微机原理实验--硬件部分

第一章 TDN86/88 +教学实验系统 1.1 TDN86/88 +系统概述 一、引言 微机接口和系统的软硬件实验是计算机教学中十分重要的实践性环节。如何把微机实验教学水 平提高到更深入的层次是各大专院校所面临的一个亟待解决的问题。 西安唐都科教仪器公司为满足各大专院校进行开放式微机硬件实验教学的需要，精心推出 TDN8688 实验教学系统，该装置在原 TDN8688 系统的基础上，增加了 EPROM 编程器、PC 总线和内存扩展单元，使其功能更强大，更利于教学实验及开发。 二、系统功能特点 1以 PC 微机为操作台，系统全面支持 “微机原理及接口 ”、 “微机控制应用”等课程的开放式实 验教学，还可扩展构成“计算机控制技术”实验教学系统。 2系统是按照“开放式的微机实验教学方法”及最佳教学实验效果而精心设计的，以循序渐进的 教学原则，支持“ 验证式、模仿式、探索式和开发式”四种实验方法的运用，使实验教学得以由 浅入深地进行。 3实验项目完整丰富，与课堂教学紧密结合，同时配有电机等实验对象，可支持大型复杂实验 和控制应用类实验。 4提供实验效率和实验成功率极高的硬件接线方式。 5具有 EPROM 编程器，可对 EPR0M273227512 快速编程。 6提供一个标准 PC 总线接口插座。可支持总线的扩展实验。 7具有最适合于硬件教学实验的系统编程和调试界面。 8可构成 PC 示波器功能，便于实验中波形的测试和观察。 9系统内装高效开关电源，具有短路保护功能，直接配接 220V 交流电。 三、系统构成 TDN8688 十 实验系统由 8088 微机系统单元、接口实验单元和开关稳压电源组成，通过 RS232C 串行通讯接口与 PC 微机相连，系统硬件主要内容如下： CPU 8088 系统存储器 EPRROM7512 (64K)、SRAM62256( 基本配置 32K,可扩展至 64K) 接口芯片及实验 单元 8251、8253、 8255、8259、DMA 8237、级连 8259、ADC0809、DAC0832 RAM6264、单脉冲触发器、电子发声单 元、电机控制单元（含直流电机、和步进电机） 、LED 数码块及键盘 组、拨动开关及发光二极管组、进口面包板等 外设接口 TS同时您也可以选择此功能下拉菜单中 的替换（Replace）操作，只需在对话框中输入当前语句和替 换后的语句内容，系统就会自动完成程序 内容的替换。 本系统所使用的编辑程序为“TDSEDIT.EXE”，用户可以根据自己的习惯更换编辑程序，只需 将更换的程序改名为 “TDSEDIT.EXE”并与主执行文件放置于同一目录即可。 三、汇编（Masm） 在图 2 所示的界面中，输入程序后，保存程序（规定扩展名为*.ASM），然后在菜单栏上选择 “编译”在下拉菜单选择汇编命令对于源程序进行汇编，生成目标文件（*.obj）及错误信息文件 （*.M）。若给出 LST 文件名则生成相应 *.LST 文件。并在屏幕显示版权及汇编信息。若在汇编过 程中出现错误，对照出错信息，修改程序。 四、连接（Link） 在图 2 所示的界面中，然后在菜单栏上选择“编译”在下拉菜单选 择连接命令对目标文件（*.obj ）进行连接，生成可执行文件 （*.EXE）。 五、装入（Lode） 在图 2 所示的界面中，选择戴箭头符号则进入调试窗口。打开 试验箱右上角电源开关则屏幕上显示 WELCOME TO YOU！ ；显示提示符说明试验箱已连接上 在菜单栏上选择“装入程序”输入*.EXE 可执行文件名，填入程 序 段地址 CS：0000 及偏移量地址 IP：2000 ，PC 开始将程序从磁盘 装 入到教学系统内存。具体操作如下： 六、调试（Debug） 进行 Debug 调试的主要命令如下： 按“8“进入 8086/8088Debug 界面，命令提示符为“” A 进入小汇编 格式为：A段址： 偏移量 A 段址：偏移量从段址：偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码 A 偏移量从默认的段址：偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码 A从默认的段址：默认偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码 输入上述命令后，屏幕显示地址信息，即可进入源程序。若直接回车，则退出该命令。 汇编程序输入时，数据一律为十六进制数，且省略 H 后缀。m类操作一定要在 /之前标注 W（字）或 B(字节) 。如：MOV B2010,A,MOV W2010 AX 例如：在“”提示符下键入 A2000，此时默认的段地址 CS 为 0000，规定偏移量 IP 为 2000， 屏幕显示和操作为： 表 4 小汇编操作示例 图 3 下载程序界面 图 2 全屏幕编辑界面 显示内容 键入内容 0000：2000 MOV AX,1234 0000：2003 INC AX 0000：2004 DEC AX 0000：2005 JMP 2000 0000：2007 B 断点设置 在系统提示符下，键入 B,系统提示I:,等待输入断点地址。输入回车后，系统继续提示 I+1:。若直接用回车来响应，则结束该命令。系统允许设至多 10 个断点，断点的清除只 能是通过系统复位或重新上电来实现。 例如： 表 5 B 命令示例 显示内容 键入内容 B 0: 2009 1: 通过以上操作定义了 2009 地址为断点，每次程序运行至断点时，程序中断并显示当前各寄存 器的内容。 D 显示段地址单元中的数据 格式为：D 段址：起始地址， 伪地址 D 命令执行后屏幕上显示一段地址单元中的数据，在显示过程中，可用 CTRL+S 终止数据显 示，返回监控状态。 E 编辑指定地址单元中的数据 格式为：E段址：偏移量 该命令执行后，则按字节显示或修改数据，可通过“空格”键是单元地址向高地址方向移动，也 可用“”键使单元地址向低地址方向移动，并可直接填入新数据来修改地址单元中的内容。 若输入回车键，则退出 E 命令。 例如： 显示内容 输入内容 E3500 0000:3500 00 01 Space 0000：3501 01 Space 0000：3502 02 0000：3501 01 表 6 E 命令示例 G 运行程序 格式为:G=段址：偏移量 GB段址：偏移量 其中 G 格式表示无断点连续运行程序， GB 格式表示带断点连续运行程序。连续运行程序过 程中，当遇到断点或按下 Ctrl+C 键时，终止程序运行。 M 数据块搬移 格式为: M 源首址，源尾址 目标首址 R 寄存器或片内 RAM 区显示与修改 格式为：R或 R 寄存器名 R操作后，屏幕显示： CS=XXXX DS=XXXX IP=XXXX AX=XXXX F=XXXX 若需显示并修改特定寄存器内容，则选择 R 寄存器名操作。如 RAX ,则显示：AX=XXXX, 键入回车键，结束该命令。若输入四位十六进制数并回车，则将该数填入寄存器 AX 中，并 结束该命令。 T 单步运行指定的程序 格式为：T=段址： 偏移量 每次按照指定的地址或 IP/PC 指示的地址，单步执行一条指令后则以蓝底白字显示运行 U 反汇编 格式为：U 段址:起始位 尾址 七、示波器功能（Wave） 1.测量电路：在使用 PC 示波器功能测量模拟信号时，需 搭接 AD0809 测量电路，详细内容请参看实验指导书中实验 十六 D/A 转换实验的相关内容。 2.性能 带宽：2.5HZ 实时采样频率：50HZ 测量范围：05V 通道：两通道 3.界面及操作 界面如下图所示。分为功能键提示栏、波形显示窗口、数据显示窗口和命令/提示栏四各部分。 功能键提示栏显示功能键提示，当前可用的功能键用黑色显示，不可用的用灰色显示。数据显示窗 口显示两路信号当前的电压值。CH1 显示第一路，CH2 显示第二路，第一路的电压值及波形用黄 色显示，第二路用绿色显示。显示数据位十六进制，范围为 00FFH。波形显示窗口显示波形曲线。 命令/ 提示栏接收用户的命令并显示提示信息。 功 能 键 提 示 栏波 形 提 示 栏命 令 提 示 栏CH12 图 4 示波器功能界面 F1Run ：运行。进入示波器功能后，先要运行程序然后观察波形。键入“F1”后，系统在命 令/提示栏显示：“CS: ”,提示用户输入四位十六进制段地址，输入后回车，系统提示“IP:”,要求用户 输入四位十六进制偏移量，确认后程序开始执运行，命令/ 提示栏 显示：“Runing”.此时可将示波 器探头接在想要测量的地方，观察该处的波形。注意：示波器地线已连好，无需再接。 F2-Stop：终止程序运行。当程序运行后，可用“F2”终止程序运行。 注意：终止程序后波形不会保留。如果需要保留屏幕上的波形，可用“F3 Pause”。 F3 Pause：暂停。在波形显示时可用“F3” 保留屏幕上的波形，此时命令/提示栏显示“Pause” ，用“” 键和“”键可移动游标测量波形数据（游标显示为一条白线）。 CH1 及 CH2 数据显示窗分别显示 出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形显示窗左下方用黄色显示出游标所在处距窗口最左 边的时间值，单位为毫秒。如果希望继续显示波形，可用“F4 Continue”功能键。注意：暂停时程序 仍在运行。 F4 Continue：继续显示波形。当处于暂停状态时可用“F4“键继续波形的显示。 F5 Scale+：可将波形横向拉开。 F6 Scale：可将波形横向压缩。 F8 Return：返回，退出示波器功能。注意：程序运行或暂停时都不可用“F8”键返回。 只用按下“F2-Stop“后，即没有程序运行时才可返回。 注意：在做电机调速控制和烤箱温度控制实验时，只引用示波器功能界面，无需搭接测量电路，仅 进行实验线路的连接即可。对于时间刻度值由于采样周期不同存在以下关系： 实际时间（秒）（采样周期实际刻度值）/20 烤箱温度控制范围在室温250，不要过高。即给定值 SPEC 范围约在 14H(20)FAH（250） 之间。示例程序中 SPEC64H 为 100，TS=64H, 由于 8253 OUT2 接 IRQ6A 中断为 10ms，故采样 周期64H10=1s;如实际刻度值5400，则实际响应时间（秒）（ 15400）/20270。温度控制 响应时间较长，一屏不能完全观测到整个响应过程，每增加一屏，实际刻度值要累加 6000。电机 转速范围在 6 转/秒66 转/秒之间，速度过低受阻力影响较大不稳定，最大转速不超过 4300 转/秒。 即：给定值（SPEC）范围约在 06H42H 之间。示例程序中给定 SPEC30H 为 48 转/秒。 TS14H,由于 8253 OUT2 接 IRQ6A 中断为 1ms，故采样周期 14H10=0.02s;如实际刻度值 900，则实际响应时间（秒）（0.02900）/20 0.9s。 八、退出系统（EXIT） 如图 2 所示，在菜单栏上选择 “文件”，退出并返回操作系统。 九、注意事项 1在运行程序之前，要确保串口通讯电缆接触良好。先打开机器电源，然后再运行 PC 通讯 程序。程序开始要做一些初始的设置工作，进入系统大约需要 10 秒钟。当出现系统提示符“”后就 可正常工作了。 1. 如果出现串行接口通讯错误，请检查一下通讯电缆是否接好，机器电源是否打开，是否 处于通讯状态，或关上机器电源，过 30 秒之后打开，重新运行程序。 2. 如果需要在软盘上运行程序，则要打开软盘写保护，并保证软盘上有足够的剩余空间， 否则程序不能在软盘上生成运行文件，将导致运行错误，如果在硬盘上运行，则只需保 证硬盘有适量的剩余空间。建议在运行前将软盘所有的内容拷贝到硬盘上，然后运行。 第二章 软件部分 实验一 系统认识实验 一、实验目的 掌握 TDN86/88 教学系统的基本操作。 二、实验设备 TDN86/88 教学实验器材一台 三、实验内容及步骤 1.系统认识实验（1） （1） 程序的输入与修改 从 3500H 内存单元开始建立 0-15 共 16 个数据。 实验步骤 a. 使用串行通讯电缆将实验系统与 PC 微机相连。 b. 进入系统 开启 PC 微机及实验平台的电源开关，开启 PC 微机以后，在桌面上双击 Wmad86 图标。则进入集成 操作软件界面。 c. 编辑 在菜单栏上选择“文件” 在下拉菜单选择新建命令，则会弹出一个窗口，即可开始输入源程序。实验 程序如下： STACK SEGMENT STACK ；8088 宏汇编程序 DW 64 DUP(?) ；定义堆栈段 STACK ENDS CODE SEGMENT ；定义代码段 ASSUME CS:CODE START: MOV DI,3500H ；程序开始设数据区首址 MOV CX,0010H ；字节数送入 CX 中 MOX AX,0000H SAHF A1: MOV OI,AL ；写入一字节 INC DI ；修改地址指针 INC AX ；修改数据 DAA ；十进制调整 LOOP A1 ；未填完转移 A2： JMP A2 CODE ENDS ；代码段结束 END START ；程序结束 d. 汇编（Masm） 输入程序后，保存程序（规定扩展名为*.ASM），然后在菜单栏上选择“编译”在下拉菜单选择汇 编命令对于源程序进行汇编，生成目标文件（*.obj ）及错误信息文件（*.M）。若给出 LST 文件名 则生成相应*.LST 文件。 e. 连接（Link） 汇编无误后，选择“编译” 在下拉菜单选择“ 连接“对汇编生成的*.obj 文件进行连接，连接信息显 示于屏幕上，生成相应*.EXE 可执行文件。 f.调试 选择戴箭头符号则进入调试窗口。打开试验箱右上角电源开关则屏幕上显示 WELCOME TO YOU！ ；显示提示符说明试验箱已连接上 在菜单栏上选择“装入程序”输入*.EXE 可执行文件名，填入程序段地址 CS：0000 及偏移量地址 IP：2000 ，PC 开始将程序从磁盘装入到教学系统内存。 g. 反汇编“U” 命令：提示装载完毕后再 “”符号里进行操作。使用 U0000：2000 命令进行反 汇编，检查程序是否正确装入。 显示信息 键入信息 U2000 2000 BF0035 MOV DI，3500 U 2003 B91000 MOV CX，0010 U h. 小汇编“A” 命令：当发现源程序输入错误或需调整时，在调试界面下可用 A 命令来修改，如 修改 2000 句为 MOV DI，3500 的操作如下： 显示信息 键入信息 A2000 0000：2000 MOV DI，3500 0000：2003 （2）.运行程序 系统提供了单步运行、设断点运行、连续运行等方式，具体操作如下： a 单步运行“T” 命令：其操作如下表，每运行一条指令后会显示下一条待执行指令并以蓝 底白字显示变化寄存器的内容，重复 T（或按 F4 键）就可以一步一步地运行，直至程 序结束。 显示信息 键入信息 T=2000 2003 B91000 MOV CX，0010 T b 连续运行“G”命令：在“”提示符下键入 G=0000：2000（在系统默认段址 CS=0000 情况 也可直接键入 G=2000）可连续运行程序，在运行过程中，可通过 CTRL+SHIFT+C 终止 程序运行，返回监控状态；也可通过菜单栏“停止”终止程序运行。 显示信息 键入信息 G=2000 c 断点运行“B” 命令：在程序中可用 B 命令定义断点，系统规定至多定义 10 个断点，例如： 显示信息 键入信息 B 0： 2009 1： 上例中定义了 2009 地址为断点，每次键入 GB=0000：2000程序连续运行至断点时，程序中 断并显示当前各寄存器内容。GB 是 G 命令的扩充，表示含断点连续运行程序，断点仅当系统 复位时清除。 (3) 内存单元内容的显示“D” 命令： 使用 D 0000：3500