北京邮电大学微机原理与接口技术硬件实验报告_北邮微机硬件实验报告
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信息与通信工程学院
微机原理与接口技术硬件实验报告
班
姓 学 序
级：
名：
号：
号：
日
期： 2015-10-30——2015-12-26 目录
实验一 I/O地址译码.............................................................................................................................3
一、实验目的............................................................................................................................3
二、实验原理及内容..............................................................................................................3
三、硬件接线图与软件程序流程图..................................................................................3
四、源程序.......................................................................................................................................4
五、实验结果..................................................................................................................................5
六、实验总结..................................................................................................................................5
七、实验收获与心得体会...........................................................................................................5 实验二简单并行接口..............................................................................................................................5
一、实验目的............................................................................................................................5
二、实验原理及内容..............................................................................................................5
三、硬件接线图与软件程序流程图........................................................................................6
四、源程序.......................................................................................................................................6
五、实验结果..................................................................................................................................7
六、实验总结..................................................................................................................................7
七、实验收获与心得体会...........................................................................................................7 实验四七段数码管..................................................................................................................................7
一、实验目的..................................................................................................................................7
二、实验原理及内容....................................................................................................................8
三、硬件接线图与软件程序流程图........................................................................................8
四、源程序.......................................................................................................................................9
五、实验结果...............................................................................................................................11
六、实验总结...............................................................................................................................11
七、实验收获与心得体会........................................................................................................11 实验八可编程定时器／计数器（8253/8254）.........................................................................11
一、实验目的...............................................................................................................................11
二、实验原理及内容.................................................................................................................11
三、硬件接线图与软件程序流程图.....................................................................................12
四、源程序....................................................................................................................................13
五、实验结果...............................................................................................................................17
六、实验总结与思考题............................................................................................................17
七、实验收获与心得体会........................................................................................................17 实验十六串行通讯8251....................................................................................................................18
一、实验目的...............................................................................................................................18
二、实验原理及内容.................................................................................................................18
三、硬件接线图与软件程序流程图.....................................................................................18
四、源程序....................................................................................................................................19
五、实验结果...............................................................................................................................22
六、实验总结与思考题............................................................................................................22
七、实验收获与心得体会........................................................................................................22
实验一 I/O地址译码
一、实验目的掌握I/O地址译码电路的工作原理。
二、实验原理及内容
1、实验电路如图1-1所示，其中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 MOV DX，2A0H OUT DX，AL（或IN AL，DX）
Y4输出一个负脉冲，执行下面两条指令 MOV DX，2A8H OUT DX，AL（或IN AL，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
三、硬件接线图与软件程序流程图
硬件连接图如下： 程序流程图如下：
四、源程序
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE ；定义代码段
START:
MOV DX,2A0H
；选通Y4
OUT DX,AL
CALL DELAY
；延时
MOV DX,2A8H
；选通Y5
OUT DX,AL
CALL DELAY ；延时
MOV AH,1H
INT 16H；01号功能调用，从键盘接收按键 JZ START
；无键按下，返回START MOV AH,4CH；有键按下，返回DOS系统 INT 21H
DELAY PROC NEAR
；延时子程序，循环系数为100
MOV BX,100 LOOP1: MOV CX,0
LOOP2: LOOP LOOP2
DEC BX
JNZ LOOP1
RET
DELAY ENDP
CODE
ENDS
END START
五、实验结果
按下键盘时L7闪烁发光，交替亮灭。
六、实验总结
实验一开始时不理解怎样选通Y4和Y5的地址，对整个接口电路分析后才明白了译码电路真正的原理。
七、实验收获与心得体会
本次实验主要了解了端口的输出，D触发器作为一个外部端口实现了向D触发器内写值并正确输出，控制灯泡亮灭，实现了译码功能。对I/O接口有了更深的理解，对以后的实验很有帮助。这次实验是第一次用汇编语言来让硬件实现功能，和之前学过的C++有很大的区别，也让我进一步看到了他们的不同之处。
实验二简单并行接口
一、实验目的掌握简单并行接口的工作原理及使用方法。
二、实验原理及内容
1、按下面图4-2-1简单并行输出接口电路图连接线路(74LS273插通用插座，74LS32用实验台上的“或门”)。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。
5、接线：1）输出
按图4-2-1接线（图中虚线为实验所需接线，74LS32为实验台逻辑或门）2）输入
按图4-2-2接线（图中虚线为实验所需接线，74LS32为实验台逻辑或门）
三、硬件接线图与软件程序流程图
硬件连接图如下：
图4-2-1
图4-2-2
程序流程图如下：
四、源程序 CODE SEGMENT；定义代码段 ASSUME CS:CODE START:MOV AH,1 INT 21H；从键盘检测输入 CMP AL,00011011B JZ EXIT MOV DX,2A8H；送出ASCII码 OUT DX,AL MOV DX,2A0H；读入ASCII码 IN AL,DX MOV DL,AL MOV AH,02H；屏幕显示ASCII码 INT 21H JMP START；循环检测
EXIT:MOV AX,4C00H；返回DOS INT 21H CODE ENDS END START
五、实验结果
从键盘输入字符或数字，若不是Esc键，则二极管显示其ASCII码情况，若按下ESC，则返回dos，且各LED灯灭。
六、实验总结
实验一开始不太明白如何把输入的字符通过二极管显示出来，后来参考了实验一的译码输出，理解了实验原理。
七、实验收获与心得体会
这次实验是对I/O接口译码电路的运用，进一步熟悉了译码电路、键盘输入检测等功能的运用，让我很好的明白了CPU的地址总线与外部接口是如何工作，也进一步了解了硬件实验，希望在以后的实验中有更多的收获。
实验四七段数码管
一、实验目的掌握数码管显示数字的原理
二、实验原理及内容
１、静态显示:按4-4-1连接好电路，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。（或编程在数码管上循环显示“00-99”，位码驱动输入端S0、S1 接PC0、PC1；S2、S3接地。）
2、接线： PA7~PA0/8255 接dp~a/LED数码管 PC3~PC0/8255 接 S3~S0/LED数码管 CS/8255 接 Y1/IO地址
三、硬件接线图与软件程序流程图
硬件连接图如下：
程序流程图如下：
四、源程序
DATA SEGMENT；定义代码段 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV DX,28BH；控制口地址
MOV AL,80H；控制字10000000设定工作方式0，所有口都置为输出
OUT DX,AL
LOP1: MOV DX,288H ；A口地址
MOV AL,3fH；段选写0 OUT DX,AL
MOV DX,28AH；位选第4个LED，C口地址
MOV AL,08H OUT DX,AL
MOV DX,28AH；熄灭数码管
MOV AL,0 OUT DX,AL
MOV DX,288H；段选写3 MOV AL,4fH OUT DX,AL
MOV DX,28AH ；位选第3个LED MOV AL,04H OUT DX,AL
MOV DX,28AH；熄灭数码管
MOV AL,0 OUT DX,AL
MOV DX,288H ；段选写0 MOV AL,3fH OUT DX,AL
MOV DX,28AH；位选第2个LED MOV AL,02H OUT DX,AL
MOV DX,28AH ；熄灭数码管
MOV AL,0 OUT DX,AL
MOV DX,288H ；段选写0 MOV AL,3fH OUT DX,AL
MOV DX,28AH ；位选第1个LED MOV AL,01H OUT DX,AL
MOV DX,28AH ；熄灭数码管 MOV AL,0 OUT DX,AL
MOV AH,01H INT 16H JNZ EXIT；有键输入则退出
JMP LOP1 EXIT: MOV AX,4C00H；返回DOS INT 21H CODE ENDS END START
五、实验结果
结果显示了学号的后四位0300，如下如所示：
当有键盘输入时，返回DOS系统。
六、实验总结
本次实验用了8255并行接口芯片，采用方式0，所有口都用输出模式，A口为段选，控制输出的数据，C口为位选，控制不同的位不断扫描、交替亮灭。
七、实验收获与心得体会
这次实验在前两次实验的基础上，用到了并行接口芯片和数码管，在数码管上显示数据，在8255工作在方式0时，用两个输出端口，控制数码管工作，数码管在之前数电实验的基础上比较好理解，这次实验较之前的实验更有难度，不过学到了很多知识，由于理论还没有讲到8255，实验有一定难度，不过对理论课也有一定的帮助。
实验八可编程定时器／计数器（8253/8254）
一、实验目的学习掌握8253用作定时器的编程原理；
二、实验原理及内容
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
3.实验内容
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。利用小键盘实现弹琴功能，并显示弹奏的乐谱。
三、硬件接线图与软件程序流程图
接线图如下：
CS /8253 接 Y0 /IO 地址 GATE0 /8253 接 +5V CLK0 /8253 接 1M时钟
OUT0 /8253 接喇叭或蜂鸣器 程序流程图如下：
四、源程序
DATA SEGMENT FENPIN DW 0001H,3906,3472,3125,2932,2604,2344,2083,1953；分频比 DIGITAL DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH；数码管 MUSIC DB 5,3,5,3,5,3,1,1,2,4,3,2,5,5,5,5,5,3,5,3,5,3,1,1,2,4,3,2,1,1,1,1,2,2,4,4,3,1,5,5;存放播放的乐曲音符
NUM DB 00H,070H,0B0H,0D0H,0E0H ；检测键盘输入 DATA ENDS
STACK SEGMENT STACK 'STACK' DB 100 DUP(?)STACK ENDS
CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK
；延时子程序
DELAY PROC NEAR PUSH CX MOV CX,100H WAIT0: LOOP WAIT0 POP CX RET DELAY ENDP
；延时子程序2 DELAY1 PROC NEAR PUSH CX MOV CX,0FFFFH WAIT1: LOOP WAIT1 POP CX RET DELAY1 ENDP
；获取键盘输入值的子程序 KEY PROC NEAR PUSH AX ；保护现场 PUSH CX PUSH DX MOV CX,01H CHECK: MOV DX,28AH ；C口地址给DX MOV BX,OFFSET NUM ADD BX,CX MOV AL,[BX] OUT DX,AL ；防抖
IN AL,DX ；判断是否有键盘按下 MOV AH,AL CALL DELAY IN AL,DX CMP AL,AH JNZ CHECK ；不相等说明为抖动，重新检测 ；判断按下的列
AND AL,0FH CMP AL,0FH JZ NEXT CMP AL,0EH JZ NEXT1 CMP AL,0DH JZ NEXT2 CMP AL,0BH JZ NEXT3 MOV BX,01H JMP GOT NEXT: INC CX ；修改变量扫描下一行 CMP CX,05H JNZ JUMP1 MOV CX,01H JUMP1: JMP CHECK NEXT1: MOV BX,04H JMP GOT NEXT2: MOV BX,03H JMP GOT NEXT3: MOV BX,02H
；计算按下键盘的数值
GOT: SUB CX,01H MOV AL,CL MOV DL,04H MUL DL ADD BL,AL SUB BL,01H ；此时BX中所存即为对应的偏移量 POP DX ；恢复现场 POP CX POP AX RET KEY ENDP
；主程序
START: MOV AX,DATA MOV DS,AX ；8253初始化
MOV DX，283H MOV AL,36H控制字为00110110，选计数器0，先读低字节再读高字节，选用工作方式3 OUT DX,AL ；8255初始化
MOV DX,28BH MOV AL,81H ；C口输入（10000001）
OUT DX,AL MOV DX,289H ；B口位选数码管
MOV AL,01H OUT DX,AL ；扫描键盘
LOOP1: CALL KEY CMP BX,0 ；按0播放音乐 JZ PLAY0 CMP BX,9 ；按9退出 JZ EXIT ；按1~8发出对应音 MOV CX,BX MOV BX,OFFSET DIGITAL ；数码管显示音符 ADD BX,CX MOV AL,[BX] MOV DX,288H ；A口输出 OUT DX,AL ；播放该音符
MOV BX,OFFSET FENPIN MOV AX,CX ADD AX,AX ADD BX,AX ；计数，先低八位后高八位 MOV AX,[BX] MOV DX,280H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL CALL DELAY1 CALL DELAY1
MOV DX,28AH ；C口输入 IN AL,DX ；检测键盘是否弹起 MOV AH,AL LOOP2: CALL DELAY IN AL,DX CMP AL,AH JZ LOOP2 ；初始化8253，停止播放音乐 MOV AX,0H MOV DX,283H MOV AL,36H OUT DX,AL JMP LOOP1
；播放音乐
PLAY0: MOV CX,01H PLAY: PUSH CX
；读取音符，存于CX中
MOV BX,OFFSET MUSIC ADD BX,CX MOV AL,[BX] MOV CL,AL MOV CH,0H ；数码管显示
MOV BX,OFFSET DIGITAL ADD BX,CX MOV AL,[BX] MOV DX,288H OUT DX,AL
；播放该乐符
MOV BX,OFFSET FENPIN MOV AX,CX ADD AX,AX ADD BX,AX ；计数，先低八位后高八位 MOV AX,[BX] MOV DX,280H OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL POP CX ；延时，持续播放
MOV AX,90H LOOP3: CALL DELAY1 DEC AX JNZ LOOP3 ；乐曲未结束时，CX加1 INC CX CMP CX,28H；共40个音符 JNZ JUM JMP LOOP1 JUM: JMP PLAY
EXIT: MOV AL,0 MOV DX,288H OUT DX,AL MOV AX,4C00H INT 21H
CODE ENDS END START
五、实验结果
按下键盘0，播放歌曲“粉刷匠”，数码管显示相应的音符；按下小键盘的1——8，喇叭播放所对应的音符，数码管显示按下的音符；按下键盘的9时，数码管熄灭，返回DOS系统。
六、实验总结与思考题
实验主要用了8253计数器，其工作在方式3下，作为方波发生器，产生不同音符的不同频率的方波。根据音符频率和1M的时钟确定输入频率，检测键盘的输入，判断输入的字符，8253产生相应的频率，喇叭播放音符，数码管输出按下的音符。实验的难点在于怎样判断键盘的输入。
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、实验收获与心得体会
这次实验较之前的实验难度较大，用到了8255、8253、数码管，是个相对来说系统点的实验，这也使得代码在实现起来比较多而复杂。一开始实验时不理解8255计数器的工作原理，对音符如何通过喇叭显示出来也不明白，在弄清楚了他们的原理和相互之间的联系之后，才慢慢理解。实验的内容要求编一小段音乐，虽然实验很难，但是也增加了我们对实验的兴趣。实验十六串行通讯8251
一、实验目的1、了解串行通讯的基本原理。
2、掌握串行接口芯片8251的工作原理和编程方法。
二、实验原理及内容
1、按下图连接好电路,(8251插通用插座)其中8254计数器用于产生8251的发送和接收时钟，TXD和RXD连在一起。
2、编程: 从键盘输入一个字符,将其ASCII码加 1 后发送出去,再接收回来在屏幕上显示，（或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。）实现自发自收。
3、接线： CLK0 /8254 接 1M时钟 GATE0 /8254 接 +5V 0UT0 /8254 接 TX/RXCLK /8251 CS /8254 接 Y0 /IO地址 CS /8251 接 Y7 /IO地址 RXD /8251 接 TXD /8251
三、硬件接线图与软件程序流程图
硬件接线图如下： 程序流程图如下：
四、源程序
DATA SEGMENT；定义数据段
STRING DB 'SEND ','$'；定义字符串 STRING1 DB 'RECEIVE ','$' STRING2 DB 0DH,0AH,'$'
DATA ENDS
STACK SEGMENT STACK 'SATCK'；定义堆栈段
DB 100 DUP(?)STACK ENDS
CODE SEGMENT；定义代码段
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK
;延时子程序
DELAY PROC NEAR PUSH CX MOV CX,100H WAIT0: LOOP WAIT0 POP CX RET DELAY ENDP
START: MOV AX,DATA MOV DS,AX;8254初始化
MOV DX,283H MOV AL,16H;(00010110)计数器0，只读低字节，方式3，二进制 OUT DX,AL CALL DELAY MOV DX,280H;计数器0，初值为52 MOV AL,34H;初值52 OUT DX,AL CALL DELAY;8251初始化
MOV DX,2B9H;控制端口地址
MOV AL,40H;（01000000）内部复位命令 OUT DX,AL NOP CALL DELAY MOV AL,5E;（01011110）方式控制字：波特率因子为16，一位停止位，一位奇校
验的异步方式
OUT DX,AL MOV AL,37H;（00110111）命令控制字 OUT DX,AL CALL DELAY
;发送数据
GOON: MOV DX，2B9H;读状态字 IN AL，DX TEST AL，01H ；检测是否可以发送字符 JZ GOON
;显示提示语句 MOV AH，09H MOV DX，OFFSET STRING INT 21H
MOV AH，01H INT 21H;检测是否为ESC键 CMP AL，1BH JZ EXIT INC AL；加1
MOV DX,2B8H；访问数据寄存器 OUT DX,AL;接收数据
RECEIVE: MOV DX,2B9H ；读状态字 IN AL,DX TEST AL,02H ；检测是否收到新数据 JZ RECEIVE
;显示提示语句 MOV AH,09H MOV DX,OFFSET STRING2 INT 21H MOV AH,09H MOV DX,OFFSET STRING1 INT 21H
MOV DX,2B8H IN AL,DX MOV DL,AL MOV AH,02H;显示接收的数据 INT 21H MOV AH,09H MOV DX,OFFSET STRING2 INT 21H JMP GOON ；不断的发送读写
EXIT: MOV AX,4C00H；返回DOS INT 21H
CODE ENDS END START
五、实验结果
实验结果如上图所示，输出字符为输入字符的下一个，可以连续的发送接收，按下Esc健时，返回DOS。
六、实验总结与思考题
实验用到了串行通信接口芯片8251A，采用异步方式，确定了方式控制字。8254计数器的计数初值=时钟频率/(波特率×波特率因子)，这里的时钟频率接 1MHz，波特率若选1200，波特率因子若选16，则计数器初值为52。
实验的难点在于发送和接收，当TxRDY为高电平时发送缓存区空，此时可以写入数据，8251A与01进行与运算，若结果为1表示可以发送数据；当RxRDY为高电平时接收缓存区满，此时可以读数据，8251A与10进行与运算，若结果为1表示可以接收数据。
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输出时钟频率=8251波特率*波特率因子
七、实验收获与心得体会
这次实验主要用了串行接口8251A，相比并行接口较为简单，还用到了计数器8253，又加强了对其的了解，这次实验课是在理论课刚上完之后，对8251A的理解也比较到位，所以整个实验都进行的比较顺利，对理论课不太懂得知识，经过实验后也都弄得比较清楚。这是硬件实验的最后一次，用到了两个芯片，还是比较系统的。这学期的硬件实验让我提高了自己的实际操作能力，帮助更好的理解了理论课所学的知识，也对汇编语言有了更直观的了解，收获了很多。
