微机原理实验学生实验指导书

微型计算机原理实验指导书

河北大学电子信息工程学院

2017年10月

目 录

实验一 系统认识及编程初步实验 .................................................................................... 1 实验二 输入输出程序设计实验 ........................................................................................ 7 实验三 实验四 实验五 实验六 8255并行接口实验 ............................................................................................... 9 8259中断控制实验 ............................................................................................. 13 8254定时/计数器应用实验 ................................................................................ 19 综合实验 .............................................................................................................. 24

实验一 系统认识及编程初步实验

一、实验目的

1. 掌握TD系列微机原理及接口技术教学实验系统的操作，熟悉Wmd86联机集成开发调试软件的操作环境。

2. 掌握使用运算类指令编程及调试方法。 3. 学习使用软件监视变量的方法。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验内容

（一）基础实验

1. 系统认识实验

编写实验程序，将00H～0FH共16个数写入内存3000H开始的连续16个存储单元中。 2. 运算编程实验

80X86指令系统提供了实现加、减、乘、除运算的基本指令，可对表1-1所示的数据类型进行算术运算。本实验以二进制双精度加法运算为例，计算X＋Y＝Z，将结果Z存入某存储单元。

表1-1 数据类型算术运算表 二进制 数制 带符号 运算符 操作数

（二）提高实验

1. 在系统认识实验中，编写程序，将内存3500H单元开始的8个数据复制到3600H单元开始的数据区中。通过调试验证程序功能，使用E命令修改3500H单元开始的数据，运行程序后使用D命令查看3600H单元开始的数据。

2. 在运算编程实验中，求累加和程序设计，在偏移地址为1000H开始依顺序填入16个字（16个16位数），利用程序求和，存放在偏移地址2000H。

无符号 组合 ＋、－ 非组合 ＋、－、×、÷ ＋、－、×、÷ 字节、字、多精度 BCD码 字节（二位数字） 字节（一位数字） 四、实验步骤

(一)系统认识实验

1

1. 运行Wmd86软件，进入Wmd86集成开发环境。

2. 根据程序设计使用语言的不同，通过在“设置”下拉列表来选择需要使用的语言和寄存器类型，这里我们设置成“汇编语言”和“16位寄存器”，如图1-1、图1-2所示。设置选择后，下次再启动软件，语言环境保持这次的修改不变。

图1-1 语言环境设置界面

图1-2 寄存器设置界面

3. 语言和寄存器选择后，点击新建或按Ctrl+N组合键来新建一个文档，如图1-3所示。默认文件名为Wmd861。

图1-3 新建文件界面

4. 编写实验程序，如图1-4所示，并保存，此时系统会提示输入新的文件名，输完后点击保存。

2

图1-4 程序编辑界面

5. 点击

，编译文件，若程序编译无误，则可以继续点击

进行链接，链接无误后方可以加载

程序。编译、链接后输出如图1-5所示的输出信息。

图1-5 编译输出信息界面

6. 连接PC与实验系统的通讯电缆，打开实验系统电源。

7. 编译、链接都正确并且上下位机通讯成功后，就可以下载程序，联机调试了。可以通过端口列表中的“端口测试”来检查通讯是否正常。点击

下载程序。

为编译、链接、下载组合按钮，通

过该按钮可以将编译、链接、下载一次完成。下载成功后，在输出区的结果窗中会显示“加载成功！”，表示程序已正确下载。起始运行语句下会有一条绿色的背景。如图1-6所示。

3

图1-6 加载成功显示界面

8. 将输出区切换到调试窗口，使用D0000:3000命令查看内存3000H起始地址的数据，如图1-7所示。存储器在初始状态时，默认数据为CC。

图1-7 内存地址单元数据显示

9. 点击按钮1-8所示。

运行程序，待程序运行停止后，通过D0000:3000命令来观察程序运行结果。如图

4

图1-8 运行程序后数据变化显示

10. 也可以通过设置断点，断点显示如图1-9所示，然后运行程序，当遇到断点时程序会停下来，然后观察数据。可以使用E0000:3000来改变该地址单元的数据，如图1-10所示，输入11后，按“空格”键，可以接着输入第二个数，如22，结束输入按“回车”键。

图1-9 断点设置显示 - 图1-10 修改内存单元数据显示界面

（二）运算编程实验

编程提示：本实验是双精度（2个16位，即32位）加法运算，编程时可利用累加器AX，先求低16位的和，并将运算结果存入低地址存储单元，然后求高16位的和，将结果存入高地址存储单元中。由于低16运算后可能向高位产生进位，因此高16位运算时使用ADC指令，这样在低16位相加运算有进位时，高位相加会加上CF中的1。

1. 编写程序，经编译、链接无误后装入系统。

2. 程序装载完成后，点击“变量区”标签将观察窗切换到变量监视窗口。 3. 点击

，将变量XH，XL，YH，YL，ZH，ZL添加到变量监视窗中，然后修改XH，XL，

YH，YL的值，如图1-11所示，修改XH为0015，XL为65A0，YH为0021，YL为B79E。

5

图1-11 变量监视窗口

4. 在JMP START语句行设置断点，然后运行程序。

5. 当程序遇到断点后停止运行，查看变量监视窗口，计算结果ZH为0037，ZL为1D3E。

6. 修改XH，XL，YH和YL的值，再次运行程序，观察实验结果，反复测试几组数据，验证程序的功能。

五、实验报告要求

报告内容：实验名称、姓名、班级、学号、实验目的、实验步骤、完整的源程序代码、问题、收获及总结。

6

实验二 输入输出程序设计实验

一、实验目的

1. 了解INT 21H各功能调用模块的作用及用法。 2. 掌握Wmd86软件界面下数据输入和输出的方法。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验内容

（一）基础实验

编写实验程序，在显示器上的输出窗口显示A～Z共26个大写英文字母。 （二）提高实验

修改实验程序，在显示器上显示‘GOOD AFTERNOON’，要求使用AH＝09功能（显示一字符串功能块）完成。

四、实验原理

INT 21H功能调用使用说明如下： （1）入口：AH＝00H或AH＝4CH

功能：程序终止。 （2）入口：AH＝01H

功能：读键盘输入到AL中并回显。 （3）入口：AH＝02H，DL=数据

功能：写DL中的数据到显示屏。 （4）入口：AH＝08H

功能：读键盘输入到AL中无回显。

（5）入口：AH＝09H，DS:DX=字符串首地址，字符串以 '$' 结束

功能：显示字符串，直到遇到 '$' 为止。

（6）入口：AH＝0AH，DS:DX=缓冲区首地址，(DS:DX)=缓冲区最大字符数，

(DS:DX+1)=实际输入字符数，(DS:DX+2)=输入字符串起始地址。 功能：读键盘输入的字符串到DS:DX指定缓冲区中并以回车结束。

7

五、实验步骤

编写实验程序，在显示器上的输出窗口显示A～Z共26个大写英文字母。 （1）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （2）运行实验程序，观察实验结果。

六、实验报告要求

报告内容：实验名称、姓名、班级、学号、实验目的、实验步骤、程序流程图、完整的源程序代码、问题、收获及总结。

8

实验三 8255并行接口实验

一、实验目的

1. 学习并掌握8255的工作方式及其应用。 2. 掌握8255典型应用电路的接法。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验内容

（一）基础实验

1. 基本输入输出实验。

编写程序，使8255的A口为输入，B口为输出，完成拨动开关到数据灯的数据传输。要求只要开关拨动，数据灯的显示就发生相应改变。

2. 流水灯显示实验。

编写程序，使8255的A口和B口均为输出，数据灯D7～D0由左向右，每次仅亮一个灯，循环显示，D15～D8与D7～D0正相反，由右向左，每次仅点亮一个灯，循环显示。 （二）提高实验

1. 执行程序后，使发光二极管闪动。

2. 执行程序后，使发光二极管高八位和低八位亮灭相反。

四、实验原理

并行接口是以数据的字节为单位，与I/O设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位或32位等。8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/输出方式、方式1--选通输入/输出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图3-1所示。8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图3-2所示。

9

A组控制部件A口（8位）I/OPA7-PA0双向数据总线数据总线D0-D7缓冲器C口（高4位）8位内总线C口（低4位）B组控制部件I/OPC7-PC4I/OPC3-PC0读/写RDWRA1A0RESETCS控制逻辑B口（8位）I/OPB7-PB0PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB21234567101112131415161718192082554039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB3

图3-1 8255内部结构及外部引脚图

D7D6D5D4D3D2D1D0C口低4位0 输出1 输入B口0 输出1 输入方式选择0 方式01 方式1C口高4位0 输出1 输入A口0 输出1 输入方式选择00 方式001 方式11x 方式21（a）工作方式控制字（b）C口按位置位/复位控制字D7D6D5不用D4D3D2D1D0置位复位0 复位1 置位C口的位选择位 D3D2D1 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 10

图3-2 8255控制字格式

8255实验单元电路图如图3-3所示。

10

D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1CS343332313029282753698356D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1RESETCSPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC743214039383718192021222324251415161713121110PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7RST8255 图3-3 8255实验单元电路图

五、实验步骤

1. 基本输入输出实验

本实验使8255端口A工作在方式0，并作为输入口；端口B工作在方式0，并作为输出口。用一组开关信号接入端口A，端口B输出线接至一组数据灯上，然后通过对8255芯片编程来实现输入输出功能。具体实验步骤如下述：

（1）实验接线图如图3-4所示，按图连接实验线路图。 （2）编写实验程序，经编译、连接无误后装入系统。

（3）运行程序，改变拨动开关，同时观察LED显示，验证程序功能。

11

XD0D0......PA0K0......IOW#IOR#IOY1WRRDCSPB78255单元...D7系统总线...K7D0XD7D7开关及LEDPA7XA1XA2A0A1PB0显示单元 图3-4 8255基本输入输出实验接线图

2. 流水灯显示实验

使8255的A口和B口均为输出，数据灯D7～D0由左向右，每次仅亮一个灯，循环显示，D15～D8与D7～D0正相反，由右向左，每次仅点亮一个灯，循环显示。实验接线图如图3-5所示。实验步骤如下所述：

（1）按图3-5连接实验线路图。

（2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）运行程序，观察LED灯的显示，验证程序功能。 （4）自己改变流水灯的方式，编写程序。

XD0D0......PA0D0......IOW#IOR#IOY1WRRDCSPB78255单元...D15系统总线...D7D8XD7D7开关及LEDPA7XA1XA2A0A1PB0显示单元 图3-5 8255流水灯实验接线图

六、实验报告要求

报告内容：实验名称、姓名、班级、学号、实验目的、实验步骤、程序流程图、完整的源程序代码、问题、收获及总结。

12

实验四 8259中断控制实验

一、实验目的

1. 掌握8259中断控制器的工作原理。 2. 学习8259的应用编程方法。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验内容

本实验的8259为单片工作，是单中断实验。以实验装置上的单次脉冲单元模拟外部设备，将单次脉冲输出与主片8259的IR7相连。 （一）基础实验

编写程序，实现每按动一次单次脉冲，产生一次外部中断，在显示屏上输出一个字符“7”。 （二）提高实验

1. 在上述实验基础上，实现每进一次中断记录中断次数，存放在3000H内存单元。 2. 若将上述实验中使用的IR7改到IR6，完成实验。

四、实验原理

在Intel 386EX芯片中集成有中断控制单元（ICU），该单元包含有两个级联中断控制器，一个为主控制器，一个为从控制器。该中断控制单元就功能而言与工业上标准的82C59A是一致的，操作方法也相同。从片的INT连接到主片的IR2信号上构成两片8259的级联。

在TD-PITE实验系统中，将主控制器的IR6、IR7以及从控制器的IR1开放出来供实验使用，主片8259的IR4供系统串口使用。8259的内部连接及外部管脚引出如图4-1所示。

13

INTR（内核）主片8259AIR2INTIR4CAS2:0IR6IR7串口0MIR6MIR7从片8259AINTCAS2:0IR1SIR1

图4-1 8259内部连续及外部管脚引出图

表4-1列出了中断控制单元的寄存器相关信息。

表4-1 ICU寄存器列表

寄存器 ICW1（主） ICW1（从） （只写） ICW2（主） ICW2（从） （只写） 口地址 功能描述 0020H 00A0H 0021H 00A1H 初始化命令字1： 决定中断请求信号为电平触发还是边沿触发。 初始化命令字2： 包含了8259的基址中断向量号，基址中断向量是IR0的向量号，基址加1就是IR1的向量号，依此类推。 初始化命令字3： 用于识别从8259设备连接到主控制器的IR信号，内部的从8259连接到主8259的IR2信号上。 初始化命令字3： 表明内部从控制器级联到主片的IR2信号上。 初始化命令字4： 选择特殊全嵌套或全嵌套模式，使能中断自动结束方式。 操作命令字1： 中断屏蔽操作寄存器，可屏蔽相应的中断信号。 操作命令字2： 改变中断优先级和发送中断结束命令。 操作命令字3： 使能特殊屏蔽方式，设置中断查询方式，允许读出中断请求寄存器和当前中断服务寄存器。 中断请求： 指出挂起的中断请求。 当前中断服务： 指出当前正在被服务的中断请求。 ICW3（主） 0021H （只写） ICW3（从） 00A1H （只写） ICW4（主） ICW4（从） （只写） OCW1（主） OCW1（从） （读/写） OCW2（主） OCW2（从） （只写） OCW3（主） OCW3（从） （只写） IRR（主） IRR（从） （只读） ISR（主） ISR（从） （只读）

0021H 00A1H 0021H 00A1H 0020H 00A0H 0020H 00A0H 0020H 00A0H 0020H 00A0H 14

POLL（主） POLL（从） （只读）

0020H 0021H 00A0H 00A1H 查询状态字： 表明连接到8259上的设备是否需要服务，如果有中断请求，该字表明当前优先级最高的中断请求。 初始化命令字1寄存器（ICW1）说明见图4-2所示。

7ICW10001LS00:边沿触发1:电平触发010

图4-2 初始化命令字1寄存器

初始化命令字2寄存器（ICW2）说明见图4-3所示。

7ICW2T7T6T5T4T30000中断向量地址

图4-3 初始化命令字2寄存器

初始化命令字3寄存器（ICW3）说明，主片见图4-4，从片见图4-5。

7ICW3（主片）S7S6S5S4S3S2S100 S7－S3：0表示无8259被连接到主片上 1表示有8259被连接到主片上 S2：0表示内部从片没被使用 1表示内部从片被级联到主片的IR2上 S1：0表示无8259通过IR1连接到主片上 1表示有8259通过IR1连接到主片上

图4-4 主片初始化命令字3寄存器

7ICW3（从片）000000100

图4-5 从片初始化命令字3寄存器

初始化命令字4寄存器（ICW4）说明见图4-6。

15

7ICW4000SNFM00AEOI10SNFM：0＝选择全嵌套模式 1＝选择特殊全嵌套模式，仅主8259能够工作在特殊全嵌套模式AEOI：0＝禁止中断自动结束 1＝使能中断自动结束，仅主8259能够工作在中断自动结束方式

图4-6 初始化命令字4寄存器

操作命令字1寄存器（OCW1）说明见图4-7。

7OCW1M7M6M5M4M3M2M1M00M7--M0：0＝对应IR信号上的中断请求得到允许 1＝对应IR信号上的中断请求被屏蔽注意：设置屏蔽位不影响各自中断挂起位

图4-7 操作命令字1寄存器

操作命令字2寄存器（OCW2）说明如图4-8所示。

7OCW2RSLEOI00L2L1L00R SL EOI 命令0 0 0 取消优先级自动循环 *0 0 1 一般的中断结束命令0 1 0 无操作0 1 1 特殊的中断结束命令 **1 0 0 中断优先级自动循环 *1 0 1 在一般中断结束方式中优先级循环1 1 0 优先级特殊循环方式 **1 1 1 在特殊中断结束方式中优先级循环 *** 当8259工作在中断自动结束方式下时，这些情况可以改变优先级结构。** 在这些情况下优先级由L2:L0指定。L2、L1、L0：在给出特殊的中断结束命令时，L2、L1、L0指出了具体要清除当前中断服务寄存器的哪一位；当给出特殊的优先级循环方式命令时，L2、L1、L0指出了循环开始时哪个中断的优先级最低。

图4-8 操作命令字2寄存器

操作命令字3寄存器（OCW3）说明如图4-9所示。

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7OCW30ESMMSMM01PRRRIS0ESMM SMM0 0 无影响0 1 无影响1 0 禁止特殊屏蔽模式1 1 使能特殊屏蔽模式P：设置该位使8259工作在中断查询方式RR RIS0 0 无影响0 1 无影响1 0 读中断请求寄存器IRR1 1 读当前中断服务寄存器ISR

图4-9 操作命令字3寄存器

查询状态字（POLL）说明如图4-10所示。

7POLLINT----L2L1L00INT：0＝无请求 1＝连接在8259上的设备请求服务L2、L1、L0：当INT为1时，这些位指出了需要服务的最高优先级的IR；当INT为0时这些位不确定。图4-10 程序状态字寄存器

在对8259进行编程时，首先必须进行初始化。一般先使用CLI指令将所有的可屏蔽中断禁止，然后写入初始化命令字。8259有一个状态机控制对寄存器的访问，不正确的初始化顺序会造成异常初始化。在初始化主片8259时，写入初始化命令字的顺序是：ICW1、ICW2、ICW3、然后是ICW4，初始化从片8259的顺序与初始化主片8259的顺序是相同的。本实验的8259为单片工作，是单中断实验。

系统启动时，主片8259已被初始化，且4号中断源（IR4）提供给与PC联机的串口通信使用，其它中断源被屏蔽。中断矢量地址与中断号之间的关系如下表4-2所示。

表4-2 中断矢量地址与中断类型号对应关系表

主片中断序号 功能调用 矢量地址 说明 0 1 2 3 4 08H 09H 0AH 0BH 0CH 20H～24H～28H～2CH～30H～23H 27H 2BH 2FH 33H 未开放 未开放 未开放 未开放 串口 5 6 0DH 0EH 34H～38H～37H 3BH 未开放 可用 7 0FH 3CH～3FH 可用 17

从片中断序号 功能调用 矢量地址 说明

0 1 30H 31H C0H～C4H～C3H C7H 未开放 可用 2 3 4 5 6 7 32H 33H 34H 35H 36H 37H C8H～CCH～D0H～D4H～D8H～DCH～CBH CFH D3H D7H DBH DFH 未开放 未开放 未开放 未开放 未开放 未开放 五、实验步骤

本实验的8259为单片工作，是单中断实验。实验接线图如图4-11所示，单次脉冲输出与主片8259的IR7相连，每按动一次单次脉冲，产生一次外部中断，在显示屏上输出一个字符“7”。

系统总线MIR7主8259单次脉KK1+冲单元 图4-11 8259单中断实验接线图

（1）按图4-11连接实验线路。

（2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。

（3）运行程序，重复按单次脉冲开关KK1＋，显示屏会显示字符“7”，说明响应了中断。

六、实验报告要求

报告内容：实验名称、姓名、班级、学号、实验目的、实验步骤、程序流程图、完整的源程序代码、问题、收获及总结。

18

实验五 8254定时/计数器应用实验

一、实验目的

1. 掌握8254的工作方式及应用编程。 2. 掌握8254典型应用电路的接法。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验内容

（一）基础实验

1. 计数应用实验

编写程序，应用8254的计数功能，使用单次脉冲模拟计数，使每当按动‘KK1＋’5次后，产生一次计数中断，并在屏幕上显示一个字符‘M’。

2. 定时应用实验

编写程序，应用8254的定时功能，产生一个1s的方波。 （二）提高实验

1. 编写程序使8254计数器0工作于方式0，OUT0接到发光二极管，使其闪动。

2. 编写程序利用8254计数器0和计数器1分别作为8259IR6,IR7的中断请求信号；将8255PA0接到发光二极管D0，8255PA7接到发光二极管D1；使DO，D1闪动，D0每闪动10次D1闪动一次。

四、实验原理

8254是Intel公司生产的可编程间隔定时器。是8253的改进型，比8253具有更优良的性能。8254具有以下基本功能：

（1）有3个的16位计数器。

（2）每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数。 （3）每个计数器可编程工作于6种不同工作方式。

（4）8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）。

（5）8254有读回命令（8253没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。

（6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为：

nfCLKifOUTi，其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。

19

图5-1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：

（1）方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。 （2）方式1：硬件可重触发单稳方式。 （3）方式2：频率发生器方式。 （4）方式3：方波发生器。

（5）方式4：软件触发选通方式。 （6）方式5：硬件触发选通方式。

D[7:0]数据总线缓冲器计数器0CLK0GATE0OUT0内部总线RDWRA0A1CSR/W逻辑电路计数器1CLK1GATE1OUT1控制寄存器计数器2CLK2GATE2OUT2D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GND12345671011128254242322212019181716151413VCCWRRDCSA1A0CLK2OUT2GATE2CLK1GATE1OUT1图

5-1 8254的内部接口和引脚

8254的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。控制字格式如表5-1—5-3所示。

表5-1 8254的方式控制字格式

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 工作方式选择 000－方式0 001－方式1 010－方式2 011－方式3 100－方式4 101－方式5 D0 计数码制选择 0－二进制数 1－十进制数 计数器选择 00－计数器0 01－计数器1 10－计数器2 11－读出控制 字标志 读/写格式选择 00－锁存计数值 01－读/写低8位 10－读/写高8位 11－先读/写低8位 再读/写高8位 表5-2 8254读出控制字格式

D7 D6 1 1 D5 D4

20

D3 D2 D1 D0 0－锁存计数值 0－锁存状态信息 计数器选择（同方式控制字） 0 表5-3 8254状态字格式

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OUT引脚现行状态 计数初值是否装入 1－高电平 1－无效计数 计数器方式（同方式控制字） 0－低电平 0－计数有效

8254实验单元电路图如下图5-2所示：

87654321212223192010119D0D1D2D3D4D5D6D7CSRDWRA0A1D0D1D2D3D4D5D6D7CSRDWRA0A1OUT0GATE0CLK0OUT0GATE0CLK04.7kVCCOUT1GATE1CLK1131415OUT1GATE1CLK18254OUT2GATE2CLK2171618OUT2GATE2CLK28251-TRCLKVCCCLK1.8432MHz 图5-2 8254实验电路原理图

五、实验步骤

（一）计数应用实验

编写程序，将8254的计数器0设置为方式3，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1＋作为CLK0时钟，OUT0连接MIR7，每当KK1＋按动5次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。

（1）实验接线如图5-3所示。

（2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）运行程序，按动KK1＋产生单次脉冲，观察实验现象。 （4）改变计数值，验证8254的计数功能。

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XD0D04.7KVCCGATE0...XD7...D7系统总线CLK0XA1XA2A0A1OUT0IOW#IOR#IOY3WRRDCSKK1+单次脉冲单元8254单元MIR7 图5-3 8254计数应用实验接线图

（二）定时应用实验

编写程序，将8254的计数器0和计数器1都设置为方式3，用信号源1MHz作为CLK0时钟，OUT0为波形输出1ms方波，再通过CLK1输入，OUT1输出1s方波。

（1）接线图如图5-4所示。

（2）根据实验内容，编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。 （3）单击

按钮，运行实验程序，8254的OUT1会输出1s的方波。

按钮或直接单击工具栏的

按

（4）用示波器观察波形的方法：单击虚拟仪器菜单中的钮，在新弹出的示波器界面上，单击

按钮运行示波器，就可以观测出OUT1输出的波形。

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XD0XD7XA1XA2IOW#IOR#IOY0D0......D7A0A1系统总线WRRDCSCLK0...OUT0CLK1GATE1OUT1VCC1s方波输出CLK8254单元XD0XD7IOW#IOR#IOY3D0D7 IN0CLK...图5-4 8254定时应用实验接线图

...WRRDCSCLKABCA/D转换单元

六、实验报告要求

报告内容：实验名称、姓名、班级、学号、实验目的、实验步骤、程序流程图、完整的源程序代码、问题、收获及总结。

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实验六 综合实验

一、实验目的

提高综合运用与解决实际问题的能力。

二、实验设备

PC机一台，TD-PITE实验装置一套。

三、实验内容

以下2个题目中任选一个完成。主要工作包括电路设计、电路实现、驱动程序设计、实验调试和实验报告撰写。

（一）题目1 计算机钢琴 1. 要求：

根据实验提供的音乐频率表和时间表，编写程序控制 8254，使其输出连接到扬声器上能发出相应的乐曲。 2. 编程提示：

一个音符对应一个频率，将对应一个音符频率的方波通到扬声器上，就可以发出这个音符的声音。将一段乐曲的音符对应频率的方波依次送到扬声器，就可以演奏出这段乐曲。利用8254的方式3——方波发生器‛，将相应一种频率的计数初值写入计数器，就可产生对应频率的方波。计数初值的计算如下：

计数初值 ＝ 输入时钟 ÷ 输出频率

例如输入时钟采用1MHz，要得到800Hz 的频率，计数初值即为1000000÷800。音符与频率对照关系如表6-1所示。对于每一个音符的演奏时间，可以通过软件延时来处理。首先确定单位延时时间程序（根据CPU的频率不同而有所变化）。然后确定每个音符演奏需要几个单位时间，将这个值送入DL中，调用DALLY子程序即可。

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表6-1 音符与频率对照表（单位Hz）

乐曲《友谊地久天长》曲谱中的音符对应的频率值依次记录如下（B 调、四分之二拍），时间表是将各个音符发音的相对时间记录下来（由曲谱中节拍得出）。

FREQ_LIST DW 371,495,495,495,624,556,495,556,624 ;频率表 DW 495,495,624,742,833,833,833,742,624 DW 624,495,556,495,556,624,495,416,416,371 DW 495,833,742,624,624,495,556,495,556,833 DW 742,624,624,742,833,990,742,624,624,495 DW 556,495,556,624,495,416,416,371,495,0

TIME_LIST DB 4, 6, 2, 4, 4, 6, 2, 4, 4 ;时间表 DB 6, 2, 4, 4, 12, 1, 3, 6, 2

DB 4, 4, 6, 2, 4, 4, 6, 2, 4, 4 DB 12, 4, 6, 2, 4, 4, 6, 2, 4, 4 DB 6, 2, 4, 4, 12, 4, 6, 2, 4, 4 DB 6, 2, 4, 4, 6, 2, 4, 4, 12

频率表和时间表是一一对应的，频率表的最后一项为0，作为重复的标志。根据频率表中的频率算出对应的计数初值，然后依次写入8254的计数器。将时间表中相对时间值带入延时程序来得到音符演奏时间。计算机钢琴参考程序流程如图6-1所示。计算机钢琴发声电路图如图6-2所示。

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图6-1 计算机钢琴程序流程图

图6-2 计算机钢琴发声电路图

3. 实验步骤：

（1）参考图6-3所示连接实验线路。

（2）编写实验程序，经编译、连接无误后装入系统。 （3）运行程序，听扬声器发出的音乐是否正确。

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图6-3 计算机钢琴实验接线图

4. 实验报告要求

（1）以论文形式完成实验报告。

（2）报告内容包括：题目、完成者姓名及单位、摘要、关键词、设计思路及原理、外设电路图及各部分电路的说明、实验步骤或现象介绍、结论及参考文献。

（3）附录为实验完整的源程序代码。

（二）题目2 步进电机控制 1. 要求：

编写实验程序，利用8255的B口来控制步进电机的运转。 2. 编程提示：

使用开环控制方式能对步进电机的转动方向、速度和角度进行调节。所谓步进，就是指每给步进电机一个递进脉冲，步进电机各绕组的通电顺序就改变一次，即电机转动一次。根据步进电机控制绕组的多少可以将电机分为三相、四相和五相。本实验系统所采用的步进电机为四相八拍电机。励磁线圈如图6-4所示，励磁顺序如表6-2所列。

图6-4 励磁线圈

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表6-2 励磁顺序

实验中PB端口各线的电平在各步中的情况如表6-3所示。

表6-3 PB端口各线的电平在各步中的情况表

驱动电路原理图如图6-5所示。

图6-5 驱动电路原理图

3. 实验步骤：

（1）按图6-6步进电机实验参考接线图进行接线。

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（2）编写实验程序，编译、链接后装入系统。 （3）运行程序，观察实验现象。

注意：步进电机不使用时请断开连接器，以免误操作使电机过热损坏。

图6-6 步进电机实验参考接线图

4. 实验报告要求

（1）以论文形式完成实验报告。

（2）报告内容包括：题目、完成者姓名及单位、摘要、关键词、设计思路及原理、外设电路图及各部分电路的说明、实验步骤或现象介绍、结论及参考文献。

（3）附录为实验完整的源程序代码。

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