地信00级《微机原理》课程实验教学大纲

1、微机原理课程实验教学大纲课程名称(中文)：微机原理 (英文)：课程编号： 课程性质：非独立设课 课程属性：技术基础课适用专业：地理信息系统教材及实验指导书名称： 微型计算机原理及应用 、微机原理与接口技术学时学分：总学时60学时 实验学时16学时应开实验学期：第二学年第二学期制定人：吴 擘 审核人：批准人： 制定日期：1998年6月一、 课程简介微机原理是GIS专业和计算机应用专业的专业基础课。本课程以Intel 8086/8088 微处理器为背景,介绍微机原理和接口技术。包括微型计算机系统概述；微型计算机的基本组成电路；微型计算机的基本工作原理；8086/8088微处理器的内部结构和外部特性

2、；86系列的指令系统；汇编语言及程序设计；微机与外设的数据传送方式；I/O端口的地址译码；中断及可编程中断控制器8259；可编程并行接口8255，可编程串行接口8251，DMA控制器8237；A/D、D/A接口。通过学习，进一步加深对计算机整机工作原理的理解，从而领悟出计算机与外设之间的工作原理与设计准则，掌握计算机的基本分析与设计方法。二、 课程实验目的和任务本课程是一门实践性和工程性很强的专业技术课，因此不仅要重视理论教学更应注意实践技能的培养和训练。实验是本课程的重要组成部分，通过本课程的实验性教学环节，使学生学会分析实验现象排除故障，从而巩固、加深和拓宽学习内容的理解，培养他们分析、设

3、计和调试微机系统的能力。各实验项目、实验目的与要求、实验内容及学时分配如下：实验一： 基本程序设计实验 (2学时)1. 实验的目的与要求学习顺序、分支、循环三种基本结构的程序设计方法.2. 实验内容A) 编写程序，要求对键盘输入的小写英文字母用相应大写英文字母显示，如键盘输入“a”，则显示“A”。B) 编写程序，若键盘输入小写字母，则用相应大写字母显示；反之，若键盘输入大写字母，则用相应小写字母显示。C) 编写程序，循环实现上述程序2的功能，直至键盘输入任一非英文字符，程序停止D) 练习：（1）统计某班学生的成绩等级并存放在相应变量中。等级的划分原则为：A：90100 B：8089 C：707

4、9 D：6069 E：059（2） 编写程序，统计某个字变量中1的个数并存放在相应变量中。实验二： 用DEBUG调试程序 (2学时)1. 实验目的与要求学习利用DEBUG调试程序的基本思想及方法。利用DEBUG调试程序，可以将一个可执行程序（如.EXE、.COM等）装入内存中，并接管对程序运行的控制权，通过采取如反汇编、断点运行、单步执行、寄存器内容修改等方法，对可执行程序进行跟踪、调试，以找出其中的设计错误，然后再对源程序进行相应修改，重新生成正确的可执行程序。2. 实验内容a. 准备被调试程序；b. 进入DEBUG环境；C. 主要调试命令：反汇编命令U：将存储器中的二进制数据翻译成较有意义

5、的助记符形式，以帮助理解。显示寄存器命令R：显示或修改寄存器的内容。 运行命令G：使程序在DEBUG控制下运行，一般有全程、断点运行两种方式。单步命令T：控制程序运行一条指令后暂停，显示各个寄存器的当前值及断点处指令，然后返回DEBUG提示符“-”下。 显示内存命令D：以十六进制及ASCII两种方式显示内存区的二进制数据，通常用来观察数据段内的缓冲区内容。 汇编命令A：用于在DEBUG环境下直接键入汇编语言语句、生成较简单的可执行代码而不必经过完整的汇编语言编程步骤，或者用来在调试过程中临时修改某条指令。 装载命令L：用来将被调试程序重新装载进内存中，一般用于程序运行结束后需继续调试程序时，或

6、需从头开始调试程序时。 退出命令Q：键入此命令，即退出DEBUG状态，返回DOS。实验三 汇编语言上机基本步骤 (2学时)1. 实验目的与要求熟悉汇编语言的上机过程，掌握各项工具软件的使用方法。2. 实验内容a.前期准备：在开始进行汇编语言上机练习之前，建立并进入自己的工作子目录，准备好相关工具软件如MASM.EXE、LINK.EXE等，其后所有工作均在自己的子目录中进行，以避免因路径概念不清而导致的文件存取错误，以及对系统其它部分造成影响。1) 建立自己的工作子目录（例如MYTEST）：C:MD MYTEST2) 进入自己的工作子目录：C:CD MYTEST3) 将所需工具软件从其它地方（如

7、C:MASM）拷贝进自己的工作子目录： C:MYTESTCOPY C:MASMMASM.EXEC:MYTESTCOPY C:MASMLINK.EXEb. 编写源程序：原则上可以用任何文字处理软件（如EDIT、写字板、甚至WORD）编写源程序，但必须注意，源程序应为ASCII码文件（或称纯文本文件），扩展名一般为.ASM。因此，建议使用DOS环境下的EDIT软件。1) 在DOS系统操作提示符下键入EDIT并回车，即可进入EDIT文本编辑环境。如果没有进入，检查当前路径下是否存在EDIT.EXE文件，以及文件是否完整等。2) 从键盘输入下列程序（不必输入注释部分）：CODE SEGMENT；定义一

8、个CODE段 ASSUME CS：CODE；定义CODE段为代码段 START：；可执行语句起始处MOV AH，02H；以下三条语句将显示字母a MOV DL，aINT 21HMOV AH，4CH；以下二条语句将返回DOSINT 21HCODE ENDS；CODE段结束END START；整个程序结束该程序的功能是仅在CRT屏上显示一个字母a，完成功能的只有其中的三条语句，但其它部分则是一个完整的汇编语言源程序必不可少的部分。3) 存盘退出EDIT文本编辑环境。在存盘时应将文件的扩展名确定为.ASM（如TEST.ASM），并注意存盘的路径，最好与EDIT、MASM、LINK等软件相同。4) 在

9、DOS系统提示符下利用DIR命令检查TEST.ASM文件是否确实产生。c.汇编：利用MASM.EXE宏汇编程序，将已经存盘的ASCII码源程序翻译成二进制目标程序，其扩展名一般为.OBJ。 具体要求：a) 所有文件均位于当前工作路径下。b) 源程序扩展名为.ASM，目标程序扩展名为.OBJ。c） 若源程序有语法错误，则汇编结束将给出提示信息，并依次列出错误出现的行号及性质。这时，应重新进入EDIT文本编辑环境中，根据提示对源程序进行修改，然后重新存盘、汇编。只有所有错误为0，才能得到正确的目标文件。注意该步骤只能检查出语法错误，对设计思想上的错误，应通过调试才能检查出来。d） 汇编结束后，检查

10、是否产生相应目标程序TEST.OBJ。d.连接：利用LINK.EXE连接程序，将二进制目标程序整理成DOS系统下的可执行程序，其扩展名必须为.EXE。e. 运行：a） 如果没有问题，生成的可执行程序TEST.EXE即可以象其它DOS外部命令一样，直接在DOS系统下运行，整个编程工作完成。b) 一般在编写较复杂的程序时，可能出现设计上的错误。如果不能在源程序中检查出错误，则必须通过DEBUG调试，才能检查出错误所在，然后再回到前面的各个步骤中重复操作。在本实验中，由于程序简单，可以不必调试。f注意事项： 对实验程序进行由浅及深的修改，领会上机的各个步骤及注意事项。实验四 MD微机系统认识 (2学

11、时)1. 实验目的与要求学习并掌握TDS-MD、TDN-MD实验系统的基本操作，为以后的实验打下基础。2. 实验内容1) 系统认识：微机原理及应用课程硬件教学实验采用TDS-MD或TDN-MD 16位微机教学实验系统，其中， TDN-MD系统为TDS-MD系统的升级换代产品。MD微机系统的基本构成及主要特点包括：1) 采用主频为4.7MHz的8088CPU，以最小工作方式构成独立的微机系统。2) 配有1片62256 SRAM构成系统32KB基本内存，1片27512 EPROM构成64KB系统程序区，另有一片27256和一片62255芯片插座，留待系统进一步扩充。3)采用标准101键盘、40列2

12、行字符点阵式液晶显示器作为系统的基本I/O设备。4)可直接使用汇编语言输入和调试程序，并具有反汇编功能。5)具有同PC微机一致的DEBUG操作界面以及相兼容的BIOS功能调用界面。6)提供各种标准外设接口，如打印机接口、RS-232C异步串行通讯接口等。7)具有电池保护功能，可保证实验程序在关机之后不会丢失。8)众多I/O芯片向用户开放（8251，8253，8255，8259，8237等）。2) 实验内容及步骤：（见实验指导书）实验五 可编程并行接口8255应用 (2学时)1. 实验目的与要求1）学习并掌握8255的各种工作方式及其应用。2）学习在MD微机的接口实验单元上构造实验线路。2. 实

13、验内容1）8255接口应用实验（1） （单端口方式0输出）实验步骤如下：1 按图8-3在MD微机实验单元上连接实验线路。（2） 输入程序并运行，可观察到七段数码管上循环显示“0”“9”十个数。（3） 修改程序，改变循环显示的扫描速度。2）8255接口应用实验（2）（双端口方式0输入输出）实验步骤如下：（1） 按图8-4在MD微机实验单元上连接实验线路。（2） 输入程序并运行，拨动开关组，观察发光二极管应与开关组一一对应。3）8255接口应用实验（3）（方式1输入和方式0输出）实验步骤如下：（1） 按图8-5在MD微机实验单元上连接实验线路。（2） 输入源程序并检查无误。（3） 运行实验程序，然

14、后拨动开关组K0K7准备好输入数据，然后按动微动开关KKl-以发出中断请求，观察发光二级管组，应与开关组信号对应。实验六 可编程串行通信接口8251A应用 (2学时)1. 实验目的与要求1).掌握8251的工作方式。2).学习串行通讯的有关知识。2. 实验内容在本实验中，8251串行传输的数据帧格式规定为：每一帧数据包括一个逻辑“0”的起始位，7位ASCII码数据位，1位逻辑“1”的停止位，传输波特率为2400 baut，其波形如图11-2所示。 低位 高位 起始位“0” 7位字符 奇偶 停止位“1” 间歇 起始位“0”1) 数据信号的串行输出 按图所示连接示波器，以观察串行输出的数据波形。参

15、考程序的功能是连续发送字符“7”到8251串口输出。 + - 示波器 TXD GND MD系统的串口与示波器的连接 实验步骤如下：(1) 注意：若使用TDS-MD系统，首先应将8251芯片的CTS、RTS端互连。8251芯片引脚的排列情况参见图11-1。(2) 按图11-3将示波器与8251芯片旁的TXD、GND排针引脚相接。(3) 输入程序并运行，在示波器上观察数据波形并作记录。(4) 改变发送的字符，运行程序，观察相应的波形并作记录。2) 中断方式下的串行输出自行设计实验程序，要求使MD系统的8251工作于中断方式，重做上述实验。实验七 中断及控制器8259A应用 (2学时)1. 实验目的

16、与要求1) 掌握8259中断控制器的工作原理及应用编程。2) 学习在接口实验单元上构造连接实验电路的方法。2. 实验内容1) 8259应用实验（1）按下图所示线路，编写程序，使每次响应外部中断IRQ7时，显示字符“7”，中断10次后，程序退出。在连线时，应注意线路板上的IRQ07与IR07的区别，前者连接主8259芯片，后者则连接从8259芯片。实验（1）线路实验步骤如下：（1） 按上图在MD微机实验单元上连接实验线路。（2) 输入程序并检查无误后，键入G=2000并按回车键，即可运行程序。（注意：可利用DEBUG的A命令输入程序，具体方法参照实验六及附录。特别注意输入程序时,DEBUG默认十

17、六进制。） （3) 重复按KK2微动开关键，显示屏上应用“7”来响应，直到按10次后，系统处于停机状态（可用CTRL+C返回监控）。（4) 尝试换用其它中断源（如IRQ2），相应修改连线及程序，重作该实验。上述实验程序中（包括后面的实验程序）使用了系统BIOS的显示器I/O功能调用INT 10H，用以在液晶屏上显示数据。但MD微机系统的INT 10H功能与PC机的INT 10H功能略有不同，其主要功能及相应入口参数如下：a) 清屏： AH=00，AL=01b) 显示单字符： AH=01，AL=待显示字符ASCII码c) 显示字符串： AH=06，DS：BX=字符串首地址，字符串以00结尾2）

18、8259应用实验（2）按下图所示实验路线，编写程序，完成如下功能：当无中断请求时，执行主程序，循环显示“MAIN”；若有中断请求，则执行相应中断服务程序，显示该中断号“6”或“7”；若正在执行较低级的中断服务程序，则允许比它优先级高的中断被响应（IRQ6IRQ7）。实验（2）线路实验步骤：（1）按上图mD微机接口实验单元上连接实验线路。（2） 输入以上程序并检查无误。（3）键入G=2000并按回车键，运行实验程序，则连续显示“MAIN”。先后按动KKl和KK2微动开关来模拟中断请求信号，记录请求顺序及显示结果，并按照思考题2对中断嵌套的情况作出分析。3） 8259级连实验本实验旨在掌握8259

19、级连方式的硬件接线及编程。实验步骤（1)在MD微机接口实验单元上连接实验线路，注意其中INTA连线必须在开机上电后方可连接。（2）输入程序并检查无误。（3）键入G=2000并按回车键，运行实验程序，通过按动KK1微动开关向从片申请中断。每按动一次KK1，显示屏上显示一个“7”字符，表明CPU响应了一次中断。实验八 DMA特性及8259A应用 (2学时)1. 实验目的与要求1）掌握8237 DMA控制器工作原理2）掌握DMA特性及8237芯片应用编程2. 实验内容1）8237应用实验（1）按下图1所示实验线路编写程序，使8237控制器完成将存贮器4000H4009H单元的数据块传输到存贮器300

20、0H3009H单元中。图1 在TDS-MD系统上的DMA实验（1）线路图2 在TDN-MD系统上的DAM实验（1）线路实验步骤如下：（1） 根据所用系统分别按图1、2连接实验线路。（2） 输入上述程序并检查无误。（3） 用E命令向4000H4009H单元送入一组数据，如11，22，33，AA。（4） 输入G=2000并按回车键，运行实验程序。（5） 用D命令检查3000H3009H单元内容，观察数据是否传输成功。（6） 再试几组数据，观察实验结果。2）8237应用实验（2）按图3在图2实验线路基础上再连两组排线，编写程序，完成存贮器到I/O接口（8255B口）、I/O接口（8255A口）到存贮器间的数据传输。图3 实验(2) 补充线路实验步骤如下：（1） 按图3在图2实验线路基础上再连两组排线。（2） 输入以上程序并检查无误。（3） 用E命令改变0061单元内容，如AAH。（4） 输入G=3000并按回车键，运行I/O到存贮器传输程序。（5） 观察D0D7发光二极管上所显示数据是否为0061单元的数据AAH。（6） 改变0061单元内容，再运行程序，观察输出结果。（7） 设置8位数码开关，如开关量为55H。（8） 输入G=2000并按回车键，运行存储器到I/O接口