微机与接口技术实验指导书.docx
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微机与接口技术实验指导书
微机与接口技术
实验指导书
学院：
电子信息学院
专业：
计算机科学与技术
2005年9月
前言
本书是为了配合微机与接口技术课程而编写的实验教程。
实验体现了素质教育和实践性教学改革的思想，除少数以验证性为主外，基本上都是设计性、综合应用性实验。
使同学们更深入地理解和掌握教材内容，提高独立思考、分析和解决问题的能力。
实验所需的实验条件﹕
1、PC系列微机一台
微机中应配置下列支持软件﹕
①WIN98操作系统
②任意一种文本编辑器（EDIT、TC、NOTEPAD（记事本）、UltraEDIT等）。
用于编辑建立汇编语言源程序。
③汇编程序（MASM.EXE或TASM.EXE）。
用于将源程序翻译成二进制代码的目标程序。
④连接程序（LINK.EXE或TLINK.EXE）。
用于链接装配，生成可执行文件。
调试程序（DEBUG.EXE或TD.EXE）。
用于进行程序功能调试。
同时可以运用实验系统提供的集成软件完成程序编辑、汇编、连接和调试。
2、32位微机硬件实验箱
用于在微机基本系统的基础上做硬件扩展性实验，是微机接口实验、微机应用实验和逻辑部件设计性实验必不可少的实验平台。
3、双踪示波器
用于做硬件扩展性实验时观测动态、静态特性。
4、万用表
用于在实验过程中作静态测试。
实验要求﹕
1、重视实验方案设计
2、认真作好实验准备
3、仔细观测实验现象，如实记录实验数据
4、分析故障原因，精心排除故障
实验报告要求﹕
①实验题目。
②实验目的。
③实验任务。
④实验所用设备器件。
⑤实验系统硬件（包括功能框图和电路原理图）。
⑥实验系统系统软件（包括程序流程图和程序清单）。
⑦实验数据与波形（包括原始记录）。
⑧实验结果分析与讨论。
⑨思考题解答。
⑩收获体会与意见建议。
注意﹕32位实验系统使用说明书见微机上软件说明
目录
实验一熟悉系统（2学时验证）……………………………….1
实验二中断实验（3学时综合）……………………………….3
实验三计数／定时器（3学时设计）………………………….4
实验四可编程并行接口（3学时设计）……………………….5
实验五可编程串行接口（3学时设计）……………………….6
实验六D/A转换器（3学时设计）……………………………..7
实验七A/D转换器（3学时设计）…………………………….8
实验八打印机接口实验（3学时设计）……………………….10
实验九串行温度检测（3学时设计）………………………….12
实验一熟悉系统
一、实验目的
1、掌握用PCI_BIOS.EXE访问PCI配置资源的方法。
2、了解TTL芯片扩展简单I/O口的方法，掌握使用开关量控制LED的程序设计方法。
3、学习在系统接口实验单元上构造实验电路。
二、实验内容
1、在WIN98下运行实验系统提供的PCI资源查看程序PCI_BIOS.EXE，显示实验装置获得的系统配置资源。
显示内容主要包括﹕所有的基地址寄存器及中断请求线内容。
2、利用74LS244作为输入端口读取开关状态，并将此状态送至输出端口74LS273驱动数据灯L1～L8发光二极管。
三、实验说明
1．直接运行PCI_BIOS.EXE程序获取实验用PCI总线扩展卡的配置资源。
PCI总线上定义了三种物理地址空间﹕内存地址空间、I/O地址空间和配置地址空间，其中内存地址空间和I/O地址空间为通常意义地址空问，而配置地址空间用于支持PCI的硬件配置。
2．74LS244是一种三态输出的8总线缓邛驱动器，无锁存功能，当G为低电平时，Ai信号传送到Yi，当为高电平时，Yi处于禁止高阻状态。
74LS273是一利8D触发器，当CLR为高电平且CLK端电平正跳变时，D0—D7端数据被锁存到8D触发器中。
四、实验原理图
图1-174LS244与74LS273扩展I/O口原理图
五、实验步骤
1、运行PCI_BIOS.EXE程序，观察屏幕显示，记录各资源值。
并观察是否与“我的电脑”属性中分配的硬件资源相同。
2、简单I/O
①实验连线﹕
74LS244的CS与仿真ISA总线接口模块的IOY0相接，Y7—Y0与开关K1—K8相接。
74LS273的CS与仿真ISA总线接口模块的IOY2相接，Q0—Q7与发光二极管L1—L8相接。
该模块的WR、RD分别连到仿真ISA总线接口模块的XIOWR、XIORD上。
该模块的数据（AD0—AD7）、地址线（A0—A7）分别连到仿真ISA总线接口模块的数据（QD0--QD7）、地址线（XA0—XA7）上。
②编写相应程序并调试运行﹕
DEBUG下单步、断点执行程序。
拨动开关，观察发光二极管的变化。
六、实验报告
1．画出硬件原理图，说明各部分功能。
2．画出程序框图。
3．写出程序清单并进行注释。
4．分析调试，运行结果。
5．运行PCI_BIOS.EXE程序，观察屏幕显示，记录各资源值。
并观察是否与“我的电脑”属性中分配的硬件资源相同。
6．总结基本I/O接口电路构成的方法和编程。
实验二中断实验
一、实验目的
1．掌握PC机中断系统的基本工作原理。
2．掌握使用PCI中断的方法。
3．掌握操作PCI设备I/O端口的方法。
4．学会编写中断服务程序。
二、实验内容
编写实验程序，使用实验装置提供的中断源（按键），完成中断响应。
每产生一次中断，显示器输出字符“M”；或者将实验一的基本输入输出功能用中断方法实现。
三、实验报告
1．画出硬件原理图，说明各部分功能。
2．画出程序框图。
3．写出程序清单并进行注释。
4．分析调试，运行结果。
5．总结一下中断程序的编写方法以及应注意哪些方面。
5．回答思考题。
四、思考题
1．PC机中有几片8259A中断控制器？
端口地址是多少？
从片通过主片哪个中断号接连？
2．PC机中主片8259的ICW2中断类型号是多少？
从片8259的ICW2又是多少？
3．实验系统提供的硬件中断，其对应的IRQ号怎么通过PCI配置信息获取。
4．使用实验装置提供的IRQ信号，除了要操作PC机的8259寄存器外，还需要操作实验用PCI总线扩展卡上的“INTCSR”和“IMB4”寄存器。
通过操作上述寄存器，才可以实现实验用中断的初始化、清除等。
请简述说明具体操作步骤。
实验三计数／定时器
一、实验目的
1、掌握8254（8253）的工作方式及应用编程。
2、掌握8254（8253）的典型应用电路的接法。
3、进一步了解并掌握中断的机理和中断的全过程。
4、掌握示波器的使用方法。
二、实验内容和要求
a）8254（8253）计数器实验
设计8254（8253）用于事件计件的电路和程序。
要求当计数到10时，发出中断请求，中断服务程序完成在发光二极管上显示0FH。
平时当计数值小于等于5时发光二极管上显示AAH，当计数值大于5小于10时发光二极管上显示0AH。
b）8254（8253）定时器实验
设计用8254（8253）定时1ms的电路和程序。
要求运用二个通道接连，且其中一通道工作在模式二、另一通道工作在模式三。
运用示波器观察其波形并记录。
当定时1秒时运用发光二极管观察结果。
三、实验报告
1.画出硬件原理图，说明各部分功能。
2.画出程序框图。
3.写出程序清单并进行注释。
4.分析调试，运行结果。
5.总结8254（8253）各种工作方式的特点。
6.回答思考题。
四、思考题
1.在将计数初值赋给8254（8253）后，马上就可以启动并运行定时或计数吗？
2.如果要编写一电子钟程序，如何编写？
3.能否用8254（8253）测量一了脉冲的宽度（测量时间间隔）？
实验四可编程并行接口
一、实验目的
1.掌握8255方式0、方式1的工作原理和应用编程。
2.进一步掌握中断处理程序的编写。
二、实验内容和要求
1、运用8255方式0设计基本输入/输出电路和程序。
要求端口A为输出，端口B为输入，完成拨动开关K01～K08到数据灯L1～L8的数据传输。
只要开关拨动，数据灯的显示就改变。
2、运用8255方式1设计选通输入中断传送的输入/输出电路和程序。
要求端口A工作在方式0并作为输出口，端口B工作在方式1并作为输入口。
三、实验报告
1.画出硬件原理图，说明各部分功能。
2.画出程序框图。
3.写出程序清单并进行注释。
4.分析调试，运行结果。
5.总结8255工作方式0、方式1的特点及使用方法。
6.回答思考题。
四.思考题
1.8255的端口地址如何确定？
2.8255端口A工作在方式1并作为输出，端口B工作在方式0并作为输入口，硬件电路如何连接？
中断如何实现。
实验五可编程串行接口
一、实验目的
1、了解串行通信的基本原理。
2、了解RS232C串行接口的标准。
3、掌握串行接口芯片8251的工作原理和编程方法。
二、实验内容和要求
1、设计通过示波器方便观察串口发送数据波形的硬件电路和程序。
要求8251工作在步方式下，从示波器上分辨出﹕起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
2、设计自发自收硬件电路和测试程序。
要求﹕
①8251工作在异步方式下，8254（8253）用于产生发送和接收时钟，TxD和RxD连在一起构成自发自收的实验环境。
②运用8255或74LS244、74LS273构成基本I/O功能﹕开关量通过输入端口，经8251发送出去，再经8251自己接收回来，最后通过输出端口送至数据灯L1～L8上显示。
③数据发送采用查询方式，数据接收采用中断方式，通信速率为1200波特。
通信数格式为起止式﹕1位停止位，7位数据位，无校验，波特率因子为16。
三、实验报告
1.画出硬件原理图，说明各部分功能。
2.画出程序框图。
3．写出程序清单并进行注释。
4.分析调试，运行结果。
5.小结8251的编程方法。
6.回答思考题。
四、思考题
1、8251有几种工作方式，其数据格式如何？
2、8251对收发时钟有何特殊要求？
3、解释CTS和RTS的作用。
4、8251引脚TxRDY与状态字中的TxRDY有什么区别？
8251的RxRDY何时有效？
实验六D/A转换器
一、实验目的
1．掌握DAC0832芯片的性能、使用方法，对应的硬件电路编程方法。
2．学习采用D/A变换器实现可编波形发生器的方法。
二、实验内容和要求
1．根据实验箱上的数模转换电路（图6-1），利用DEBUG输出命令输出数据给DAC0832，用万用表或示波器测量输出端AOUT电压，并用描点法在坐标纸上描出数据与电压关系曲线，验证数据与电压之间是否呈线性关系。
2．根据实验箱上的数模转换电路（图6-1），设计数模转换程序，使程序能输出锯齿波或者三角波。
用示波器监视AOUT端输出，程序运行后输出连续的锯齿波，按任意键后，输出三角波，再按任意键又输出锯齿波，如此反复。
按下ESC键之后，结束转换。
3．根据实验箱上的数模转换电路（图6-1），设计数模转换程序，使AOUT端输出正弦波（用示波器监测）。
当键入任意键时结束输出。
图6-1D/A0832转换电路
三、实验报告
1.画出硬件原理图，说明各部分功能。
2.画出程序框图。
3.写出程序清单并进行注释。
4.分析调试，运行结果。
5.小结0832的编程方法。
7.回答思考题。
四、思考题
1．DAC0832有几种工作方式，试简要说明，如何启动？
2．如果DAC0832的参考电压VREF取负值，AOUT输出结果怎样？
3．DAC0832输入数据与输出电压的关系表达式如何表示？
实验七A/D转换器
一、实验目的
1、加深对A/D转换器工作原理的理解。
2、掌握ADC0809转换器芯片的性能特点和正确使用方法。
3、掌握ADC0809与CPU的接口方法。
二、实验内容和要求
1、根据实验箱上的数模转换电路（图7-1），从实验台DW3电位器的滑动引脚DCOUT输出端引出0～5V直流电压送入ADC0809通道7（IN7），用万用表测量IN7上的电压，再用指令启动A/D转换器并读取转换结果，并用描点法在坐标纸上描出电压与数据关系曲线，验证输入电压与转换后的数字量之间是否呈线性关系。
2、根据实验箱上的数模转换电路（图7-1），设计单通道循环采集模拟量程序。
要求﹕
①以查询方式采集A/D转换数据，并在屏幕上显示。
按ESC键，停止采集，程序退出。
②按中断的方式采集A/D转换数据，设采样点为300个，以图形的方式动态地在CRT屏幕上或示波器上显示出相应的采样数据点。
图7-1A/D0809转换电路
三、实验报告
1.画出硬件原理图，说明各部分功能。
2.画出程序框图。
3.写出程序清单并进行注释。
4.分析调试，运行结果。
5.小结0809的编程方法。
8.回答思考题。
四、思考题
1、ADC0809通道地址有几种选择方法？
如果ADC0809的地址线接在系统地址总线上，完成多路数据采集系统，如何编程？
2、ADC0809的转换结束EOC信号起什么作用，如何使用该信号，以便读取转换结果？
3、ADC0809时钟频率要求为10K～1.2MHz（典型值为640KHz），在实际电路里0809的CLOCK时钟如何选择？
4、ADC0809的分辨率是多少？
实际使用时如何提高精度？
解释分辨率、精度、转换频率的物理意义。
5、ADC0809单极性输入电压Ui与转换后的数字量N之间的关系表达式怎么表达？
实验八打印机接口
一、实验目的
1、掌握微型打印机与微机的连接方法及编程技巧。
2、学习设计具有接口标准的外设接口的原理与方法。
二、实验内容和要求
根据给定通用打印机接口电路（图8-1）和微型打印机实验图（图8-2），用8255作为并行打印机接口，根据打印机接口标准的要求进行打印机软件控制程序设计。
要求﹕用如图8-1所示8255的端口A和端口C连接打印机，端口A工作于方式1输出，用查询方式将内存输出缓冲区OBUF中10H个字节数据送打印机输出。
表8-1打印机引脚定义
引脚
信号
方向
说明
1
-STB
入
数据选通触发脉冲，上升沿时读入数据
2~9
DATA1~8
入
并行输入的数据
10
-ACK
出
回答脉冲，低电平打印机准备接收一数据
11
BUSY
出
高电平表示打印机正忙，不能接收数据
12
PE
—
接地
13
SEL
出
打印机内部经上拉电阻拉高电平，表示打印机在线
15
-ERR
出
打印机内部经上拉电阻拉高电平，表示无故障
14、15、16
+5V
入
直流+5V1A电源输入端
18~25
GND
—
接地，逻辑“0”电平
图8-1通用打印机接口电路
图8-2微型打印机实验
三、实验报告
1．画出硬件原理图，说明各部分功能。
2.画出程序框图。
3.写出程序清单并进行注释。
4.分析调试，运行结果。
5.小结打印机工作过程。
9.回答思考题。
四、思考题
1、设计用8255方式0与并行接口打印机连接的接口电路，并编写相应打印机驱动程序。
2、分析实验中CPU若查询PC3、PC4、PC7有什么区别？
本实验中可否用中断方式传送数据，怎么编写程序？
实验九串行温度检测
一、实验目的
1、通过课外学习新知识，掌握新型接口芯片的原理与应用。
2、了解串行数据检测的方法。
3、熟悉单总线温度传感器DS1820原理和应用。
二、实验内容和要求
上网查阅DS1280原理和应用，对DS1820测温原理详细分析。
运用实验系统设计对DALLAS一线式器件（DS1820）的编程实验，以9位或12位的精度测量构成温度测量系统。
三、实验报告
1、分析DS1820单线式数字温度传感器的原理和功能特性。
2、画出硬件原理图，说明各部分功能。
3、画出程序框图。
4、写出程序清单并进行注释。
5、分析调试，运行结果。
6、小结DS1820与微机构成单线总线系统的原则和控制程序方案。
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