微机原理硬件实验.docx
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微机原理硬件实验
信息与通信工程学院
微机原理硬件实验报告
班级：
姓名：
学号：
序号：
日期：
2012年12月
目录
一、基本的I/O实验4
一、实验目的4
二、实验原理和内容4
（一）实验一：
4
（二）实验二：
4
三、硬件连接图及软件流程图：
5
（一）实验一：
5
（二）实验二：
6
四、源程序及注释7
（一）实验一：
7
（二）实验二：
8
五、实验结果9
六、实验总结9
七、实验收获与心得体会9
二．可编程并行接口8255实验10
一、实验目的10
二、实验原理和内容10
（一）实验原理10
（二）实验内容11
三、硬件连接图和软件流程图12
（一）实验三：
12
（二）实验四：
14
（三）实验五：
15
四、源程序及注释17
（一）实验三：
17
（二）实验四：
18
（三）实验五：
19
五、实验结果23
六、实验总结24
七、实验收获与心得体会24
三、可编程定时器/计数器（8253）实验25
一、实验目的25
二、实验原理和目的25
（一）实验原理：
25
（二）实验内容：
25
三、硬件连接图和软件流程图26
四、源程序及注释29
（一）基础部分：
29
（二）提高部分：
31
五、实验结果36
六、实验总结36
七、实验收获与心得体会37
四、串行通讯接口8251实验38
一、实验目的38
二、实验原理和目的38
三、硬件连接图和软件流程图38
四、源程序及注释40
五、实验结果41
六、实验总结41
七、实验收获与心得体会42
一、基本的I/O实验
一、实验目的
掌握I/O地址译码电路的工作原理。
掌握简单并行接口的工作原理及使用方法。
二、实验原理和内容
（一）实验一：
1、74LS74为D触发器，可直接使用实验台上数字电路实验区的D触发器,74LS138为地址译码器。
译码输出端Y0～Y7在实验台上“I/O地址“输出端引出，每个输出端包含8个地址，Y0：
280H～287H，Y1：
288H～28FH，……当CPU执行I/O指令且地址在280H～2BFH范围内，译码器选中，必有一根译码线输出负脉冲。
例如：
执行下面两条指令
MOVDX，2A0H
OUTDX，AL（或INAL，DX）
Y4输出一个负脉冲，执行下面两条指令
MOVDX，2A8H
OUTDX，AL（或INAL，DX）
Y5输出一个负脉冲。
利用这个负脉冲控制L7闪烁发光（亮、灭、亮、灭、……），时间间隔通过软件延时实现。
2、接线：
Y4/IO地址接CLK/D触发器
Y5/IO地址接CD/D触发器
D/D触发器接SD/D角发器接+5V
Q/D触发器接L7（LED灯）或逻辑笔
（二）实验二：
1、74LS273为八D触发器，8个D输入端分别接数据总线D0～D7，8个Q输出端接LED显示电路L0～L7。
2、编程从键盘输入一个字符或数字，将其ASCⅡ码通过这个输出接口输出，根据8个发光二极管发光情况验证正确性。
3、按下面图4-2-2简单并行输入接口电路图连接电路（74LS244插通用插座，74LS32用实验台上的“或门”）。
74LS244为八缓冲器，8个数据输入端分别接逻辑电平开关输出K0～K7，8个数据输出端分别接数据总线D0～D7。
4、用逻辑电平开关预置某个字母的ASCⅡ码，编程输入这个ASCⅡ码，并将其对应字母在屏幕上显示出来。
三、硬件连接图及软件流程图：
（一）实验一：
图一硬件连接图
图2软件流程图
（二）实验二：
图三实验硬件连接图
图四软件流程图
四、源程序及注释
（一）实验一：
DATASEGMENT
DATAENDS
STACKSEGMENT
DB100DUP（?
）
STACKENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA,SS:
STACK
;延时子程序，双重嵌套延时
DELAYPROCNEAR
PUSHCX
MOVCX,0FFFFH
WAIT2:
MOVBX,200
WAIT1:
DECBX
JNZWAIT1;如果BX不为0，则继续执行WAIT1
LOOPWAIT2;如果CX不为0，而BX为0，则执行WAIT2
POPCX;保护寄存器
ENDA:
RET
DELAYENDP
START:
PUSHDS;保护寄存器
XORAX,AX
PUSHAX
MOVAX,DATA
MOVDS,AX;设置地址寄存器基地址
MOVDX,2A0H
OUTDX,AL;Y4输出一个负脉冲
CALLDELAY;调用延时子程序
MOVDX,2A8H
OUTDX,AL;Y5输出一个负脉冲
CALLDELAY;调用延时子程序
MOVAH,0BH
INT21H
ORAL,AL
JZSTART
MOVAX,4C00H
INT21H
CODEENDS
ENDSTART
（二）实验二：
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE
START:
MOVCX,0FFH
LOOP1:
MOVAH,1;循环执行程序
INT21H;键盘输入是否为ESC
CMPAL,1BH
JZEND1;是则跳出
MOVDX,2A8H;不是输出到Y5
OUTDX,AL
LOOPLOOP1
END1:
MOVAX,4C00H;返回DOS
INT21H
CODEENDS
ENDSTART
五、实验结果
（1）通过软件可以实现L7闪烁发光（亮、灭、亮、灭、……），直到键盘有按键按下。
（2）键盘输入某一个字符，L0~L7显示输出的ASCⅡ码，如果字符是ESC则退出返回DOS
六、实验总结
这是第一次微原的硬件实验，运用了课上学习的理论知识和硬件期间结合起来做了第一次实验。
由于课前没有做好充分准备，对实验所用的编程软件和硬件电路板还不太熟悉，所以实验中还是遇到了不少问题。
第一个难题就是延时时间长短的控制，开始只用了一层嵌套，导致灯一直看上去是亮着的状态，后来询问了老师还有同学，采用了双层嵌套延时，在慢慢尝试中修改最后得到了满意的实验结果。
第二个难题就是软件的应用，在运行的时候经常会出现程序终止的现象，遇到这种情况的时候，只要把硬件电路的电源重启即可。
第三个难题就是编程的不熟练，一定会在在今后的实验中好好慢慢练习。
七、实验收获与心得体会
在硬件实验的过程中，我更加深刻地认识到将理论知识与实践结合的重要性，只有亲自动手实践操作，才能更好地理解知识。
实验中一定要细心，不能放过任何一个实验的异常现象，在思考和操作中提升自己。
二．可编程并行接口8255实验
一、实验目的
1、通过实验，掌握8255工作于方式0以及设置A口为输出口，C口为输入口的方法。
2、掌握数码管显示数字的原理
3、掌握一般键盘和显示电路的工作原理。
二、实验原理和内容
（一）实验原理
1．8255的工作方式
一片8255内部有3个端口，A口可以工作在方式0、方式1或方式2，B口可以工作在方式0、方式1，C口可以工作在方式0。
方式0是基本型输入/输出。
这种方式和外设交换数据时，8255端口与外设之间不使用联络线。
方式1为选通型输入/输出。
用这种方式和外界交换数据时，端口和外设之间要有联络信号。
方式2是双向数据传送，仅A口有这项功能。
当A口工作在方式2时，B口仍可以工作在方式0或方式1，但此时B口方式1只能用查询方式与CPU交换信息。
2.工作方式选择字
8255工作方式选择字共8位（如图），存放在8255控制寄存器中。
最高位D7为标志位，D7=1表示控制寄存器中存放的是工作方式选择字，D7=0表示控制寄存器中存放的是C口置位/复位控制字。
3．C口置/复位控制字
8255的C口可进行位操作，即：
可对8255C口的每一位进行置位或清零操作，该操作是通过设置C口置/复位字实现的（图8-10）。
C口置/复位字共8位，各位含义如下：
3．8255A的控制信号与传输动作的对应关系
4．命令字与初始化编程
8255有两个命令字，即方式选择控制字和C口置0/置1控制字，初始化编程的步骤是：
①向8255控制寄存器写入“方式选择控制字”，从而预置端口的工作方式。
②当端口预置为方式1或方式2时，再向控制寄存器写入“C口置0/置1控制字”。
这一操作的主要目的是使相应端口的中断允许触发器置0，从而禁止中断，或者使相应端口的中断允许触发器置1，从而允许端口提出中断请求。
注意：
“C口置0/置1控制字”虽然是对C口进行操作，但是该控制字是命令字，所以要写入控制寄存器，而不是写入C口控制寄存器。
③向8255数据寄存器写入“数据”或从8255数据寄存器读出“数据”
5.静态显示:
将8255的A口PA0～PA7分别与七段数码管的段码驱动输入端a～dp相连，位码驱动输入端S0、S1、S2、S3接PC0、PC1、PC2、PC3，编程在数码管显示自己的学号的后四位。
（二）实验内容
１、8255C口接逻辑电平开关K0～K7，A口接LED显示电路L0～L7。
２、编程从8255C口输入数据，再从A口输出。
3、静态显示:
将8255的A口PA0～PA7分别与七段数码管的段码驱动输入端a～dp相连，位码驱动输入端S0、S1、S2、S3接PC0、PC1、PC2、PC3，编程在数码管显示自己的学号的后四位。
4.编程使得在小键盘上每按一个健，4位数码管上显示出相应字符，它们的对应关系如下：
三、硬件连接图和软件流程图
（一）实验三：
8255控制寄存器端口地址--28BH,A口的地址--288H,B口的地址--289H，C口的地址--28AH。
图一硬件连接图
图二软件流程图
（二）实验四：
图三硬件连接图
图四软件流程图
（三）实验五：
图五硬件连接图
图六软件流程图
四、源程序及注释
（一）实验三：
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE
BEGIN:
MOVAL,89H
MOVDX,28BH;DX指向地址为28BH的地方
OUTDX,AL;写控制字将AL寄存器中的内容输出到地址为DX的端口，即28BH的端口
MOVDX,28AH;C口输入数据
INAL,DX
MOVDX,288H;A口输出数据
OUTDX,AL
MOVAH,0BH;检测有没有按下键盘，如果按下则停止
INT21H
ORAL,AL
JZBEGIN;如果没有按键，则循环执行
MOVAX,4C00H
INT21H;返回DOS
CODEENDS
ENDBEGIN
（二）实验四：
SMGMACROWEI,DUAN;在数码管上显示的宏
MOVDX,288H
MOVAL,DUAN;C端口输出段码
OUTDX,AL
MOVDX,28aH;A端口输出位码
MOVAL,WEI
OUTDX,AL
MOVAL,00H
OUTDX,AL
ENDM
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE
BEGIN:
MOVDX,28BH
MOVAL,80H
OUTDX,AL;写控制字，设置A端口输出，C端口输出
SMG08H,06H;调用宏，输出学号
SMG04H,4FH
SMG02H,4FH
SMG01H,7FH
MOVAH,0BH;检测是否有按键按下
INT21H
ORAL,AL
JZBEGIN;如果没有按键，则继续运行
MOVAX,4C00H
INT21H
CODEENDS
ENDBEGIN
（三）实验五：
DATASEGMENT
TMPDB?
TMP1DB?
TMP2DB?
ADB?
a0DB3FH
a1DB06H;储存每个音符的七段数码管显示码
a2DB5BH
a3DB4FH
a4DB66H
a5DB6DH
a6DB7DH
a7DB07H
a8DB7FH
a9DB6FH
aaDB77H
abDB7CH
acDB39H
adDB5EH
aeDB79H
afDB71H
DATAENDS
STACKSEGMENTSTACK'STACK'
DB100DUP（?
）
STACKENDS
CODESEGMENT
ASSUMEDS:
DATA,CS:
CODE,SS:
STACK
RUNPROC
MOVDX,289H;设置位选通信号，用8255的B口
MOVAL,01H
OUTDX,AL
MOVDX,288H;设置段选通信号，用8255的A口
MOVAL,A
OUTDX,AL
MOVAL,0
OUTDX,AL
RET
RUNENDP
BEGIN:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
;读入c口的高四位输入
MOVDX,28BH;设置8255的控制字
MOVAL,10001000B;设置A口出，C口高4位输入，低4位输出
OUTDX,AL
GOON1:
MOVDX,28AH
INAL,DX
MOVTMP1,AL
CMPAL,00F0H
JZGOON1
;读入c口的低四位输入
MOVDX,28BH
MOVAL,10000001B;设置8255控制字，C口低4位输入，高4位输出
OUTDX,AL
GOON2:
MOVDX,28AH
INAL,DX
MOVTMP2,AL
CMPAL,000FH
JZGOON2
ORAL,TMP1
MOVTMP,AL;组合高位和低位放在TMP
CMPTMP,01110111B;0
JNZP1
MOVAL,a0;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P1:
CMPTMP,01111011B;1一行二列
JNZP2
MOVAL,a1;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU;如果没有按键，则继续运行
P2:
CMPTMP,01111101B;2
JNZP3
MOVAL,a2;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P3:
CMPTMP,01111110B;3
JNZP4
MOVAL,a3;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P4:
CMPTMP,10110111B;4
JNZP5
MOVAL,a4;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P5:
CMPTMP,10111011B;5
JNZP6
MOVAL,a5;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P6:
CMPTMP,10111101B;6
JNZP7
MOVAL,a6;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P7:
CMPTMP,10111110B;7
JNZP8
MOVAL,a7;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P8:
CMPTMP,11010111B;8
JNZP9
MOVAL,a8;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
P9:
CMPTMP,11011011B;9
JNZPA
MOVAL,a9;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
PA:
CMPTMP,11011101B;a
JNZPB
MOVAL,aa;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
PB:
CMPTMP,11011110B;b
JNZPC
MOVAL,ab;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
PC:
CMPTMP,11100111B;c
JNZPD
MOVAL,ac;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
PD:
CMPTMP,11101011B;d
JNZPE
MOVAL,ad;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
PE:
CMPTMP,11101101B;e
JNZPF
MOVAL,ae;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
PF:
CMPTMP,11101110B;f
MOVAL,af;记录0的段选通信号
MOVA,AL
CALLRUN;调用响声及显示子程序
JMPJIESHU
JIESHU:
MOVAH,0BH;检测是否有按键按下
INT21H
ORAL,AL
JZBEGIN;如果没有按键，则继续运行
MOVAX,4C00H
INT21H
CODEENDS
ENDBEGIN
五、实验结果
（1）8255C口接逻辑电平开关K0～K7，A口接LED显示电路L0～L7。
按下Ki，则对应的Li亮灯。
（2）在数码管上的最后四位显示我的学号后四位1338，按下键盘后程序终止，数码管停止显示，返回DOS。
（3）使得在小键盘上每按一个健，4位数码管上显示出相应字符。
六、实验总结
做这次实验的时候我们还没有学到8255，通过自学以及和同学的讨论，了解了可编程并行接口电路的原理和使用，之后理论学习的时候就很容易了。
但是实验三仅是简单的8255应用，控制字和状态字的写入比较容易。
我学会了用并行接口8255控制数码管的亮灭，准确写入8255的控制字，并用宏的方式调用数码管显示的子过程。
七、实验收获与心得体会
虽然是硬件实验，但是硬件的连线比较容易，大部分连接部分已经集成在电路板内部了，所以对我的硬件操作能力没有太多锻炼。
但是通过本次实验还是对8255的工作方式有所学习。
实验中的实验板是老师连接好了电路板和接口芯片，这样可以简化实验过程，也使得大家的硬件平台一致，我们仅需简单地连接几根线即可。
但这样存在的问题是，我们对芯片的地址和连线失去了动手实践的机会，而这个恰恰是我们专业的一大弱点，硬件接触过少，不熟悉，而软件相对掌握熟练。
建议给学生更多的空间去自己布线，更加熟悉硬件和接口。
虽然这会加大实验难度，但是可以老师引导着学生去做布线部分，给大家讲原理。
关于实验五，这次实验是在我做了实验八之后做的，所以只是把代码改了一下，删去了喇叭放音的部分，增加了字母的显示。
键盘的扫描和小学期单片机的很相似，采用了行扫描法，就是使键盘某一行线为低电平，其余为高电平，然后读取列值，如列值中有某位位低电平，则表明行列交叉点处的键被按下；否则扫描下行，知道扫完全部的行线为止。
本次实验还是比较顺利的，只有一些小错误。
三、可编程定时器/计数器（8253）实验
一、实验目的
学习掌握8253用作定时器的编程原理。
二、实验原理和目的
（一）实验原理：
8253和8254都是可编程计数器，它们的引脚兼容，功能与使用方法相同。
8254是8253的改进型。
1．8253初始化
使用8253前，要进行初始化编程。
初始化编程的步骤是：
①向控制寄存器端口写入控制字对使用的计数器规定其使用方式等。
②向使用的计数器端口写入计数初值。
2．8253控制字
D7D6＝00：
使用0号计数器，D7D6＝01：
使用1号计数器
D7D6＝10：
使用2号计数器，D7D6＝11：
无效
D5D4＝00：
锁存当前计数值
D5D4＝01：
只写低8位（高8位为0），读出时只读低8位
D5D4＝10：
只写高8位（低8位为0），读出时只读高8位
D5D4＝11：
先读/写低8位，后读/写高8位计数值
D3D2D1＝000：
选择方式0，D3D2D1＝001：
选择方式1
D3D2D1＝X10：
选择方式2，D3D2D1＝X11：
选择方式3
D3D2D1＝100：
选择方式4，D3D2D1＝101：
选择方式5
D0＝0：
计数初值为二进制，D0＝1：
计数初值为BCD码数
（二）实验内容：
1．完成一个音乐发生器，通过喇叭或蜂鸣器放出音乐，并在数码管上显示乐谱。
2．扩展部分：
利用小键盘实现弹琴功能，并显示弹奏的乐谱。
注意：
8253输入频率应小于2MHz。
三、硬件连接图和软件流程图
图一硬件连接图
图二基本要求流程图
图三提高要求流程图
四、源程序及注释
（一）基础部分：
PLAYMACROC1,C2,A,B
LOCALAGAIN,AGAIN1
MOVDX,283H
MOVAL,00111110B
OUTDX,AL;8253,送出控制字，计数器0，先读最低8位，再读高八位，方式3，二进制
MOVDX,28BH
MOVAL,80H
OUTDX,AL;设置A端口输出，C端口输出
MOVCX,0FFH
AGAIN:
MOVBX,01H
AGAIN1:
MOVDX,280H;DX指向8283的0
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