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微机原理与接口技术 实验讲稿（ PPT）

微机原理与接口技术 实验讲稿（ PPT）. 电子科技大学自动化工程学院 （习友宝 副教授） 2005年6月. 实验项目. 实验箱简介 基于 EPP 接口的 LED 显示 8255并行接口原理及编程 8253计数器原理及分频实验 8253计数器在测频中的应用 双积分式 A/D 转换器7109 的原理及编程 逐次比较式 A/D 转换器0809的原理及编程 D/A 转换器0832的原理实验 DAC0832 在程控信号源中的应用 LED 点阵显示 基本并行输入/输出口在键盘接口中的应用 8250串行通信 电子称实验. 实验箱简介. 实验箱的组成原理

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微机原理与接口技术 实验讲稿（ PPT）

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  1. 微机原理与接口技术实验讲稿（PPT） 电子科技大学自动化工程学院 （习友宝 副教授） 2005年6月

  2. 实验项目 • 实验箱简介 • 基于 EPP接口的LED显示 • 8255并行接口原理及编程 • 8253计数器原理及分频实验 • 8253计数器在测频中的应用 • 双积分式A/D 转换器7109 的原理及编程 • 逐次比较式A/D转换器0809的原理及编程 • D/A转换器0832的原理实验 • DAC0832在程控信号源中的应用 • LED点阵显示 • 基本并行输入/输出口在键盘接口中的应用 • 8250串行通信 • 电子称实验

  3. 实验箱简介 • 实验箱的组成原理 ▼实验主板的原理 实验主板是由并行I/O、定时器/计数器、 A/D转换器、D/A转换器及LED显示器等接口 部件构成，采用了总线结构，各功能部件 均通过内部总线进行连接，如下图所示。

  4. 实验主板的内总线结构

  5. ▼实验主板的布局

  6. EPP接口原理 ▼EPP信号特性，其引脚定义如下图

  7. ▼ EPP端口寄存器 端口地址如表下图所示。表中BASE为并 口基地址，

  8. 状态寄存器和控制寄存器各位具体定义如下图所示。状态寄存器和控制寄存器各位具体定义如下图所示。

  9. ▼ EPP接口初始化 在使用EPP之前应将并口置于正向传输模式（输出），即将控制寄存器的方向位（Bit5）置0。可编写EPP初始化函数epp_init()如下： void epp_init(void) { outportb(0x37a,0x04); }

  10. ▼ EPP时序 数据/地址写周期时序

  11. 数据/地址读周期时序

  12. ▼ EPP端口读写 计算机要同外设实验箱通信，就要通过EPP接口来读写数据，因此，首先应向EPP地址端口（BASE+3）写入欲访问的外设地址，然后从EPP数据端口(BASE+4)读写数据，每次读写1个字节

  13. EPP端口写函数epp_write_data() void epp_write_data(unsigned char paddr,unsigned char data) { outportb(0x37b,paddr); epp_check_clear(); outportb(0x37c,data); epp_check_clear(); }

  14. EPP端口读函数epp_read_data() void epp_read_data(unsigned char paddr,unsigned char *data) { outportb(0x37b, paddr); epp_check_clear(); *data = inportb(0x37c); epp_check_clear(); }

  15. EPP接口与本实验平台的连接 ,如下

  16. 扩展接口 扩展接口的原理及管脚定义如下图所示。

  17. 键盘、点阵实验扩展板 ，原理框图如下：

  18. 串口实验扩展板 ，原理框图如下：

  19. 端口地址 为了方便同学们的在实验中更快，更方便的找到实验板上各个芯片的端口地址，在实验指导书上详细列出了各个端口的地址及其简要的功能描叙。

  20. 头文件 在本实验指导书的附录里，列举了部分实验的参考源程序，以便同学们在学习的过程中参考。为了使程序更简化、直观，将常用的地址端口和函数定义成头文件的形式，其头文件有： ① paddr.h 对实验板内地址进行了宏定义。 ② eppinit.h EPP接口初始化。 ③ epprw.h EPP端口的读/写。 ④ displed.h LED数字显示函数。

  21. 实验一 EPP接口驱动LED显示 • 实验目的 1．熟悉EPP接口的输入/输出及读/写操作。 2．掌握七段LED显示驱动原理及接口方法。 3．熟悉C语言。

  22. 实验任务 1．分析实验主板电路，指出输入/输出口地址。 2．编写LED显示程序，使实验主板上的四个LED显示任意四位数字和任意一位的小数点，并通过调试。

  23. 实验原理 ▼ LED显示器原理 7段LED显示器的结构和8位字节数的对应关系如下图：

  24. ▼ LED显示实验电路 实验箱主板上带有的四位LED显示器采用 四片CD4511（BCD－七段锁存译码器）来驱 动 。其原理图如下：

  25. ▼ 4位LED显示的端口操作为：

  26. 本实验共用到的端口地址及其功能介绍 00H（2Y0）：输出口，用作后两位显示译码驱动器4511 的锁存使能信号。 01H（2Y1）：输出口, 用作前两位显示译码驱动器4511 的锁存使能信号。 03H（2Y3）：输出口, 用作4位小数点锁存器74LS273的 控制CLK信号。

  27. 编程与调试 ▼ 程序说明 该程序设计功能为： ① 先从最高位开始依次显示1，2，3，4，显示时只有一位显示，其它位熄灭。 ② 从高到低轮流点亮小数点。 ③依次显示0000，1111，2222，3333，......一直到9999。

  28. ▼ 编程思路

  29. ▼ 编程步骤 ① 调用自定义头文件 #include "paddr.h" #include "epprw.h" #include "displed.h" #include "eppinit.h " ② EPP端口初始化 epp_init(); ③ LED的数字显示 在LED上显示某个数，只要在对应的字节上写入这个数即可，例如：要在 第二位LED上显示1，第一位LED上显示5，只要先向EPP地址端口写入这两位 的地址0x00（D_LED） ,再向EPP数据端口写入相应的数据。 epp_write_data(D_LED, 0x15); 如果想要熄灭某个LED，只要在相应的位上写入10到15的任意一个数。程序 中利用此方法循环点亮LED。

  30. 思考和练习题 • 若不对EPP接口进行初始化，会发生什么现象？为什么？ • 编写循环点亮四位小数点的程序。 • 可以同时点亮四位的小数点吗？如果可以，应怎样设置其端口控制字？

  31. 实验二 8255并行接口原理及编程 • 实验目的 1.熟悉8255内部结构和外部引脚定义。 2.熟悉8255并行接口的原理和接口方法。 3.掌握8255的简单应用编程。

  32. 实验任务 1．编写出8255的初始化程序。 2．编写出循环控制发光二极管的显示程序， 并运行通过 3．编写出交通灯控制模拟程序。 4．理清8255的一些与实验板上其他芯片相连 接的I/O端口电路。 5．掌握对8255PC口的位操作。

  33. 实验原理 ▼8255工作原理 8255有8条数据引脚D0～D7，它们全部是双向、三态，用来与数据总线相连接； 另外，还有6条输入控制引脚，分别是： ① RESET: 复位输入信号，高电平有效。当RESET有效时，将梭鱼哦内部寄存器， 包括控制寄存器清零，而且把A、B、C三个都设为输入方式，对应的PA7～PA0、PB7～ PB0、PC7～PC0引脚均为高阻态。 ② CS：芯片选中信号，输入低电平有效。只有当它为低电平时,8255才被CPU选 中。 ③ A0和A1：芯片内部寄存器的选中信号。当有效时，8255被选中，再由A0、A1 的编码决定选中通道A、B、C，还是控制寄存器。 ④ RD：读信号。输入低电平有效。当它为低电平时，由CPU读出8255的数据或者 状态信息。 ⑤ WR：写信号。输入低电平有效当它为低电平时，由CPU将数据或命令写到8255。 CS、A0、A1、WR、五根引脚的电平与8255操作的关系，详见下表

  34. 8255通道选择和基本操作表

  35. ▼8255控制字 ① 8255方式选择控制字 方式0――基本输入/输出 方式1――选通输入/输出 方式2――双向数据传送

  36. ② 8255按位置位/复位的控制字 通道C的每一位都可以通过向控制寄存器写入置位/复位控制字， 而使它相应位置位（即输出为1）或复位（即输出为0）。通道C置位、 复位控制字的具体格式下图所示。

  37. ▼ 实验电路图

  38. ▼本实验用到的端口地址： 23H（1Y1）：输出口，8255的控制端口 20H（1Y1）：输出口，8255端口A的地址 21H（1Y1）：输入口，8255B端口B的地址 22H（1Y1）：输入/输出口，8255端口C的地址

  39. 编程与调试 （一）交通灯实验 1．程序说明 通过对8255的A口读/写命令，来循环点亮与A口相 连接的红、黄、绿三个发光二级管。在点亮的过程中， 同时在LED上显示时间，从60秒开始倒计时，60秒到6 秒红灯亮，5秒到1秒黄灯亮，然后再从从60秒开始倒 计时，60秒到6秒绿灯亮，5秒到1秒黄灯亮。依次循环。

  40. 2．编程思路

  41. 3．编程步骤 ① 调用自定义头文件（同上实验一）。 ② EPP端口初始化（同上实验一）。 ③初始化8255。 在本实验中设计为方式0、A口输出、B口输入，故向控制寄存器写 入的数据为0x82。在交通灯的实验中，我们就用到A口的输出。8255 的片选由1Y1来控制，其控制寄存器的地址为0x23（CW_8255）。 epp_write_data(CW_8255,0x82); ④ 向8255的A口写数据。 由指示灯的硬件电路可知，与其相连的端口输出为低电平，指示 灯亮；输出为高电平，指示灯灭。 在本实验中我们要依次点亮红色、黄色、绿色、黄色。 epp_write_data(PA_8255, 0xfe); /*点亮红色指示灯*/ delay(10000); /*延时*/ epp_write_data(PA_8255, 0xfd); /*点亮黄色指示灯*/ delay(10000); epp_write_data(PA_8255, 0xfb); /*点亮绿色指示灯*/ delay(10000); epp_write_data(PA_8255, 0xfd); /*点亮黄色指示灯*/

  42. ⑤ 点亮实验板上的LED。 在点亮指示灯的同时，要在LED上显示点亮时间，这个数字显示 程序可直接调用上面介绍过的LED数字显示程序。 epp_write_data(PA_8255, 0xfe); /*点亮红色指示灯*/ for( i=60;i>5;i-- ) /* 点亮时间55秒*/ { displed(i,0); /*调用LED数字显示函数*/ for( j=0;j<100;j++ ) delay(1000); if(kbhit()) exit(0); } 4．源程序清单 参考指导书附录I-2。

  43. （二）A、B并行口实验 1．程序说明 该程序为通过操作与8255的B口相连的开关键，来控制与8255的A 口相连的发光二极管的亮和灭。 2．编程思路

  44. 3．编程步骤 ① 调用自定义头文件（同上）。 ② EPP端口初始化（同上）。 ③ 初始化8255（同上）。 ④ 读取8255的B端口的数据 与8255的B端口相连接的是8个开关控制器，通过操作这些开关可以使与其相连的B端口呈现高电平“1”或者低电平“0”。 epp_read_data(PB_8255, &data); ⑤ 向A端口写数据 epp_write_data(PA_8255, data) 4．源程序清单 参考实验指导书附录I-3。

  45. 思考和练习 1．交通灯实验中如何同时点亮多个指示灯。 2. 能否从A口输出C口的获取量。 3．在不同的工作方式下，考虑I/O口的外设连接。

  46. 实验三 8253计数器原理及分频实验 • 实验目的 1.熟悉8253定时器/计数器的功能及接口方法。 2.熟悉8253的分频原理。 3.掌握8253的分频应用编程。

  47. 实验任务 1．分析本实验主板上8253的硬件电路原理。 2．熟悉8253的工作原理后，编写出8253的 初始化程序。 3．编写出8253分频程序，观察实验显现。

  48. 实验原理 ▼ 8253的引脚 8253有3个独立的16位减计器通道，每一个通道有三条引线： CLK、GATE和OUT。 ① CLK: 输入时钟， 8253规定，加在CLK引脚的输入时钟周期 不能小于380ns。 ② GATE：门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的一个外部 信号。当GATE引脚为低时，通常都是禁止计数器工作的；只有 GATE 为高时，才允许计数器工作。 ③ OUT：输出引脚。当计数到“0”时，OUT 引脚上必然有输出， 输出信号波形取决于工作方式。

  49. 8253内部端口的选择及每个通道的读/写操 作的选择如下表所示

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