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1、微原硬件实验报告班级：07118 班 学号：070547 班内序号：26 姓名：杨帆实验一 熟悉实验环境及IO的使用一， 实验目的1. 通过实验了解和熟悉实验台的结构,功能及使用方法。 2. 通过实验掌握直接使用 Debug 的 I、O 命令来读写 IO 端口。 3. 学会 Debug 的使用及编写汇编程序二，实验内容1. 学习使用 Debug 命令,并用 I、O 命令直接对端口进行读写操作, 2.用汇编语言编写跑马灯程序。(使用 EDIT 编辑工具)实现功能A.通过读入端口状态(ON 为低电平),选择工作模式(灯的闪烁方式、速度等)。 B.通过输出端口控制灯的工作状态(低电平灯亮)三，实验步
2、骤1.实验板的 IO 端口地址为EEE0H在 Debug 下, I 是读命令。(即读输入端口的状态-拨码开关的状态) O 是写命令。(即向端口输出数据-通过发光管来查看) 进入 Debug 后, 读端口 拨动实验台上八位拨码开关 输入 I 端口地址回车 屏幕显示xx表示从端口读出的内容,即八位开关的状态 ON 是 0,OFF 是 1 写端口输入O端口地址xx (xx 表示要向端口输出的内容)回车查看实验台上的发光二极管状态,0 是灯亮,1 是灯灭。 2. 在 Debug 环境下,用 a 命令录入程序,用 g 命令运行C>Debug -amovdx, 端口地址 moval,输出内容 out
3、dx, al movah, 0bhint21h oral, al jz0100 int20h -g 运行查看结果 ，修改输出内容 再运行查看结果 分析movah, 0bh int21h oral, al jz0100 int20h 该段程序的作用3.利用 EDIT 工具编写汇编写跑马灯程序程序 实现功能A.通过读入端口状态(ON 为低电平),选择工作模式(灯的闪烁方式、速度等)。B.通过输出端口控制灯的工作状态(低电平灯亮) C>EDIT 文件名.asm录入程序 按 Alt 键 打开菜单 进行存盘或退出编译文件 C>MASM 文件名.asm连接文件 C>LINK 文件名.ob
4、j运行文件 或用 Debug 进行调试。四，程序流程图图表 1：实验1的程序流程图五，源程序代码DATA SEGMENT;数据段BB DB 0FFH;DATA ENDSSTACK SEGMENT PARA STACK 'STACK'堆栈段DB 100 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENT;代码段ASSUME CS:CODE, SS:STACK ,DS:DATABEGIN:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AX,STACKMOV SS,AXMOV BL,7FHBEG:MOV DX,0EEE0HMOV AL,BLOUT DX,AL;点亮第8盏灯CA
5、LL COUNT;延时MOV BL,ALIN AL,DXTEST AL,01H;最低位拨码被按下？方向选择MOV AL,BLJZ RLRR: ROR AL,1;未按键，则向右点亮JMP R1RL:ROL AL,1;按下则向左点亮R1:MOV BL,ALMOV AH,0BHINT 21H;检查键盘缓冲区OR AL,ALJZ BEGINMOV AX,4C00HINT 21HCOUNT PROC NEAR;延时子程序PUSH AXMOV DX,0EEE0HIN AL,DX;检测拨码状态MOV AH,0MOV BX,0ADD BX,AXPOP AXCOU1: MOV CX,0FFFFHCOU2: LO
6、OP COU2COU3: DEC BX;调速JNZ COU1RETCOUNT ENDPCODE ENDS END BEGIN六，思考题通过实验说明用 debug 中的 a 命令录入实验中给出的小程序中,有些语句可以不写出“h”字符的原因。通过观察可以发现，编码时，凡是十六进制数据都是要加H的，而地址则不用。这是因为编译时所能识别的数据有多种，为了保证编译正常进行，必须要告诉编译器数据的类型。而地址只有默认的16进制形式，所以不需指定类型就能完成正确的编译，所以无须加H。而在DEBUG环境下，它的默认数据格式就是十六进制的，所以就不需要写出“H”字符；否则通不过编译。七，实验收获和体会在这次实验
7、中，我们初步熟悉了在Debug环境下使用I/O命令，实现了对拨码开关状态的读取以及对发光二极管亮灭的控制，即初步尝试了对于微机接口的控制。通过控制发光二极管的亮与灭，结合相关程序的设计，我们实现了一个简单的跑马灯程序。结合查询拨码开关的状态，能够实现点亮发光二极管的方向、模式和速度的调整。这个跑马灯实验的程序使用的是简单的分支结构。这次实验的要点是对I/O接口译码电路的理解以及使用，通过在Debug环境下的I/O命令，我们测试了外设功能，这使我们了解了地址与端口的对应情况，从而明确了跑马灯程序编写的流程和注意事项。通过该译码电路实验，我掌握了地址译码电路的设计方法和实现原理，对硬件的I/O接口
8、技术有了进一步的认识。这次实验也为以后的实验打下了基础，特别是，应先理解了译码电路的工作原理，然后才能进行编程。实验二 8255A并行接口应用一， 实验目的1.掌握 8255A 的功能及方式 0、1 的实现 2.熟悉 8255A 与 CPU 的接口,以及传输数据的工作原理及编程方法。 3.了解七段数码管显示数字的原理。 4.掌握同时显示多位数字的技术。二，实验内容在实验一的基础上学习 PIO 芯片(8255)编程应用,熟悉平台的主要内容。CS 用 Y0 (EE00H)(一) 简要说明:在方式 0(输入/输出)下,以 A 口为输出口,B 口为输出口, A 口接六个共阴极数码 管的八位段码,高电平
9、点亮数码管的某一段, B 口接数码管的位选(即要使哪个数码管亮), 高电平选中某一位数码管点亮。8255A 中A 端口地址EE00H B 端口地址EE01HC 端口地址EE02H控制地址EE03H 八段数码管的显示规律及数码管的位选规律自己查找,可用实验一中,学过的 I、O 命令来做。(二)6 位数码管静态显示 在数码管电路上静态地显示 6 位学号,当主机键盘按下任意键时,停止显示,返回 DOS。 提示:该电路 6 个数码管的同名阳极段已经复接,当段选寄存器寄存了一个字型编码之后,6 个数码管都有可能显示出相同的数字。如果要使 6 个数码管“同时”显示不同的数 字,必须采用扫描显示的方法,通过
10、选位寄存器选择某一位数码管,显示其数字(对应段值 为 1),然后关闭此数码管,再选择下一位数码管进行显示;如果在一秒钟内,每一位数码 管都能显示 30 次以上,则人眼看到的是几位数码管同时在显示。实验证明,在扫描显示过程中,每一位显示延迟 1ms 是最佳选择。(三)6 位数码管动态显示要求在数码管电路 1-6 位数码管上按图 3.2 所示的规律,动态显示字符串 HELLO,当 主机键盘按下任意键时结束。二， 程序流程图程序一：静态显示学号图表 2：静态显示学号的程序流程图四，源程序代码 程序一：显示静态学号DATA SEGMENT ;数据段SHOW DB 0EDH,61H,0EDH,0d9H,
11、39H,61H;”0”,”7”,”0”,”5”,”4”,”7”COUNT EQU $-SHOWCAT DB 01H;8段数码管选通信号DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK'STACK'DB 100H DUP(?)STACK ENDS ;代码段CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACKSTART PROC FARPUSH DSXOR AX,AXPUSH AXMOV AX,DATAMOV DS,AX NEXT: MOV CX,COUNT LEA BX,SHOWMOV CAT,01H;最先点亮第1个数字AGAIN:
12、MOV AL,80H;8255的方式选择MOV DX,0EE03H;A口方式0输出OUT DX,AL;B口方式0输出MOV AL,CATMOV DX,0EE01H;B口为数码管选通端口OUT DX,ALMOV AL,BXMOV DX,0EE00H;A口为8段数码管OUT DX,AL;依次显示学号数字MOV AL,00H MOV DX,0EE00HOUT DX,AL;熄灭INC BXSHL CAT,1;左移点亮数字位置LOOP AGAINMOV AH,0BH;检测键盘缓冲区INT 21HOR AL,ALJZ NEXTRETSTART ENDPCODE ENDSEND START程序二：动态显示H
13、ELLODATA SEGMENT;数据段COUNTDOWN DW ? ;时延计数器SPDCOUNT DW 00H ;控速计数器LEDCOUNT DB 00H ;LED COUNTCATCOUNT DB 00H ;CAT COUNTTMP DB 00HLED DB ?CAT DB 01H;数码管选通信号SPEED DW 0000HDATA ENDSSTACK SEGMENT STACK 'STACK'DB 100 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENT;代码段ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK;延时子程序DELAY1 PROCMO
14、V COUNTDOWN,03FFHLOOPD: DEC COUNTDOWNJNZ LOOPDRETDELAY1 ENDP;给变量LED赋值的子程序ENCODE PROC;根据LEDCOUNT的当前值，给变量LED赋值;使其显示相应的字符CMP LEDCOUNT,00HJA EN1MOV LED,00H ;BLANK "_"JMP NEXTEN1: CMP LEDCOUNT,01HJA EN2MOV LED,00H ;BLANK "_"JMP NEXTEN2:CMP LEDCOUNT,02HJA EN3MOV LED,00H ;BLANK "_&
15、quot;JMP NEXTEN3:CMP LEDCOUNT,03HJA EN4MOV LED,00H ;BLANK "_"JMP NEXTEN4:CMP LEDCOUNT,04HJA EN5MOV LED,00H ;BLANK "_"JMP NEXTEN5: CMP LEDCOUNT,05HJA EN6MOV LED,00H ;BLANK "_"JMP NEXTEN6: CMP LEDCOUNT,06H JA EN7 MOV LED,3DH ;”H”JMP NEXTEN7: CMP LEDCOUNT,07HJA EN8MOV LED,
16、0DCH ;”E”JMP NEXTEN8: CMP LEDCOUNT,08HJA EN9MOV LED,8CH ;”L”JMP NEXTEN9:CMP LEDCOUNT,09HJA ENAMOV LED,8CH ;”L”JMP NEXTENA:CMP LEDCOUNT,0AHJA ENBMOV LED,0EDH ;”O”JMP NEXTBENB:MOV LED,00H ;BLANK "_"NEXTB: RET;这里请注意：若要改变LED点亮的模式，改变ENCODE子程序中;变量LED的赋值模式即可ENCODE ENDP;循环点亮控制子程序;CAT是8段数码管的选通信号，这个
17、子程序将;根据当前CATCOUNT的值给CAT赋值CATENCO PROC CMP CATCOUNT,00HJA EB1MOV CAT, 01HJMP NEXTEB1: CMP CATCOUNT,01HJA EB2MOV CAT, 02HJMP NEXTEB2: CMP CATCOUNT,02HJA EB3MOV CAT, 04HJMP NEXTEB3: CMP CATCOUNT,03HJA EB4MOV CAT, 08HJMP NEXTEB4:CMP CATCOUNT,04HJA EB5MOV CAT, 10HJMP NEXTEB5: MOV CAT, 20HNEXT: RETCATENCO
18、 ENDP;主程序START:MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV ES, AXMOV AL, 80H ;8255初始化MOV DX, 0EE03HOUT DX, AL;A口方式0输出，B口方式0输出，C口无关S1S:MOV DX,0EEE0H ;检测拨码开关状态IN AL, DX;若拨码开关最低位置位MOV SPEED,0FFFH ;则选择快速模式AND AL, 01H ;未被置位则选择慢速模式JZ FL3MOV SPEED 07FFH ;快速模式FL3:INC CATCOUNTCMP CATCOUNT,06H ;一轮是否显示完毕？JB FL1MOV CATCOUNT,00H
19、;CATCOUNT值回零INC SPDCOUNTMOV DX,SPEEDCMP SPDCOUNT,DX;根据速度选择，JB FL1;控制改变CAT的频率MOV SPDCOUNT,00HINC TMPCMP TMP,06HJB FL1MOV TMP,00HFL1: MOV DL,CATCOUNTADD DL,TMPMOV LEDCOUNT,DLCMP LEDCOUNT,0CHJB FL2SUB LEDCOUNT,0CHFL2: CALL CATENCO;依次点亮数码管MOV DX, 0EE01HMOV AL, CATOUT DX, ALCALL ENCODE;选择此数码管显示的字符MOV DX,
20、 0EE00HMOV AL, LEDOUT DX, ALCALL DELAY1;调用延时子程序MOV AH, 0BH;检测键盘缓冲区INT 21HOR AL, ALJZ S1SMOV AX, 4C00HINT 21HCODE ENDSEND START五，实验心得与体会这次实验中，我们使用8255A并行接口芯片和数码管实现了一个数码管的静态和动态显示字符的程序。在实验过程中我遇到了很多困难，现在想来也许是4个微机接口原理硬件按实验中最难的一个。这也许是由于课本的教学进度滞后于实验进度，我们不太清楚8255A的工作原理和编程要点。首先，我们对于数码管的8段LED灯对应的端口地址并不清楚，所以要在
21、Debug环境下使用I/O指令对其进行测试，确定下来这8段LED灯的地址，之后才可以根据所要输出的字符给出正确的编码。第二个比较重要，而且也比较困扰我的问题是延时和数码管选通控制。由于数码管是共阴极/共阳极的，如果不对选通信号进行控制，则它们在同一时间只能显示同一字符。为了实现同时显示不同字符，就要通过扫描（依次点亮数码管）的方式来实现，这就要给CAT信号依次赋值，并且在扫描的过程中要用到延时。动态显示的程序设计思想与静态时的大体相同，只是对动态的每一种状态进行一段时间的静态显示然后换状态而已，所以通过一个二层循环就能很好地解决这个问题。通过这次实验，我在编程过程中学到了很多东西，不但巩固了书
22、本的知识，而且体会到了编程的过程中思维必须很缜密，否则写出来的程序常会导致无法运行甚至死机。实验三 8253计数器/定时器的应用一，实验目的学习掌握8253用作定时器的编程原理二，实验内容1 完成一个音乐发生器，通过蜂鸣器放出音乐，并在数码管上显示乐谱。三，电路测试与连接测试：在Debug状态下，用“O”命令测试8353的发生功能，3组通道工作是否正常。电路连接： 8253的CS接译码器输出Y1 其地址为EE20-EE27H8253的OUT接蜂鸣器的BELL端8253的门控信号GATE接+5V8253的CLK端接Q7(32KHz)清零复位电路中的T/C端接地（或接RESET端）注意：由于825
23、3计数速率应小于2MHz，CLK0的输入信号必须由8MHz经393分频到小于2MHz后使用。393分频之后，Q0输出为4MHz，Q1输出为2MHzQ7输出32KHz。编程提示：18253控制端口地址为EE23H定时器0地址为EE20H定时器1地址为EE21H定时器2地址为EE22H2.定时器可工作在方式3下。四，程序流程图图表 3：音乐发声器程序流程图五，源程序代码DATA SEGMENT ;数据段NUM dw 02fffh;延时大小DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK'STACK'DB 100H DUP(?)STACK ENDS CODE SEGMENT
24、;代码段ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK;延时子程序DELAY PROC FARPUSHFPUSH CXMOV CX,NUMLOOP1: PUSH CXMOV CX,NUMLOOP2: LOOP LOOP2POP CXLOOP LOOP1POP CXPOPFRETFDELAY ENDP;音阶do的发声及显示子程序singdo proc fardo:mov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,7Dh ;doout dx,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,21H ;"1"OUT DX,ALCAL
25、L DELAYretfsingdo endp;音阶re的发声及显示子程序singre proc farre:mov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,6FH ;reout dx,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,0F4H ;"2"OUT DX,ALCALL DELAYretfsingre endp;音阶mi的发声及显示子程序singmi proc farmi:mov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,64H ;miout dx,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,0F1H
26、;"3"OUT DX,ALCALL DELAYretfsingmi endp;音阶fa的发声及显示子程序singfa proc farfa:mov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,5EH ;faout dx,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,39H ;"4"OUT DX,ALCALL DELAYretfsingfa endp;音阶so的发声及显示子程序singso proc farso:mov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,53h ;soout dx,alMOV DX,0EE
27、00H ;led showMOV AL,0D9H ;"5"CALL DELAYretfsingso endp;音阶la的发声及显示子程序singla proc farla:mov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,4BH ;laout dx,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,0DDH ;"6"OUT DX,AL CALL DELAYretfsingla endp;音阶ti的发声及显示子程序singtiproc farmov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,43H ;tiout d
28、x,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,61H ;"7"OUT DX,ALCALL DELAY retfsingti endp;音阶高音do的发声及显示子程序singdo2 proc farmov dx,0ee20h ;timer0 setmov al,3fH ;high doout dx,alMOV DX,0EE00H ;led showMOV AL,23H ;"1."OUT DX,ALCALL DELAYretfsingdo2 endp;主程序START PROC FARMOV AX,DATAMOV DS,AX ;8253
29、初始化ini:mov dx,0ee23h ;timer0 initiatemov al,00010110B ;分频比小于255,mode3,二进制out dx,al;8255初始化MOV DX,0EE03H ;A、B口均为方式0输出MOV AL,80HOUT DX,AL;数码管显示的准备工作MOV DX,0EE01H ;设置数码管选通信号MOV AL,01HOUT DX,ALMOV DX,0EE00H ;显示清零MOV AL,00HOUT DX,AL;按照乐谱依次调用音阶发声函数，奏乐call singmicall singmicall singfacall singsocall singso
30、call singfacall singmicall singrecall singdocall singdocall singrecall singmicall singmicall singrecall singremov ah,0bh;检测键盘缓冲区int 21hOR AL,ALJNZ goonjmp inigoon:mov ax,4c00h;返回DOSint 21hretSTART ENDPCODE ENDSEND START六，思考题写出8253计数初值、输入频率和输出频率的关系。答：输出频率 = 输入频率 / 8253计数初值七，实验心得与体会通过这次实验，我们学习了8253计数器
31、的使用方法。我们最先了解到的是8253的初始化，包括对于计数器的选择，计数初值的输入方式，计数初值的格式，基础器工作方式等等一些内容的设置。之后通过加深对各种工作方式的理解，确定下来可以使用方式2或方式3来进行计数器的输出。因为在这两个方式下8253可以充当分频器。而在本实验中我选用了方式3，原因是方式2并非输出方波波形。根据讲义上给出的各个音符的频率，以及8253计数器的输入频率，并通过公式：（输出频率 = 输入频率 / 8253计数初值） ，我计算得到各个音阶对应的计数初值。有了以上的准备，就可以进行实际的编程了。对于乐曲的播放，选用的是逐个发出相应乐音并显示相应乐符的方法。总体来说，本实
32、验的程序比较简单，只要按要求写入几个计数器的控制字和初值即可，只是在写入的时候要注意控制字写入同一个端口（其实8253内部会加以区分并存入不同的寄存器），但各个计数器有自己的端口，在写入计数初值时不要写错端口。而8253的时钟信号是由500KHZ信号由8MHZ时钟经74LS393分频获得。通过本实验，我了解了8253的各种工作方式的特点，由8253的编程可以延伸出很多应用（函数发生器，计数器等等）。实验四 串行8215A实验一， 实验目的1.了解串行通信的一般原理和 8251A 的工作原理 2.初步了解 RS232 串行口标准及与 TTL 电路的连接方法; 3.学会扩充 8251A 的方法,并
33、设计实现用 8251A 进行数据传输; 4.掌握 8251A 的编程方法。二，实验内容 (一)自收自发:采用查询方式:将内存制定区域内存放的一批数据通过 8251A 的 TXD 发 送出去,然后从 RXD 接收回来,并在屏幕上或数码管上显示出来。1.连接线路,即: 1.8MHz 信号接分频器 74LS393 的 CLK 端(已接好) ,从 74LS393 的 Q4 (250kHz)接 8253 的 CLK;T/C 接地或接 RESET2.GATE 接+5V; 3.8253 的 OUT 和 8251A 的 TXC、RXC 相连,作为发送时钟和接收时钟; 4.8251A 的 CS 和 Y2 相连,
34、Y2 地址为 EE40-EE47H; 5.8253 的 CS 和 Y1 相连,Y1 地址为 EE20-EE27H; 6.用导线将 TXD 和 RXD 相接,成为自发自收方式; 7.CTS 端必须为低电平(实验台中已接为低电平),8251A 才可想外发送信号, RTS、DTR、DSR 可不用。(但实验台中 RTS、DTR、DSR 均已接地)三，实验步骤1.按原理图连接所需连线; 2.在检测连线无误的情况下,方可开启电源。 3.运行调试程序,发送数据被接收后应正确无误地显示出来。 提示:8251A 数据口地址 EE40H,控制口地址 EE41H8253 控制口地址 EE23H 8253 通道 0
35、地址 EE20H 8253 通道 1 地址 EE21H8253 通道 2 地址 EE22H四，程序流程图图表 4：8251应用程序流程图五，源程序代码data segment;数据段org 10hnum db 30h,31h,32h,33h;”0”,”1”,”2”,”3”的ASCII码disp db 00hdata endsstack segment stack 'stack'db 100 dup(?)stack endscode segment;代码段assume cs:code,ds:data,ss:stack;延时子程序;用于写入控制字或命令字后的维持delay proc
36、 farpushfpush cxmov cx,0FA0h ;4000 维持loop1: loop loop1pop cxpopfretfdelay endp;主程序start proc farpush dsxor ax,axpush axmov ax,datamov ds,ax;8253初始化mov dx,0ee23hmov al,16h;timer0，读写低八位，方式3，二进制out dx,al;timer0计数初值写入mov dx,0ee20hmov ax,0fah;分频比250,输出频率=250KHz/250=1khz.out dx,ax;8251初始化again: mov dx,0ee
37、41hmov al,40h ;内部复位，且将三个错误标志位复位out dx,al call delaymov dx,0ee41hmov al,4Eh;写方式控制字（1停止位，无校验，8位数据，波特因子为16）out dx,al ;时钟频率=16KHzcall delay mov al,27h;命令控制字：接收、发送均允许out dx,alcall delaymov cx,4;收/发4次mov di,0check: mov ah,0bh ;检测键盘输入int 21hor al,aljz goonjmp exitgoon: mov dx,0ee41h ;读状态位in al,dxtest al,02
38、h ;检查RxRDY，即检查是否接受到新数据jnz receivetest al,01h ;检查TxRDY，检查是否可以发送字符jz checksending:mov dx,0ee40h mov al,di+10h ;送出字符out dx,alcall delayinc diloop checkjmp returnreceive:mov dx,0ee40hin al,dx ;读入字符mov disp,almov ah,02h ;并且在屏幕上显示mov dl,dispint 21hmov dl,' 'int 21hjmp checkreturn: jmp againexit: m
39、ov ax,4c00hint 21hretfstart endpcode endsend start六，思考题在实验中,你如何确定 RXC、TXC 的值,写出计算公式。答：RXC = TXC = 8253输入时钟频率 = 8251的波特率 × 8251的波特因子七，实验心得和体会实验中遇到的一个问题是8251A需要一个时钟信号，这个信号是由8253来提供的，在这里要注意到8251A所需要的时钟信号，从而通过计算设置合适的8253的计数值，这样才能保证8253输出的时钟信号能够合乎8251A要求。实验中应对这两种芯片的工作方式，性能和编程原理应了解，8253在此作分频器使用，提供满足8251A工作需要的输入输出时钟。8251A作为串行通信接口，时序是非常重要的，输入输出之间的时间差必须控制得合适，否则就不能正常收发，这可以通过软件编程实现，当时序不符合时，可插入等待时间，即软件延时。通过这次实验对于8251的工作原理有了比较清楚的认识。同时也加深了对于串并转换的实现和其作用的理解。这次实验中由于自发自收部分占用的时间太多最后没有能够实现两台计算机通信的扩展要求，是本实验的一个遗憾。31 / 31文档可自由编辑打印