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1、微机原理与应用实验指导书微机原理与应用实验指导书刘显荣 编重庆科技学院电子信息工程学院第一章 TD-PIT+实验系统概述1.1 TD-IT+实验系统简介实验系统通过PCI总线扩展的形式将32位高速总线连接到实验平台上，在实验平台上实现了面向80x86应用的32位系统总线。在提供的Tddebug集成调试环境下，可以进行80x86系列32位微机实模式和保护模式下汇编程序的编写、运行及调试。结合实验平台上丰富的实验单元，可完成多种接口实验。从而全面支持32位微机原理与接口技术的实验教学内容。系统同时还提供了大量基于Windows的驱动程序开发实验（VxD和WDM），用户可以参考这些实例快速掌握Win
2、dows下的驱动程序开发方法。 实验系统还提供了3种可选的扩展实验开发平台。 PCI总线应用开发平台：可以进行PCI扩展总线接口的逻辑电路设计，完成PCI总线扩展应用实验及PCI总线的扩展应用开发。从而实现了集教学实验与应用开发为一体的多种功能。 USB总线应用开发平台：可以学习USB总线设备的应用开发和8051单片机的接口实验与应用开发。 TD-51实验开发平台：结合实验系统中的接口实验单元，可以进行基于增强型51单片机的实验教学及应用开发。 TD-PIT+实验系统主要构成如图1-1所示。 图1-1 TD-PIT+实验系统主要构成 1.2 TD-PIT+实验系统的硬件安装TD-PIT+的硬件
3、安装主要是完成PCI总线扩展卡在PC机内的安装以及实验平台和PCI卡的连接。安装过程如下： （1）进行总线电缆和PCI总线扩展卡的连接。将40线和50线扁平电缆的一端穿过PCI卡侧板的方孔，插入卡上相应的插座中，如图1-2所示。 图1-2 连接PCI卡端总线电缆（2）关闭计算机电源，打开计算机机箱。找到一个未用的PCI插槽，将其对应的机箱侧挡板去掉。如图1-3所示。 图1-3 打开机箱准备安装PCI卡（3）将 PCI 总线扩展卡插入PCI插槽中，用螺丝将侧档板上紧。注意要将扁平电缆从机箱背后穿出。如图1-4所示。图1-4 插入PCI总线扩展卡（4）连接实验平台的电源，实验平台的电源插座在实验平
4、台的后部。（5）进行总线电缆和实验平台的连接，将 2 条扁平电缆的另一端从实验平台后部的侧缝穿入，如图1-5所示。图1-5 扁平电缆穿入实验平台（6）将扁平电缆插头插到系统总线单元的两个 IDC 插座中。注意让扁平电缆保持一定的松度，不要绷的太紧。如图1-6所示。图1-6 将扁平电缆插入插座1.4 TD-PIT+实验系统软件安装系统为微机原理与接口技术实验提供了一个集成操作软件Tddebug。它是专门用于编写及调试 32 位微机实模式、保护模式汇编程序的集成操作软件，包括编辑、编译、连接、调试、运行等功能。微机原理与接口技术实验均在该集成环境下完成。实验运行环境：操作系统：实 DOS 操作系统
5、CPU：80x86 及兼容 CPU内存：16MB 以上显卡：标准 VGA硬盘：15MB 以上该集成操作软件要求微机系统具有实 DOS 操作系统方可运行，其原因出于以下两点：(1)集成操作软件要将微处理器从实地址模式下切换到保护模式，完全操作、调试 CPU 的运行。若微机系统已启动在如 Windows 之类的保护模式系统下，则无法运行。(2)在 Windows 下系统对 I/O、存储器或中断采取保护，汇编程序无法直接操作硬件。在实地址模式下则不受限制，可以更好的反映硬件操作和指令的运行。(可以安装一个 DOS 操作系统或安装 Win98，Win98 带实 DOS 系统)Tddebug 集成操作软
6、件及实验程序安装如下：(1)将光盘中 Pit-asm.exe 自解压文件拷贝到硬盘任一根目录下。(2)执行该自解压文件。实验软件及参考实验程序就拷贝到 x:TangduPit-asm 目录下。1.5 TD-PIT+实验系统的硬件环境1.5.1 概述TD-PIT+实验系统硬件主要由 PCI 总线扩展卡和 TD-PIT+实验平台构成。PCI 总线扩展卡包括 PCI 总线接口电路和系统配置电路以及扩展总线插座。主要实现 PCI 总线接口以及将 32 位总线的引出。其结构如图 1-7 所示。图1-7 PCI总线扩展卡结构图TD-PIT+实验平台上的电路结构主要分两部分：系统总线单元电路和实验单元电路。
7、是微机接口实验的主要操作平台。实验平台结构如图 1-8 所示。图1-8 TD-PIT+实验平台结构图1.5.2 系统总线单元电路系统总线单元实现了 80x86 微机系统主要的系统总线信号，符合80x86总线时序标准。满足 80x86 时序标准的接口电路均可以直接连接到该总线上。总线信号说明如表1-1所示。表1-1 系统总线信号说明信号名称 含义 XD31:0 32位数据总线 XA23:2 22位地址总线 XMER、XMEW、XIOR、XIOW 存储器读写信号、I/O读写信号 IOY0 、IOY1、 IOY2、 IOY3 I/O空间片选信号 MY0、MY1、MY2、MY3 存储器空间片选信号 B
8、E0、BE1、BE2、BE3 32位数据字节使能信号 HOLD、HLDA 总线保持请求和总线保持响应信号 IOM/ 存储器/输入输出总线周期定义信号 INTR 中断请求信号(上升沿有效) CLK 系统时钟 CLK = 1.041667MHz PCLK 扩展时钟 PCLK = 1.8432MHz RST、RST# 系统复位信号 实验系统向PC机申请了接口实验所需的配置资源。其中包括16MB的存储地址空间、256字节的I/O地址空间和一个中断请求线。中断请求线是映射到PC机内15个中断线中的一个。系统总线单元将地址空间进行了译码，各提供 4个片选信号，片选信号同偏移地址空间对应关系如表1-2所示。
9、用PC机分配的I/O或存储器空间始地址加上这个偏移地址，就是实验系统中端口占用的实际地址。PC机分配的起始地址由实验系统附带的配置资源检查程序 CHECK.EXE获得。表1-2 片选信号对应偏移地址范围片选信号 偏移地址范围 片选信号 偏移地址范围 IOY0 003FH MY0 0000003FFFFFH IOY1 407FH MY1 4000007FFFFFH IOY2 80BFH MY2 800000BFFFFFH IOY3 C0-FFH MY3 C00000FFFFFFH 1.5.3 实验平台单元电路 （1）地址译码单元 该单元提供一片开放的译码器74LS138，用于学习地址译码方法，其
10、线路连接如图1-9所示。 图1-9 地址译码单元（2）基本输入输出单元 该单元包括2组8位的数据输入输出端口，用于学习基本I/O端口设计及编程。其中A组线路连接如图1-10所示，B组与A组连接形式相同。 图1-10 基本输入输出单元 （3）SRAM单元 该单元提供32位存储器及其连接电路，并针对32位系统总线提供了存储器译码电路，可以任意完成8位、16位及32位不同字节宽度的存储器操作。其线路连接如图1-11所示。 图1-11 SRAM单元 （4）FLASH ROM单元 该单元提供一片开放的FLASH存储器，用于学习FLASH存储器的编程操作方法。其线路连接如图1-12所示。 图1-12 FL
11、ASH ROM单元（5）8259单元 该单元提供中断控制器8259的连接电路，用于学习中断控制器的操作方法。其线路连接如图1-13所示。 图1-13 8259单元 （6）8237单元 该单元提供DMA控制器8237的连接电路，用于学习DMA传送应用编程方法。其线路连接如图1-14所示。 图 1-14 8237单元（7）8255单元 该单元提供一片开放的并口控制器8255，用于学习并行接口8255的编程方法。其线路连接如图1-15所示。 图1-15 8255单元（8）16550单元 该单元提供串行控制器16550的连接电路，并提供一个RS-232C接口，用于学习串行通讯编程方法。其线路连接如图1
12、-16所示。 图1-16 16550单元（9）8254单元 该单元提供一片开放的定时/计数器8254，用于学习定时/计数器的应用编程方法。其线路连接如图1-17所示。 （10）A/D转换单元 该单元提供模/数转换器ADC0809的连接电路，用于学习A/D转换原理及编程操作方法。其线路连接如图1-18所示。 图1-17 8254单元图1-18 AD转换单元（11）D/A转换单元 该单元提供数/模转换器DAC0832的连接电路，用于学习D/A转换原理及编程操作方法。其线路连接如图1-19所示。 图1-19 DA转换单元（12）电子发声单元 该单元提供一个微型扬声器，控制和驱动电路已经连接好。在控制
13、输入端输入一定频率的波形信号即可发声。其线路连接电路如图1-20所示。图1-20 电子发声单元（13）键盘及数码管显示单元 该单元提供44的小键盘阵列及4位七段数码管，电路连接为扫描电路形式。其线路连接如图1-21所示。 图1-21 键盘及数码管显示单元 （14）点阵LED显示单元 该单元提供一个88的点阵LED显示模块，点阵LED的行列控制已经连接好。行控制为R1R8，列控制为L1L8。其线路连接如图1-22所示。 图1-22 点阵LED显示单元 （15）LCD接口 该单元提供了连接12864的图形LCD显示模块的接口电路，用于学习液晶显示模块的使用方法。将扩展的LCD模块引线同单元中JLCD0排针相连，LCD的控制信号和数据信号就由另外两组排针引出。电位器用于调节LCD的输入电压。连接好的线路如图1-23所示。 图1-23 LCD接口（16）驱动电路和直流电机单元 这两个单元由ULN2803驱动芯片、一台DC12V直流电机及霍尔测速电路构成，N为一组反相驱动信号输入端。其线路连接如图1-24所示。 图1-24 驱动电路和直流电机单元 （17） 温度控制单元 该单元由7805
