号数的减法，怎样修改程序？
4．在第二个程序中，若两数的和存放到从40H开始的单元，如何修改程序？
实验三逻辑运算及位操作指令编程设计
一、实验目的
（1）熟悉字节逻辑运算指令功能。
（2）熟悉位操作指令运算功能。
（3）从而更深入的掌握汇编语言程序设计。
（4）学会观察CPU窗口中BIT区的变化。
二、实验内容
1．字节逻辑运算程序
在片内RAM的FIRST和SECOND单元中各有一符号数X和Y,要求按下列条件算出Z，存入RESULT单元中（设运算结果仍为8位数）。
FIRSTEQU30H
SECONDEQU31H
RESULTEQU32H
ORG0000H
START：
MOVR0，FIRST
MOVA，R0
JBACC.7,NEG
MOVB,#2
DIVAB
MOVA,B
JZTEMP1
MOVA,R0
ADDA,SECOND
SJMPRES
TEMP1:
MOVA,R0
ANLA,SECOND
SJMPRES
NEG:
CPLACC.7
MOVB,#2
DIVAB
MOVA,B
JZTEMP2
MOVA,R0
ORLA,SECOND
SJMPRES
TEMP2:
MOVA,R0
XRLA,SECOND
RES:
MOVRESULT,A
SJMP$
END
2．位操作程序
布尔电路图如下:
XBIT00H
YBIT01H
ZBIT02H
FBIT03H
ORG0000H
START:
MOVC,Z
ANLC,/Y
MOVF,C
MOVC,Y
ANLC,/Z
ORLC,F
MOVF,C
MOVC,X
ANLC,Y
ORLC,/F
MOVF,C
SJMP$
END
3．拆字程序
把外部数据存储器2000H单元的内容拆开，其高四位送2001H低四位，低四位送2002H低四位，2001H、2002H高四位清零。
需要检查2000H、2001H和2002H单元的内容。
程序清单
ORG0000H
MOVDPTR,#2000H
MOVXA,@DPTR
MOVB,A
SWAPA
ANLA,#0FH
INCDPTR
MOVX@DPTR,A
INCDPTR
MOVA,B
ANLA,#0FH
MOVX@DPTR,A
SJMP$
END
程序框图
4．拼字程序
把外部数据存储器2000H、2001H单元的低四位分别送2002H高低四位。
需要察看2000H、2001H和2002H单元内容。
程序框图：
程序清单
ORG0000H
MOVDPTR,#2000H
MOVXA,@DPTR
ANLA,#0FH
SWAPA
MOVB,A
INCDPTR
MOVXA,@DPTR
ANLA,#0FH
ORLA,B
INCDPTR
MOVX@DPTR,A
SJMP$
END
5．自选程序设计
三、思考题
1．字节与位逻辑运算指令在编程上什么区别？
应注意什么？
2．若把两位十六进制数转换成对应的ASCII码，应如何编写程序？
3．采用其它方法设计第一个程序。
4．如何用断点方式调试本程序？
实验四代码转换
一、实验目的
1．掌握各种代码转换的算法，加深对各种数据编码的理解。
2．学会软件模拟调试和察看修改观察项的方法来观察转换结果。
三、实验内容
1．分析清楚个程序的功能。
2．调试各种代码转换的程序。
三、实验步骤
1．进入调试软件环境，输入源程序；
2．汇编源程序；
3．用单步或全速方式运行程序；
4．查看最终结果。
四、程序清单
1．十六进制数ASCII码
将十六进制数据08H，0CH转换成ASCII码，转换结果存入30H，31H两个单元中，再将30H，31H两个单元中的数据分别增1，然后转换成十六进制数存入40H，41H两个单元中。
ORG0000H
MOVSP,#2FH
MOVA,#08H
ADDA,#30H
PUSHACC
MOVA,#0CH
ADDA,#37H
PUSHACC
MOVA,30H
INCA
CLRC
SUBBA,#30H
MOV40H,A
POPACC
INCA
SUBBA,#37H
MOV41H,A
POPACC
SJMP$
END
2．二进制数BCD码
将二进制数10011011B转换成BCD码数，存入30H和31H单元中；再将30H单元中的数据加16H后，转换成二进制数据,存入40H单元中。
ORG0000H
MOVA,#10011011B
MOVB,#100
DIVAB
MOV30H,A
MOVA,B
MOVB,#10
DIVAB
SWAPA
ORLA,B
MOV31H,A
MOVA,30H
ADDA,#16H
DAA
PUSHACC
ANLA,#00001111B
MOV40H,A
POPACC
ANLA,#11110000B
SWAPA
MOVB,#10
MULAB
ADDA,40H
MOV40H,A
SJMP$
END
3．BCD码ASCII码
将20H单元中压缩的BCD码数78H转换成ASCII码，转换结果存入30H，31H两个单元中，再将30H，31H两个单元中的数据分别增1，然后转换成压缩BCD码数存入21H单元中。
ORG0000H
MOVA，20H
ANLA，#00001111B
ADDA，#30H
MOV30H，A
PUSHACC
MOVA，20H
ANLA，#11110000B
SWAPA
ADDA，#30H
MOV31H，A
INCA
CLRC
SUBBA，#30H
MOVR2，A
POPACC
INCA
CLRC
SUBBA，#30H
SWAPA
ORLA，R2
MOV21H，A
SJMP$
END
5．自选程序设计
六、思考题
1.如何查看上面三个程序的结果。
2.在程序1中，如果十六进制数未指定是否包含A～F数码，程序应如何修改？
3.在程序2中，如果要转换的二进制数是十六位的，程序应如何编写？
4.十六进制数转换成ASCII码与BCD码数转换成ASCII码有何区别？
实验五移位操作
一、实验目的：
掌握移位操作的方法，并理解左移或右移与乘除法运算的关系。
二、实验内容：
1．双字节二进制数左移一位
将两个内部RAM31H和30H单元中的内容组成的双字节数通过Cy左移一位。
功能示意图
程序清单
ORG0000H
CLRC
MOVA,30H
RLCA
MOV30H,A
MOVA,31H
RLCA
MOV31H,A
SJMP$
END
2．多字节二进制数右移一位
将三个内部RAM32H、31H和30H单元中的内容组成的三字节数通过Cy右移一位。
功能示意图
程序清单
ORG0000H
CLRC
MOVA,32H
RRCA
MOV32H,A
MOVA,31H
RRCA
MOV31H,A
MOVA,30H
RRCA
MOV30H,A
SJMP$
END
三、思考题
1．多于三个字节的移位操作如何进行？
2．如果不通过Cy如何移位？
实现的功能有何不同？
第二节汇编语言程序设计实验
实验六分支程序设计
一、实验目的
1.进一步熟悉MCS-51指令系统，了解汇编语言程序设计的基本结构。
2.掌握分支结构程序设计的方法。
3.学会用条件转移指令、CJNE、JMP及其配合使用来编写二分支、三分支和多分支程序。
二、实验内容
1.二分支的条件转移程序
设变量X存放于R0，函数值Y存放在R1，其中X、Y均为二进制数。
试按照下式的要求给Y赋值：
Y=
1
X>0
0
X=0
-1
X<0
程序框图2-1如下
:
N
图2-1二、三分支结构程序流程图
2.自选题目设计
三、实验步骤
1．根据实验内容和参考程序流程图，编出相应的分支结构程序。
2．输入程序，汇编成功；
3．用F4（执行到光标处）、F7（跟踪执行）、F8（单步执行）或断点运行等方式调试程序；
4．观察程序的流程，记录运行结果。
四、思考题
1．CJNE指令对CY有影响吗？
用CJNE和JC/JNC指令配合应注意什么？
在用JMP指令前，若变址255怎么办？
2．用什么指令可以实现多分支之间的隔离？
五、实验报告要求
写出题目运行结果。
六、参考程序清单
1、二分支的条件转移程序
1）用二分支结构程序实现：
ORG0000H
MOVA,R0
JZLOAD；等于零转LOAD
JNBACC.7，GO；大于零转GO
MOVA,#0FFH
SJMPLOAD
GO:
MOVA,#01H
LOAD:
MOVR1,A
SJMP$
END
2）用三分支结构程序实现：
ORG0000H
MOVA,R0
JNZCOMP；不等于零转COMP
MOVR1，#00H；等于零，则0（R1）
SJMPMP3
COMP:
CJNER0，#80H，MP1；（R0）中数与80H比较，不相等则转移到MP1
MOVR1，#0FFH；若比较相等，则-1（R1）
LJMPMP3
MP1:
JCMP2；两数不相等，（R0）>0转MP2
MOVR1，#0FFH；（R0）<0，-1（R1）
LJMPMP3
MP2:
MOVR1，#01H；（R0）>0，1（R1）
MP3:
SJMP$
END
实验七循环程序设计
一、实验目的
1．进一步熟悉MCS-51指令系统，了解汇编语言程序设计的基本结构。
2．掌握循环结构程序设计的方法，弄清单重及多重循环控制过程。
3．通过设计软件延时程序，学会计算内外循环次数以及循环体的循环时间。
二、实验内容
1．设计一个循环程序
具体要求：
将内部RAM中30H至32H的内容右移四位，程序流程图如图2-3所示。
2．设计循环程序：
冒泡法排序。
具体要求：
设单片机8031外部RAM从3600H单元开始存放10个无符号数，试编写程序能使它们按从大到小的顺序排列（最大数存放在3600H单元）。
程序流程图如图2-4所示。
3．自选题目设计。
三、实验步骤
1．输入预先编好的程序，汇编成功；
2．用自动单步方式执行程序，观察循环计数器的变化情况。
3．用断点运行方式调试排序程序，记录排序过程。
四、实验报告要求
1．编出相应的循环结构程序，列出程序清单，并且会计算循环体的循环时间。
2．写出自选题目的设计内容、程序清单及运行结果。
五、思考题
1．程序中循环时间由什么来控制？
2．若用DJNZ或CJNE指令来控制循环，编写程序有什么不同？
六、参考流程图
开始
4（R7）
3（R6）
0CY
30H（R0）
（（R0））（A）
右移（A）一次
（A）（（R0））
（R0）+1（R0）
N
（R6）-1=0?
Y
N
（R7）-1=0?
Y
结束
图2-3循环结构程序流程图
七、循环结构程序参考清单：
1．三个字节右移四位：
ORG0000H
MOVR7，#4
RR30:
MOVR6，#3
CLRC
MOVR0，#30H
RR31:
MOVA，@R0
RRCA
MOV@R0，A
INCR0
DJNZR6，RR31
DJNZR7，RR30
SJMP$
END
2.冒泡法排序：
ORG0000H
MOVPSW，#00H
MOVP2，#36H
MOVR2，#10-1
LOOP0：
MOVR0，#00H
MOVR1，#01H
MOV03H，R2
CLR7FH
LOOP1：
MOVXA，@R0
MOV30H，A
MOVXA，@R1
CJNEA，30H，LOOP2
SJMPL1
LOOP2：
JCL1
MOVX@R0，A
XCHA，30H
MOVX@R1，A
SETB7FH
L1：
INCR0
INCR1
DJNZR3，LOOP1
JNB7FH，LOOP3
DJNZR2，LOOP0
LOOP3：
SJMP$
END
Y
N
N
N
Y
N
Y
N
Y
图2-4循环结构程序流程图
实验八查表程序设计
一、实验目的
1．进一步熟悉MCS-51指令系统和汇编语言程序设计。
2．学会用MOVC指令编写查表程序。
二、实验内容
1．设计并调试一个查平方表的程序，其功能为应用查表指令MOVCA，@A+PC，求累加器A中数的平方值，结果平方值送A。
要求待查的（A）≤15。
2．设计并调试一个根据电压值查与其对应的温度值的查表程序，其功能为应用查表指令MOVCA，@A+DPTR，求（A）中电压值对应的温度值，将温度值送R2R3（温度值为二字节的压缩BCD码），电压值的范围为（A）≤0FFH。
实验程序参考框图如2-5所示。
三、实验步骤
1．敲入程序和预定表后；
2．通过修改自变量参数启动并调试程序，直至正确为止。
3．边调试边体会用PC或DPTR作指针查表的区别。
开始
表首地址（DPTR）
0（A）
0（A）
结束
图2-5查表程序框图
四、实验报告要求
根据实验内容和程序参考流程，编出所需查表程序，列出实验程序清单。
五、思考题
1．当表的长度〉255个字节时应选哪一条指令查表？
2．用PC指针查表编程时应注意什么？
六、参考程序清单
1．求平方值查表程序：
ORG0000H
ADDA，#02H
MOVCA，@A+PC
SJMP$
DB0,1，4，9，16，25
DB36······225
END
2．测量温度查表程序：
ORG0000H
MOVDPTR，#TAB
CLRC
MOVR0，A
ADDA，R0
MOVF0，C
ADDA，DPL
MOVDPL，A
CLRA
ADDCA，DPH
MOVC，F0
ADDCA，#0
MOVDPH，A
CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查第一个字节
MOVR2，A
CLRA
INCDPTR
MOVCA，@A+DPTR；查第二个字节
MOVR3，A
SJMP$
TAB：
DW……;温度表值（自己设定一组数）
END
实验九散转程序设计
一、实验目的
1．进一步熟悉MCS-51指令系统和汇编语言程序设计。
2．学会用三种不同的方法设计散转程序，并掌握它们的区别。
二、实验内容
设计并调试一个程序，其功能为根据（20H）的值i（i≤7）取相应的处理程序Pi的入口地址并转移到程序Pi，Pi的处理程序的功能为（Ri）+1→（Ri），[（20H）+1]^7（20H）,再重复地根据（20H）散转。
参考程序框图如图2-6所示：
三、实验步骤
1．输入编好的程序，汇编成功；
2．调试程序，使用修改寄存器的方法，使R0—R7初值为0，然后启动系统，带断点运行，运行一个循环后检查运行结果，观察R0—R7是否依次计数，排除程序中错误，直至R0—R7同步计数为止。
四、实验报告要求
1．列出根
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