华中科技大学计算机原理实验报告.docx

华中科技大学计算机原理实验报告.docx

《华中科技大学计算机原理实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华中科技大学计算机原理实验报告.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

华中科技大学计算机原理实验报告

《计算机原理与应用实验》课程

实验报告

电气与电子工程学院

2012级

姓名：

学号：

专业班号：

日期：

2014年1月7日

实验成绩：

评阅人：

实验评分表

基本实验

实验名称

实验分值

评分

实验一EMU8086软件安装与使用

实验二汇编语言实例讲解与程序编写

实验三基于Proteus软件8086最小系统硬件设计

实验四基于8086最小系统的汇编程序设计

实验五8255并行接口实验（演示实验）

设计性实验

实验名称

实验分值

评分

实验六工频测频接口电路设计与实现

教师评价意见

总分（100）

实验一：

EMU8086软件安装与使用

一、实验目的

通过本实验学习EMU8086软件的安装与使用。

二、实验设备

PC微机一台，Emu8086仿真软件

三、实验任务

1.安装Emu8086仿真软件。

2.利用Emu8086仿真软件编程。

四、实验原理

Emu8086仿真软件就是在Windows下的一种仿真软件，它可以仿真模拟8086的程序运行，并且可以直观地观察CPU寄存器的变化情况。

Emu8086-MicroprocessorEmulator结合了一个先进的原始编辑器、组译器、反组译器、具除错功能的软件模拟工具（虚拟PC），还有一个循序渐进的指导工具。

这对刚开始学组合语言的人会是一个很有用的工具。

它会在模拟器中一步一步的编译程序码并执行，视觉化的工作环境让它更容易使用。

你可以在程序执行当中检视暂存器、旗标以及记忆体。

模拟器会在虚拟PC中执行程序，这可以隔绝你的程序，避免它去存取实际硬体，像硬碟、记忆体，而在虚拟机器上执行组合程序，这可以让除错变得更加容易。

这个软件完全相容於Intel的下一代处理器，包括了PentiumII、Pentium4，而相信Pentium5也会继续支援8086的。

这种现象让8086程序码的可携性相当高，它可以同时在老机器以及现代的电脑是执行，8086的另一个优势是它的指令比较小且相当容易学习。

五、实验内容

安装Emu8086仿真软件，熟悉菜单栏，工具栏的每个选项的作用，按照操作流程完成程序的编译、链接，并对编辑窗口中所编写的简单汇编程序进行仿真调试，最后能够输出正确结果。

六、实验过程及结果

1.EMU8086安装。

2.EMU8086使用，安装完毕，得到窗口如下图1-1：

图1-1Emu进入主界面

3.操作流程

（1）file->new->emptyworkplace，编辑程序，如下图1-2：

图1-2Emu程序编辑界面

（2）file->save，保存程序（**.asm格式），完成程序的编辑.

（3）assmbler->compile，完成程序的编译和链接，如下图1-3：

图1-3Emu程序编译完成界面

4.emulator->showemulator，开始仿真调试，如下图1-4：

图1-4Emu程序仿真调试界面

5.左键点击run运行程序，结果如图1-5：

图1-5Emu程序仿真调试结果界面

七、实验感想

在这次实验中，初步了解了8086仿真软件，对上课的一些知识有了更深刻的认识，知道其是如何工作的。

利用软件完成了几个实验，收获很多。

八、参考文献

[1]李继灿,谭浩强.微机原理与接口技术.北京：

清华大学出版社

[2]王爽.汇编语言.北京：

清华大学出版社

[3]沈美明,温冬婵.汇编语言程序设计.北京：

机械工业出版社

[4]许立梓.微型计算机原理及应用.北京：

机械工业出版社

实验二：

汇编语言实例讲解与程序编写

一、实验目的

学习所给的汇编程序示例，自己能亲自动手编写基本的汇编程序。

二、实验设备

PC微机一台，Emu8086仿真软件

三、实验任务

1.熟练掌握基本的汇编指令意义。

2.正确理解所给示例中每行代码的意义及作用。

3.按要求编写所给的3个题目的代码并正确显示结果。

四、实验原理

汇编程序规范编程：

使用汇编编程采用下面的编程规范能够极大简化编程过程，提高编程效率，同时能够保证功能的顺利实现，下文是规范化汇编程序的基本框架，一段典型的汇编程序主要包括数据段及其定义，堆栈段及其定义，最后一部分是代码的编写。

DATASSEGMENT;此处输入数据段代码

DATASENDS

;-----------------------------------------------

STACKSSEGMENT;此处输入堆栈段代码

STACKSENDS

;-----------------------------------------------

CODESSEGMENT

ASSUMECS:

CODES,DS:

DATAS,SS:

STACKS

START:

MOVAX,DATAS

MOVDS,AX

;此处输入代码段代码

MOVAH,4CH

INT21H

CODESENDS

ENDSTART

以下以“hello”为例，介绍简单汇编程序的基本内容：

aaSEGMENT;数据段1

xxDB'Hello!

’;定义源串

aaENDS

;-----------------------------------------------

bbSEGMENT;数据段2

yyDB6dup（?

）;定义目的缓冲区

bbENDS

;-----------------------------------------------

ccSEGMENT;代码段

ASSUMECS:

cc,DS:

aa,ES:

bb;指示指令中标号,变量所在段

start:

CLD;设置传送方向

MOVAX,aa;DS：

SI←源串首地址

MOVDS,AX

LEASI,xx

　　　MOVAX,SEGyy;ES：

DI←目的首地址

MOVES,AX

MOVDI,OFFSETyy

MOVCX,6;CX←串的长度

REPMOVSB;串传送

MOVAH,4CH;调用4CH系统功能,返回DOS

INT21H

ccENDS

ENDstart;指示程序结束和程序入口

五、实验内容

1：

十进制数的显示，就是显示十进制数字number

2：

编程计算（w1-（w2*w3+w4-25000））/w5=w6

（w1到w5可以在数据定义时自行赋值，为使程序简单，最好使得最终w6的结果为整数。

）

3：

将BL寄存器的内容按二进制形式显示出来

提示：

把要显示的数字存入bl寄存器;最后的输出结果就是3的二进制。

（比如待显示数据为7，则其二进制显示结果为00000111）

六、实验过程及结果

1：

十进制数的显示，就是显示十进制数字number

（1）file->new->emptyworkplace，如下图

编辑程序如图

（2）file->save，保存程序（**.asm格式），完成程序的编辑.

（3）assmbler->compile，完成程序的编译和链接，如下图

4.emulator->showemulator，开始仿真调试，如下图

5.左键点击run运行程序，结果如图

2：

编程计算（w1-（w2*w3+w4-25000））/w5=w6

（1）file->new->emptyworkplace，如下图2-3

编辑程序如图

（2）file->save，保存程序（**.asm格式），完成程序的编辑.

（3）assmbler->compile，完成程序的编译和链接，如下图

4.emulator->showemulator，开始仿真调试，如下图

5.左键点击run运行程序，结果如图

3：

将BL寄存器的内容按二进制形式显示出来

提示：

把要显示的数字存入bl寄存器;最后的输出结果就是3的二进制。

（比如待显示数据为7，则其二进制显示结果为00000111）

（1）file->new->emptyworkplace，如下图

编辑程序如图

（2）file->save，保存程序（**.asm格式），完成程序的编辑.

（3）assmbler->compile，完成程序的编译和链接，如下图

4.emulator->showemulator，开始仿真调试，如下图

5.左键点击run运行程序，结果如图

七、实验感想

在这次实验中，收获很多，读懂了程序，同时对其中国内一些程序进行了修改，从而使它更简洁。

比如例三中，修改了一些语句，同时没有影响其运行结果。

在助教的讲解下，学会了如何使用防闪退，这是另一个收获。

八、参考文献

[1]李继灿,谭浩强.微机原理与接口技术.北京：

清华大学出版社

[2]王爽.汇编语言.北京：

清华大学出版社

[3]沈美明,温冬婵.汇编语言程序设计.北京：

机械工业出版社

[4]许立梓.微型计算机原理及应用.北京：

机械工业出版社

实验三：

基于Proteus软件的8086最小系统硬件设计

一、实验目的

1.学习使用Proteus进行8086微机系统仿真设计的方法。

2.学习8086CPU以及外部电路的接法和应用原理。

二、实验设备

PC微机一台、Proteus软件、emu8086编码器软件

三、实验任务

1.正确安装Proteus软件。

2.使用Proteus绘制38译码电路，并通过通断开关，观察二极管导通情况。

3.在Proteus中绘制8086最小系统电路，并加载程序，观察运行结果。

四、实验原理

本实验首先学习Proteus软件的安装，并通过绘制简单的38译码器电路掌握该软件的使用方法。

然后利用该软件设计完成一个8086最小模式系统原理图并加载指定程序实现LED显示开关状态。

设计8086最小模式系统包括8086CPU、地址锁存器、数据总线收发器、时钟发生器等。

利用74LS373芯片进行扩展外接开关和LED发光二极管。

Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。

它受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

本次试验将以该软件为基础分别绘制38译码器电路图和8086最小系统电路图。

74LS138译码器有三个输入端：

A0、A1、A2和八个输出端/Y0~/Y7。

当输入端A0、A1、A2的编码为000时，译码器输出为/Y0=0，而/Y1~/Y7=1。

即Q0对应于A0、A1、A2为000状态，低电平有效。

A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。

S1、S2、S3为使能控制端，起到控制译码器是否能进行译码的作用。

只有S1为高电平，S2、S3均为低电平时，才能进行译码，否则不论输入为何值，每个输出端均为1。

8086最小模式即系统中只有8086（或8088）一个微处理器。

最小模式是单处理器系统。

系统中所需要的控制信号全部由8086（或8088）CPU本身直接提供。

该最小系统电路图

微处理器级总线带负载的能力弱，加之部分引脚采用复用引脚，所以在微机系统设计时，不能直接与存储器、I/O接口连接。

地址锁存：

对存储器读写或对I/O设备输入输出的总线周期中，要求地址信息一直保持有效。

因此总线控制逻辑必须完成对分时复用的地址/数据总线中地址信息的锁存，以实现地址总线和数据总线的分离。

（74ls373）

数据缓冲（三态输出的总线收发器）：

总线控制逻辑中的驱动器和

接收器是为了提高总线的驱动电流的能力和承受电容负载的能力。

（74ls245）他们都必须要求具有三态功能。

最小系统原理图：

图3-18086最小模式系统原理图

五、实验内容

实验中，我首先学习了Proteus软件的安装，并通过绘制简单的38译码器电路掌握该软件的使用方法。

然后利用该软件设计完成一个8086最小模式系统原理图并加载指定程序实现LED显示开关状态。

设计8086最小模式系统包括8086CPU、地址锁存器、数据总线收发器、时钟发生器等。

利用74LS373芯片进行扩展外接开关和LED发光二极管。

六、实验过程及结果

（1）以下是Proteus软件的安装步骤：

先运行“setup proteus 75.exe”，安装中途会弹出添加Key的对话框。

这个Key文件在文件夹中“Proteus+7[1].5+SP3+v2.1.3+破解文件”里面，选中“Grassington North Yorkshire.lxk”。

添加后单击install。

然后运行破解文件夹里面另一个程序“LXK Proteus 7.5 SP3 v2.1.3.exe”，找到Proteus安装路径，点Updata，出现successfull的字样便更新成功。

以下是截图

开始的界面如图

2.设计绘制8086最小模式系统图并加载指定程序实现LED显示开关状态。

所用元器件：

8086处理器

74LS373锁存器

74LS245数据缓冲

74LS138三八译码器

62648Kx8RAM

8255AIO扩展

ADC08098位AD转换器

BUTTON按键

DIPSW拨码开关

7SEG-BCD数码管

LED_RED发光二极管

SWITCH开关

PULLUP上拉电阻

ANDORNOTXORNANDNOR逻辑器件

实验截图：

实验结果截图：

实验所用代码

七、实验感想

通过设计8086最小模式系统电路图，学习8086CPU以及外部电路的接法和应用原理。

在助教老师的指导下，学习使用proteus仿真软件，收获颇多。

首先，在画图的过程中不免会有很多问题，比如如何添加引脚，如何标注等，在自己无法解决的时候，通过向同学求助和助教老师的帮助下，逐步解决问题，这也是这次实验的预期效果之一。

在将来的学习工作中，一定会经常使用此类仿真软件，所以这次的实验为今后的学习工作打下了基础。

八、参考文献

[1]李继灿,谭浩强.微机原理与接口技术.北京：

清华大学出版社

[2]王爽.汇编语言.北京：

清华大学出版社

[3]沈美明,温冬婵.汇编语言程序设计.北京：

机械工业出版社

[4]许立梓.微型计算机原理及应用.北京：

机械工业出版社

实验四：

基于8086最小系统的汇编程序设计

一、实验目的

1.学习使用Proteus进行8086微机系统仿真设计的方法。

2.学习8086CPU以及外部电路的接法和应用原理。

3.编程实现电路功能，学习汇编程序的编辑、编译、链接、执行的全过程。

二、实验设备

PC微机一台、Proteus软件、emu8086编码器软件

三、实验任务

1.研究所给实验材料中的8086最小系统电路原理图，了解其基本工作原理，包括工作时序、地址译码、相关逻辑器件的配合等。

2.根据电路的工作原理，编写程序，实现由矩阵按键控制BCD数码管显示0~F的基本功能。

四、实验原理

该8086最小系统的输入端物理地址为4004H，输出端地址为4000H。

该系统不断扫描输入端4*4矩阵开关的状态，当发现4*4矩阵开关有开关闭合，将该开关所代表的横纵坐标传给8086CUP进行计算，求出其代表的键值，并将该值传给输出端通过BCD数码管显示输出该值。

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。

在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。

这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。

由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。

1、判断键盘中有无键按下：

将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。

只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。

若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2、判断闭合键所在的位置：

在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。

其方法是：

依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。

在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。

若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

电路如图4-1所示：

图4-18086系统电路图

五、实验内容

本实验首先需阅读Proteus设计文件中已经给出的译码表和译码电路，然后编写程序实现显示按键号的功能，即16个按键对应显示0~F。

电路中的数码管为BCD数码管，控制脚连接到IO口上，每个IO口分别代表二进制的一位，四位二进制可表示0~15的数，对应此数码管则显示0~F。

六、实验过程及结果

实验设计框图：

图4-2程序流程图

2、编写程序：

OUT1EQU4000H

OUT2EQU4002H

IN1EQU4004H

DATASSEGMENT

;此处输入数据段代码

DATASENDS

STACKSSEGMENT

;此处输入堆栈段代码

STACKSENDS

CODESSEGMENT

ASSUMECS:

CODES,DS:

DATAS,SS:

STACKS

START:

MOVAL,00H

MOVBX,OUT1

MOV[BX],AL

MOVDL,00000001B;初始化DL

L:

MOVAL,DL

MOVBX,OUT2

MOV[BX],AL;按键扫描输出

MOVBX,IN1

MOVAL,[BX];数据读入

CMPAL,0;判断有无按键按下

JNEKEY;若不为0，表示有按键按下，跳到KEY执行

SHLDL,01H;左移-位

CMPDL,00010000B;判断是否扫描完全部4行按键

JNEL;若不等于，跳到L

MOVDL,00000001B;若等于,DL复位

JMPL;跳到L执行下一次扫描

KEY:

MOVBX,0000H

MOVCX,0000H;清零需要用到的计数器

LINECOUNT:

;计算列数

CMPDL,01H

JEROWCOUNT;若DL为1,列计数完毕，转到行计数

ADDCX,01H

SHRDL,01H;右移一位

JMPLINECOUNT

ROWCOUNT:

;计算行数

CMPAL,01H

JEVALUE;若AL为1，行计数完毕，转到显示输出

ADDBX,04H

SHRAL,01H;右移一位

JMPROWCOUNT

VALUE:

ADDCX,BX

MOVAL,CL

MOVBX,OUT1

MOV[BX],AL;输出到A口的LED显示

JMPL;跳转到L继续下一次扫描

CODESENDS

ENDSTART

实验电路图截图如下：

3、载入程序验证结果

图4-3实验结果展示

七、实验感想

此次实验是基于8086最小系统硬件设计实验的基础上进行的一步扩展。

实验主要研究实验材料中的8086最小系统电路原理图，了解其基本工作原理，包括工作时序、地址译码、相关逻辑器件的配合等。

这次实验也是收获颇多。

首先在之前实验的基础上，对proteus仿真软件的使用有了基础，可以更快的上手，画图比上次实验要快很多。

我们这次实验并没有要求自己写程序而是老师提供了已经有的程序，也使得实验轻松一些。

不过我们仍然要对自己严格要求，对老师提供的程序进行研究学习。

八、参考文献

[1]李继灿,谭浩强.微机原理与接口技术.北京：

清华大学出版社

[2]王爽.汇编语言.北京：

清华大学出版社

[3]沈美明,温冬婵.汇编语言程序设计.北京：

机械工业出版社

[4]许立梓.微型计算机原理及应用.北京：

机械工业出版社

实验五：

8255并行接口实验（演示实验）

一、实验目的

1.学习使用Wmd86编写汇编程序，并会加载到试验箱的8086运行。

2.学习常用电路模块之间的接线。

3.学习8086CPU以及8255可编程并行I/O接口芯片的编程和应用。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验任务

1.安装Wmd86并能够加载到试验箱上运行。

2.了解试验箱的基本功能和模块。

3.按照所给8255输入输出试验箱电路图正确接线。

四、实验原理

并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。

CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位或32位等。

8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：

方式0--基本输入/输出方式、方式1--选通输入/输出方式、方式2--双向选通工作方式。

8255的内部结构及引脚如图5-1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图5-2所示。

图5-18255内部结构及外部引脚图

图5-28255控制字格式

本实验使8255端口A工作在方式0并作为输入口，端口B工作在方式0并作为输出口。

用一组开关信号接入端口A，端口B输出线接至一组数据灯上，然后通过对8255芯片编程来实现输入输出功能。

五、实验内容

1.实验接线图如图5-3所示，按图连接实验线路图；

图5-38255基本输入输出实验接线图

2.编写实验程序，经编译、连接无误后装入系统；

3.运行程序，改变拨动开关，同时观察LED显示，验证程序功能。

六、实验过程及结果

1.按照实验原理中8255结构图和控制字，编写汇编语言程序，使8255的A口为输入端口，B为输出端口。

2.按照实验原理部分的电路接线图3，完成5-电路的线路连接。

3.拨动开关，观察到数据灯的显示（输出端口）随着开关的拨动（输入端口）发生了相应的改变。

验证了程序和电路接线的正确性，初步学习了TD试验箱的使用，了解了其基本功能和模块。

实验代码及代码注释：

;=======================================================

;文件名:

A82551.ASM

;功能描述：

A口为输入，B口为输出，将读入的数据输出显示

;注：

IOY0为实验箱提供好的译码引脚，地址空间为0600H~063FH（由A10，A9译码而成，部分译码，地址有重叠），此实验中接8255的片选管脚（CS），即8255编程地址由它和A2，A1（接实验箱的A1，A0）决定，具体参考8255地址确定

;=======================================================

MY8255_AEQU0600H；600H为A口地址

MY8255_BEQU06