东华大学51单片机课程设计指导书硬件实验部分Word文件下载.docx
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详细信息如表1-2所示。
表1—2：
CPLD地址分配表
地址范围输出孔/映射器件性质（系统/用户）
0000H---2FFFH监控程序存储器系统*
3000H---3FFFH数据存储器系统*
4000H---BFFFH用户程序存储器系统*
C000H---CF9FHLCS0~LCS7用户
CFE0HPC机串行通讯芯片8250系统*
CFE8H显示、键盘芯片8279系统
CFA0H---CFA7HCS0系统
CFA8H---CFAFHCS1系统
CFB0H---CFB7HCS2系统
CFB8H---CFBFHCS3系统
CFC0H---CFC7HCS4系统
CFC8H---CFCFHCS5系统
注：
系统地址中，除带“*”用户既不可用，也不可改外，其他系统地址用户可用但不可改。
二、仿真芯片资源介绍：
本实验采用仿真芯片代替实际的8051芯片，仿真芯片具有以下特点：
1、支持KeilC环境下的汇编、C；
2、完全仿真P0、P1、P2口；
3、可以设置单步全速断点运行方式；
4、可以查阅变量RAM、xdata等数据；
5、仿真器占用了单片机的串行口和定时器2的资源以及部分程序空间。
6、从0地址开始仿真。
用汇编时，注意中断矢量单元为标准设置（如：
外部中断0为0003H，T0溢出中断为000BH）。
三、实验箱面板布局：
第二部分软件说明
本次实验采用KeilC软件作为源代码的编辑、编译、调试工具。
其基本操作方法如下。
1、打开KeilC环境。
2、新建工程或打开工程文件：
在主菜单上选“Project”项，在下拉列表中选择“NewProject”新建工程，浏览保存工程文件为扩展名为“.Uv2”的文件。
或在下拉列表中选择“Openproject”打开已有的工程文件。
3、环境设置：
新建工程文件后，在工具栏中选择如下图选项设置调试参数及运行环境
，或从主菜单“Project”项中选择“OptionsforTarget‘Target1’”，打开如下图设置窗口。
在“Device”项下选择要仿真的芯片类型，如：
Generic–>
8051。
在“Target”项下的晶振设置中修改为硬件电路所用晶振频率，如：
6MHz。
选择合适存储模式。
在“Output”项下如在CreatHEXFile选项前打勾，则在编译的同时生成可下载执行的HEX文件，用仿真芯片仿真时可以不进行此项设置。
在“Debug”项下选择“Use:
KeilMoniter-51Driver”使用硬件仿真。
点击“Settings”按钮，进入串口选择及波特率设置窗口（如下图所示）。
选择合适的波特率及串口号。
“SerialInterrupt”项不可选，把前面的勾打掉。
点OK保存设置。
在“OptionforTarget‘Target1’”窗口中，点确定，退出环境设置。
4、新建文件：
在主菜单的“File”下拉列表中选“New…”新建文件。
编辑文件并保存文件。
文件保存为扩展名为“.C”或“.ASM”的文件。
5、添加文件：
在左边的“ProjectWindow”窗口中，用右键选取“SourceGroup1”,在弹出的列表中选择“AddFilestoGroup‘SourceGroup1”,弹出浏览窗口。
浏览添加编辑好的C或ASM文件。
添加完毕点“Close”,关闭窗口。
这时发现添加的文件名已出现在“ProjectWindow”窗口中。
双击刚添加的C或ASM文件。
打开编辑文件窗口。
7、译链接：
在“BuildBar”
工具条中，选第二项编译当前文件，第三项为编译全部。
编译完成，在下方“Output”窗口中出现编译结果。
7、仿真调试：
点击调试按钮
，或从主菜单选取调试“Start/StopDebguSessionCTRL+F5”（快捷键CTRL+F5），程序下载到仿真芯片中。
窗口下方显示下载进度条。
100%下载完成后出现如下窗口。
8、程序仿真：
运用运行“DebugBar”调试工具条
，进行单步、进入、跳出、运行到光标、全速运行等。
全速运行后，程序不受控。
如需再次单步调试，需点击调试工具
停止按钮，停止调试。
停止后，硬件复位仿真芯片，再次运行第7步。
第三部分基础实验
实验1P1口实验一
一、实验目的：
1．学习P1口的使用方法。
2．学习延时子程序的编写和使用。
二、实验设备：
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容：
1．P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。
2．P1口做输入口，接八个按纽开关，以实验箱上74LS273做输出口，编写程序读取开关状态，在发光二极管上显示出来。
四、实验原理：
P1口为准双向口，P1口的每一位都能独立地定义为输入位或输出位。
作为输入位时，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入。
8031中所有口锁存器在复位时均置为“1”，如果后来在口锁存器写过“0”，在需要时应写入一个“1”，使它成为一个输入。
可以用第二个实验做一下实验。
先按要求编好程序并调试成功后，可将P1口锁存器中置“0”，此时将P1做输入口，会有什么结果。
再来看一下延时程序的实现。
现常用的有两种方法，一是用定时器中断来实现，一是用指令循环来实现。
本实验由于延时时间较短,故采用后一种方法。
本实验系统晶振为6.144MHZ，则一个机器周期为12÷
6.144us即1÷
0.512us。
现要写一个延时0.1s的程序，可大致写出如下：
MOVR7，#X
（1）
DEL1：
MOVR6，#200
（2）
DEL2：
DJNZR6，DEL2（3）
DJNZR7，DEL1（4）
上面MOV、DJNZ指令均需两个机器周期，所以每执行一条指令需要1÷
0.256us，现求出X值：
1÷
0.256+X（1÷
0.256+200×
0.256+1÷
0.256）=0.1×
10⁶
指令
（1）指令
（2）指令（3）指令（4）
所需时间所需时间所需时间所需时间
X=（0.1×
×
10⁶-1÷
0.256）/（1÷
0.256+200×
0.256+1÷
0.256）=127D=7FH
经计算得X=127。
代入上式可知实际延时时间约为0.100215s，已经很精确了。
五、实验原理图：
P1口输出实验
P1口输入实验
六、实验步骤：
执行程序1（T1_1.ASM）时：
P1.0～P1.7接发光二极管L1～L8。
执行程序2（T1_1.ASM）时：
P1.0～P1.7接平推开关K1～K8；
74LS273的O0～O7接发光二极管L1～L8；
74LS273的片选端CS273接CS0（由程序所选择的入口地址而定，与CSO～CS7相应的片选地址请查看第一部分系统资源，以后不赘述）。
七、程序框图：
循环点亮发光二极管
通过发光二极管将P1口的状态显示
八、参考程序：
1、循环点亮发光二极管（T1_1.ASM）
NAMET1_1;
P1口输实验
CSEGAT0000H
LJMPSTART
CSEGAT4100H
START:
MOVA,#0FEH
LOOP:
RLA;
左移一位，点亮下一个发光二极管
MOVP1,A
LCALLDELAY;
延时0.1秒
JMPLOOP
;
DELAY:
MOVR1,#127;
延时0.1秒
DEL1:
MOVR2,#200
DEL2:
DJNZR2,DEL2
DJNZR1,DEL1
RET
END
2、通过发光二极管将P1口的状态显示（T1_2.ASM）
NAMET1_2;
P1口输入实验
OUT_PORTEQU0CFA0H
MOVP1,#0FFH;
复位P1口为输入状态
MOVA,P1;
读P1口的状态值入累加器A
MOVDPTR,#OUT_PORT;
将输出口地址赋给地址指针DPTR
MOVX@DPTR,A;
将累加器A的值赋给DPTR指向的地址
JMPSTART;
继续循环监测端口P1的状态
END
思考题：
将P1口读入的开关状态用LED闪烁显示，闪烁的方式为每间隔一秒显示一次。
实验2P1口实验二
1．学习P1口既做输入又做为输出的使用方法。
2．学习数据输入、输出程序的设计方法。
三、实验原理：
P1口的使用方法这里不讲了。
有兴趣者不妨将实验例程中的“SETBP1.0,SETBP1.1”中的“SETB”改为“CLR”看看会有什么结果。
另外，例程中给出了一种N路转移的常用设计方法，该方法利用了JMP@A+DPTR的计算功能，实现转移。
该方法的优点是设计简单，转移表短，但转移表大小加上各个程序长度必须小于256字节。
四、实验原理图：
P1口输入、输出实验
五、实验步骤：
平推开关的输出K1接P1.0；
K2接P1.1；
发光二极管的输入L1接P1.2；
L2接P1.3；
L5接P1.4；
L6接P1.5。
运行实验程序，K1做为左转弯开关，K2做为右转弯开关。
L5、L6做为右转弯灯，L1、L2做为左转弯灯。
结果显示：
1：
K1接高电平K2接低电平时，右转弯灯（L5、L6）灭，左转弯灯（L1、L2）以一定频率闪烁；
2：
K2接高电平K1接低电平时，左转弯灯（L1、L2）灭，右转弯灯（L5、L6）以一定频率闪烁；
3：
K1、K2同时接低电平时，发光二极管全灭；
4：
K1、K2同时接高电平时，发光二极管全亮。
六、参考程序：
T2.ASM
NAMET2;
P1口输入输出实验
SETBP1.0
SETBP1.1;
用于输入时先置位口内锁存器
MOVA,P1
ANLA,#03H;
从P1口读入开关状态,取低两位
MOVDPTR,#TAB;
转移表首地址送DPTR
MOVCA,@A+DPTR
JMP@A+DPTR
TAB:
DBPRG0-TAB
DBPRG1-TAB
DBPRG2-TAB
DBPRG3-TAB
PRG0:
向P1口输出#0FFH,发光二极管全灭
;
此时K1=0,K2=0
JMPSTART
PRG1:
MOVP1,#0F3H;
只点亮L5、L6，表示左转弯
ACALLDELAY;
此时K1=1,K2=0
MOVP1,#0FFH;
再熄灭0.5秒
延时0.5秒
PRG2:
MOVP1,#0CFH;
只点亮L7、L8，表示右转弯
此时K1=0,K2=1
ACALLDELAY
PRG3:
MOVP1,#00H;
发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1
JMPSTART
MOVR1,#5;
MOVR3,#126
DEL3:
DJNZR3,DEL3
修改程序，使K1，K2接高电平时，所有发光二极管闪烁。
实验3简单I/O口扩展实验一
——交通灯控制实验
1．学习在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法。
2．学习数据输出程序的设计方法。
3．学习模拟交通灯控制的实现方法。
扩展实验箱上的74LS273做为输出口，控制八个发光二极管亮灭，模拟交通灯管理。
要完成本实验，首先必须了解交通路灯的亮灭规律。
本实验需要用到实验箱上八个发光二极管中的六个，即红、黄、绿各两个。
不妨将L1（红）、L2（绿）、L3（黄）做为东西方向的指示灯，将L5（红）、L6（绿）、L7（黄）做为南北方向的指示灯。
而交通灯的亮灭规律为：
初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。
各发光二极管的阳极通过保护电阻接到+5V的电源上，阴极接到输入端上，因此使其点亮应使相应输入端为低电平。
五、实验原理图
74LS273的输出O0～O7接发光二极管L1～L8，74LS273的片选CS273接片选信号CSO.
运行实验程序，观察LED显示情况是否与实验内容相符。
T3.ASM
NAMET3;
I/O口扩展实验一
PORTEQU0CFA0H;
片选地址CS0
MOVA,#11H;
两个红灯亮，黄灯、绿灯灭
ACALLDISP;
调用273显示单元（以下雷同）
ACALLDE3S;
延时3秒
LLL:
MOVA,#12H;
东西路口绿灯亮;
南北路口红灯亮
ACALLDISP
ACALLDE10S;
延时10秒
MOVA,#10H;
东西路口绿灯灭;
MOVR2,#05H;
R2中的值为黄灯闪烁次数
TTT:
MOVA,#14H;
东西路口黄灯亮;
ACALLDE02S;
延时0.2秒
东西路口黄灯灭;
DJNZR2,TTT;
返回TTT，使东西路口黄灯闪烁五次
两个红灯亮，黄灯、绿灯灭
延时0.2秒
MOVA,#21H;
东西路口红灯亮;
南北路口绿灯亮
延时10秒
MOVA,#01H;
南北路口绿灯灭
黄灯闪烁五次
GGG:
MOVA,#41H;
南北路口黄灯亮
南北路口黄灯灭
DJNZR2,GGG;
返回GGG，使南北路口;
MOVA,#03H;
JMPLLL;
转LLL循环
DE10S:
MOVR5,#100;
JMPDE1
DE3S:
MOVR5,#30;
DE02S:
MOVR5,#02;
DE1:
MOVR6,#200
DE2:
MOVR7,#126
DE3:
DJNZR7,DE3
DJNZR6,DE2
DJNZR5,DE1
DISP:
MOVDPTR,#PORT;
273显示单元
CPLA
MOVX@DPTR,A
RET
修改程序，要求将红绿灯控制循环中，红绿灯转换时，黄灯闪烁5次后的“红灯亮，黄、绿灯全灭”状态，改为“红绿灯全灭，东西、南北方向黄灯闪烁10次”。
实验4简单I/O口扩展实验二
1．学习在单片机系统中扩展简单I/O口的方法。
2．学习数据输入，输出程序的编制方法。
MCS-51外部扩展空间很大，但数据总线口和控制信号线的负载能力是有限的。
若需要扩展的芯片较多，则MCS-51总线口的负载过重，74LS244是一个扩展输入口，同时也是一个单向驱动器，以减轻总线口的负担。
程序中加了一段延时程序，以减少总线口读写的频繁程度。
延时时间约为0.01秒，不会影响显示的稳定。
四、实验内容：
利用74LS244做为输入口，读取开关状态，并将此状态通过发光二极管显示出来。
简单I/O实验2
1．74LS244的IN0～IN7接开关的K1～K8，片选信号CS244接CS1。
2．74LS273的O0～O7接发光二极管的L1～L8，片选信号CS273接CS2。
3．编程、全速执行。
4．拨动开关K1～K8，观察发光二极管状态的变化。
T4.ASM
NAMET4;
I/O口扩展实验
INPORTEQU0CFA8H;
74LS244端口地址
OUTPORTEQU0CFB0H;
74LS273端口地址
MOVDPTR,#INPORT
MOVXA,@DPTR;
读开关状态
MOVDPTR,#OUTPORT
显示开关状态
MOVR7,#10H;
延时
DEL0:
MOVR6,#0FFH
DJNZR6,DEL1
DJNZR7,DEL0
实验5中断实验
———有急救车的交通灯控制实验
1．学习外部中断技术的基本使用方法。
2．学习中断处理程序的编程方法。
在实验三的内容的基础上增加允许急救车优先通过的要求。
当有急救车到达时，两个方向上的红灯亮，以便让急救车通过，假定急救车通过路口的时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前的状态。
本实验以单脉冲为中断申请，表示有急救车通过。
交通灯的燃灭规律见实验三。
本实验中断处理程序的应用，最主要的地方是如何保护进入中断前的状态，使得中断程序执行完毕后能回到交通灯中断前的状态。
要保护的地方，除了累加器ACC、标志寄存器PSW外，还要注意：
一是主程序中的延时程序和中断处理程序中的延时程序不能混用，本实验给出的程序中，主程序延时用的是R5、R6、R7，中断延时用的是R3、R4和新的R5。
第二，主程序中每执行一步经74LS273的端口输出数据的操作时，应先将所输出的数据保存到一个单元中。
因为进入中断程序后也要执行往74LS273端口输出数据的操作，中断返回时如果没有恢复中断前74LS273端口锁存器的数据，则显示往往出错，回不到中断前的状态。
还要注意一点，主程序中往端口输出数据操作要先保存再输出，例如有如下操作：
MOVA，#0F0H（0）
MOVX@R1，A
（1）
MOVSAVE，A
（2）
程序如果正好执行到
（1）时发生中断，则转入中断程序，假设中断程序返回主程序前需要执行一句MOVA，SAVE指令，由于主程序中没有执行
（2），故SAVE中的内容实际上是前一次放入的而不是（0）语句中给出的0F0H，显示出错，将
（1）、
（2）两句顺序颠倒一下则没有问题。
发生中断时两方向的红灯一起亮10秒，然后返回中断前的状态。
（同实验三）
74LS273的输出O0～O7接发光二极管L1～L8，74LS273的片选CS273\接片选信号CS2，此时74LS273的片选地址为CFB0H～CFB7H之间任选。
单脉冲输出端P-接CPU板上的INT0。
主程序框图中断程序框图
T5.ASM
NAMET5;
中断控制实验
端口地址
SAVEEQU55H;
save保存从端口cfa0输出的数据
CSEGAT0003H
LJMPINT
SETBIT0
SETBEX0
SETBEA
置首显示码
MOVSAVE,A;
保存
ACALLDISP;
显示输出
东西路口绿灯亮，南北路
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