西安交通大学接口技术实验报告

西安交通大学
微型计算机接口技术实验报告
班级:物联网
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学号：
实验一基本I/O扩展实验
一、实验目的
1、了解 TTL 芯片扩展简单 I/O 口的方法，掌握数据输入输出程序编制的方法；
2、对利用单片机进行 I/O 操作有一个初步体会。

二、实验内容
74LS244 是一种三态输出的8 总线缓冲驱动器，无锁存功能，当G 为低电平时，Ai 信号传送到Yi，当为高电平时，Yi 处于禁止高阻状态。

74LS273 是一种8D 触发器，当CLR 为高电平且CLK 端电平正跳变时，D0——D7 端数据被锁存到8D 触发器中。

实验原理图：
三、实验说明
利用74LS244 作为输入口，读取开关状态，并将此状态通过74LS273 再驱动发光二极管显示出来，连续运行程序，发光二极管显示开关状态。

四、实验流程图
五、实验连线
1、244的cs连接到CPU地址A15，Y7—Y0连接开关K1-K8;
2、273的CS连接到CPU地址A14，Q7-Q0连接到发光二极管L1-L8;
3、该模块的WR,RD连接CPU的WR,RD,数据线AD7-AD0，地址线A7-A0分别与CPU的数据线AD7-AD0，地址线A7-A0相连接。

六、程序源代码（略）
七、实验结果
通过开关K01 到K08 可以对应依次控制LED 灯的L1 到L8 ，即当将开关Ki 上拨时，对应的Li 被点亮，Ki 下拨时，对应的Li熄灭。

此外，如果将开关拨到AAH 时，将会产生LED 灯左移花样显示；如果开关拨到55H 时，将会产生LED 灯右移花样显示。

七、实验心得
通过本次实验，我了解了TTL 芯片扩展简单I/O 口的方法，同时也对数据输入输出程序编制的方法有一定的了解与掌握，对利用单片机进行I/O 操作有一个初步体会，实验使我对自己在课堂上学的理论知识更加理解，同时也锻炼了我的动手操作能力。

实验二可编程定时计数器8254实验
一、实验目的
1、了解可编程定时器/计数器8254 实验了解计数器的硬件连接方法及时序关系；
2、掌握8254 的各种模式的编程及其原理，用示波器观察各信号之间的时序关系。

二、实验原理
8254 是Intel 公司生产的可编程间隔定时器。

是8253 的改进型，比8253 具有更优良的性能。

8254 具有以下基本功能：
（1）有3 个独立的16 位计数器。

（2）每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数。

（3）每个计数器可编程工作于6 种不同工作方式。

（4）8254 每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253 为2MHz）。

（5）8254 有读回命令（8253 没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容。

（6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。

计数初值公式为：n=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi 是输入时钟脉冲的频率，fOUTi 是输出波形的频率。

8254是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。

8254 的工作方式如下述：
（1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。

（2）方式1：硬件可重触发单稳方式。

（3）方式2：频率发生器方式。

（4）方式3：方波发生器。

（5）方式4：软件触发选通方式。

（6）方式5：硬件触发选通方式。

8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。

这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。

三、实验内容
将32Hz 的晶振频率作为8254 的时钟输入，利用定时器8254 产生1Hz 的方波，发光二极管不停闪烁，用示波器可看到输出的方波。

8254 是一种可编程的定时器/计数器芯片，它具有 3 个独立的16 位计数器通道，每个计数器都可以按照二进制或二-十进制计数，每个计数器都有 6 种工作方式，计数频率可高达24MHz，芯片所有的输入输出都与TTL 兼容。

计数器都有 6 种工作方式：方式0—计数过程结束时中断；方式1—可编程的单拍脉冲；方式2—频率发生器；方式3—方波发生器；方式4—软件触发；方式5—硬触发。

6 种工作方式主要有5 点不同：一是启动计数器的触发方式和时刻不同；二是计数过程中门控信号GATE 对计数操作的影响不同；三是OUT 输出的波形不同；四是在计数过程中重新写入计数初值对计数过程的影响不同；五是计数过程结束，减法计数器是否恢复计数初值并自动重复计数过程的不同。

四、实验说明
下图是8254 的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU 的接口、内部控制电路和三个计数器组成。

8254 的工作方式如下述：
（1）方式0：计数到0 结束输出正跃变信号方式。

（2）方式1：硬件可重触发单稳方式。

（3）方式2：频率发生器方式。

（4）方式3：方波发生器。

（5）方式4：软件触发选通方式。

（6）方式5：硬件触发选通方式。

8254 的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。

这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。

8254控制字：
8254读出控制字格式
状态字格式
五、实验流程图
六、实验连线
1、信号源部分：短路32Hz，CLK1或2接8254的CLK0;
2、GATE0-+5V,OUT0-L1; 3.8254的CS连接到CPU地址A14，WR,RD连接CPU的WR,RD;
3、8254模块的数据线AD7-AD0，地址线A7-A0分别与CPU的数据线AD7-AD0，地址线A7-A0相连接。

七、程序源代码（略）
八、实验结果
有实验现象可得：二极管L1有规律地亮灭交替地闪烁。

当改变信号源模块的频率或者修改计数器的计数初值时，二极管L1 闪烁的频率也随之改变。

九、实验心得
通过本次实验，我对可编程定时器/计数器8254 的了解更加深刻，也对计数器的硬件连接方法及时序关系有了一定了解和掌握；同时也学到了一些有关8254 的各种模式的编程及其原理的知识，在实验中也能够利用用示波器观察各信号之间的时序关系，对我而言这是一次受益颇多的实验。

实验三可编程并行接口8255实验（交通灯）
一、实验目的
了解可编程并行接口芯片8255的内部结构、工作方式、初始化编程及应用。

二、实验内容
可编程并行接口8255实验交通灯实验：利用8255的A口模拟交通信号灯。

三、实验原理
1、8255A的内部结构
（1）数据总线缓冲器：这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A 与微机系统数据总线的接口。

输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。

（2）三个端口A，B和C：A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。

B端口包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。

C端口包含一个8位数据输出锁存器及缓冲器，一个8位数据输入缓冲器（输入没有锁存器）。

（3）A组和B组控制电路：这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。

方式控制字的高5位决定A组工作方式，低3位决定B组的工作方式。

对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。

A组控制电路控制A口和C口上半部，B 组控制电路控制B口和C口下半部。

（4）读写控制逻辑：用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。

3.1.28255A的工作方式方式0—基本输入输出方式；方式1—选通输入输出方式；方式2—双向选通输入输出方式。

2、8255A 的工作方式
方式0—基本输入输出方式；方式1—选通输入输出方式；方式2—双向选通输入输出方式。

3、8255A 的状态字
4、8255A 的控制字
四、实验原理图
六、实验步骤
(1) 实验连线：
该模块的WR、RD 分别连到ISA 总线接口模块的IOWR、IORD。

该模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）分别连到ISA 总线接口模块的数据（LD0～LD7）、地址线（LA0～LA7）。

8255 模块选通线CE 连到ISA 总线接口模块的0000H。

8255 的PA0-L7、PA1-L6、PA2-L5、PA3-L3、PA4-L2、PA5-L1。

（2）运行程序：
Tracffic.ASM，观察发光二极管。

七、程序源代码（略）
L1-L3和L5-L7分别构成两路交通灯，其中两路交通灯的绿灯L2和L6都具有频闪计时效果，一路的绿灯熄灭后，该路红灯亮，另一路的黄灯亮较短时间，绿灯亮。

九、实验心得
通过本次实验，我对可编程并行接口芯片8255的内部结构、工作方式、初始化编程及应用的了解更加深刻了，不仅仅限于我在课堂上学到的有关8255的理论知识，这次实验让我在实际操作中体会到了8255的结构、功能等，有利于我对理论知识的掌握，同时接加强了我将理论与实际相结合的能力。

实验四 A/D 转换实验
一、实验目的
1、熟悉PLX9054操作环境，掌握简单的程序运行方法；
2、掌握0809A/D 转换芯片的硬件电路和软件编程。

二、实验原理
ADC0809的主要性能：
(1)8位逐次逼近型A/D转换器，所有引脚的逻辑电平与TTL电平兼容。

(2)带有锁存功能的8路模拟量转换开关，可对8路0～5V模拟量进行分时切换。

(3)输出具有三态锁存功能。

(4)分辨率：8位，转换时间：100μs。

(5)不可调误差：±1LBS，功耗：15mW。

(6)工作电压：+5V，参考电压标准值+5V。

(7)片内无时钟，一般需外加640KHz以下且不低于100KHz的时钟信号。

ADC0809的内部结构：
ADC0809是CMOS的8位模/数转换器，采用逐次逼近原理进行A/D转换，芯片内有模拟多路转换开关和A/D转换两大部分，可对8路0～5V的输入模拟电压信号分时进行转换。

模拟多路开关由8路模拟开关和3位地址锁存译码器组成，可选通8路模拟输入中的任何一路，地址锁存信号ALE将3位地址信号ADDA、ADDB、ADDC进行锁存，然后由译码电路选通其中的一路，被选中的通道进行A/D转换。

A/D转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器（SAR）、256R 电阻网络、树状电子开关、控制与时序电路等。

另外ADC0809输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到CPU数据总线上。

ADC0809的多路转换：
在实时控制与实时检测系统中，被控制与被测量的电路往往是几路或几十路，对这些电路的参数进行模/数、数/模转换时，常采用公共的模数、数模转换电路。

因此，对各路进行转换是分时进行的。

此时，必须轮流切换各被测电路与模数、数模转换电路之间的通道，以达到分时切换的功能。

本实验利用实验板上的ADC0809做A/D转换实验，将模拟信号转换成数字信号并在屏幕上显示，调节电位器观察屏幕上显示的变化。

进行转换是分时进行的。

此时，必须轮流切换各被测电路与模数、数模转换电路之间的通道，以达到分时切换的功能。

ADC0809 转换时序：
首先输入地址选择信号，在ALE 信号作用下，地址信号被锁存，产生译码信号，选中
一路模拟量输入。

然后输入启动转换控制信号START（不小于100ns ），启动A/D 转换。

转换结束，数据送三态门锁存，同时发出EOC 信号，在允许输出信号控制下，再将转换结果输出到外部数据总线。

本实验利用实验板上的ADC0809 做A/D 转换实验，将模拟信号转换成数字信号并在屏幕上显示，调节电位器观察屏幕上显示的变化。

三、实验原理图
四、实验流程图
五、实验步骤
1、实验连线：
信号源模块短路262.14KHz，CLK0 连到AD0809 模块的时钟输入端ADCLK。

AD0809 模块的ADWR、ADRD 连到分别连到ISA 总线接口模块的IOWR、IORD。

AD0809 模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）分别连到ISA 总线接口模块的数据（LD0～LD7）、地址线（LA0～LA7）。

AD0809 模块选通线ADCS 连到ISA 总线接口模块的0020H。

AD0809 模块IN0 接到电位器的DCOUT。

2、运行程序：0809.ASM，调节电位器观察屏幕的变化。

六、程序源代码（略）
七、实验结果
完成连线成功运行调试程序后，发现当电位器旋钮旋转时，电脑中AD转换的数值也会发生相应的改变。

实验现象表明，调节电位器在0—5V之间变动，预期输出为0—FF，变动范围是193—255。

八、实验心得
通过本次实验，我对PLX9054操作环境有了一定地了解切能够较为熟悉，在实验过程中也学习并掌握了简单的程序运行方法；此外，我也学到了不少有关0809A/D 转换芯片的硬件电路和软件编程的实验知识，相信这些知识在以后的学习生活中定能对我有不小的帮助。

当然在以后的学习生活中，我也一定会继续加强对自己实际动手能力的锻炼，多将理论与实际联系起来！。