北邮微机原理与接口技术硬件实验报告

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 -a

mov dx, 端口地址

mov al,输出内容

out dx, al

mov ah, 0bh

int 21h

or al, al

jz 0100

int 20h

-g

运行查看结果，修改输出内容

再运行查看结果

分析

mov ah, 0bh

int 21h

or al, al

jz 0100

int 20h

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.obj

运行文件或用Debug 进行调试。

四，程序流程图

Begin 点亮第8盏灯

调用延时子程序

检测拨码开关状态

最低位拨码开关被打开？

向右依次点亮LED 向左依次点亮LED

检测键盘缓冲区

有按键行为？

结束，返回DOS

NO

YES

NO

YES

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 ENDS

STACK SEGMENT PARA STACK 'STACK' ;堆栈段

DB 100 DUP(?)

STACK ENDS CODE SEGMENT

;代码段

ASSUME CS:CODE, SS:STACK ,DS:DATA BEGIN:MOV AX,DATA

MOV DS,AX

MOV AX,STACK

MOV SS,AX

MOV BL,7FH

BEG:MOV DX,0EEE0H

MOV AL,BL

OUT DX,AL ;点亮第8盏灯

CALL COUNT ;延时

MOV BL,AL

IN AL,DX

TEST AL,01H ;最低位拨码被按下？方向选择MOV AL,BL

JZ RL

RR: ROR AL,1 ;未按键，则向右点亮

JMP R1

RL:ROL AL,1 ;按下则向左点亮

R1:MOV BL,AL

MOV AH,0BH

INT 21H ;检查键盘缓冲区

OR AL,AL

JZ BEGIN

MOV AX,4C00H

INT 21H

COUNT PROC NEAR ;延时子程序

PUSH AX

MOV DX,0EEE0H

IN AL,DX ;检测拨码状态

MOV AH,0

MOV BX,0

ADD BX,AX

POP AX

COU1: MOV CX,0FFFFH

COU2: LOOP COU2

COU3: DEC BX ;调速

JNZ COU1

RET

COUNT ENDP

CODE 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E E00H

B 端口地址E E01H

C 端口地址E E02H

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

8255初始化

第1位输出[BX]

延时

第2位输出[BX+1]

延时

第3位输出[BX+2]

延时

第4位输出[BX+3]

延时

第5位输出[BX+4]

延时

第6位输出[BX+5]

延时

键盘输入？

退出

当前输出字符地

址赋给BX

YES

NO

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,39H,61H

;”0”,”7”,”0”,”5”,”4”,”7”

COUNT EQU $-SHOW

CAT DB 01H ;8段数码管选通信号

DATA ENDS

STACK SEGMENT STACK'STACK'

DB 100H DUP(?)

STACK ENDS ;代码段

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK START PROC FAR

PUSH DS

XOR AX,AX

PUSH AX

MOV AX,DATA

MOV DS,AX

NEXT: MOV CX,COUNT

LEA BX,SHOW

MOV CAT,01H ;最先点亮第1个数字AGAIN: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,CAT

MOV DX,0EE01H ;B口为数码管选通端口

OUT DX,AL

MOV AL,[BX]

MOV 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,0EE00H

OUT DX,AL ;熄灭

INC BX

SHL CAT,1 ;左移点亮数字位置

LOOP AGAIN

MOV AH,0BH ;检测键盘缓冲区

INT 21H

OR AL,AL

JZ NEXT

RET

START ENDP

CODE ENDS

END START

程序二：动态显示HELLO

DATA SEGMENT ;数据段COUNTDOWN DW ? ;时延计数器SPDCOUNT DW 00H ;控速计数器LEDCOUNT DB 00H ;LED COUNT CATCOUNT DB 00H ;CAT COUNT TMP DB 00H

LED DB ?

CAT DB 01H ;数码管选通信号SPEED DW 0000H

DATA ENDS

STACK SEGMENT STACK 'STACK'

DB 100 DUP(?)

STACK ENDS

CODE SEGMENT ;代码段

ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK

;延时子程序

DELAY1 PROC

MOV COUNTDOWN,03FFH LOOPD: DEC COUNTDOWN

JNZ LOOPD

RET

DELAY1 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,00H

JA EN1

MOV LED,00H ;BLANK "_"

JMP NEXT

EN1: CMP LEDCOUNT,01H

JA EN2

MOV LED,00H ;BLANK "_"

JMP NEXT

EN2:CMP LEDCOUNT,02H

JA EN3

MOV LED,00H ;BLANK "_" JMP NEXT

EN3:CMP LEDCOUNT,03H

JA EN4

MOV LED,00H ;BLANK "_" JMP NEXT

EN4:CMP LEDCOUNT,04H

JA EN5

MOV LED,00H ;BLANK "_" JMP NEXT

EN5: CMP LEDCOUNT,05H

JA EN6

MOV LED,00H ;BLANK "_"

JMP NEXT

EN6: CMP LEDCOUNT,06H

JA EN7

MOV LED,3DH ;”H”

JMP NEXT

EN7: CMP LEDCOUNT,07H

JA EN8

MOV LED,0DCH ;”E”

JMP NEXT

EN8: CMP LEDCOUNT,08H

JA EN9

MOV LED,8CH ;”L”

JMP NEXT

EN9:CMP LEDCOUNT,09H

JA ENA

MOV LED,8CH ;”L”

JMP NEXT

ENA:CMP LEDCOUNT,0AH

JA ENB

MOV LED,0EDH ;”O”

JMP NEXTB

ENB: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，这个子程序将

;根据当前CATCOUNT的值给CAT赋值

CATENCO PROC

CMP CATCOUNT,00H

JA EB1

MOV CAT, 01H

JMP NEXT

EB1: CMP CATCOUNT,01H

JA EB2

MOV CAT, 02H

JMP NEXT

EB2: CMP CATCOUNT,02H

JA EB3

MOV CAT, 04H

JMP NEXT

EB3: CMP CATCOUNT,03H

JA EB4

MOV CAT, 08H

JMP NEXT

EB4:CMP CATCOUNT,04H

JA EB5

MOV CAT, 10H

JMP NEXT

EB5: MOV CAT, 20H

NEXT: RET

CATENCO ENDP

;主程序

START:MOV AX, DATA

MOV DS, AX

MOV ES, AX

MOV AL, 80H ;8255初始化MOV DX, 0EE03H

OUT 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 FL3

MOV SPEED 07FFH ;快速模式

FL3:INC CATCOUNT

CMP CATCOUNT,06H ;一轮是否显示完毕？

JB FL1

MOV CATCOUNT,00H ;CATCOUNT值回零

INC SPDCOUNT

MOV DX,SPEED

CMP SPDCOUNT,DX ;根据速度选择，

JB FL1 ;控制改变CAT的频率MOV SPDCOUNT,00H

INC TMP

CMP TMP,06H

JB FL1

MOV TMP,00H

FL1: MOV DL,CATCOUNT

ADD DL,TMP

MOV LEDCOUNT,DL

CMP LEDCOUNT,0CH

JB FL2

SUB LEDCOUNT,0CH

FL2: CALL CATENCO ;依次点亮数码管

MOV DX, 0EE01H

MOV AL, CAT

OUT DX, AL

CALL ENCODE ;选择此数码管显示的字符MOV DX, 0EE00H

MOV AL, LED

OUT DX, AL

CALL DELAY1 ;调用延时子程序

MOV AH, 0BH ;检测键盘缓冲区

INT 21H

OR AL, AL

JZ S1S

MOV AX, 4C00H

INT 21H

CODE ENDS

END 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-EE27H

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(32KHz)

清零复位电路中的T/C端接地（或接RESET端）

注意：由于8253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2MHz……Q7输出32KHz。

编程提示：

1．8253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EE22H

2.定时器可工作在方式3下。

四，程序流程图

START 8253初始化8255A 初始化设置数码管选通信号按照乐谱，调用音阶

发声子程序数码管显示目前音阶

调用延时子程序

有键盘动作？

返回DOS

YES

NO

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 ENDS

STACK SEGMENT STACK'STACK'

DB 100H DUP(?)

STACK ENDS

CODE SEGMENT ;代码段

ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK ;延时子程序

DELAY PROC FAR

PUSHF

PUSH CX

MOV CX,NUM

LOOP1: PUSH CX

MOV CX,NUM

LOOP2: LOOP LOOP2

POP CX

LOOP LOOP1

POP CX

POPF

RETF

DELAY ENDP

;音阶do的发声及显示子程序

singdo proc far

do:mov dx,0ee20h ;timer0 set mov al,7Dh ;do

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show

MOV AL,21H ;"1"

OUT DX,AL

CALL DELAY

retf

singdo endp

;音阶re的发声及显示子程序

singre proc far

re: m ov dx,0ee20h ;timer0 set

mov al,6FH ;re

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show MOV AL,0F4H ;"2"

OUT DX,AL

CALL DELAY

retf

singre endp

;音阶mi的发声及显示子程序

singmi proc far

mi:mov dx,0ee20h ;timer0 set mov al,64H ;mi

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show MOV AL,0F1H ;"3"

OUT DX,AL

CALL DELAY

retf

singmi endp

;音阶fa的发声及显示子程序

singfa proc far

fa:mov dx,0ee20h ;timer0 set mov al,5EH ;fa

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show MOV AL,39H ;"4"

OUT DX,AL

CALL DELAY

retf

singfa endp

;音阶so的发声及显示子程序

singso proc far

mov al,53h ;so

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show MOV AL,0D9H ;"5"

CALL DELAY

retf

singso endp

;音阶la的发声及显示子程序

singla proc far

la:mov dx,0ee20h ;timer0 set mov al,4BH ;la

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show MOV AL,0DDH ;"6"

OUT DX,AL

CALL DELAY

retf

singla endp

;音阶ti的发声及显示子程序

singti proc far

mov dx,0ee20h ;timer0 set mov al,43H ;ti

out dx,al

MOV DX,0EE00H ;led show MOV AL,61H ;"7"

OUT DX,AL

CALL DELAY

retf

singti endp

;音阶高音do的发声及显示子程序

singdo2 proc far