1、北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 1 页 微机原理实验指导书硬件实验部分东华大学信息学院2013.12北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 2 页 关于微机原理硬件部分实验的说明 硬件实验主要分为基础实验和综合设计实验两部分。基础实验部分每个实验需完成各自的实验报告。报告内容以每项实验的思考题内容为主，不需要抄录实验指导书提供的范例程序。报告内容具体要求为：1、 实验名称、所需设备、实验要求；2、 实验步骤简述3、 思考题解答；4、 有关思考题的程序的流程框图及源程序代码，源程序需加上必要的注释；5、 思考题的程序在调试中出现的问题及解决过程。综合设计实验须按照设计要求，利用实验设
2、备提供的软硬件条件设计一个简单的红绿灯模拟系统。要求每小组完成硬件连线设计、连接，软件编程及调试，并提交相关的设计和调试报告。系统运行情况需进行实际运行检查。 基础实验必须完成，综合实验部分根据自身能力选做。 实验中先完成基础实验部分，再做综合设计实验。 硬件实验成绩按考勤情况（5%） 、基本实验情况（85%）和综合设计实验情况（10%）综合评定。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 3 页 一、实验设备及软件介绍第 1 部分 硬件系统介绍1. CPU 单元及外围芯片1） 、微处理器：80862） 、时钟频率：6MHz3） 、存储器6264 系统 RAM，地址范围 03FFFH，奇地址有效
3、6264 系统 RAM，地址范围 03FFFH，偶地址有效27C64 系统 ROM，地址范围 FC000FFFFFH，奇地址有效27C256 系统 ROM，地址范围 FC000FFFFFH，偶地址有效4） 、可提供的对 8086 的基本实验（1） 简单 I/O 扩展实验（2） 存储器扩展实验（3） CPLD 地址译码实验（4） 8255 可编程并口实验（5） 8253 定时/计数器实验（6） A/D0809 实验（7） D/A0832 实验（8） 8250 可编程串口实验（9） 8279 显示器接口实验（10） 8279 键盘扩展实验（11） 8259 可编程中断控制器实验（12） 8237D
4、MA 控制器实验5） 、系统资源分配本系统采用可编程逻辑器件（CPLD）EPM7128 做地址的编译码工作，可通过芯片的 JTAG 接口与 PC 机相连，对芯片进行编程,可完成系统器件，如监控程序存储器、用户程序存储器、数据存储器、系统显示控制器、系统串行通讯控制器等的地址译码功能，同时也由部分地址单元经译码后输出（插孔 CS0-CS5）给用户使用，他们的地址固定，用户不可改变。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 4 页 2地址资源分配本系统采用可编程逻辑器件（CPLD）EPM7128 作为地址译码器，完成系统器件如存储器、系统显示控制器、系统串行通讯控制器的地址译码功能，同时将部分地址
5、译码后输出片选信号（插孔 CS0CS7）给用户使用。它们的地址固定，用户不可改变。详细信息如下所示。CS0 片选信号 地址 04A004AF 偶地址有效CS1 片选信号 地址 04B004BF 偶地址有效CS2 片选信号 地址 04C004CF 偶地址有效CS3 片选信号 地址 04D004DF 偶地址有效CS4 片选信号 地址 04E004EF 偶地址有效CS5 片选信号 地址 04F004FF 偶地址有效CS6 片选信号 地址 000001FF 偶地址有效CS7 片选信号 地址 020003FF 偶地址有效8250 芯片 片选信号 地址 0480048F 偶地址有效8279 芯片 片选信号
6、 地址 0490049F 偶地址有效3. 内存使用说明所有实验程序的起始地址为 01100H，CS=0100H，IP=0100H，代码段、数据段、堆栈段在同一个 64K 的地址空间中。4六位 LED 数码管驱动显示电路（1） 、电路原理该电路由六位 LED 数码管、位驱动电路、端输入电路组成，数码管采用动态扫描的方式显示。具体见原理图，图中用 75251 作数码管的位驱动。跳线开关用于选择数码管的显示源，可外接，也可选择 8279 芯片。（2） 、电路测试：去除短路线，系统加电，将插孔 LED-1 与 GND 短接，用电源的 VCC 端依次碰触插孔LED-A-LED-DP,观察最左边的数码管的
7、显示段依次发亮，则可断定此位数码管显示正常，否则检查芯片 75451、及连线。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 5 页 依次检查其他各位数码管电路。5LCD 显示电路点阵式 LCD 显示电路是在系统板上外挂电正式液晶显示模块，模块的数据线、状态、控制线都通过插孔引出。可直接与系统相连。 1、OCM28 液晶模块介绍及使用说明OCMJ 中文模块系列液晶显示器内含 GB 2312 16*16 点阵国标一级简体汉字和 ASCII8*8（半高）及 8*16（全高）点阵英文字库，用户输入区位码或 ASCII 码即可实现文本显示。也可用作一般的点阵图形显示器之用。提供位点阵和字节点阵两种图形显示功
8、能，用户可在指定的屏幕位置上以点为单位或以字节为单位进行图形显示。完全兼容一般的点阵模块。OCMJ 中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、ASCII 码、点阵图形和变化曲线的同屏显示，并可通过字节点阵图形方式造字。本系列模块具有上/下/ 左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。一改传统的使用大量的设置命令进行初始 化的方法，OCMJ 中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的，实现了“即插即用” 。同时保留了一条专用的复位线供用户选择使用，可对工作中的模块进行软件或硬件强制复位。规划整齐的 10 个用户接口命令代码，非常容易记忆。标准用户硬北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 6 页
9、 件接口采用 REQ/BUSY 握手协议，简单可靠。引脚 名称 方向 说明 引脚 名称 方向 说明1 VLED+ I 背光源正极（LED+5V） 8 DB1 I 数据 12 VLED- I 背光源负极（LED-OV） 9 DB2 I 数据 23 VSS I 地 10 DB3 I 数据 34 VDD I （+5V） 11 DB4 I 数据 45 REQ I 请求信号，高电平有效 12 DB5 I 数据 56 BUSY O应答信号=1：已收到数据并正在处理中=0：模块空闲，可接收数据13 DB6 I 数据 67 DB0 I 数据 0 14 DB7 I 数据 7表 11：OCMJ2X8（128X32
10、 ）引脚说明2、OCM28 液晶模块外部连接原理图及接口说明图 3 47 8051 与 OCMJ4X8 模块连接图模块上 DB0DB7 插孔对应于位数据线；BUSY、REQ 插孔分别对应于图中相应的引脚。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 7 页 Pules按键PRESET按键LED 数码管片选信号插口8086CPU 模块8255 接线插口8253 接线插口LED 和开关接线插口74LS244/74LS273接线插口8259 接线插口实验箱面板布局北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 8 页 第 2 部分、工具软件实验软件“TECH”用于进行汇编程序的编辑、编译、保存和运行调试。软件
11、窗口主界面如下图所示。启动程序，建立实验箱和 PC 机的通信连接的步骤：双击桌面图标 ，弹出对话框： 。在出现的对话框中单击“确定”后，按一下实验箱的“PRESET”按钮，等到实验箱左上方的 LED 数码管显示 ，表示已建立通信连接，启动完成。否则实验箱和软件不能正常进行实验！实验软件的具体操作方法可参考操作的录像文件。工具按钮寄存器状态内存状态程序编辑区代码编译、下传情况。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 9 页 二、基础实验部分实验 1 存储器读写实验一、实验目的1.掌握 PC 机外存扩展的方法。2.熟悉 6264 芯片的接口方法。3.掌握 8086 十六位数据存储的方法 。二、实
12、验设备微机实验箱、8086CPU 模块。三、实验内容向 02000020FFH 单元的偶地址送入 AAH，奇地址送入 55H。四、实验原理介绍本实验用到存储器电路五、实验步骤和要求1、实验接线:本实验无需接线。2、编写调试程序3、运行实验程序，可采取单步、设置断点方式，打开内存窗口可看到内存区的变化。本实验的主要目的是学会用使用工具软件，掌握用单步执行和断点方式运行程序，观察寄存器和内存中的数据变化等程序调试的手段。六、实验提示1、RAM 区的地址为 02000H，编程时可将段地址设为 0100H，则偏移地址为 1000H。 2、如果按字节进行存储，则 AL 为 55H 或 AAH；如果按字进
13、行存储，则 AX 应为55AAH。3、6264、62256 等是计算机系统扩展中经常用到的随机存储器芯片（RAM） ，主要用作数据存储器扩展。本实验所进行的内存置数在程序中经常用到。计算机系统运行中会频繁地进行内存与外设或者内存与内存之间的数据传输，所以本实验虽然简单但对理解系统程序的运行很关键，望学习和实验时认真对待。七、实验范例程序框图及源代码(实验程序名：RAM.ASM)北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 10 页 开 始初 始 化 DS，初 始 化 I空 操 作CX=0？循 环 次 数 （ CX）=10H目 标 单 元 置 数结 束 YNcode segment assume c
14、s:codeorg 0100hstart: mov ax,0100hmov ds,ax ;数据段地址mov es,axmov si,1000h ;偏移地址mov cx,0100h ;循环次数mov al,0intram: mov si,alinc siloop intrammov si,1000h ;设置断点处mov cx,100hmov ax,55aahfil: mov si,ax ;RAM 区循环置数inc si;mov si,ahinc siloop fil北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 11 页 nop ;设置断点处jmp startcode ends end start 八
15、、思考题1、 单步执行到“intram”标号的语句时，ds 寄存器的数据是什么？采用断点方式运行时执行到第一个断点处，2000H202FH 内存单元的数据是什么？执行到第二个断点处，2000H200FH 内存单元的数据是什么？并根据观察结果和对源程序的判读简述源程序的运行效果。2、 修改程序，实现从 2000H 到 200FH 单元依次赋值 00H0FH 的功能。实验 2 简单 I/O 口扩展实验一、实验目的1、 熟悉 74LS273，74LS244 的应用接口方法。2、掌握用锁存器、三态门扩展简单并行输入、输出口的方法。二、实验设备微机实验箱、8086CPU 模块。三、实验内容逻辑电平开关的
16、状态输入 74LS244，然后通过 74LS273 锁存输出，利用 LED 显示电路作为输出的状态显示。四、实验原理介绍本实验用到两部分电路：开关量输入输出电路，简单 I/O 口扩展电路。五、实验步骤1、实验接线：(表示相互连接 )CS0 CS244； CS1CS273； 平推开关的输出 K1K8 IN0IN7（对应连接）； O0O7LED1LED8。2、编辑程序，单步运行，调试程序3、调试通过后，全速运行程序，观看实验结果。4、编写实验报告。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 12 页 六、实验提示74LS244 或 74LS273 的片选信号可以改变，例如连接 CS2，此时应同时修改
17、程序中相应的地址。七、实验结果程序全速运行后，逻辑电平开关的状态改变应能在 LED 上显示出来。例如：K2 置于L 位置，则对应的 LED2 应该点亮。八、实验范例程序框图（实验程序名: T244273.ASM） 开 始初 始 化读 输 入 至 AL输 出 AL结 束九、程序源代码清单assume cs:codecode segment publicorg 100hstart: mov dx,04a0h ;74LS244 地址in al,dx ;读输入开关量mov dx,04b0h ;74LS273 地址out dx,al ;输出至 LEDjmp startcode endsend start
18、外围接线原理图北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 13 页 十、思考题：将 74LS244 的片选信号 CS244 改接 CS2，将 74LS273 的片选信号 CS273 改接 CS3，修改程序实现与范例程序相同的功能。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 14 页 实验 3 8255 并行口实验一、实验目的掌握 8255A 的编程原理。二、实验设备微机实验箱、8086CPU 模块。三、实验内容8255A 的 A 口作为输入口，与逻辑电平开关相连。8255A 的 B 口作为输出口，与发光二极管相连。编写程序，使得逻辑电平开关的变化在发光二极管上显示出来。四、实验原理介绍本实验用到两
19、部分电路：开关量输入输出电路和 8255 可编程并口电路。五、实验步骤1、实验接线CS0CS8255； PA0PA7 平推开关的输出 K1K8； PB0PB7 发光二极管的输入 LED1LED8。2、编程并全速或单步运行。3、全速运行时拨动开关，观察发光二极管的变化。当开关某位置于 L 时，对应的发光二极管点亮，置于 H 时熄灭。六、实验提示8255A 是比较常用的一种并行接口芯片，其特点在许多教科书中均有介绍。8255A 有三个 8 位的输入输出端口，通常将 A 端口作为输入用，B 端口作为输出用，C 端口作为辅助控制用，本实验也是如此。实验中，8255A 工作于基本输入输出方式（方式 0）
20、 。七、实验结果程序全速运行后，逻辑电平开关的状态改变应能在 LED 上显示出来。例如：K2 置于 L 位置，则对应的 LED2 应该点亮。八、实验范例程序框图及源代码（实验程序名：t8255.asm）北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 15 页 开 始设 置 825工 作 方 式读 A口输 出 至 B口结 束assume cs:codecode segment publicorg 100hstart: mov dx,04a6h ;控制寄存器地址mov ax,90h ;设置为 A 口输入，B 口输出out dx,axstart1: mov dx,04a0h ;A 口地址in ax,dx
21、;输入mov dx,04a2h ;B 口地址out dx,ax ;输出jmp start1code endsend start思考题：1、修改接线 CS2CS8255，并要求开关置“H ”(下)位置时对应 LED 亮，修改程序实现相应功能。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 16 页 北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 17 页 实验 4 8253 定时器/计数器接口实验一、实验目的掌握 8253 定时器的编程原理，用示波器观察不同模式下的输出波形。二、实验设备微机实验箱、8086CPU 模块、示波器。三、实验内容了解 8253 计数器的不同工作方式，掌握其初始化控制字对定时/记数
22、效果的影响。四、实验原理介绍本实验用到两部分电路：脉冲产生电路、8253 定时器/计数器电路五、实验步骤1、实验连线：CS0CS8253 OUT08253CLK2 OUT2LED1 OUT1LED2CLK38253CLK0，CLK3 8253CLK12、编程调试程序3、全速运行，观察实验结果六、实验提示8253 是计算机系统中经常使用的可编程定时器/计数器，其内部有三个相互独立的计数器，分别称为 T0，T1，T2。8253 有多种工作方式，其中方式 3 为方波方式。当计数器设好初值后，计数器递减计数，在计数值的前一半输出高电平，后一半输出低电平。实验中，T0、T1 的时钟由 CLK3 提供，其
23、频率为 750KHz。程序中，T0 的初值设为927CH（37500 十进制） ，则 OUT0 输出的方波周期为（37500*4/3*10 -6=0.05s） 。T2 采用OUT0 的输出为时钟，则在 T2 中设置初值为 n 时，则 OUT2 输出方波周期为 n*0.05s。n 的最大值为 FFFFH，所以 OUT2 输出方波最大周期为 3276.75s(=54.6 分钟)。可见，采用计数器叠加使用后，输出周期范围可以大幅度提高，这在实际控制中是非常有用的。七、实验结果程序全速运行后，LED1 按一定周期闪烁(周期理论值为 0.2s)，LED2 在高频脉冲信号（约 15KHz）影响下，有微弱的
24、光亮，但无明显的周期变化现象。八、实验范例程序框图及源代码(实验程序名：t8253.asm)北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 18 页 开 始写 T0方 式 控 制 字写 T0计 数 初 值写 T1方 式 控 制 字结 束写 T1计 数 初 值写 T2方 式 控 制 字写 T2计 数 初 值空 操 作assume cs:codecode segment publicorg 100hstart:mov dx,04a6h ;控制寄存器mov ax,36h ;计数器 0，方式 3out dx,axmov dx,04a0hmov ax,7Chout dx,axmov ax,92hout dx,
25、ax ;计数值 927Chmov dx,04a6hmov ax,76h ;计数器 1，方式 3out dx,axmov dx,04a2hmov ax,32hout dx,axmov ax,0 ;计数值 32hout dx,ax北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 19 页 mov dx,04a6hmov ax,0b6h ;计数器 2，方式 3out dx,axmov dx,04a4hmov ax,04hout dx,axmov ax,0 ;计数值 04hout dx,axnext:nopjmp nextcode ends end start 思考题：1、 为什么说范例程序运行时 LED1
26、闪烁周期的理论值是 0.2 秒？在范例程序设置LED2 的最大闪烁周期是多少？请分析说明。2、 修改片选信号接线使 CS1 和 CS8253 连接，并要求 LED1 的闪烁周期变为 4秒（亮 2 秒，灭 2 秒） ，修改程序实现功能。北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 20 页 北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 21 页 实验 5 8259 中断控制器实验一、实验目的1、掌握 8259A 的工作原理。2、掌握编写中断服务程序方法。3、掌握初始化中断向量的方法。二、实验设备微机实验箱、8086CPU 模块。三、实验内容了解中断处理的原理，掌握利用中断控制器进行中断申请和中断操作的方
27、法。四、实验原理介绍本实验用到三部分电路：电平开关电路、简单 I/O 口扩展电路和 8259 中断控制器电路。五、实验步骤1、实验接线CS0 CS8259 CS3 CS273 O0O3LED1LED4 K1K4IR0IR3 INTINT( 8086CPU 板) INTA INTA（8086CPU 板）2、编译调试程序3、全速运行程序，拨动某一电平开关，观察 LED 的亮灭情况。六、实验提示1、 8259 的使用说明请详细阅读教科书。2、8086 的中断系统是向量中断方式。内存中特定位置有一中断向量表，表内存有不同中断类型的中断向量（中断入口地址） 。不同中断类型的中断向量在表内有对应的偏移地址
28、，其计算方法是：中断类型*4。3、中断类型由 8259 通过数据总线送给 8086，8086 内部电路会将该类型值自动乘4，而后赋给指令指针，从而转向中断向量表的相应单元取得中断入口地址，之后就进入中断服务程序。请仔细研读 8259 的工作时序。4、中断类型的高 5 位由 8259 寄存器 ICW2 决定，低 3 位由中断源 IRx 的编码自动填入。IR0IR7 的编码分别为 000，001，010，011，100，101，110，111。七、实验结果北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 22 页 全速运行程序，由上往下拨动开关时，相应位置的 LED 点亮，其余 LED 全灭。八、实验范例
29、程序框图及源代码（实验程序名：t8259.asm） 8259初 始 化开 中 断AX输 出开 始延 时AX=0H?YN 关 中 断AX置 数开 中 断中 断 返 回中 断 服 务 流 程assume cs:codecode segment publicorg 100hstart: mov cx,0start1: climov dx,04a0hmov ax,13hout dx,ax ;ICW1, ICW4 NEEDEDmov dx,04a2hmov ax,80hout dx,ax ;ICW2 中断类型 80hmov ax,01h;01out dx,ax ;ICW4mov ax,00hout dx
30、,ax ;OCW1, 开放所有中断nop ;以上为 8259 初始化mov ax,0mov ds,axmov di,200h ;初始化中断向量表北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 23 页 mov ax,offset int0mov ds:di,axadd di,2mov ds:di,100hadd di,2mov ax,offset int1mov ds:di,axadd di,2mov ds:di,100hadd di,2mov ax,offset int2mov ds:di,axadd di,2mov ds:di,100hadd di,2mov ax,offset int3mov
31、ds:di,axadd di,2 ;上述程序为芯片 8259 的初始化程序 mov ds:di,100h ;建议不熟练者不要修改。main: mov ax,0sti ;开中断。waiting: cmp ax,0hje waiting ;没发生中断，则等待nopnopmov dx,04d0hout dx,ax ;对应 LED 灯亮mov cx,0delay: loop delay ;数字滤波，按键去抖jmp start1int0: cli ;关中断。以下类推。nop ;此两行为 IR0 的中断服务程序mov ax,0feh ;用户可修改。iret ;中断返回，以下类推。int1: clinop
32、;此两行为 IR1 的中断服务程序，mov ax,0fdh ;用户可修改。iretint2: cli北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 24 页 nop ;此两行为 IR2 的中断服务程序，mov ax,0fbh ;用户可修改。iretint3: clinop ;此两行为 IR3 的中断服务程序，mov ax,0f7h ;用户可修改。iretcode endsend start九、思考题：1、 说明源代码 8259 初始化所设置的所有中断控制字的值和含义（按位说明） 。2、 修改接线 IR3P+（实验箱右下角） ，并修改源程序，使按实验箱右下角“Pules”键时 LED1LED4 全亮。
33、北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 25 页 北京达盛科技有限公司86 实验指导书 第 26 页 三、综合设计实验部分一、设计要求参考基础实验的实验 1实验 5 所使用的硬件和范例程序，设计一个简单的红绿灯控制系统，用 LED1LED4 表示两组红绿灯，每组红灯、绿灯各 1 只。要求实现以下功能：（1） 红绿灯的定时切换（每 10 秒切换一次）（2） 设置灯光测试开关 K1，当 K1 打开（高电平）时，LED1LED4 全亮，关闭时恢复正常切换。提示：（1） 定时功能可利用 8253 实现，利用定时器输出作为中断申请，利用中断处理切换 LED 的显示；LED 状态可用内存保存或用 I/O 口读取。（2） 测试功能运行可在主循环中通过 I/O 口读取开关状态后判定，或利用中断处理方式运行。二、报告要求：1. 外围芯片信号连接原理图（与 CPU 连接部分可省略）2. 程序的流程图、源代码和源代码行中必要的注释3. 调试中遇到的问题和解决方法
