1、8086微机原理及接口技术实验教程8086微机原理及接口技术实验教程合肥工业大学电气与自动化系实验一 系统认识与存储器扩展实验1.1 TD-PITE实验装置简介1.1 TD-PITE功能特点系统以具有PC104总线接口的i386EX单板机和一个开放的微机接口教学实验平台，通过PC104总线组合插接方式构成的高性能80x86微机原理与接口技术教学实验系统，全面支持80x86实模式和保护模式的16/32位微机原理及接口技术的实验教学。开放的80386系统总线，不仅可以进行各种接口实验的学习，还可以进行基于386微处理器的嵌入式应用开发。I386EX是一款嵌入式微处理器，其在Intel 386SX微
2、处理器的基础上集成了丰富的外围接口（如8259、8254、16C450和8237等），内部为32位总线，外部为16位数据总线，具有64MB的寻址能力，保持与标准的32位80386CPU相同的指令系统，可完全支持80X86微机原理及接口技术课程的教学，使教学内容与主流技术相一致，达到学以致用的目的。系统提供开放的386系统总线，使用户可以充分学习并掌握系统总线的特点及操作方法。实验平台上提供丰富的实验单元，如中断控制器8259、DMA控制器8237、定时/计数器8254、并行接口8255、串行通信接口8251、SRAM、ADC0809、DAC0832、单次脉冲、键盘扫描及数码管显示、开关输入及发
3、光管显示、电子发声器、点阵LED显示、图形LCD显示、步进电机、直流电机及温度控制单元电路。1.2 TD-PITE系统构成TD-PITE是一套80X86微机原理及接口技术实验教学系统，其主要系统构成如表1.1 所示。表1.1 TD-PITE系统构成系统硬件结构如图1.1所示。图1.1 TD-PITE系统硬件结构图1.3 TD-PITE 系统配置TD-PITE实验教学系统由I386EX系统板和接口实验平台两部分组合而成。TD-PITE主要系统配置如表1.2所示。表1.2 TD-PITE系统的主要配置TD-PITE实验箱布局如图1.2所示。图1.2 TD-PITE试验箱布局图1.4 系统总线TD-
4、PITE采用组合式结构，即I386EX系统板加实验接口平台的形式。将I386EX系统板扣在实验接口平台上便构成80X86微机原理及接口技术教学实验系统，系统总线以排针和锥孔两种形式引出，实验时，与实验单元相连可完成相应的实验。系统引出信号线说明见表1.3所示。表1.3 80X86微机系统信号线说明1.5 TD-PITE系统实验平台与PC机的连接如图1.3所示，通过RS-232C通讯电缆将PC微机的串口与系统实验平台的串口连在一起，完成系统实验平台与PC机的硬件连接。图1.3 TD-PITE实验系统与PC 机连接Wmd86具备可视化源语言调试界面，支持80X86汇编语言及C语言程序设计，并具有单
5、步、跳过、断点、连续、变量跟踪等调试功能，支持实验程序的动态调试。1.2 系统认识实验1.2.1 实验目的掌握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。1.2.2 实验设备PC机一台，TD-PITE实验装置一套。1.2.3 实验内容编写实验程序，将00H0FH共16个数写入内存3000H开始的连续16个存储单元中。1.2.4 实验步骤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1.4、图1.5所示
6、。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。本章选择16位寄存器。 图1.4 语言环境设置界面图 图1.5 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1.6所示。默认文件名为Wmd861。图1.6 新建文件界面4. 编写实验程序，如图1.7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。图1.7 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1.8所示的输出信息。图1.8 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.
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1.9所示。图1.9 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1.10所示。存储器在初始状态时，默认数据为CC。图1.10 内存地址单元数据显示9. 点击按钮运行程序，待程序运行停止后，通过D0000:3000命令
8、来观察程序运行结果。如图1.11所示。图1.11 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1.12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1.13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1.12 断点设置显示 图1.13 修改内存单元数据显示界面 实验例程文件名为Wmd861.asm。1.1.5 操作练习编写程序，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
9、序后使用D命令查看3600H单元开始的数据。1.3 数制转换实验1.3.1 实验目的1. 掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法，加深对数制转换的理解。2. 熟悉程序调试的方法。1.3.2 实验设备PC机一台，TD-PITE实验装置一套。1.3.3 实验内容及步骤计算机输入设备输入的信息一般是由ASCII码或BCD码表示的数据或字符，CPU一般均用二进制数进行计算或其它信息处理，处理结果的输出又必须依照外设的要求变为ASCII码、BCD码或七段显示码等。因此，在应用软件中，各类数制的转换是必不可少的。计算机与外设间的数制转换关系如图1.14所示，数制对应关系如表1.4所示。图1.14 数制
10、转换关系1. 将ASCII码表示的十进制数转换为二进制数十进制表示为： （1）Di代表十进制数0，1，2，9；上式转换为： （2）由式（2）可归纳十进制数转换为二进制数的方法：从十进制数的最高位Dn开始作乘10加次位的操作，依次类推，则可求出二进制数的结果。表1.4 数制对应关系表十六进制BCD码二进制机器码ASCII码七段码共阳共阴00000000030H40H3FH10001000131H79H06H20010001032H24H5BH30011001133H30H4FH40100010034H19H66H50101010135H12H6DH60110011036H02H7DH701110
11、11137H78H07H81000100038H00H7FH91001100139H18H67HA101041H08H77HB101142H03H7CHC110043H46H39HD110144H21H5EHE111045H06H79HF111146H0EH71H程序流程图如图1.15所示。实验参考程序如下。实验程序清单（例程文件名：A2-1.ASM）SSTACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)SSTACK ENDSDATA SEGMENTSADD DB 30H,30H,32H,35H,36H ;十进制数:00256DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME
12、 CS:CODE, DS:DATASTART: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV AX, OFFSET SADD MOV SI, AX MOV BX, 000AH MOV CX, 0004H MOV AH, 00H MOV AL, SI SUB AL, 30HA1: IMUL BX MOV DX, SI+01 AND DX, 00FFH ADC AX, DX SBB AX, 30H INC SI LOOP A1A2: JMP A2 CODE ENDS END START实验步骤：（1）绘制程序流程图，编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。（2）待转换数据存放于数据段，
13、根据自己要求输入，默认为30H，30H，32H，35H，36H。（3）运行程序，然后停止程序。（4）查看AX寄存器，即为转换结果，应为：0100H。（5）反复试几组数据，验证程序的正确性。2. 将十进制数的ASCII码转换为BCD码从键盘输入五位十进制数的ASCII码，存放于3500H起始的内存单元中，将其转换为BCD码后，再按位分别存入350AH起始的内存单元内。若输入的不是十进制的ASCII码，则对应存放结果的单元内容为“FF”。由表1.4可知，一字节ASCII码取其低四位即变为BCD码。实验程序清单（例程文件名：A2-2.ASM）SSTACK SEGMENT STACK DW 64 DU
14、P(?) SSTACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODESTART: MOV CX, 0005H ;转换位数 MOV DI, 3500H ;ASCII码首地址A1: MOV BL, 0FFH ;将错误标志存入BL MOV AL, DI CMP AL, 3AH JNB A2 ;不低于3AH则转A2 SUB AL, 30H JB A2 ;低于30H则转A2 MOV BL, ALA2: MOV AL, BL ;结果或错误标志送入AL MOV DI+0AH,AL ;结果存入目标地址 INC DI LOOP A1 MOV AX,4C00H INT 21H ;程序终止COD
15、E ENDS END START实验步骤：（1）自己绘制程序流程图，然后编写程序，编译、链接无误后装入系统。（2）在3500H3504H单元中存放五位十进制数的ASCII码，即：键入E3500后，输入31，32，33，34，35。（3）运行程序，待程序运行停止。（4）在调试窗口键入D350A，显示运行结果，应为： 0000:350A 01 02 03 04 05 CC （5）反复测试几组数据，验证程序功能。3. 将十六位二进制数转换为ASCII码表示的十进制数十六位二进制数的值域为065535，最大可转换为五位十进制数。五位十进制数可表示为：Di：表示十进制数09将十六位二进制数转换为五位AS
16、CII码表示的十进制数，就是求D1D4，并将它们转换为ASCII码。自行绘制程序流程图，编写程序可参考例程。例程中源数存放于3500H、3501H中，转换结果存放于3510H3514H单元中。实验程序清单（例程文件名：A2-3.ASM）SSTACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODESTART: MOV SI,3500H ;源数据地址 MOV DX,SI MOV SI,3515H ;目标数据地址A1: DEC SI MOV AX,DX MOV DX,0000H MOV CX,000AH ;除数10 D
17、IV CX ;得商送AX, 得余数送DX XCHG AX,DX ADD AL,30H ;得Di的ASCII码 MOV SI,AL ;存入目标地址 CMP DX,0000H JNE A1 ;判断转换结束否，未结束则转A1A2: CMP SI,3510H ;与目标地址得首地址比较 JZ A3 ;等于首地址则转A3，否则将剩余地址中填30H DEC SI MOV AL,30H MOV SI,AL JMP A2A3: MOV AX,4C00H INT 21H ;程序终止CODE ENDS END START实验步骤：（1）编写程序，经编译、链接无误后，装入系统。（2）在3500H、3501H中存入0C
18、 00。（3）运行程序，待程序运行停止。（4）检查运行结果，键入D3510，结果应为：30 30 30 31 32。（5）可反复测试几组数据，验证程序的正确性。4. 十六进制数转换为ASCII码由表1.1中十六进制数与ASCII码的对应关系可知：将十六进制数0H09H加上30H后得到相应的ASCII码，AHFH加上37H可得到相应的ASCII码。将四位十六进制数存放于起始地址为3500H的内存单元中，把它们转换为ASCII码后存入起始地址为350AH的内存单元中。自行绘制流程图。实验程序清单（例程文件名为A2-4.ASM）SSTACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)SST
19、ACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODESTART: MOV CX,0004H MOV DI,3500H ;十六进制数源地址 MOV DX,DI A1: MOV AX,DX AND AX,000FH ;取低4位 CMP AL,0AH JB A2 ;小于0AH则转A2 ADD AL,07H ;在AFH之间，需多加上7HA2: ADD AL,30H ;转换为相应ASCII码 MOV DI+0DH,AL ;结果存入目标地址 DEC DI PUSH CX MOV CL,04H SHR DX,CL ;将十六进制数右移4位 POP CX LOOP A1 MOV AX,4C00
20、H INT 21H ;程序终止CODE ENDS END START实验步骤：（1）编写程序，经编译、链接无误后装入系统。（2）在3500H、3501H中存入四位十六进制数203B，即键入E3500，然后输入3B 20。（3）先运行程序，待程序运行停止。（4）键入D350A，显示结果为：0000:350A 32 30 33 42 CC 。（5）反复输入几组数据，验证程序功能。5. BCD码转换为二进制数将四个二位十进制数的BCD码存放于3500H起始的内存单元中，将转换的二进制数存入3510H起始的内存单元中，自行绘制流程图并编写程序。实验程序清单（例程文件名为：A2-5.ASM）SSTACK
21、 SEGMENT STACK DW 64 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODESTART: XOR AX, AX MOV CX, 0004H MOV SI, 3500H MOV DI, 3510HA1: MOV AL, SI ADD AL, AL MOV BL, AL ADD AL, AL ADD AL, AL ADD AL, BL INC SI ADD AL, SI MOV DI, AL INC SI INC DI LOOP A1 MOV AX,4C00H INT 21H ;程序终止CODE ENDS END START实验步骤：（1）编写
22、程序，经编译、链接无误后装入系统。（2）将四个二位十进制数的BCD码存入3500H3507H中，即：先键入E3500，然后输入01 02 03 04 05 06 07 08。（3）先运行程序，待程序运行停止。（4）键入D3510显示转换结果，应为：0C 22 38 4E。（5）反复输入几组数据，验证程序功能。1.2.4 思考题1. 实验内容1中将一个五位十进制数转换为二进制数（十六位）时，这个十进制数最小可为多少，最大可为多少？为什么？2. 将一个十六位二进制数转换为ASCII码十进制数时，如何确定Di的值？3. 在十六进制转换为ASCII码时，存转换结果后，为什么要把DX向右移四次？4. 自
23、编ASCII码转换十六进制、二进制转换BCD码的程序，并调试运行。1.3 静态存储器扩展实验1.3.1 实验目的1. 了解存储器扩展的方法和存储器的读/写。2. 掌握CPU对16位存储器的访问方法。1.3.2 实验设备PC机一台，TD-PITE实验装置一套，示波器一台。1.3.3 实验内容编写实验程序，将0000H000FH共16个数写入SRAM的从0000H起始的一段空间中，然后通过系统命令查看该存储空间，检测写入数据是否正确。1.3.4 实验原理存储器是用来存储信息的部件，是计算机的重要组成部分，静态RAM是由MOS管组成的触发器电路，每个触发器可以存放1位信息。只要不掉电，所储存的信息就
24、不会丢失。因此，静态RAM工作稳定，不要外加刷新电路，使用方便。但一般SRAM 的每一个触发器是由6个晶体管组成，SRAM芯片的集成度不会太高，目前较常用的有6116（2K8位），6264（8K8位）和62256（32K8位）。本实验平台上选用的是62256，两片组成32K16位的形式，共64K字节。62256的外部引脚图如图1.16所示。本系统采用准32位CPU，具有16位外部数据总线，即D0、D1、D15，地址总线为BHE（表示该信号低电平有效）、BLE、A1、A2、A20。存储器分为奇体和偶体，分别由字节允许线BHE和BLE选通。存储器中，从偶地址开始存放的字称为规则字，从奇地址开始存放
25、的字称为非规则字。处理器访问规则字只需要一个时钟周期，BHE和BLE同时有效，从而同时选通存储器奇体和偶体。处理器访问非规则字却需要两个时钟周期，第一个时钟周期BHE有效，访问奇字节；第二个时钟周期BLE有效，访问偶字节。处理器访问字节只需要一个时钟周期，视其存放单元为奇或偶，而BHE或BLE有效，从而选通奇体或偶体。写规则字和非规则字的简单时序图如图1.17所示。 图1.17 写规则字（左）和非规则字（右）简单时序图实验单元电路图如下所示。图1.18 SRAM单元电路图1.3.5 实验装置地址分配1系统内存分配 系统内存分配情况如图1.19所示。图1.19 系统内存分配系统内存分为程序存储器
26、和数据存储器，程序存储器为一片128KB 的FLASH ROM，数据存储器为一片128KB 的SRAM。（程序存储器可以扩展到256KB，数据存储器可以扩展到512KB）。2. 系统存储器编址系统存储器编址如表1.5所示。表1.5 存储器编址表系统SRAM空间：00000H1FFFFH共128K 其中：00000H00FFFH为4K系统区 01000H1FFFFH为124K用户使用区 系统FALSH空间：0E0000H0FFFFFH共128K 其中：0E0000H0EFFFFH为64K供用户使用区 0F0000H0FFFFFH为64K系统监控区系统扩展存储器空间：80000H0BFFFFH共2
27、56K 其中：80000H9FFFFH为MY0选通的128K 0A0000H0BFFFFH为MY1选通的128K1.3.6 实验程序清单（MEM1.ASM）SSTACK SEGMENT STACK DW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENTSTART PROC FAR ASSUME CS:CODE MOV AX, 8000H ; 存储器扩展空间段地址 MOV DS, AXAA0: MOV SI, 0000H ; 数据首地址 MOV CX, 0010H MOV AX, 0000HAA1: MOV SI, AX INC AX INC SI INC SI LOOP AA1
28、 MOV AX,4C00H INT 21H ;程序终止START ENDPCODE ENDS END START 1.3.7 实验步骤（注：本章实验选择16位寄存器）1. 实验接线图如图1.20所示，按图接线。2. 编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。3. 先运行程序，待程序运行停止。4. 通过D命令查看写入存储器中的数据：D8000：0000 回车，即可看到存储器中的数据，应为0000、0001、0002、000F共16个字。5. 改变实验程序，按非规则字写存储器，观察实验结果。图1.20 SRAM实验接线图6. 改变实验程序，按字节方式写存储器，观察实验现象。7. 将实验程序改为死循环程序，分别按规则字与非规则字的方式写存储器，并使用示波器观察WR信号的波形，分析实验现象，掌握16位外部数据总线的操作方法。1.3.8 思考题选用74LS138译码器，按表1.5中MY0、MY1选通存储器的地址范围，设计系统扩展存储器的片选电路，并说明采用的是何种方法产生片选信号。
