微机原理与接口技术实验报告样本.doc

微机原理与接口技术实验报告

班 级： 通信1309
姓 名： 张哲熙
学 号： 13212171
指引教师： 周永华

实验一 交通信号灯模仿控制
一.实验目
交通信号灯模仿控制是一种基于实际工程原理，结合文献、现实十字路口交通等得研究，对工程问题进行拟定、表述和建模分析，获得最优设计方案，理解并在工程实践中遵守工程职业道德规范，依照实验室实验环境限定条件拟定实验方案。所有知识涵盖本课程中并行接口芯片、汇编语言程序设计、算法分析、接口地址拟定、外围设备控制等。通过此实验可以理解微机系统中接口电路作用，掌握软件硬件协同工作原理，熟悉微机原理与接口技术综合应用。最后达到如下实验目：
（1） 掌握可编程并行接口 8255 芯片工作原理
（2） 掌握运用并行接口芯片 8255 实现信号灯控制硬件设计和软件设计
（3） 掌握接口电路及汇编语言程序设计调试办法
（4） 理解 PC 机和实验系统板连接原理，理解系统机扩展原理
（5） 理解并行接口芯片在工程实践中典型应用及实现方式。

二.实验内容
设计运用 TPC-A 实验系统提供 8255 芯片和信号灯设计实现十字路口交通灯模仿控制硬件连接和程序设计。
1.设计规定
（1） 通过实际调研理解十字路口交通灯原理，拟定实现算法流程。
（2） 运用实验系统设计硬件电路，明确 8255 芯片端口地址。
（3） 编程实现并调试完毕交通信号灯模仿控制。
（4） 分析设计方案并比较和实际交通信号灯技术性能差别。
2.设计目的和性能指标
（1）考察一种实际十字交通等路口交通控制，模仿在实验室实现。
（2）扩展功能：用 LED 应倒计时方式显示各路口灯亮时间。
（3）对于复杂多路口应当如何设计。例如结合车流、人流等多方因素方案如何拟定。
三．实验电路
如图5-3，L7、L6、L5作为南北路口交通灯与PC7、PC6、PC5相连，L2、L1、L0作为东西路口交通灯与PC2、PC1、PC0相连。编程使六个灯按交通灯变化规律燃灭。
8255动态分派地址：
控制寄存器：28BH
A口地址： 288H
C口地址： 28AH

红 黄 绿 红 黄 绿

四．程序流程图

五．源程序
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START：MOV DX,0EC0BH ;写控制端口，地址0EC0BH
MOV AL,10010000B ;C口方式0输出
OUT DX,AL
FIRST：MOV DX,0EC0AH ;写C口，地址0EC0AH
MOV AL,00100100B ;南北绿，东西红，C口写00100100
OUT DX,AL
MOV CX,0 ;外层循环初值65536，延时程序
MOV AX,H ;内层循环初值H
DELAY1：DEC AX
JNZ DELAY1
LOOP DELAY1
MOV BL,5 ;黄灯亮5次
SECOND:MOV DX,0EC0AH ;C端口
MOV AL,01000100B ;南北黄，东西红
OUT DX,AL
MOV CX,3000H ;短延时，黄灯亮与暗之间间隔
MOV AX,0100H
LI1： DEC AX
JNZ LI1
LOOP LI1
MOV DX,0EC0AH
MOV AL,00000100B ;南北黄灯灭，东西红灯继续亮
OUT DX,AL
MOV CX,3000H
MOV AX,0100H
WEN1：DEC AX ;短延时
JNZ WEN1
LOOP WEN1
DEC BL ;闪烁次数控制
JNZ SECOND ;南北路口黄灯再亮
THIRD：MOV DX,0EC0AH ;写入C口
MOV AL,10000001B
OUT DX,AL ;南北红，东西绿
MOV CX,0 ;长延时，外循环初值65536，同上
MOV AX,H ;内循环初值H
DELAY2：DEC AX
JNZ DELAY2
LOOP DELAY2
MOV BL,4 ;控制黄灯亮次数
FORTH：MOV DX,0EC0AH ;写入C口
MOV AL,10000010B ;南北红，东西黄
OUT DX,AL
MOV CX,3000H
MOV AX,0100H
LI2： ;短延时
DEC AX
JNZ LI2
LOOP LI2
MOV DX,0EC0AH ;C端口
MOV AL,10000000B ;东西黄灯灭，南北红灯继续亮
OUT DX,AL
MOV CX,3000H
MOV AX,0100H
WEN2：DEC AX
JNZ WEN2
LOOP WEN2
DEC BL
JNZ FORTH ;东西路口黄灯再亮
MOV DL,0FFH
MOV AH,06H
INT 21H ;查看与否有键按下
JZ FIRST ;没有就重复
MOV AH,4CH
INT 21H ;返回DOS
CODE ENDS
END START
六．实验总结
这是第一种微机实验，我和咱们组此外两名同窗在去实验室做实验之前，先上网查阅了有关资料，也和其她组同窗交流了一下各自程序，在大概理解了程序之后咱们去九教实验室进行实验。虽然第一种实验并不难，但是在做过程中咱们还是遇到了各种问题，例如运营程序后实验箱上灯不亮，通过咱们小组同窗讨论，求助助教之后发现也许是电脑和实验箱连接出了问题。解决了问题之后顺利出了成果。这次实验用是8255芯片，通过这次实验，我理解了伤及调试办法，以及浮现某些常用问题时应当如何解决。结合微机课上学习知识，对8255芯片应用也有了更进一步理解。

实验二 计数、定期系统设计实现
一．实验目
掌握8253基本工作原理和编程办法。

二．实验内容
（1）按图5-1虚线连接电路，将计数器0设立为方式0，计数器初值为N（N≤0FH），用手 动逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同步用逻辑笔观测OUT0电平变化 （当输入N+1个脉冲后变高电平）。

图5-1
（2） 按图5-2连接电路图，将计数器0、1分别设立为方式3，计数初值设为1000，用逻辑 笔观测OUT1输出电平变化（频率1Hz）。

图5-2

三．实验原理
8253具备3个独立计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期时钟信号时，计数就成为定期。作计数器时， 规定计多次数可直接作为计数器初值预置到减“1”计数器中。8253中各通道可有6种可供选取工作方式， 以完毕定期、计数或脉冲发生器等各种功能。本实验用到是方式0—计数结束中断。在写入计数值N之后第一种CLK下降沿将N装入计数执行单元，待下一种CLK下降沿到来且门控信号GATE为高电平时，通道开始启动计数。在计数过程中，OUT始终保持低电平，直到计数达“0”时，OUT输出由低电平变为高电平，并且保持高电平。工作方式3是分频器功能。

四．程序流程图

五．源程序
1. 实验内容一程序：
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START:MOV DX,0EC03H ;计数器0，方式0
MOV AL,00010000B
OUT DX,AL
MOV DX,0EC00H
MOV AL,0EH ;送初值E
OUT DX,AL
MOV CL,1
READ：INC CL ;自加1
CMP CL,0
JZ START
MOV DX,0EC00H ;读计数器0
IN AL,DX
MOV DL,AL
MOV CL,AL
CMP AL,9
JG BIG
ADD DL,30H ;0到9，显示ASCII数字
MOV AH,02H
INT 21H
MOV DL,0DH
INT 21H
JMP JUDGE
BIG： ADD DL,37H ;不不大于9，显示ASCII字母
MOV AH,02H
INT 21H
MOV DL,0DH ;加回车符，只显示一种符号
INT 21H
JMP JUDGE
JUDGE:MOV DL,0FFH ;有键按下回DOS
MOV AH,06H
INT 21H
JZ READ
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS
END START

2、实验内容二程序：
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START：MOV DX,0EC03H ;计数器0置控制字为工作方式3
MOV AL,00110110B
OUT DX,AL
MOV DX,0EC00H
MOV AX,1000 ;向计数器0送初值
OUT DX,AL ;先送低字节后送高字节
MOV AL,AH
OUT DX,AL
MOV DX,0EC03H ;计数器1置控制字为工作方式3
MOV AL,01110110B
OUT DX,AL
MOV DX,0EC01H ;向计数器1送初值
MOV AX,1000 ;先送低字节后送高字节
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
NEXT：MOV DL,0FFH ;DOS 6号功能调用，按任意键返回
MOV AH,06H
INT 21H
MOV AH,4CH ;返回系统
INT 21H
CODE ENDS
END START

六． 实验总结
这次实验咱们做了可编程定期器/计数器，练习了对芯片8253使用。在做实验之前，我和咱们小组其她成员就先阅读了实验指引书，并且上网查阅了有关资料，对实验内容和任务有了初步理解。随后去实验室进行实验，由于实验箱问题，最开始咱们程序并没有运营成功，日后换了一种实验箱，程序就可以正常运营了。
第一种实验中咱们用了计数器方式0，当有按键按下时，计数值减少1，显示屏上会逐个显示B、A、9、8...始终到1、0。第二个实验实现了一种分频功能由于两次分频计数值都是1000，输入为1MHz，通过两次分频后输出为1Hz。
通过这次实验我对计数和分频功能以及8253芯片某些基本用法，也对程序调试有了更深刻结识。

实验三 双机串行通信实验
一、实验目
1、进一步理解串行通信基本原理。
2、掌握串行接口芯片8250工作原理和编程办法。
3、熟悉PC机串行口基本连接办法

二、实验内容
1、PC机RS-232串口自发自收。
按照PC机串口自发自收连接办法连线。编写PC机自发自收串行通信程序，规定：从键盘输入一种字符，将字符通过串口发送出去，再由此串口将字符接受回来并在屏幕上显示，实现自发自收。硬件连接图如下：

2、两台PC机间RS-232串口通信。
按照PC机RS-232串口直接互连办法连接两台PC机。 编写PC机直接互连串行通信程序；规定：由甲机键盘键入字符经串口发送给乙机，再由乙机通过串口接受字符并显示在屏幕上。当键入感叹号“！”，结束收发过程。硬件连接图如下：

三、实验原理
（1）本实验为异步通信：以字符为单位进行传送，每传送一种字符，以起始位作为开始标志，以停止位作为结束标志。
异步串行通信工作过程是：传送开始后，接受设备不断地检测传播线与否有起始位到来，当接受到一系列“1”（空闲或停止位）之后，检测到第一种“0”，阐明起始位浮现，就开始接受所规定数据位、奇偶校验位及停止位。通过接受器解决，将停止位去掉，把数据位拼装成一字节数据，并且经奇偶校验无错误，才算是对的地接受到了一种字符。当一种字符接受完毕，接受设备又继续测试传播线，监视“0”电平到来（下一种字符开始）。

（2）8250各某些功能阐明
8250片内有10个寄存器，其中有几种是共用地址，其辨认由线路控制寄存器（LCR）最高位DLAB来决定。各寄存器地址和格式如下所示：
（3）数据发送和接受：

四、源程序
实验（1）自发自收
DATA SEGMENT
CHL DB 0AH,0DH,'$' ;换行字符串
DATA ENDS
STACK1 SEGMENT STACK
DW 100 DUP(0)
STACK1 ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1
START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
;--------------INIT----------------
MOV DX,3FBH ;
MOV AL,80H ;DLAB=1
OUT DX,AL

MOV AX,0CH ;N=12 BAUD=9600bps
MOV DX,3F8H ;低位
OUT DX,AL

MOV AL,AH
INC DX
OUT DX,AL

MOV AL,03H ;八位数据，1停止，无校验
MOV DX,3FBH ;线路控制REG
OUT DX,AL

MOV AL,0 ;屏蔽所有中断
MOV DX,3F9H
OUT DX,AL
WAIT1： MOV DX,3FDH ;读线路状态寄存器
IN AL,DX
TEST AL,1EH ;判断与否有错
JNZ ERROR
TEST AL,01H ;判断与否收到
JNZ RECEIVE
TEST AL,20H ;判断发送端与否空
JZ WAIT1

MOV DL,0FFH ;六号功能调用读入待发送数据
MOV AH,06H
INT 21H
JZ WAIT1
MOV DX,3F8H ;写发送REG
OUT DX,AL
JMP WAIT1 ;返回 WAIT1

CHAR：PUSH AX
MOV DL,AL ;显示接受
MOV AH,02H
INT 21H
MOV DX,OFFSET CHL;输出字符串换行
MOV AH,09H
INT 21H
POP AX
JMP WAIT1

ERROR: MOV DX,3FDH
IN AL,DX
MOV DL,'?' ;对于错误显示'?"
MOV AH,02H
INT 21H
JMP WAIT1

RECEIVE:MOV DX,3F8H
IN AL,DX ;读数据接受寄存器
CMP AL,'!' ;判断与否结束
JNE CHAR
;------------------------------
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS
END START

实验（2）双机通信
（1）发送端:
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START： MOV AL,80H ;8250初始化,设DLAB=1
MOV DX,3FBH
OUT DX,AL

MOV AX,30H
MOV DX,3F8H
OUT DX,AL ;写入除数低字节
MOV AL,AH
INC DX
OUT DX,AL ;写入除数高字节

MOV AL,0AH ;7位数据,1位停止,奇校验
MOV DX,3FBH
OUT DX,AL ;写入线路控制寄存器

MOV AL,03H
MOV DX,3FCH
OUT DX,AL ;写入Modem控制寄存器

MOV AL,0
MOV DX,3F9H
OUT DX,AL ;写中断容许寄存器，屏蔽所有中断

WAIT1： MOV DX,3FDH ;读线路状态寄存器
IN AL,DX
TEST AL,1EH ;出错否
JNZ ERROR

;TEST AL,01H ;接受数据就绪否
;JNZ SEND ;发送

TEST AL,20H ;发送寄存器空否,不空,返回等待
JZ WAIT1

SEND： MOV AH,1
INT 21H ;读键盘
CMP AL,21H ;是'!'?
JZ EXIT ;是,返回操作系统

MOV DX,3F8H ;不是,则发送
OUT DX,AL
JMP WAIT1 ;返回等待

ERROR： MOV DX,3FDH ;出错则清除线路状态寄存器
IN AL,DX
MOV DL,'?' ;显示'?'
MOV AH,02H
INT 21H
JMP WAIT1

EXIT： MOV AH,4CH
INT 21H

CODE ENDS
END START
(2)接受端：
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START： MOV AL,80H ;8250初始化
MOV DX,3FBH
OUT DX,AL

MOV AX,30H ;写除数
MOV DX,3F8H
OUT DX,AL ;写入除数低字节
MOV AL,AH
INC DX
MOV DX,3F9H
OUT DX,AL ;写入除数高字节

MOV AL,0AH
MOV DX,3FBH
OUT DX,AL ;写入线路控制寄存器

MOV AL,03H
MOV DX,3FCH
OUT DX,AL ;写入Modem控制寄存器

MOV AL,0
MOV DX,3F9H
OUT DX,AL ;写中断容许寄存器，屏蔽所有中断

WAIT1： MOV DX,3FDH ;读线路状态寄存器
IN AL,DX
TEST AL,1EH ;出错否
JNZ ERROR

TEST AL,01H ;接受数据就绪否
JNZ RECEIVE ;转接受

;TEST AL,20H ;发送寄存器空否,不空,返回等待
;JZ WAIT1
JMP WAIT1 ;均返回等待

RECEIVE： MOV DX,3F8H ;读接受数据
IN AL,DX
AND AL,01111111B ;保存位数据
CMP AL,21H ;是'!'?
JNZ CHAR
MOV AH,4CH ;返回操作系统
INT 21H

CHAR： PUSH AX
MOV DL,AL
MOV AH,2 ;显示接受字符
INT 21H
POP AX
JMP WAIT1 ;返回等待

ERROR： MOV DX,3FDH ;出错则清除线路状态寄存器
IN AL,DX
MOV DL,'?' ;显示'?'
MOV AH,02H
INT 21H
JMP WAIT1
CODE ENDS
END START

拓展某些
DATA SEGMENT
D1 DB ?
CHL DB 0AH,0DH,'$'
DATA ENDS
STACK1 SEGMENT STACK
DW 100H DUP(?)
STACK1 ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1
START： MOV AX,DATA
MOV DS,AX

;---------------INIT----------------
MOV AX，DATA
MOV DS，AX

MOV DX,3FBH
MOV AL,10000000B
OUT DX,AL；
MOV DX,3F8H
MOV AX,60H
OUT DX,AL
INC DX
MOV AL,AH
OUT DX,AL

MOV DX,3FBH
MOV AL,00001010B
OUT DX,AL

MOV DX,3FCH
MOV AL,00000011B
OUT DX,AL

MOV DX,3F9H
MOV AL,00000000B
OUT DX,AL

WAIT1： MOV DX,3FDH
IN AL,DX
TEST AL,00011110B;
JNZ ERROR

TEST AL,00000001B;
JNZ RECEIVE

TEST AL,00100000B;
JZ WAIT1

MOV DL,0FFH
MOV AH,06H
INT 21H
JZ WAIT1

MOV DX,3F8H
OUT DX,AL
JMP WAIT1
CHAR： PUSH AX
MOV DL,AL
MOV AH,02H
INT 21H
MOV DX,OFFSET CHL
MOV AH,09H
INT 21H
POP AX
JMP WAIT1

ERROR： MOV DX,3FDH ；
IN AL,DX
MOV DL
MOV AH,02H
INT 21H
JMP WAIT1

RECEIVE:MOV DX,3F8H
IN AL,DX
CMP AL
JNE CHAR
MOV AH,4CH
INT 21H

CODE ENDS
END START

五、实验总结
这次实验中，咱们用了8250芯片来实现自发自收和双机通讯功能。在单机自发自收实验中咱们把一台PC机TXD和RXD端口连在一起，运营程序之后就可以实现自发自收。而在双机通讯实验中，咱们需要把第一台PC机TXD端口与第二台PC机RXD端口连在一起，把第一台RXD与第二台TXD连在一起，实现双机通讯。
在进行实验过程中咱们遇到了某些问题，在自发自收时候不能让8250处在自检模式，如果处在自检模式，实验现象跟规定是同样，但事实上是在芯片内部将RXD与TXD连在一起了，此时外部有无将RXD和TXD连在一起都没有影响。

实验四 竞赛抢答器
一．实验目
１、理解微机化竞赛抢答器基本原理。
２、进一步学习使用并行接口。

二．实验内容
图 5-4 为竞赛抢答器（模仿）原理图，逻辑开关 K0～K7 代表竞赛抢答按钮 0～7 号，当某个逻辑电平开关置“１”时，相称某组抢答按钮按下。在七段数码管上将其组号（ 0～7）显示出来，并使喇叭响一下。从键盘上按空格键开始下一轮抢答，按其他键程序退出。

图5-4

三、程序流程图

四．源程序
DATA SEGMENT
LIST DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H
DATA ENDS

STACK1 SEGMENT STACK
DW 100H DUP(0)
STACK1 ENDS

CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1
START：MOV AX,DATA
MOV DS,AX
;--------------------------------------------------
MOV DX,0EC0BH
MOV AL,89H
OUT DX,AL
L0：MOV DX,0EC0AH
IN AL,DX
CMP AL,0

JZ L0

MOV BL,0
L1：INC BL
SHR AL,1
JNC L1
DEC BL
MOV AL,BL

MOV BX,OFFSET LIST
AND AX,00FFH
ADD BX,AX
MOV AL,[BX]
MOV DX,0EC08H
OUT DX,AL
MOV DL,7
MOV AH,2
INT 21H
MOV AH,01H
INT 21H
CMP AL,20H

JZ CLOSE
MOV AH,4CH
INT 21H

CLOSE:
MOV AL,0
MOV DX,0EC08H
OUT DX,AL
JMP L0

CODE ENDS
END START

五．实验总结
这是最后一种微机实验，这次实验重要是使用8255C口输入，A口输出，当0~7号要抢答时，相应C口那一位被置1，程序中使用逻辑右移来判断是几号发出抢答信号，即对10000000进行逻辑右移，直到CY值为1停止右移，由于计数寄存器BX初值为0，此时BX值为8，故需要再减一来实现显示7，在答辩过程中，助教规定咱们把本来现实0~7改为1~8，要实现这个功能有诸多办法第一可以将BX初值设为1，或者把DEC BX这一行代码删掉，或者在在后边加一行INC BX，或者还可以直接修改数据段等等。通过这学期四个微机实验，巩固了我在微机课上学知识，也提高了实践能力。

六、市场前景分析
这次实验设计竞赛抢答器，在现实生活中很常用，特别是在随着各种益智电视节目不断发展，越来越多竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器好处是不但可以锻炼参赛选手反映能力，并且能增长节目现场紧张、活跃氛围，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中的确很实用，运用前景非常广泛。  
在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了懂得哪一组或哪一位选手先答题，必要要有一种系统来完毕这个任务。如果在抢答中，只靠人视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计使以上问题得以解决，虽然两组抢答时间相差几微秒，也可辨别出哪组优先答题。可见，这次实验设计竞赛抢答器市场前景还是很辽阔。