接口实验指导书.doc

计算机原理及接口技术
实验指导书

计算机硬件实验室

前言

本教材是与“微机原理与接口技术”课程配套的实验教材，共安排了6个实验，覆盖了普通高等学校“微机原理与接口技术”实验的基本内容，具有基础性、实用性、趣味性和提高性，为学生提高分析问题和解决问题的能力提供了一种好的途径。
本书的特点是精明简要，在保证基本实验的基础上尽量缩小篇幅，主要涉及了最常用的接口芯片实验，如定时器/计数器电路8253、并行接口电路8255、串行接口电路8251、A/D转换电路ADC0809等。书中实验程序都经调试通过。只要读懂硬件电路与相应的汇编语言程序就能顺利做出实验。本书程序框图，与汇编语言程序均已给出，可读性强，避免了学生在实验上花费大量时间。
本书以充实、巩固课程学习、培养科学实验技能和严谨的工作作风为目的，可作为普通高校计算机专业相应课程的实验教材，也可供电子工程技术人员参考。
本书由刘肃、李琦、张军老师编写，耿恒山老师进行了编审。敬请读者提出宝贵意见。

编者
2001年2月

目录

1．前言
2．汇编语言程序的建立和执行…………………………………………………（3）
3．8253计数器/定时器实验…………………………………………………（7）
4．8255A并行口实验＜一＞…………………………………………………（9）
5．8255A并行口实验＜二＞……………………………………………………（13）
6 A／D 实验 ……………………………………………………………………（14）
7．LED显示实验…………………………………………………………………（23）
8．8251A串行口实验……………………………………………………………（30）

汇编语言程序的建立和执行
《TPC—1型十六位微机实验培训系统》要求用汇编语言来编写程序。现在，我们来说明汇编语言程序从建立到执行的过程。
要建立和运行汇编语言程序，系统盘上应该首先有如下文件：
EDIT.COM 编辑程序
ASM.EXE 汇编程序
(或MASM.EXE） 宏汇编程序
LINK.EXE 连接程序
DEBUG.COM 调试程序
其中ASM.EXE是普通汇编程序，它不支持宏汇编，如果要用宏汇编，则必须用MASM.EXE。
下面，以建立和执行用户程序ABC.EXE为例来说明上机过程。
1．用EDIT命令建立汇编语言源程序(ASM文件)
源程序就是用汇编语言的语句编写的程序，它不能被机器识别．源程序必须以 ASM为附加文件名．
例如打入命令：
A＞EDIT ABC.ASM (每个命令后面应输入回车，以下均如此)
此时用户可以通过编辑程序来输入用户程序ABC.ASM。至于EDIT.EXE编辑程序的使用方法，可以按F1键获取帮助。
2．用 ASM(或者MASM)命令产生目标文件[OBJ文件]
源程序建立以后，就可以用汇编程序ASM.EXE(或者MASM.EXE)进行汇编。所谓汇编，实际上就是把以 ASM为附加名的源文件转换成用二进制代码表示的目标文件，目标文件以 OBJ为附加名。汇编过程中，汇编程序对源文件进行二次扫描，如果源程序中有语法错误，则汇编过程结束后，汇编程序会指出源程序中的错误，这时，用户可以再用编辑程序来修改源程序中的错误。最后，得到没有语法错误的 OBJ文件。
例如，对 ABC．ASM的汇编过程如下：
A >MASM ABC.ASM
此时，汇编程序给出如下回答：
Microsoft (R) Macro Assembler Version 5.00
Copyright (C) Microsoft Corp1981—1985,1987,all rights reserved,
Object filename [EX MOVS.OBJ]：
Source listing [NUL.LIST]：ABC
Cross reference[NUL.CRFI：ABC
如果被汇编的程序没有语法错误，则屏幕上还给出如下信息：
Warning Severs
Errors Errors
0 0
从上面的操作过程中可以看到，汇编程序的输入文件就是用户编写的汇编语言源程序，它必须以 ASM为文件扩展名。汇编程序的输出文件有三个：
第一个是目标文件，它以 OBJ为扩展名，产生 OBJ文件是我们进行汇编操作的主要目的，所以这个文件是一定要产生，也一定会产生的，操作时，这一步只要打人回车就行了；
第二个是列表文件，它以 LST为扩展名，列表文件同时给出源程序和机器语言程序，从而，可以使调试变得方便，列表文件是可有可无的，如果不需要，则在屏幕上出现提示信息[NUL.LIST]：时，打入回车即可，如果需要，则打入文件名和回车；
第三个是交叉符号表，此表给出了用户定义的所有符号，对每个符号都列出了将其定义的所在行号和引用的行号，并在定义行号上加上“#”号，同列表文件一样，交叉符号表也是为了便于调试而设置的，对于一些规模较大的程序，交叉符号表为调试工作带来很大方便。当然，交叉符号表也是可有可无的，如不需要，那么，在屏幕上出现提示信息[NUL.CRF]：时，打入回车即可。
汇编过程结束时，会给出源程序中的警告性错误[Warning Errors]和严重错误[Severs Errors]，前者指一般性错误，后者指语法性错误，当存在这两类错误时，屏幕上除指出错误个数外，还给出错误信息代号，程序员可以通过查找手册弄清错误的性质。
如果汇编过程中，发现有错误，则程序员应该重新用编辑命令修改错误，再进行汇编，最终直到汇编正确通过。要指出的是汇编过程只能指出源程序中的语法错误，并不能指出算法错误和其他错误。
3．用 LINK命令产生执行文件(EXE文件)
汇编过程根据源程序产生出二进制的目标文件(OBJ文件)，但 OBJ文件用的是浮动地址，它不能直接上机执行。所以还必须使用链接程序(LINK)将OBJ文件转换成可执行的 EXE文件。 LINK命令还可以将某一个目标文件和其他多个模块(这些模块可以是由用户编写的，也可以是某个程序库中存在的)链接起来。
具体操作如下(以对ABC.OBJ进行链接为例)：
A＞ LINK ABC
此时，在屏幕上见到如下回答信息：
IBM 5552 Multistation Linker 2.00(C) Copyright IBM Corp．1985
Run File[ABC.EX E]：
List File[ NUL.MAP]：
Libraries[.LIB]：
Warning： NO STACK Segment
LINK命令有一个输入文件，即 OBJ文件。
LINK过程产生两个输出文件，一个是扩展名为 EXE的执行文件，产生此文件当然是LINK过程的主要目的。另一个是扩展名为MAP的列表分配文件，有人也称它为映象文件，它给出每个段在内存中的分配情况。比如某一个列表分配文件为如下内容：
Warning：NO STACK Segment
Start Stop Length Name Class
0000H 0015H 0016H CODE，
0020H 0045H 0026H DATA
0050H 0061H 0012H EXTRA
Origin Group
Program entry Point at 0000：0000
MAP文件也是可有可无的。
有时，用户程序用到库函数，此时，对于提示信息LIBRARIES[.LIB]，要输入库名。
从 LINK过程的提示信息中，可看到最后给出了一个“无堆栈段”的警告性错误，这并不影响程序的执行。当然，如果源程序中设置了堆栈段，则无此提示信息。
4．程序的执行
有了.EXE文件后，就可以执行程序了，此时，只要打入文件名即可。仍以ABC为例：
A＞ ABC
A＞
实际上，大部分程序必须经过调试阶段才能纠正程序设计中的错误，从而得到正确的结果。所谓调试阶段，就是用调试程序(DEBUG程序)发现错误，再经过编辑，汇编、链接纠正错误。关于DEBUG程序中的各种命令，可参阅 DOS手册，下面给出最常用的几个命令。
先进入DEBUG程序并装入要调试的程序ABC.EXE，操作命令如下：
A＞ DEBUG ABC.EXE ；进入 DEBUG，并装配ABC.EXE
—
此时，屏幕上出现一个短划线。为了察看程序运行情况，常常要分段运行程序，为此，要设立”断点”，即让程序运行到某处自动停下，并把所有寄存器的内容显示出来。为了确定我们所要设定的断点地址，常常用到反汇编命令，反汇编命令格式如下：
一U ；从当前地址开始反汇编
也可以从某个地址处开始反汇编，如下所示。
一U200 ；从 CS：200处开始反汇编
程序员心中确定了断点地址后，就可以用G命令来设置断点。比如，想把断点设置在0120H处，则如下打入命令：
—G0120
此时，程序在0120H处停下，并显示所有寄存器以及各标志位的当前值，在最后一行还给出下一条将要执行的指令的地址、机器语言和汇编语言。程序员可以从显示的寄存器的内容来了解程序运行是否正确。
对于某些程序段，单从寄存器的内容看不到程序运行的结果，而需要观察数据段的内容，此时可以用d命令，使用格式如下：
—d DS：0000 ；从数据段的零单元开始显示128个字节
在有些情况下，为了确定错误到底由哪条指令的执行所引起，要用到跟踪命令。跟踪命令也叫单步执行命令，此命令使程序每执行一条指令，便给出所有寄存器的内容。
比如：
—T3 ；从当前地址往下执行三条指令
此命令使得从当前地址往下执行三条指令，每执行一条，便给出各寄存器内容。最后，给出下一条要执行的指令地址、机器语言和汇编语言。
从DEBUG退出时，使用如下命令：
—Q
每一个有经验的程序员都必定熟练掌握调试程序的各主要命令。为此，初学者要花一定功夫查阅、掌握DOS手册中有关DEBUG程序的说明。

实验一 8253计数器/定时器实验
一、实验目的：
1．学会通过62芯总线、驱动器、译码器等，在PC/XT机外扩展新的芯片。
2．掌握8253定时器编程原理，用示波器观察不同模式下的波形。
二、实验内容：
用8253构成一个方波发生器或分频器。
1.按下图连接硬件线路：
2．编程将定时器0设为模式3（方波），定时器1设为模式2（分频），定时器0的输出脉冲作为定时器1的时钟输入。在示波器中，观察定时器0和1的输出波形及其关系。
三、程序框图：
开始
在定时器控制端口写入控制字36H
即设置定时器0为模式3
往定时器0中送初值，先送低字节F4H，
再送高字节01H，即初值01F4H
在控制端口写入控制字74H，
即设置定时器1为模式2
往定时器1中送初值，先送低字节0AH，再送高字节00，即定时器1为10分频
结束
8253控制端口地址为203H 定时器0地址为200H 定时器1地址为201H

注：CLK0连接由8MHZ时钟分频得到的250KHZ，则定时器 l输出 OUT1约为50HZ。
四、 实验报告要求：
1．编写实验程序。
2．画出OUT0、 OUT1的输出波形。
3．改变定时器0计数值为奇数（01F5）时，画出其输出波形。
4．总结模式2、模式3的工作特点。

实验二 8255A并行口实验＜一＞
一、实验目的：
1．掌握8255A编程原理。
2．了解键盘结构，学会读取按键的方法。
二、实验内容：
用8255来控制一个小键盘的识别。
1．线路图如下：
注：在实验台上8255A的CS端接218—21F插孔，PA0一 PA7，PB0一PB2与其旁边的插孔短接。
8255A的端口 A地址为 218H
端口 B地址为 219H
端口 C地址为 21AH
控制口地址为 21BH
2．编写程序，使得在小键盘按键后，微机屏幕上有相应字符显示出来．
三、编程指南：
1．通过采用行扫描法或行反转法，识别键盘上的闭合键。
行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如果列值中有某位为低电平，则表明行列交点处的键被按下；否则扫描下一行，直到扫完全部的行线为止．
行反转法识别闭合键时，要将行线接一个并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，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，然后读入列线值，如果此时有某一键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序再对两个并行端口进行方式设置，使行线上工作在输入方式，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，当一个键被按下时，必定可以读得一对唯一的行值和列值，在我们提供的程序中就采用行反转法来识别键盘按键。
2．在程序设计时，将各个键对应的代码（列值，行值）放在一个表中。程序通过查表来确定具体按下的为哪一个键。
四、程序清单
PA55 EQU 218H ；8255A的A口地址
PB55 EQU 219H ；8255A的B口地址
P55CTL EQU 21BH ；8255A的控制口地址
DATA SEGMENT
TABIE DW 0101H，0102H，0104H，0108H，0110H，0120H，0140H，0180H
DW 0201H，0202H，0204H，0208H，0210H，0220H，0240H，0280H
DW 0401H，0402H，0404H，0408H，0410H，0420H，0440H，0480H
CHAR DB ‘CDEFBA9845673210 RPMG’ ；字符码表
MES DB ‘PLAY ANY KEY IN THE SMALL KEYBOARD!’，
0AH，0DH
DB ‘IT WILL BE ON THE SCREEN! END WITH R’,
0AH，0DH，’$’
DATA ENDS
CODE SEGMENT
MAIN PROC FAR
ASSUME CS：CODE，DS：DATA
START： MOV AX，DATA
MOV DS，AX ；DS指向数据段
MOV DX，OFFSET MES
MOV AH，09 ；显示提示信息
INT 21 H
KY： CALL KEY ；调键盘扫描子程序，健入
字符的ASCII码在DL中

CMP DL，‘R’ ；键入的字符不是结束字符
JNZ KY ‘R’， 则转 KY继续
MOV AX，4C00H ；返回 DOS
INT 21 H
RET
MAIN ENDP
KEY PROC NEAR ；键盘扫描子程序，键人字
符的ASCII码送 DL中
KST： MOV AL，82H
MOV DX，P55CTL ；设置8255A的控制字，均
OUT DX，AL 工作于方式0，端口A为 输出，B为输入
WAIT1： MOV AL，00
MOV DX，PA55 ；端口 A输出全0
OUT DX，AL
MOV DX，PB55 ；从端口B读入列值
IN AL，DX
CMP AL，0FFH ；若为0FFH，则说明无键
JZ WAIT1 按下，转 WAIT1
PUSH AX ；入栈保存列值
PUSH AX
MOV CX，1000H
DLY： LOOP DLY ；延时去抖动
MOV DX，P55CTL
MOV AL，90H ；设置8255A的控制字，均
OUT DX，AL 工作于方式0，端口A为
输入，B为输出
MOV DX，PB55
POP AX ；从端口B输出列值
OUT DX，AL
MOV DX，PA55 ；从端口A读进行值
IN AL，DX
POP BX ；列值送 AH中
MOV AH，BL
NOT AX ；行、列值取反
MOV SI，OFFSET TABLE ；扫描码表首址
MOV DI，OFFSET CHAR ；字符码表首址
MOV CX，24 ；小键盘共3×8=24健
TT： CMP AX，［SI］ ；扫描码相符则转 NN
JZ NN
DEC CX ；计数值减1
JZ KST ；已全部比较完，仍不相符
则转 KST
ADD SI，2 ；修改指针
INC DI
JMP TT ；继续比较
NN： MOV DL，［DI］
MOV AH，02 ；显示该扫描 码对应字符
INT 21 H
PUSH DX ；字符 ASCII码入栈保存
MOV AL，82H
MOV DX，P55CTL ；设置8255A控制字，均工
OUT DX，AL 作于方式0，端口A为输
出，B为输人
WAIT2： MOV AL，00
MOV DX，PA55 ；端口A输出全0
OUT DX，AL
MOV DX，PB55 ；从端口 B读进列值
IN AL，DX
CMP AL，0FFH ；有键按下则转WAIT2等
待释放
JNZ WAIT2
POP DX ；退栈
RET
KEY ENDP
CODE ENDS
END START
五、 实验报告要求：
1．参考实验程序画出流程图。
2．用行扫描法编写实验程序,并进行调试。
3．写出实验心得体会。

实验三 8255A 并行口实验< 二 >
一、实验目的：
掌握通过8255并行口传输数据的方法，读取开关的数据，控制LED发光二极管的亮灭。
二、实验内容：
编写一个开关量控制程序。
1．输入开关状态全为0时，PA口上发光二极管循环轮流点亮。
2．当开关处于非全0时，则直接把开关状态在发光二极管上显示出来。
三、实验步骤：
1． 将8255的PA0～PA7与LED1～LED8，PC4～PC7与LED9～LED12相连。
将8255的PB0～PB7与KEY1～KEY8，PC0～PC3与KEY9～KEY12相连。
2． 编写程序，为8255初始化，使三个端口均工作在方式0，设A组为输出状态，B组为输入状态，根据实验内容调试程序，完成实验要求。
四、编程提示：
各LED为共阳极发光二极管，使其点亮应使8255相应端口的相应位清0。
五、实验报告要求：
1．画出实验线路图。
2．编写程序并绘制流程图。
3．通过实验总结8255的三种工作方式。