微机原理与接口技术 硬件实验报告.pdf

北友印亶大母微机原理与接口技术硬件实验报告学院信息与通信工程学院专业班级姓名学号1目录实验一熟悉实验环境及10的使用.3一、实验目的.3二、实验内容及要求.32.1 学习使用DEBUG命令和I/O命令.32.2 运行基本程序.32.3 编写跑马灯程序.4三、流程图.5四、源程序代码.6五、实验收获和体会.9实验二8255A并行接口应用.9一、实验目的.9二、实验内容及要求.102.1 学习PIO芯片（8255）编程应用.102.2 6位数码管静态显示.102.3 6位数码管动态显示.102.4 扩展部分：显示键盘输入的数字.11三、流程图.11四、源程序代码.154.1 6位数码管静态显示.154.2 6位数码管动态显示.174.3 扩展部分：显示键盘输入的数字.20五、实验收获和体会.24实验三8253计数器/定时器的应用.24一、实验目的.24二、实验内容及要求.252.1 学习8253编程原理.252.2 音乐发生器.252.3 扩展部分：小键盘弹琴.25三、流程图.25四、实验详细连线图.272五、源程序代码.275.1 音乐发生器.275.2 扩展部分：小键盘弹琴.30六、实验收获和体会.33实验一熟悉实验环境及10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10端口。3 学会Debug的使用及编写汇编程序。二、实验内容及要求1 学习使用Debug命令，并用I、。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（0N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）。注意：电源打开时不得插拔电缆及各种器件；连接电路时一定要在断电的情况下连接，否则 可能会烧坏整个实验系统。2.1 学习使用DEBUG命令和I/O命令实验板的10端口地址为E8E0H o在Debug下，I是读命令。（即读输入端口的状态一拨码开关的状态）。是写命令。（即向端口输出数据一通过发光管来查看）进入Debug后，1 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 0N是0,OFF是12 写端口：输入“0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。2.2 运行基本程序在Debug环境下，用a命令录入程序，用g命令运行：3CDebug-amov dx,端口地址moval,输出内容out dx,almov ah,Obhint 21hor al,aljz 0100int 20h-g运行查看结果。修改输出内容，再运行查看结果。1 分析mov ah,Obhint 21hor al,aljz 0100int 20h该段程序的作用：在该段程序中，ah=Ob,所以此时执行int21h的作用及时判断键盘是否有输入，al中存 有判断结果，若无输入，则跳转至0100处继续执行，否则跳出程序，程序执行结束。2 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?在DEBUG环境下，地址都是默认以16进制显示的，所以当语句中的数据是地址时，可 以不加H,如果输入的不是地址而是数据时，就要加上 H以表示为十六进制数。2.3 编写跑马灯程序利用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）。OEDIT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OMASM文件名.asm连接文件OLINK文件名.obj运行文件或用Debug进行调试。4三、流程图主程序：延时子程序DELAY：5四、源程序代码DATA SEGMENTTIME DWOFFFH;延时变量，用于控制速度DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK STACKDB 100 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENT；代码段开始ASSUME DS:DATA,SS:STACK,CS:CODESTART:MOV AX,DATA;初始化段基址MOV DS,AXMOV BL,OFEH;BL控制当前灯型。初始化为11111110,低电平灯亮MAIN:MOV DX,OEEEOH;1/0 端 口地址PUSH AXMOV AL,BL;输出当前灯型OUT DX,ALCALL DELAY;延时POP AXTIMEOUT:PUSH AXINAL,DX；读入拨码开关值MOV CH,AL；值放入CH中AND CH,01H;判断第1个键是否拨下CMPCH,01H6MOV BH,ALPOP AXJZ TIMEOUT AND BH,02H CMP BH,02H JZ LEFT JMP RIGHT；若拨下，则保持当前状态，即暂停；判断第2个键是否拨下；若拨下，灯左循环；若未拨下，灯右循环；第一种灯型+左循环LEFT:ROL BL,1;左循环一位PUSH AXIN AL,DXMOV BH,AL;第二种灯型+右循环RIGHT2:MOV BL,OFCHROR BL,1;右循环2位POP AXAND BH,04HCMP BH,04HJZ LEFT2JMP SPEED；判断第3个键是否拨下；若拨下，选择第二种灯型左循环；转到判断速度；第二种灯型+左循环LEFT2:MOV BL,OFCHROL BL,1ROL BL,1JMP SPEED；当前灯型11111100,两个灯同时亮；左循环2位；转到判断速度；第一种灯型+右循环RIGHT:ROR BL,1PUSH AXIN AL,DXMOV BH,ALPOP AXAND BH,04HCMP BH,04HJZ RIGHT2JMP SPEED;右循环一位；判断第3个键是否拨下；若拨下，选择第二种灯型右循环；转到判断速度；判断速度SPEED:PUSH AXROR BL,1JMP SPEED；判断速度档INAL,DX;读入拨码开关MOV BH,AL;POP AXAND BH,08HCMP BH,08H；判断左数第4个键是否拨下7JZ SPEED1;拨下，快速循环JMPSPEED2;未拨下，慢速循环厂快速循环SPEED1:PUSH AXMOV AX,8FFH;延时变小MOV TIME,AXPOP AXJMP QUIT慢速循环SPEED2:PUSH AXMOV AX,OFFFH;延时变大MOV TIME,AXPOP AXJMP QUIT;判断是否结束QUIT:MOV AH,0BHINT21HOR AL,AL；判断键盘是否有键按下JNZSTOP；若有，结束程序JMP MAIN；结束STOP:MOVAH,4CHINT21H；延时子程序DELAYPROCPUSH CXMOV CX,TIME；若没有，进行下一次灯型显示DL1:PUSH AXPOP AXPUSH CX；外层循环，循环次数为TIME的值DL2:PUSH AXPOP AXLOOP DL2POP CXLOOP DL1POPCXRET；内层循环，循环次数也是TIME的值DELAY ENDP;一共延时CODE ENDSEND STARTTIME*TIME 次子程序清单：子程序名：DELAY 8功能：延时所用寄存器：AX,CX入口参数：无 出口参数：无五、实验收获和体会在第一次课的时候，老师详细地介绍了实验板的各个模块与使用方法等，在对实验器材 有了一定的了解之后，我们便开始着手完成本次实验了。在本次实验中我们实现了以下功能：跑马灯基本功能、方向控制、速度控制、灯型控制、暂停、检测电脑键盘输入控制是否结束 程序。通过本次实验，我们初步熟悉了在Debug环境下使用I/O命令，实现了在同一地址下对 拨码开关状态的读取以及对发光二极管亮灭的控制。在本次实验之前，我们仔细阅读了预习 资料，所以在实验课开始的时候，我们按照指导资料的步骤在 DEBUG功能下对拨码开关以 及LED的功能进行了测试，以熟悉其特性并确保了可以正常使用。同时，我们也通过这些测 试明确了对跑马灯程序的编写流程和注意事项。参考教材，我们编出来一份程序，但是调试+修改了多次之后仍不成功，程序能运行，但在拨控制方向键之后电脑就死机了（我想这或许就是传说中的因为内存溢出或者什么原因 导致的电脑崩了），只能重启。最后我们依然不知问题究竟出在哪里，于是借来了其他组已 经成功的代码进行学习和对比，发现两份代码的逻辑是一样的，基本没有什么差异，于是我 们参考成功的代码进行比对，继续修改原来的代码。总的来说，这次实验还是给我们带来了不小的收获的，至少没有了一开始的迷茫和生疏，为接下来的实验打下来基础。同时，我们也对微机原理这门课程有了更深的了解，在接下来 对这门课程的学习有着极大的帮助。相信在未来的学习中，随着各方面知识的积累，我们可 以解决和完善今日实验中存在的不足。（另外，个人非常感谢在学九的第一次实验介绍课时的那个助教学长。由于老师讲的有 点快，加上之前自己对汇编没什么了解，很多知识点都没太记住。老师讲完了以后，说可以 下课了，让我们回去后或者留在实验室再熟悉一下编程，并且给了一个小程序作为例子，但 当时我对汇编并没有太大兴趣，感觉很难的样子。这时候大多数同学都走了，只剩了我们宿 舍和其他的几个同学。但是！这时候出现了一个萌萌哒的助教学长，主动问同学们有没有什 么不明白的地方，然后我和我们宿舍的同学就问了那个例子中的一些语句是什么意思，学长不厌其烦地回答了每一个问题，基本算是把那个小程序从头到尾讲了一遍，自己拿不太准的 还去问了老师，再来给我们讲。现在想想在那节课之后，我能主动地去啃书后习题的代码，以及在之后上微原理论课都变得更认真了，以及课下复习微原的积极性都提高了。可以说那 位助教学长的热心帮助为我开启了新世界的大门。）实验二8255A并行接口应用、实验目的1 掌握8255A的功能及方式0、1的实现92 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、实验内容及要求2学习PIO芯片（8255）编程应用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 EEOOH o 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 EEOOHB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1、0令来做。2.26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，返回系统。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”显示不同字，必须采用扫描 显示的方法，通过选位寄存器选择某一位数码管，显示其数字（对应为 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。2.36位数码管动态显示要求在数码管电路1 6位数码管上按要求所示的规律，动态显示字符串 HELLO,当主 机键盘按下任意键时结束。1 本实验应在上面实验的基础上完成2 在数据段，按下列规律设置12个字型码：MESG DB 0,0,0,0,0,0,3DH,0DCH,8CH,8CH,0EDH,0POINT DW MESGPOINT单元存放MESG单元的有效地址，程序取出POINT单元的内容一 BX,然后用BX 地址取数送数码管电路，扫描显示6个字符。每过0.5s将POINT单元的内容加1,再将POINT 单元的内容一 BX,o POINT单元内容加1,使字符串显示的首地址向高地址移动一个 10单元，从而使6位字符串向“左”移动一位，实现动态显示。3 动态显示的速度可控制（快或慢），利用实验一读入端口的功能。2.4扩展部分：显示键盘输入的数字完成一个扫描键盘（PC 口）输入自己的学号，并在数码管上显示。1 识别闭合键的方法行扫描法是使键盘某一行线为低电平，其余为高电平，然后读取列值，如列值中有某位 为低电平，则表明行列交叉点处的键被按下；否则扫描下行，直到扫描完全部的行线为止。行反转法识别闭合键时，要将行线接一个并行口，先让他工作在输出方式，将列线接另一个 并行口，先让它工作在输入方式，程序使 CPU通过输出端口往各行线上全部送低电平，然 后读入列线的值，如此时某键按下则必使某一列线值为 0,然后程序再对两个并行端口的工 作方式进行设置，使行线工作在输入方式，列线工作在输出方式，并且将刚才读得的列线值 从列线所接的并行端口输出，再读取行线上的输入值，那么在闭合键所在的行线上的值必定 为0。这样，有按键时，可读得唯一的行值和列值。2 设计时，行、列值应放在一个表中，通过查表确定按下的是哪个键。3 键闭合时，注意加延时防抖动。4 键松开时，加判断释放程序。5 按下键盘某键能够返回系统。三、流程图1 6位数码管静态显示112)6位数码管动态显示主程序：子程序DISPLAY：12延时子程序的原理大致相同，不再重复画图。3 扩展部分主程序：13开始子程序READ,读按键状态:显示到数码管的子程序DISP、延时的子程序DELAY与之前的程序原理大致相同，不再 重复画图。14四、源程序代码4.16位数码管静态显示DATA SEGMENTAddrA DW OEEOOH;A、B、C端口地址和控制地址 AddrB DW0EE01HAddrC DW0EE02HAddrCTL DW 0EE03HcO db Oedh；数字0到9的显示cldb21h c2 db 0f4h c3 db Oflh c4 db 39h c5 db 0d9hc6 db Oddh c7db61h c8 db Ofdh c9 db 0f9h DATA ENDS STACK SEGMENT STACKDB 100H DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSHOW MACF25628S320341384426.648051223扩展部分：小键盘弹琴利用小键盘实现弹琴功能，并显示弹奏的乐谱。三、流程图注：延时子程序的原理与之前的相同，不再重复画图。1 音乐发生器25SI,DI,CX存入第一首歌 对应的数据8253初始化，蜂鸣器发声8255初始化，数码管显示调用延时子程序SI+1,准备处理下一音符清空数码管和蜂鸣器的输出束 结2 扩展部分：小键盘弹琴开始初始化数据8253初始化列判断+行判断，确定按键 修改SI,对应到相应音符8255初始化蜂鸣器发声 数码管显示音符号调用延时子程序否结束_停止放音26四、实验详细连线图aK.aBmm8253的CS接译码器输出Y1；8255的CS接译码器输出Y0；8253的OUT接蜂鸣器的BELL端；8253的门控信号GATE接+5V；8253 的 CLK 端接 Q7；清零复位电路中的T/C端接地（或接RESET o五、源程序代码5音乐发生器DATA SEGMENTSONG DB 7DH,7DH,53H,53H,4BH,4BH,53H 悌一首歌DB 5EH,5EH,64H,64H,6FH,6FH,7DHDB 53H,53H,6EH,5EH,64H,64H,6FHDB 53H,53H,5EH,5EH,64H,64H,6FHDB 7DH,7DH,53H,53H,4BH,4BH,53HDB 5EH,5EH,64H,64H,6FH,6FH,7DH；音符的计数初值CONT EQU$-SONG；总音符数NUM DB 21H,21H,0D9H,0D9H,0DDH,0DDH,0D9H；数码管字符DB39H,39H,0FlH,0FlH,0F4H,0F4H,21HDB0D9H,0D9H,39H,39H,0FlH,0FlH,0F4HDB0D9H,0D9H,39H,39H,0FlH,0FlH,0F4HDB21H,21H,0D9H,0D9H,0DDH,0DDH,0D9HDB39H,39H,0FlH,0FlH,0F4H,0F4H,21HSONGT DB 7DH,7DH,53H,53H,4BH,4BH,53H 悌二首歌DB 5EH,5EH,64H,64H,6FH,6FH,7DH27CO NTTEQU$-SONGTNUMTDB21H,21H,0D9H,0D9H,0DDH,0DDH,0D9HDATADB39H,39H,0FlH,0FlH,0F4H,0F4H,21HENDSSTACKSEGMENTSTACKDB 100 DUP(?)ENDSCODESEGMENTSTART:ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK MOV AX,DATAHUANGE:MOV DS,AXMOV DX,OEEEOH;I/O 端 口地址ANDIN AL,DXMOV AH,ALAND AH,01H；第一个键按下，播放第一首歌CMP AH,01HJZ GEQUAAL,02H;第二个键拨下，播放第二首歌CMPAL,02HJMPJZ GEQUBHUANGE;没有键按下，不播放歌曲GEQUA:MOV SI,OFFSET SONG；SI存储第一首的音符的计数初值GEQUB:MOV DI,OFFSET NUM；DI存储第一首的数码管字符MOV CX,CONT;CX存储字符数JMP L00P1MOV SI,OFFSET SONGT;原理同 GEQUALOOP1:MOV DI,OFFSET NUMTMOV CX,CONTTCMP BX,0CONTN:JNZ CONTNMOV BX,07H/卜部循环MOV DX,0EE23H;设置8253工作方式。写入八位控制字制MOV AL,16H;00 01 011 0,0号计数器，只读/写低八位，方式三，二进OUT DX,ALMOV DX,0EE20H;计数通道 0MOV AL,SIOUT DX,AL；写入计数初值MOV DX,0EE03H;设置8255工作方式MOV AL,10001001B;方式 3 工作OUT DX,AL28MOVDX,OEEO1HMOVAL,O1H；数码管位选，选择第一个数码管显示OUTDX,ALMOVDX,OEEOOHMOVAL,DI；数码管段选，AL存放段选信息OUTDX,AL；显示音符对应数字CALLDELAY；调用延时子程序DECBXJNZNEXTCALLDELAY；延时控制节奏NEXT:INCDI;处理下一个音符INCSIMOVAH,0BH;检测键盘输入INT21HORAL,ALJNZENDLAST;键盘有输入，退出LOOPLOOP1;键盘没有键按下，播完设定的歌曲JMPSTART;播完回到开始。根据当前按键状态选择要播放的歌曲ENDLAST:MOVDX,OEEOOH;关闭数码管显示MOVAL,0OUTDX,ALMOVDX,0EE20H;关闭蜂鸣器MOVAL,0OUTDX,ALMOVAX,4C00H;退出主程序INT21HDELAY PROCNEAR;延时子程序PUSHCXPUSHBXMOVCX,1OOFHMOVBX,OFFFFHLOOP2:NOP；外层循环，循环次数1OOFHLOOP3:DECBX；内层循环，循环次数为OFFFFHJNZLOOP3LOOPLOOP2POPBXPOPRETCXDELAY ENDP；一共延 1OOFH*OFFFFH 次CODEENDS29ENDSTART5.2扩展部分：小键盘弹琴DATA SEGMENTTIMESTIMESLMUSICDW OAFFH;延时参数DW 001FHDB 100,111,125,0,67,75,83,94,0,0,0,62,0,0,0,0；音符对应计数初值(十进制表示)LEDDB 0FlH,0F4H,21H,0,61H,0DDH,0D9H,39H,0,0,0,0FDH,0,0,0,0；音符对应的数码管位选信息ROWDB OEFH;行扫描初值DATA ENDSSTACK SEGMENT STACK STACKDB100DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CO DE,DS:DATABEGIN:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVMOVDX,0EE23H;设置8253工作方式AL,00010110BOUTDX,ALMOVDX,0EE03H;设置8255工作方式MOVOUTAL,81H;A与B均为0方式，C4位输入4位输出DX,ALMOVMOVOUTDX,0EE01H;选中B 口，设置位选AL,04H;数码管一位显示DX,AL；检测按键TESTI:MOVMOVANDDX,0EE02H;选中 C 口AL,ROW;行扫描AL,OFOHOUTCALLDX,ALDELAYLINANDAL,DX;读入列值无按键时AL二OFROW,OFOHSUBAL,ROWORROW,OFHNOTAL；无按键时AL=F0ANDAL,OFH;无按键时AL=OO30CMP AL,0JNZ JI;有按键时跳转到JI处理CMP R0W,7FH;行扫描已到第四行JZ JO；回到第一行继续扫描SHL ROW,1；到下一行扫描JIAN:MOVAH,0BH;检测键盘是否有按键INT21H;有按键结束，无按键返回ORAL,ALJZTESTIEXIT:MOVAH,4CH;退出INT21H；列判断JO:MOVROW,OEFH;回到第一行继续扫描JMPJIANJI:TESTAL,O1H;是第一列的按键？JZJ2MOVSI,0JMPJ5J2:TESTAL,O2H;是第二列的按键？JZJ3MOVSl,lJMPJ5J3:TESTAL,04H;是第三列的按键？JZJ4MOVSl,2JMPJ5J4:TESTAL,08H;是第四列的按键？JZJ5MOVSl,3；行判断J5:MOVDX,OEE2OH;计数通道0LEABX,MUSICCMPROW,OEFH;是第一行的按键？JNZJ6;不是，SI+4JMPJ7;是，SI无需处理J6:CMPROW,ODFH;是第二行的按键？JNZJ8;不是，SI+4ADDSl,4JMPJ7J8:ADDSI,8；判断完成后,放音并且数码管显示J7:MOVAL,BX+SIOUTDX,AL；输出计数初值，蜂鸣器放音31MOVDX,OEEOOH;A 口，段选LEABX,LEDMOVAL,BX+SIOUTDX,AL;输出数码管值，显示乐谱CALLDELAYMOVDX,0EE23H;设置 8253MOVAL,1111O11OB;停止放音OUTDX,ALJMPTESTI;返回，继续检测按键DELAY PROC;延时子程序1PUSHCXMOVCX,TIMESDL1:PUSHAXPOPAXPUSHCXDL2:PUSHAXPOPAXLOOPDL2POPCXLOOPDL1POPRETCXDELAY ENDPDELAYL PROC;延时子程序2PUSHCXMOVCX,TIMESLDL3:PUSHAXPOPAXPUSHCXDL4:PUSHAXPOPAXLOOPDL4POPCXLOOPDL3POPRETCXDELAYL ENDPCODE ENDSENDBEGIN32六、实验收获和体会1 思考题：写出8253计数初值、输入频率和输出频率的关系：答：通过公式：8253计数初值二输入频率/输出频率，可以得到各个音阶对应的计数初值。以音符1为例，实验中的8253的CLK端接Q7,输入频率为32KHz,根据讲义上给出的各音 符频率，音符1的输出频率为256HZ,所以可得到32*1000/256=125,即音符1的计数初值。2 心得体会在前两次的实验中，我们已经得到了很好的锻炼，对知识也有了一定的积累，为这次的 实验打下了良好的基础。本次实验中我们完成了以下功能：通过蜂鸣器播放音乐，数码管显 示乐谱，拨码开关切换歌曲；扩展部分，用小键盘弹琴并显示弹奏的乐谱。在这次实验中，我们学习了 8253计数器的使用方法。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。而在本实验中我们选用 了方式3,原因是方式2并非输出方波波形有了以上的准备，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。不过，实验的过程也并非十分顺利，我们在编写程序的时候遇到了很多问题，比如：符 号没有定义、有多余字符、不了解汇编程序的保留字导致非法使用（定义了 st为一个标号，编译后报错）这些错误暴露了我们在编程方面基础不扎实的问题，虽然在实验过程中，我们通过查阅资料一一解决了这些问题，但是我们不会忽视它预示的我们的不足，我们会在 未来的学习生活中更加注重基础知识的学习和掌握，并多实践，及时发现并改正错误。历时三周的实验已经结束，但我们的学习之旅却没有尽头。这几次实验的经历为我们带 来了丰厚的收获，是我们的宝贵财富。在老师的帮助下，我们将理论结合到了实践中，这不 仅让我们了解到了这些知识的用处和重要性，也增大了我们学习的乐趣，使我们受益匪浅。33