基于32位的微机原理与接口技术实验指导书.doc
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1、微机原理与接口技术实验指导书授课教师:王春武(内部资料)目 录实验一、 算术逻辑运算单元实验1实验二、 通用寄存器单元实验3实验三、存储器和总线实验5实验四、堆栈寄存器实验6实验五、熟悉MASMPlus编程环境12实验六、顺序程序设计12实验七、分支程序设计12实验八、循环程序设计12实验九、子程序设计12实验十、 综合实验12实验十一、8253 发声控制实验128086汇编语言初学者教程12什么是汇编语言?(汇编语言学习参考)12第一部分8位模型机实验实验一、 算术逻辑运算单元实验一 实验目的 1掌握简单运算器的数据传输方式 2掌握74LS181的功能和应用 二.实验要求 完成不带进位位算术
2、运算实验、带进位位算术加法运算实验、逻辑运算单元实验。按照实验步骤完成实验项目,了解算术逻辑运算单元运用。三实验说明 1ALU单元实验构成: 1)运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU单元。2)运算器的2个数据输入端分别由2个74LS374锁存,可通过8芯扁平电缆直接连接到数据总线。3)运算器的数据输出由一片74LS244(输出缓冲器)来控制,可通过8芯扁平电缆直接连接到数据总线。2ALU单元的工作原理: 输入寄存器DR1的EDR1为低电平并且D1CK为电平正跳变时,把来自数据总线的数据打入寄存器DR1,同样通过EDR2、D2CK可把数据打入输入寄存器DR2。算术逻辑运算单元的核心是由
3、2片74LS181组成,它可以进行2个8位的二进制数算术逻辑运算,74LS181的各种工作方式可通过设置控制信号(S0、S1、S2、S3、M、CN)来实现。当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号,74LS181会把DR1、DR2寄存器内的数据进行相应地运算。由于DR1、DR2已经把数据锁存,只要74LS181的控制信号不变,那么74LS181的输出数据也不会改变。输出缓冲器采用三态门74LS244,当控制信号ALU-O0时,74LS244开通,把74LS181的运算结果输出到数据总线;当ALU-O1时,74LS244的输出为高阻。 3控制信号说明: 信号名称 作用 有效电平 EDR1选
4、通DR1寄存器低电平有效EDR2选通DR2寄存器低电平有效DR1CKDR1寄存器工作脉冲上升延有效DR2CKDR2寄存器工作脉冲上升延有效S3S074LS181工作方式选择16种组合M逻辑或算术选择M=0算术,M=1逻辑CN有无进位输入CN=0带进位CN=1不带进位CCK进位寄存器的工作脉冲上升延有效ALU-O计算结果输出至总线低电平有效四实验步骤取一根长数据线,一头插入ALU-IN(8芯的盒型插座)另一头插入实验箱右侧的J1插座(对应二进制开关H16-H23),把ALU-OUT(8芯的盒型插座)插入总线的数据总线DJ2 。(实验箱默认的信号为高电平,实验中只需连接低电平信号即可)1. 把D1
5、CK和D2CK用连线连到脉冲单元的PLS1,把EDR1、ALU-O,S0、S1、S2、S3、CN、M接入试验箱右侧对应二进制拨动开关。2. 置EDR1=0,EDR2=1、ALU-O=1。把二进制开关H16-H23置0X65。3. 按PLS1脉冲按键,在PLS1上产生一个上升沿的脉冲,把0X65打入DR1寄存器,通过逻辑笔或示波器来测量确定DR1寄存器(74LS374)的输出端(引脚对应关系为:2-Q0 5-Q1 6-Q2 9-Q3 12-Q4 15-Q5 16-Q6 19-Q7),来确定总线数据是否进入DR1中。4. 同样方法,置EDR2=0把二进制H16-H23开关置0XA7。5. 按PLS
6、1脉冲按键,再产生一个上升沿的脉冲,把0XA7打入DR2(74LS374)。6. 参照表一,设置M CN S3 S2 S1 S0的状态,实现观察DR1(A)、DR2(B)以及实验结果。五. 实验思考 验证74LS181的算术运算和逻辑功能,在保持DR1=0x65、DR2=0xA7时,改变运行运算器的功能设置,实现观察A,B,A+B,A加B功能。表1 74LS181的逻辑方式 M=1 M=0算术运算 S3 S2 S1 S0逻辑运算CN=1(无进位)CN=0(有进位)0000F=/AF=AF=A加10001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10010F=/A BF=A+/BF=(A+/B)
7、加10011F=0F=减1(2的补)F=00100F=/(AB)F=A加A/BF=A加A/B加10101F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10110F=/(AB)F=A减B减1F=A减B0111F=A /BF=A/B减1F=A/B1000F=/A+BF=A 加ABF=A 加AB加 11001F= ABF=A加BF=A加B加11010F=BF=(A+/B)加ABF=(A+/B)加AB加11011F=ABF=AB减1F=AB1100F=1F=A加 AF=A加 A 加11101F=A+/BF=(A+B) 加 AF=(A+B) 加 A 加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=
8、(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=A实验二、 通用寄存器单元实验一实验目的 1了解寄存器的组成和硬件电路 2利用寄存器进行数据传输 二实验要求 按照实验步骤完成实验项目, 实现寄存器移位操作。了解通用寄存器单元运用。 三实验说明 1 寄存器实验构成: (1)通用寄存器由74LS198构成8位字长的寄存器单元,可通过8芯扁平电缆直接连接到数据总线。(由于74LS198的使用率不高,有的型号实验机上采用2片GAL来替代它,使用方法和74LS198基本相同)。(2)数据输出由一片74LS244(输出缓冲器)来控制,可通过8芯扁平电缆直接连接到数据总线。(3)由1片GAL、1片7474和
9、一些常规芯片组成判零和进位电路,分别由2个LED发光管来显示其状态。2通用寄存器单元的工作原理: 通用寄存器单元的核心部件为74LS198,它具有锁存、左移、右移、保存等功能,各个功能都有X1、X2信号和RACK工作脉冲来决定。当置ERA=0、X0=1、X1=0,RACK为脉冲的上升沿时,把总线上的数据打入74LS198。可通过设置X0、X1来指定74LS198的工作方式,74LS198的输出端Q0Q7接入判零电路。LED亮时表示数据为0。输出缓冲器采用三态门74LS244,当控制信号RA-O为低时,74LS244开通,把通用寄存器内容输出到总线;当RA-O为高时,74LS244的输出为高阻。
10、3控制信号说明: 信号名称 作用 有效电平 X0、X174LS198的工作模式低电平ERA选通74LS198寄存器低电平RA-O74LS198寄存器内容输出至总线低电平RACK74LS198寄存器工作脉冲上升沿M在ALU单元中作为逻辑和算术运算的选择。在本实验中决定是否带进位移位0 带进位1 不带进位四. 实验步骤(数据输入)1. 把RA-IN(8芯的盒型插座)插入数据输出板上的J1 8芯的盒型插座(对应二进制开关),把RA-OUT(8芯的盒型插座)插入总线的数据总线DJ6。2. 把RACK连到脉冲单元的PLS11,把ERA、X0、X1、RA-O、M接入实验板右侧的对应开关。3. 实现置数功能
11、:置ERA=0、RA-O=0、X0=1、X1=1把二进制开关H16-H23置01000010(对应开关如下表)。4. 按PLS1脉冲按键,按PLS1,把0100 0010打入74LS198。此时数据总线上的指示灯IOB0-IOB7 应该显示为0100 0010,由于寄存器内容不为0,所以ZD LED灯灭。 5. 保持M=0,将X1=0,X0=1, 按PLS1,观察实验现象;6. 保持M=0,将X1=1,X0=0, 按PLS1,观察实验现象7. 保持M=1,重新完成步骤5和6观察实验现象8. 将CCK(进位脉冲)与RACK相连,重新完成实验57观察实验现象。提示:M=1 功能:8位循环移位,与C
12、CK无关M=0 无CCK时 功能:8位移位,移入数据取决于当前CY状态M=0 有CCK时 功能:9位循环移位表二 控制逻辑X1 X0 CLK Q7Q0 0 0上升沿保持1 1上升沿置数0 1上升沿右移1 0上升沿左移 实验三、存储器和总线实验一实验目的 1 熟悉存储器和总线组成和硬件电路 二实验要求 按照实验步骤完成实验项目,利用存储器和总线传输数据。 三实验说明 1 存储器实验的构成: (1)存储器采用静态RAM(6264)(2)存储器的控制电路由1片74LS32和74LS08组成。(3)总线由2片74LS245组成,把整个系统分为内部总线和外部总线。2存储器和总线的原理 (1)总线的原理:
13、由于本系统内使用8根地址线、8位数据线,所以使用1片74LS245作为数据总线另1片作为地址总线(见图)。总线把整个系统分为内部总线和外部总线,由于数据总线需要进行内、外部数据的交换所以由BUS信号来控制数据的流向,当BUS=1时数据由内到外,当BUS=0时,数据由外到内。信号EBUS=0时,表示当前有效。(2)由于本系统内使用8根地址线、8位数据,所以6264的A8A12接地,其实际容量为256个字节。6264的数据、地址总线已经接在总线单元的外部总线上。存储器有3个控制信号:外部地址总线设置存储器地址,RM=0时,把存储器中的数据读出到总线上。当WM=0,并且EMCK有一个上升沿时,把外部
14、总线上的数据写入存储器中。为了更方便的编辑内存中的数据,在实验机处于停机状态时,可由监控来编辑其中的数据。(3)控制信号说明: 信号名称作用有效电平BUS总线方向选择 RM6264的读允许信号低电平有效WM6264的写允许信号低电平有效EMCK6264的写入脉冲信号上升延有效四实验步骤 l 把数据总线一端插入DJ8另一端插入实验板右侧的J2口、地址总线上一端插入B10单元的AJ1另一端插入实验板右侧的J3口。l 把EMCK连到脉冲单元的PLS1,把WM、RM、BUS接入右侧对应二进制的开关,由于BUS与RM状态一直相同,因此可以将BUS也连接到RM孔上。拨动二进制开关,置数据为0X55,地址为
15、0X02(对应开关如下表)。H23H22H21H20H19H18H17H1600000010l 此时在数据总线LED灯IDB0-IDB7显示0X55, 地址总线上LED灯IAB0-IAB7显示0X02,l 内部数据总线上的数据输出到外部数据总线。置WC=0,RC=1(对应开关如下表)。H15H14H13WRRCBUS011按PLS1脉冲按键,脉冲单元的PLS1,在EMCK上产生1个上升沿,此时0X55写入存储器的地址0X02中。读存储器的数据到总线上,置当前地址为0X02(对应开关如下表)。H23H22H21H20H19H18H17H1600000010l 置WM=1,RM=0,(对应开关如下
16、表)。H15H14H13WMRMBUS100 此时数据总线上的LED灯IDB0-IDB7显示0X55。实验四、堆栈寄存器实验一实验目的 1 熟悉堆栈概念 2 熟悉堆栈寄存器的组成和硬件电路 二实验要求 按照实验步骤完成实验项目,对4个堆栈寄存器读出、写入数据。 三实验说明 1、堆栈寄存器组实验构成: 本系统内有4个寄存器R0R3,寄存器组由4个74LS374组成,由1片74LS139(2、4译码器)来选择4个74LS374,并且由2片74LS08和1片74LS32来组成控制线。可通过8芯扁平电缆把数据输入、输出直接连接到数据总线上。2、堆栈寄存器组原理: 由SA、SB两根控制线通过74LS13
17、9译码来选择4个寄存器(74LS374)。当WR0时,表示数据总线将要向寄存器中写入数据,RCLK作为寄存器的工作脉冲,在有上升沿时把总线数据打入74LS139选择的那个寄存器。当74LS139选择了某个寄存器,并且RR=0时,寄存器上的数据输出至数据总线。在本系统内使用了WR=0作为写入允许,RCK信号为上升沿打入数据、RR=0时数据输出、ER0ER3作为4个寄存器的选通。 3、控制信号说明: 信号名称作用有效电平SA、SB选通寄存器低电平有效RR数据输出允许低电平有效WR数据写入允许低电平有效 RCK寄存器的工作脉冲上升延有效四实验步骤 l 将R-IN(8芯的盒型插座)插入数据输出板上的8
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- 关 键 词:
- 基于 32 微机 原理 接口 技术 实验 指导书
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