QTH-8086B-16位微机原理说明书-2.doc

QTH-8086B 16位微机原理说明书 2

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2

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目 录
第一部分 综述 1
第一章 QTH—8086B 16位微机原理教学内容及参考 1
1。1 16位微机接口技术教学内容 1
1。2 16位微机接口技术教学参考 1
第二章 QTH—8086B 教学实验仪简要介绍 2
2.1 系统构成及特点 2
2。2 16位微机原理教学实验环境 3
2。3 16位微机实验系统硬件电路简介 3
2.4 软件的安装 5
2。5 实验仪的使用 5
第二部分 16位微机接口技术 6
第三章 基本接口技术实验 6
3.1 基本IO口扩展实验 6
3.2 8259A中断应用实验 8
3。3 可编程定时器/计数器8254实验 11
3.4 可编程并行接口8255实验 13
3。5 通用微型打印机实验 16
3.6 16C550通用串行通信实验 17
3.7 A/D转换实验 21
3.8 D/A转换实验 24
3.9 扩展存储器读写实验 26
3.10 ISD1420语音实验 27
3。11 键盘显示实验 32
3.12 16＊16 LED中文字幕移动实验 34
3。13 128＊64点阵式LCD实验 36
3.14 IC卡读写实验 38
3.15 直流电机实验 41
3.16 步进电机实验 42
3。17 电子音乐实验 43
3。18 串并转换实验 44
3。19 开关继电器实验 45
3.20 光磁控制风扇实验 46
附录A QTH8086B 集成操作软件使用说明……………………………………… 47
附录B 常用芯片引脚图………………………………………………………… 50
4
第一部分 综述
第一章 QTH-8086B 16位微机原理教学内容及参考
QTH 16位微机教学从两个方面来开展：一方面以微机原理为主，旨在让学生掌握16位微处理器在各种工作模式下的工作原理；另一方面以微机接口技术应用为主，旨在让学生掌握各种基本的微机应用技术.
1。1 16位微机接口技术教学内容
微机接口技术是把由处理器、存储器等组成的基本系统与外部设备连接起来，从而实现计算机与外部设备通信的一门技术.学习微机接口技术对微机在工业控制、数据采集和系统控制等领域的应用具有非常重要的作用。
微机接口技术教学围绕PC机内部构成原理及常用接口芯片的使用来开展.学习内容包括对PC机资源的基本操作和常用接口芯片的编程操作，如8253/8254定时/计数控制器，8259中断控制器，DMA直接存储器访问控制器，8250/16550串行接口芯片,8255并行接口芯片，键盘、鼠标接口芯片、AD/DA模数/数模转换、液晶显示板、点阵LED等等都是学习的对象。
1。2 16位微机接口技术教学参考
16位微机接口技术的教学内容适合非电类专业以微机应用普及课、电类专业以专业基础课的形式来开展。
第二章 QTH—8086B 教学实验仪简要介绍
QTH-8086B实验系统是为满足各大专院校进行“16位微机原理与接口技术”课程的开放式实验教学而精心设计的，其功能强大，为16位微机原理和16位微机接口技术分别提供了实验平台。
2。1 系统构成及特点
2。1。1 系统构成
16位微机原理部分的实验平台由一组支持在80386及其以上PC微机上的编程、调试软件构成。用户可以通过该平台进行16位微机实验程序编制、运行及调试。16位微机接口应用部分的平台用于支持基本接口应用学习，用户可以基于该接口学习常用接口芯片的编程及应用，用户可以参考这些实例快速掌握接口应用的实现方法。QTH—8086B提供下列实验内容：
表2-1 QTH—8086B 实验系统硬件内容
基 本 单 元
实 验 内 容
主控模块
MCU8088/8086H
1、 系统电源输出接口
2、 提供16位地址总线，8位数据总线接口
3、 各种16位机的控制信号
常用I/O实验模块
1、74LS244与74LS273基本输入/输出实验
2、8259中断实验
3、8254定时器与计数器和分频器实验
4、8255通用I/O接口实验、打印机实验
5、16C550通用串行口接口实验，RS232实验，与PC机通讯实验
AD/DA，16位 DRAM，语音综合实验模块
1、 ADC0809 8位AD实验
2、 DAC0832 8位DA实验
3、 ISD1420语音实验
4、 RAM实验
键盘LED显示模块
1、4*4键盘与4位LED八段显示实验
2、16＊16 LED中文字幕移动实验
LCD与IC卡实验模块
1、128*64点阵式LCD显示实验
2、IC卡实验
电机、光磁控、音频实验模块
1、直流电机实验
2、步进电机实验
3、光磁控制风扇实验
4、串并转换实验
5、音频实验
6、继电器实验
通用实验模块
两组40个引脚的锁紧插座，每个引脚都以插孔形式引出,用户可随意扩展电路
控制与信号源模块
1、 配有带驱动的16个LED显示器
2、 8路手动电平控制，2路手动单脉冲输出
3、 2路振荡方波信号源：1HZ,32HZ，1024HZ,32.768KHZ，262。14KHZ,1.5MHZ，6MHZ，24MHZ八组选择
4、 1路分频器:CLOCK/2，CLOCK/4，CLOCK/8，CLOCK/16 4组选择
系统电源
+5V/3A、±12V/0。5A
2。1。2 系统功能及特点
1．先进的16位微机原理实验教学平台
系统提供了80386、奔腾及其以上微机上的调试操作软件，允许用户调试并运行实验程序，为用户提供了一个窥探80x86微处理器运行机制的窗口，使用户可以迅速了解16位微机的工作机制和过程，并掌握其编程方法，为学习16位微机接口技术和应用打下基础.
2．完善的基本微机接口技术实验教学平台
在接口实验单元中，系统提供了各种常用外围接口及其控制应用部件，从而全面支持“微机接口技术”及“微机控制应用”的各项实验内容.
3．对实验设计具有良好的开放性,增强学生综合设计能力
实验系统所具有的硬软件结构对用户的实验设计具有良好的开放特性,系统总线及各种外围接口器件都可由用户来操作连接,从而极大地提高了学生的实际和操作能力，避免了单纯验证式实验方式的弊病。
4．采用模块式组合方式，用户可以根据需要选择组件
硬件实验采用模块组合方式,用户可以根据自己的需要任意选择组件，极大地提高了实验的灵活性和实用性。连线采用排线与单线插孔相结合的连接方式,极大地提高了实验效率和直观必，使学生可把注意力集中在硬软件设计和调试过程中。
5．高性能稳压开关电源
系统采用了具有抗短路、过流的高性能稳压开关电源，从而可以避免学生实验过程中因接线失误而导致的芯片或整机损坏情况。
2。2 16位微机原理教学实验环境
QTH—8086B集成调试软件,为用户提供了完整的16位微机原理实验调试平台.该软件具有下列一些特征：
l 全新的WINDOWS界面版本，支持WIN98/ME/2000/XP/NT操作系统
l 可在线修改、编辑、编译、连接
l 十分强大的智能书签功能
l 符合编程语言语法的彩色文本显示，用户可根据个人爱好修改特定和着色功能
l 先进的错误定位，可直接进入错误位置,无需查找错误信息.
2.3 16位微机实验系统硬件电路简介
1、 电位器输出0～5V电压
2、 配有带驱动的16个LED发光管电路，用于观察简单的实验结果

图2—3-1 电位器输出电压 图2—3-2 16个发光管电路
3、 8路手动电平控制电路,给实验提供简单的高低电平
图2-3—3 8路手动电平控制电路
4、 2路手动单脉冲输出电路，给实验提供单脉冲信号
图2—3—4 2路手动单脉冲输出电路
5、 1路分频器电路,给实验提供不同频率的振荡信号，输入频率为CLOK,则输出频率为CLOK/2,CLOK/4，CLOK/8,CLOK/16 4组选择。
图2—3—5 分频电路

6、 2路振荡方波信号源:1HZ，32HZ，1024HZ，32.768KHZ，262。14KHZ，1。5MHZ，6MHZ，24MHZ八组选择, 给实验提供不同频率的振荡信号
图2-3—6 振荡电路
2.4 软件的安装
（1） 插入QTH—8086B安装盘,一直点“下一步”进行默认安装。
（2） 自动在C盘下生成QTH8086B文件夹，在该文件夹中含有各种实验的源程序。
（3） 在桌面上生成QTH-8086B软件图标。
2.5 实验仪的使用
（1） 用实验仪所配的串口线把微机串口和实验仪的主控模块MCU8088/8086H的串口连起来。
（2） 按照实验指导书连好所做实验的连线。
（3） 连好电源线，并打开电源。
（4） 双击桌面上的QTH-8086B软件图标，启动调试软件。
（5） 打开所做实验的源程序，进行编译连接、调试、运行.

第二部分 16位微机接口技术
第三章 基本接口技术实验
本章提供的实验以达到掌握微型计算机基本接口技术的目的。操作本章的实验，要求用户已经学习了PC微机的基本原理和基本结构,并能够熟练的使用汇编语言编写实验程序.另外，本章共提供了各类实验，用户可以根据专业需要及学时情况选做其中的若干个。

3。1 基本IO口扩展实验
3.1.1 实验目的
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。
3。1.2 实验设备
(1) PC机一台
(2) QTH-8086B 16位微机教学实验仪一套
3.1.3 实验说明
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。
3.1。4 实验原理图
图3-1-1 74LS244与74LS273扩展I/O口原理图

3.1.5 实验内容
本实验利用74LS244作为输入口，读取开关状态，并将此状态通过74LS273驱动发光二极管显示出来.
3。1。6 实验步骤

图3—1—2 扩展I/O口连线图

(1) 实验连线：
Ø 244的CS——MCU主模块的地址A15,Y7—Y0——开关K01—K08.
Ø 273的CS-—MCU主模块的地址A14，Q7—Q0-—发光二极管L1—L8。
Ø 该模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD。
Ø 该模块的数据（AD0～AD7）连到MCU主模块的数据(AD0~AD7)。
(2) 运行程序：IO.ASM
(3) 拨动开关，观察发光二极管的变化。
50

3。2 8259A中断应用实验
3。2。1 实验目的
1．掌握8259A中断控制器的工作原理；
2．掌握8259A可编程中断控制器的应用编程.
3.2。2 实验设备
(1) PC微机一台.
(2) QTH-8086B实验装置一套.
3.2。3 实验内容
本实验用脉冲作为中断源，编写一实验程序，完成按键中断的响应，每产生一次按键中断，数码管高位显示中断号,低位显示中断次数，拨动开关KN09观察数码管的变化。
3.2。4 实验说明
中断控制是微机系统的主要管理方式之一，也是处理器与外设之间通信的最有效方法之一.它可以减少系统为反复查询外部设备状态而消耗的时间,提高了系统的整体运行效率。在现代16位微机系统中，系统的中断有两类：软件中断和硬件中断。硬件中断可以实现微机系统对外设的管理，由8259中断控制器来完成。
1、8259控制器的介绍
中断控制器8259A是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中,因此无需附加任何电路,只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。同时,在不需增加其它电路的情况下,通过多片8259A的级连，能构成多达64级的矢量中断系统。它的管理功能包括：①记录各级中断源请求,②判别优先级,确定是否响应和响应哪一级中断，③响应中断时，向CPU传送中断类型号。8259A的内部结构和引脚如图3—2-1所示.
8259A的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令.8259A的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1—ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。ICW1—ICW4各命令字格式如图3—2—2所示，OCW1—OCW3各命令字格式如图3—2-3所示，其中OCW1用于设置中断屏蔽操作字,OCW2用语设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3用语设置和撤消特殊屏蔽方式，设置中断查询方式以及设置对8259内部寄存器的读出命令。 图3-2—1 8259 内部结构和引脚图

A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
1
LTIM
ADI
SNGL
IC4

8086/88不用

8086/88不用
特征位
0：边沿触发
1:电平触发
无效
0:单片使用
1：多片级联
0：不需要ICW4

图3-2—2 （a） ICW1格式

A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
中断类型高5位
8086/88不用
图3-2-2 （b) ICW2格式

A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
S7
S6
S5
S4
S3
S2
S1
S0
主片
A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
不可用
ID2
ID1
ID0
从片
图3-2-2 （c) ICW3格式

A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
0
0
0
SFNM
BUF
M/S
AEOI
UPM
图3—2-2 （d） ICW4格式

图3-2—3 OCW命令字格式
2、8259寄存器及命令的控制访问
在硬件系统中，8259仅占用两个外设接口地址，在片选有效的情况下，利用A0来寻址不同的寄存器和命令字。对寄存器和命令字的访问控制如表3—2-1所示。
表3—2—1 8259寄存器及命令的访问控制
A0
D4
D3
读信号
写信号
片 选
操 作
0

0
1
0
读出ISR,IRR的内容
1

0
1
0
读出IMR的内容
0
0
0
1
0
0
写入OCW2
0
0
1
1
0
0
写入OCW3
0
1
X
1
0
0
写入ICW1
1
X
X
1
0
0
写入OCW1,ICW2，ICW3，ICW4

3、PC微机系统中8259A的应用
在现代PC微机系统中,系统中包含了两片8259A中断控制器，经级连可以管理16级硬件中断，其中部分中断源已经被系统硬件占用，具体使用情况如表3—2—2示.两片8259A的端口地址为：主片在020H-03FH,实际使用020H和021H两个端口;从片在0A0H-0BFH范围,实际使用0A0H和0A1H两个端口.
表3-2—2 PC微机系统中的硬件中断
中 断 源
功 能
中断向量号
中 断 源
功 能
中断向量号
主8259A IRQ0
定时中断
08H
主8259A IRQ8
实时钟
70H
主8259A IRQ1
键盘中断
09H
主8259A IRQ9
保留
71H
主8259A IRQ2
接从8259A
0AH
主8259A IRQ10
保留
72H
主8259A IRQ3
COM2
0BH
主8259A IRQ11
保留
73H
主8259A IRQ4
COM1
0CH
主8259A IRQ12
保留
74H
主8259A IRQ5
硬盘/并口2中断
0DH
主8259A IRQ13
写处理中断
75H
主8259A IRQ6
软盘
0EH
主8259A IRQ14
硬盘控制器
76H
主8259A IRQ7
打印机
0FH
主8259A IRQ15
保留
77H

3。2。5 实验步骤
（1）实验连线：
Ø 8259模块选通线CS连到MCU主模块的地址A14。
Ø 8259模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD.
Ø 8259模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）分别连到MCU主模块的数据(AD0～AD7)、地址线（A0~A7）.
Ø 8259模块的INTA接MCU主模块的的INTA，INT接MCU主模块的INTR，IRx（指IR0~IR7中的任一个）接信号源模块的1H。
Ø 8255模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD。
Ø 8255模块的数据(AD0～AD7）、地址线（A0~A7）分别连到MCU主模块的数据（AD0~AD7）、地址线（A0～A7).
Ø 8255模块选通线CE连到MCU主模块的地址A15。
Ø 8255模块的PC0接串并转换电路的CLK，PC1接DIN。
（2） 运行程序：INTR。ASM。

3。3 可编程定时器/计数器8254实验
3。3.1 实验目的
了解计数器的硬件连接方法及时序关系，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.
3.3.2 实验设备
(1) PC机一台；
(2) QTH—8086B 16位微机教学实验仪一套。
3.3.3 实验说明
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—硬件触发.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。
3.3.4 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.
3.3.5 实验原理图
图3—3—1 可编程定时器/计数器8254原理图

3.3。6 实验步骤
（1）实验连线：
Ø 信号源模块短路32.0Hz，CLK连到8254模块的CLK0。
Ø 8254模块选通线CS连到MCU主模块的地址A14.
Ø 8254模块GATE0接电源+5V；OUT0接发光二极管L1。
Ø 该模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD.
Ø 该模块该模块的数据（AD0～AD7)、地址线（A0～A7）分别连到MCU主模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）。
(2） 运行程序：8254。ASM。
（3) 观察发光二极管,用示波器可看到输出的方波。

图3—3—2 8254定时器/计数器实验
3。4 可编程并行接口8255实验
3。4.1 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。
3.4.2 实验设备
(1) PC机一台；
(2) QTH—8086B 16位微机教学实验仪一套。
3.4.3 实验说明
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。
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：
图3—4—1 8255方式1的状态字

图3—4-2 8255 方式2的状态字
3、8255A的控制字：
1
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
特
征
位
A组方式
00=方式 01=方式1
1X=方式2
A口
0=输出
1=输入
C口高4位
0=输出
1=输入
B组方式
0=方式0
1=方式1
B口
0=输出
1=输入
C口低4位
0=输出
1=输入
图3—4—3 8255A方式控制字

0
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
特征位
不用
位选择
000=C口0位……111=C口7位
0=复位
1=置位
图3-4—4 C口按位置位/复位控制字
3.4.4 实验原理图

3.4。5 实验内容
(1) 流水灯实验：利用8255的A口循环点亮发光二极管。
(2) 交通灯实验：利用8255的A口模拟交通信号灯.
(3) I/O输入输出实验：利用8255的A口读取开关状态，8255的B口把状态送发光二极管显示。

图3-4—5 可编程并行接口8255电路
3。4。6 实验步骤
1、流水灯实验：
(1) 实验连线
Ø 该模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD。
Ø 该模块的数据(AD0~AD7）、地址线（A0～A7)分别连到MCU主模块的数据（AD0～AD7)、地址线（A0～A7）.
Ø 8255模块选通线CE连到MCU主模块的地址A15。
Ø 8255的PA0～PA7连到发光二极管的L0～L7。
(2) 运行程序:
(3) XunHuan.ASM，观察发光二极管。

2、交通灯实验：
(1) 实验连线：
图3-4—6 流水灯实验
Ø 该模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD.
Ø 该模块的数据（AD0～AD7）、地址线(A0~A7）分别连到MCU主模块的数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）。
Ø 8255模块选通线CE连到MCU主模块的地址A15。
Ø 8255的PA0-L7、PA1-L6、PA2-L5、PA3-L3、PA4-L2、PA5-L1。
(2) 运行程序：Trac。ASM，观察发光二极管。
3、I/O输入输出实验：
图3—4—7 交通灯实验
(1) 实验连线
Ø 该模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD。
Ø 该模块的数据(AD0～AD7）、地址线（A0～A7）分别连到MCU主模块的数据(AD0~AD7）、地址线（A0～A7）.
Ø 8255模块选通线CE连到MCU主模块的地址A15。
Ø 8255的PA0～PA7接开关K0～K7，8255的PB0～PB7接发光二极管L0～L7。
图3-4—8 I/O输入输出实验
(2) 运行程序：Kaiguan.ASM；拨动开关，观察发光二极管.
3.5 通用微型打印机实验
3.5。1 实验目的
了解微型打印机（以炜煌WH—1628T为例）与微机的联接方法，及编程技巧。
3。5。2 实验设备
(1) PC机一台；
(2) QTH-8086B 16位微机教学实验仪一套；
(3) 微型打印机一台。
3.5。3 实验说明
8255芯片工作在方式1时为选通输入/输出方式(具有握手信号的I/O方式）,C口的某些位为状态控制线，剩下的线为I/O线。PA、PB、PC口分为两组：A组包括PA口和PC口的高4位，PA口可由编程设定为输入或输出，PC口的高4位(PC4～PC7)则用来作为输入/输出的控制和同步信号。B组包括PB口和PC口的低4位，PB口可由编程设定为输入或输出,PC口的低3位（PC0～PC2）则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号。
表3—5 打印机引脚定义
引脚
信号
方向
说明
1
—STB
入
数据选通触发脉冲，上升沿时读入数据
2~9
DATA1～8
入
并行输入的数据
10
-ACK
出
回答脉冲，低电平打印机准备好接收下一数据
11
BUSY
出
高电平表示打印机正忙，不能接收数据
12
PE
—
接地
13
SEL
出
打印机内部经上拉电阻拉高电平，表示打印机在线
15
—ERR
出
打印机内部经上拉电阻拉高电平，表示无故障
14、16、17
+5V
入
直流+5V 1A电源输入端
18～25
GND
—
接地,逻辑“0”电平
3。5。4 实验原理图
有关实验原理图见右图，通用打印机接口电路.
3。5.5 实验内容
在打印机上打印“启东市微机应用研究所”几个字。
3。5.6 实验步骤
(1) 实验连线
Ø 8255模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD。数据（AD0～AD7）、地址线（A0～A7）分别连到MCU主模块的数据（AD0~AD7）、地址线（A0～A7)。
Ø 8255模块选通线CE连到MCU主模块的地址A15。
Ø 打印机接到打印接口上。
(2) 运行程序:Print。ASM.

3。6 16C550通用串行通信实验
3.6。1 实验目的
(1) 掌握16C550芯片的结构及工作方式各应用。
(2) 学习有关串行通讯的知识。
(3) 学习PC机串口的操作方法。
(4) 掌握使用16C550实验双机通讯的软件编制和硬件连接技术。
3。6。2 实验设备
(1) PC机一台；
(2) QTH-8086B 16位微机教学实验仪一套。
3.6.3 实验说明
16C550是一种连接任何类型虚拟串行接口的可编程通信接口，与Intel微处理器完全兼容的使用非常广泛的异步接收/发送器(UART）.它内置了16字节的FIFO缓冲器,最大通信速率可达115Kb/s，是现代基于微处理设备包括PC机和许多调制解调器的最普遍的通信接口.
16C550内部有11个寄存器，在芯片选择有效的前提下，由芯片的寄存器选择输入线A2、A1和A0来确定访问的寄存器，芯片中采用两条措施来解决端口地址少的问题。
1、 送保存寄存器和接收数据寄存器共用一个地址，以“写入"访问前者、“读出”访问后者加以区分。
2、 除数寄存器的高字节与中断允许寄存器使用相同的地址,高字节和接收数据寄存器、发送保持寄存器使用相同的地址，为了区分,借用线路控制寄存器的最高位DLAB位来区分。访问除数寄存器时，令DLAB位为“1”；访问接收数据寄存器、发送保持寄存器和中断允许寄存器时,则将DLAB位置“0”。如表3—6—1所示.
表3-6-1 16550 内部寄存器地址及其选择方法
DLAB
A2A1A0
被访问的寄存器
0
000
接收数据寄存器(读)，发送保持寄存器（写)
0
001
中断允许寄存器IER
1
000
波特率除数寄存器（低字节）
1
001
波特率除数寄存器（高字节）
X
010
中断识别寄存器IIR（只读）,FIFO控制器FCR（只写）
X
011
线路控制寄存器LCR
X
100
MODEM控制寄存器MCR
X
101
线路状态寄存器LSR
X
110
MODEM状态寄存器MSR
X
111
Scratch寄存器
寄存器控制字说明如下：
1、 线路控制寄存器（LCR），主要用于指定异步串行通信的数据格式。见表3-6—2。
2、 线路状态寄存器（LSR）,主要是向处理器提供有关数据传输状态。见表3-6—3。
3、 波特率除数寄存器，用该寄存器设置串行数据的传送波特率。
除数寄存器值=基准时钟频率÷（16×波特率）
16C550芯片输入的基准时钟频率为3。6864MHz，若波特率为9600b/s，则除数寄存器为0018H，DLH中应填00H,DLL中应填18H。
表3—6-2 LCR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DLAB
SB
SP
EPS
PEN
STB
WLS1
WLS0
除数寄存器访问允许
中止设定
附加奇偶标志位选择
奇偶校验选择
奇偶校验允许
停止位选择
字符长度选择

表3-6-3 LSR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0

TSRE
THRE
BI
FE
PE
OE
DR
FIFO中接收数据错误
发送移位寄存器空
发送保持寄存器空
中止识别指示
接收格式错
接收奇偶错
接收重叠错
接收缓冲区满

4、 中断允许寄存器（IER），16C550共有4级中断，按优先级从高到低依次为：接收中断出错、接收缓冲器满中断,发送保持寄存器空中断和MODE输入状态改变中断.这些中断的允许或屏蔽由IER来控制，见表3-6—4。
表3—6—4 IER格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
I0E
I3E
I1E
I2E

类型0中断
MODE状态改变
1=允许
0=屏蔽
类型3中断
接收出错
1=允许
0=屏蔽
类型1中断
发送保持器空
1=允许
0=屏蔽
类型2中断
接收缓冲器满
1=允许
0=屏蔽

5、 中断标识寄存器（IIR）,当16C550处于中断处理方式，IIR指出有无待处理的中断发生及其类型,并且封锁比此类优先级低的所有类型中断,见表3—6—5。
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
FIFO指示标志
0
0
超时中断
中断类型标识
未决中断指示
00=无FIFO
01=允许FIFO，但不可用
11=允许FIFO

0=不超时
1=超时
11=接收出错
10=接收缓冲器满
01=发送保持器空
00=MODE状态改变
0=有
1=无
表3-6—5 IIR格式

6、 MODEM控制器(MCR）,MCR控制芯片的4个引脚的输出和芯片的环路检测。见表6—9—6.
表3—6-6 MCR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
环路检测
输出2
输出1
请求发送
数据终端就绪

0=正常收发
1=内部自循环
1=OUT2置0
1=OUT1置0
1=RTS置0
1=DTR置0

7、 MODEM状态寄存器（MSR），MSR反映UART与通讯设备(如MODEM)之间联络信号的当前状态以及这些信号的变化情况，见表3-6-7。
表3—6—7 MSR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
RLSD
RI
DSR
CTS
△RLSD
TERI
△DSR
△CTS
收到“接收线载波检测”
收到“振铃指示”
收到“数传机就绪”
收到“清除发送”
RLSD位发生改变
收到“振铃指示后沿”
DSR位发生变化
CTS位发生变化

说明：D7=1表示输入引脚RLSD=0，MODEM收到来自电话线的载波信号。
D6=1表示输入引脚RI=0，MODEM收到振铃信号。
D5=1表示输入引脚DSR=0，MODEM做好了发送准备，请16550准备接收.
D4=1表示输入引脚CTS=0，MODEM做好了接收准备，16C550可以发送数据。
D3，D1，D0位为“1”是说明在上次读取MSR之后，MSR的D7，D5，D4中相应的位发生了变化。
D2位为“1”是说明输入芯片的RI已由逻辑“1”变成逻辑“0”。
8、 FIFO控制寄存器（FCR），16C550增加了一个FIFO缓冲器，用于缓冲正在发出或接收的数据，这是早期的UART器件所没有的，具体见表3—6—8.
表3—6—8 FCR格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
接收端中断触发器水平（MSB）
接收端中断触发器水平（LSB)
不用
保留
DMA方式
清除发送FIFO缓冲器
清除接收FIFO缓冲器
允许FIFO缓冲器工作
3。6。4 实验原理图
图3-6-1 16C550 通用串行口接口电路
3.6.5 实验内容
实验器与PC机串口通讯实验：用电缆线将PC机COM1与实验系统中的串口连接起来，分别对两个串口进行设置,实现数据通讯。PC机中集成的串口控制器完全与16C550兼容，其寄存器设置方式与前面所述的完全一致.PC机COM1的端口地址如下表所示。
表3-6-9 PC机COM1端口地址分配表：
端口地址
DLAB
相应寄存器
03F8
0
接收数据寄存器（读），发送数据寄存器（写）
03F8
1
波特率除数寄存器(低字节）
03F9
0
中断允许寄存器
03F9
1
波特率除数寄存器(高字节）
03FA
X
中断标识寄存器
03FB
X
线路控制寄存器（位7即为DLAB)
03FC
X
MODEM控制器
03FD
X
线路状态寄存器
03FE
X
MODEM状态寄存器

本实验由实验器发送一串字符，PC机串口COM1接收并在屏幕上显示。
3.6。6 实验步骤
与PC机通讯应用实验
(1) 实验连线：
Ø 16C550模块的WR、RD分别连到MCU主模块的WR、RD。
Ø 16C550模块的数据（AD0～AD7）、地址线（