单片机试验讲义改Word下载.docx
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RAM用来存放运算的中间结果和采集的数据等。
51系列单片机P0、P2口作为16位地址总线，可在片外分别扩展64K×
8位EPROM和64K×
8位RAM。
共计2×
64K存储器。
从逻辑的角度看，存储器地址空间可分为三类：
1片内外统一编址0000H~FFFFH的64K字节的ROM空间，采用16位地址。
2片外64K字节RAM地址空间。
地址也从0000H~FFFFH，采用16位地址。
3片内256字节RAM地址空间，采用8位地址。
这256字节被分成两个区域：
00H~7FH地址是真正的RAM区，CPU可以读、写各种数据。
而80H~FFH地址是专门用作特殊功能寄存器的区域，共安排了21个8位特殊功能寄存器SFR。
MCS-51系列单片机存储器结构如图1-2所示。
由图1-2可见，上述三个存储器地址空间有重叠区，为区别这三个不同的逻辑空间，MCS-51的指令系统设计了三种不同的数据传送类指令操作码加以区别：
（1）CPU访问片内外64K地址空间ROM用MOVC指令；
（2）CPU访问片外64K地址空间RAM用MOVX指令；
（3）CPU访问片内RAM的256个字节地址空间用MOV指令。
3．定时器/计数器
51系列弹片机有两个定时器/计数器，即定时器/计数器0和1。
它们既可以编程作为定时器，也可以编程作为计数器使用。
若计数计的是内部晶振的驱动时钟，它就是定时器；
若计数计的是输入引脚的脉冲信号，它就是计数器。
定时器和计数器都是加1计数的，定时器实际上也是以计数方式工作，只是它对固定频率的脉冲计数，由于脉冲周期固定，由计数值可以计算出时间。
用于控制和确定各定时器/计数器的功能与操作模式的寄存器有：
模式控制寄存器TMOD；
控制寄存器TCON。
4．中断
中断是指当计算机执行正常程序时，由于系统中出现某些需要紧急处理的情况或特殊请求时，计算机打断当前正在运行的程序，转而对这些紧急情况进行处理，处理完毕后，计算机返回原来被打断的运行程序继续执行。
终端控制方式使CPU在平时可以利用充分的时间去处理主要事件，而当外界有特殊情况需要处理时CPU也不会错过，以次提高工作效率。
在编制实时性要求较高的程序时，采用中断方式是非常必要的。
51系列单片机有5个中断源，可分为2个优先级，每个中断源的优先级都是可编程的。
51系列单片机的5个中断源是：
★外部中断请求0，由
输入；
★外部中断请求1，由
★片内定时器/计数器0溢出中断请求；
★片内定时器/计数器1溢出中断请求；
★片内串行口发送/接受中断请求。
控制中断的寄存器主要有：
中断允许寄存器IE；
中断优先级寄存器IP。
关于这两个寄存器的用法请同学们参考有关的书籍
1.3MCS-51系列单片机指令系统
MCS-51系列单片机指令系统共有111条指令，其中单字节指令49条，双字节指令45条，三字节指令17条。
从指令执行的时间看，单机器周期（12个震荡周期）指令64条，双机器周期（24个震荡周期）指令45条，只有乘、除2条指令的执行时间为4个机器周期（48个震荡周期）。
若晶振为12MHZ，则指令功能的执行时间分别为1μs，2μs，4μs。
MCS-51的硬件结构中有一个布尔处理机，指令系统中相应地设计了一个处理布尔变量的指令子集。
在这一指令子集中，有丰富的位操作指令，这些指令与位操作部件结合在一起，构成了一个比较完整的位处理器，即布尔处理机。
有了位处理器就可以把大量的硬件组合逻辑用软件来代替，方便地用于各种逻辑控制。
具体的指令助记符及含义请同学们参考有关的书籍。
1.4MCS-51系列单片机的引脚及功能
在MCS-51系列单片机中，各种型号芯片的引脚功能是互相兼容的，其封装形式一般是采用双列直插式的，也有采用方形的封装方式的。
图1-3是双列直插式芯片的引脚图。
这40条引脚按功能分可分成三大部分：
1．电源及时钟
VSS（20）—电源地线，工作时接地；
VCC（40）—电源，外接+5V；
XTAL1（19）和XTAL2（18）—外接晶体引脚。
在使用单片机内部振荡电路时，用来外接石英晶振和微调电容，在使用外部脉冲时，用来输入时钟脉冲。
2．控制或与其它电源复用引脚
RST/VPD（9）—此脚有两个功能：
第一功能是上电复位信号输入线。
当RST引脚上出现两个机器周期的高电平时将使单片机复位。
第二功能是备用电源输入端。
当主电源发生故障时，VPD将为RAM提供备用电源，保证RAM信息不丢。
（29）—外部程序存储器ROM的读选通信号。
在CPU访问外部程序存储器时，
=0的有效信号自动生成。
ALE/
（30）—此引脚有两个功能：
第一功能是外部地址低8位锁存有效信号输出端。
在CPU访问外部存储器时，ALE的输出用于锁存地址的低位字节。
即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为震荡频率的1/6。
因此，它可作为对外输出的脉冲，或用于定时的目的。
第二功能
是对8751片内EPROM编程时的编程脉冲输入端。
/VPP（31）—此引脚也是双功能脚。
第一功能是片外ROM选择信号输入端。
当
=0时，CPU从片外ROM读取指令；
=1时，CPU从片内ROM读取指令。
第二功能VPP是对片内有EPROM的8751来说，此引脚接21V的编程电源VPP。
3．I/O口线
P0口—8位三态双向口。
在单片机外扩存储器或I/O接口时，作为地址总线低8位A7~A0和数据总线D7~D0。
P0口能驱动8个TTL门电路，但在驱动MOS电路时若作为地址/数据总线使用可以直接驱动而不必外加上拉电阻。
对8031单片机来讲，P0口只能做地址/数据复用总线，而对于有内部ROM的单片机，P0口可作通用I/O端口，此时在驱动NMOS电路时要外接上拉电阻。
P1口—8位准双向并行I/O口。
P1口能驱动4个TTL门电路。
并且不需外加电阻就能驱动MOS电路。
P2口—8位准双向口。
作为地址总线高8位A15~A8，与P0一起形成16位地址总线。
驱动能力同P1、P2口也能做通用I/O端口使用。
P3口—8位准双向口。
P3口是一个多用途端口，除可作通用I/O端口外，它的每条引脚还有第二功能，这些功能见表1-1。
其驱动能力同P1。
P3口的第二功能表1-1
口线
第二功能标记
第二功能注释
P3.0
RXD
串行数据输入端
P3.1
TXD
串行数据输出端
P3.2
外部中断0请求输入端
P3.3
外部中断1请求输入端
P3.4
T0
定时器/计数器0的外部输入端
P3.5
T1
定时器/计数器1的外部输入端
P3.6
外部数据存储器写选通端
P3.7
外部数据存储器读选通端
第二章伟福仿真器简介
2.1功能简介
伟福仿真器是南京伟福实业有限公司推出的单片机开发装置，所谓单片机开发装置是指能够承担单片机开发（调试、测试、软件编写等）工作的仪器或系统。
伟福仿真器的主要功能如下：
1．主机+仿真头组合
通过更换不同的仿真头可对不同类型的单片机进行仿真。
2．双平台
仿真器支持DOS和WINDOWS版本。
其中WINDOWS版本功能强大，支持ASM、C、PLM语言混合编程；
有项目管理功能，为用户的资源共享、课题重组提供方便；
有丰富的窗口显示方式，多方位、动态地显示仿真的各种过程。
3．双工作模式
可工作于软件模拟仿真（不要仿真器也能模拟仿真）和硬件仿真两种状态下。
4．双CPU结构，100%不占用户资源。
全空间硬件断点，不受任何条件限制。
5．双集成环境
编辑、编译、下载、调试全集中在一个环境下，统一的界面，包含一个项目管理器、一个编辑器，为编译和调试提供了方便。
2.2操作步骤
如上所述，伟福仿真软件可对文件进行编辑、编译、仿真等，在编译中可提示编译中的错误；
有单步运行功能，可及时观察指令的执行情况；
在调试界面的窗口可看到地址数据、总线状态及I/O端口数据传送情况等。
可在无仿真器的情况下进行软件仿真，使用较为方便。
使用伟福仿真器的操作步骤如下：
1．在开始菜单的程序中或桌面上双击“WAVE”，出现如图2-1所示窗口：
2．单击“好”。
3．在菜单栏中单击“文件”并选择下拉菜单中的“新建文件”选项，或用快捷键
，如图2-2所示。
4．在右边空白处编写程序，编写完后，再在“文件”的下拉菜单中选择“保存文件”，此时要注意，在输入文件名时必须写入后缀asm、c或plm，分别对应汇编文件、C文件或PLM/51文件。
注意：
用C编写的文件，文件名不能用中文，也不能存在中文名的子目录中，且字长不能超过８个字符。
5．程序编写完并保存后，首先单击菜单栏中的“仿真器”，在下拉菜单中选择“仿真器设置”，出现如图2-3所示的窗口，单击“仿真器”选项，选择K51/T或K51/S（由仿真器的型号决定），然后单击“语言”选项，在“编译器选择”中，选择“伟福汇编器”，若使用C编写的文件，则要选择“Keilc（V4或更低），英特尔PL/M51，英特尔汇编器”，然后单击“好”。
6．单击“项目”，选择“编译”，或用快捷键
，编译后的程序如图2-4上面右边窗口所示。
同时观察信息窗口，若无错误，信息窗口显示如图2-4下面窗口所示信息，若有错误，按信息窗口中的信息提示改正错误，直至正确为止。
7．合上伟福仿真器电源，单击“仿真器”，在下拉菜单中选择“仿真器设置”，出现如图2-5所示窗口，单击“通信设置”，将“使用伟福软件模拟器”前面的“✓”去掉，再在端口选择中选择仿真器与计算机连接的串口号，单击“好”。
8．将仿真器与计算机连接好，外部电路连接好，在图2-6所示的窗口中单击“执行”，在下拉菜单中选择“全速执行”，或使用快捷键，便可在硬件电路中看到程序运行的结果。
以上是使用伟福仿真器进行软、硬件仿真的大致过程，伟福仿真器还有许多功能，在使用中也还有许多的快捷键，详情请同学们参阅伟福仿真器的说明书。
注：
伟福仿真器的说明书及应用可登陆其网站下载，网址为：
www.wave-
第三章单片机基本系统试验
实验一P1口作为输出口实验
一．实验目的
了解P1口作为输出方式使用时，CPU对P1口的操作方式。
二．实验设备
1．计算机一台；
2．AY-USB-51F开发板一套；
三．实验原理
P1口作为8位准双向口，每一位可独立定义为输入/输出。
CPU对P1的操作可以是字节操作，也可以是位操作。
实验中P1口接8个发光二极管，通过编写不同的程序控制8个发光二极管的不同状态，以了解CPU对P1口的操作指令。
四．实验内容与步骤
（一）编制8个发光二极管右移循环点亮程序并运行。
1．编写程序，编写完后在伟福仿真器软件模拟状态下，进行软件仿真（参考第二章仿真器操作步骤的5、6），软件仿真成功后，往下进行。
若仿真有问题。
按所提示的问题进行修改，直至成功。
2．将实验板连接好后，进行写器件操作，观察运行结果，若有问题再进行调试。
每次写新的程序前，要先擦除芯片。
3．参考程序
（1）汇编语言编写的右移循环点亮程序
ORG0000H
IOO：
MOVA,#01H；
选第一个发光管
L1：
MOVP1，A；
送P1口
ACALLDL；
调延时
RRA；
右移
AJMPL1
DL：
MOVR7，#00H
DL1：
MOVR6，#0FFH；
延时
DL6：
DJNZR6，DL6
DJNZR7，DL1
RET
（2）C语言编写的隔一个右移循环点亮程序（注意：
此程序中的P要大写）
#include<
reg51.h>
voiddelay（intms）//延时子程序。
｛inti，j；
for（i=0；
i<
=ms；
i++）
for（j=o；
j<
=120；
j++）
；
｝
voidmain（void）
｛while
（1）
｛P1=0xfe；
delay（300）；
//按位控制每个发光二极管，使其间隔一个循环点亮。
P1=0xfa；
P1=0xea；
delay（300）；
P1=0xaa；
P1=0xfd；
P1=0xf5；
P1=0xd5；
P1=0x55；
（二）编制8个发光二极管隔两个右移循环点亮程序并运行。
按图3-1接线。
按
（一）的相应步骤编写并运行程序。
（三）编制8个发光二极管同时亮延时灭的循环程序并运行。
实验二定时器/计数器实验
学习单片机的定时/计数功能，掌握怎样通过修改软件来改变定时器的工作模式及定时时间。
2．AY-USB-51F开发板一套；
1．概述
MCS-51内部有两个可编程的16位定时器/计数器T0、T1。
可以工作于定时器方式或外部事件计数器方式。
工作方式的选择由特殊功能寄存器TMOD中的M1M0控制位决定。
工作于定时器方式时，寄存器内容每个机器周期增量一次。
所以可以把定时器看作是在对机器周期计数。
一个机器周期由12个振荡周期组成，则计数速度是振荡频率的1/12。
当采用12MHZ的晶振时，计数速率为1MHZ。
工作于“计数器”方式时，计数脉冲来自相应的外部输入引脚，如果在P3.4或P3.5引脚上有个“1”到“0”的跳变，则寄存器内容增量一次。
需要用两个机器周期，即24个振荡周期，才能识别一个从“1”到“0”的跳变，因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。
当采用12MHZ的晶振时，最高计数频率为500KHZ。
2．定时器/计数器的计数初值计算
设系统晶振频率为12MHZ，则计数频率为1MHZ，对于不同的工作模式，定时器最大时间间隔不同，现以模式0为例，说明定时器/计数器的计算方法。
模式0为13位定时器，它的最大时间间隔为213×
1μs=8.192ms，当需要定时时间为yms时，计数寄存器的初值x按下面的公式计算：
（213-x）×
1μs=y×
1000μs
例：
在模式0下，要求用定时器/计数器0产生定时0.5ms，求计数寄存器的初值x。
解：
带入公式得：
（213-x）×
1μs=0.5×
求得x=7692=1111000001100B。
高8位赋给TH0，低5位赋给TL0。
则计数寄存器的初值为：
TH0=F0H，TL0=0CH。
其余模式定时器/计数器的计数初值计算以此类推。
四．实验内容及步骤
（一）用定时器T0产生0.5ms定时，并在P1.0输出周期为1ms的方波。
晶振为12MHZ。
T0工作于模式“0”。
1．编写程序，编写完后在伟福仿真器软件模拟状态下，进行软件仿真，软件仿真成功后，往下进行。
若仿真有问题，按所提示的问题进行修改，直至成功。
（1）汇编语言编写的程序
TIM：
MOVTL0,#0CH；
送初值
MOVTH0,#0F0H
SETBTR0；
启动T0
LP：
JBCTF0,LP1；
查询定时到否
AJMPLP
LP1：
CPLP1.0；
P1.0求反
（2）C语言编写的程序（注意程序中的大、小写）
#include<
reg51.h>
sbitP10=P1^0；
voidclock_initial（）
{TR0=0；
TF0=0；
/*清TF0位*/
TH0=0xF0；
/*装载计数初值*/
TL0=0x0C；
TR0=1；
}/*启动定时器/计数器0*/
voidmain（）
{TMOD=0x00；
/*定时器0，模式0*/
for（；
；
）
{clock_initial（）；
do{}while（!
TF0）；
/*查询、等待TF0置位*/
P10=!
P10；
}/*定时时间到，P1.0翻转*/
}
（二）使定时器T0工作于模式1，编制定时器1ms定时，P1.0输出2ms方波的程序。
按
（一）的相应步骤编写并运行程序。
实验三 中断实验
通过实验了解单片机中断原理、中断过程、中断方式（电平触发方式、边沿触发方式）的选择及编程方法。
利用R-S触发器边沿触发INT0（P3.2）口，使产生中断，每请求一次中断，转到中断服务程序，控制P1口的8个发光二极管隔一个循环点亮。
（一）编制P1口发光二极管隔一个亮程序作为中断服务程序
1．编写程序，编写完后在伟福仿真器软件模拟状态下进行软件仿真，软件仿真成功后，往下进行。
2．将实验板连接好后，进行写器件操作，观察运行结果，若有问题再进行调试。
3．中断脉冲由实验板上的K1-K8按钮产生，引起中断后便进入中断服务程序，观察程序运行结果。
4.参考程序
（1）用汇编语言编写的程序
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
AJMPINT0
MAIN:
SETBP3.2
SETBIT0；
置外部中断INT0
SETBEX0
SETBEA；
开中断
HERE:
AJMPHERE；
中断等待
INT0:
MOVA,#55H；
中断服务
MOVP1,A;
P1口LED隔一个亮
RETI
（2）用C语言编写的程序
#include<
voidstartset（void）
｛
IE=0；
IP=0x0b；
IT0=1；
EX0=1；
EA=1；
INT0=1；
voiddelay（intms）/*延时子程序*/
for（j=0；
j++）；
voidlight（void）/*中断响应，使每发生一次中断，就多点亮一个发光二极管*/
｛EX0=0；
P1=P1<
<
1；
delay（500）；
IE0=0；
｛startset（）；
if（INT0==0）light（）；
（以下实验需用单片机仿真器做）
第四章单片机扩展及接口实验
实验一数据存储器扩展实验
掌握单片机内部RAM和外部RAM之间的数据传送的特点和应用，掌握存储器扩展方法。
二． 实验设备
2．伟福仿真器一台；
3．5V稳压电源一台；
４．单片机实验板一块。
三． 实验原理
１．数据存储器RAM概述
MCS-51系列单片机内部有128字节的RAM存储器，但在实时数据采集系统中，仅靠片内128字节的RAM是不够的，因此需外扩RAM。
常用的外部数据存储器由静态RAM（StaticRandomAccessMemory—SRAM）和动态RAM（DynamicRandomAccessMemory—DRAM）两种，本实验只讨论静态RAM。
MCS-51单片机扩展外部数据存储器的地址是由P0口和P2口提供的，因此最大寻址范围为64KB（0000H—FFFFH）。
2．静态RAM芯片6264简介
6264是8K×
8位的静态RAM，它采用COMS工艺制造，单一+5V电源，额定功耗200mW，典型读取时间200ns，封装形式为DIP28，其引脚排列如图4-1所示。
其中，A0～A12为地址线；
I/O0～I/O7为数据线（双向）；
为片选线1，低电平有效；
CE2为片选线2，高电平有效；
为读允许信号线，低电平有效；
为写信号线，低电平有效。
四． 实验内容及步骤
（一）编写数据传送程序，使8031内部RAM30H～3FH置初值10H～1FH，然后送到外部RAM的2000H～200FH中。
再将20
升级会员 