单片机原理与应用实验指导书03副本1Word文件下载.docx

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uVision2集成开发环境如图1-1所示，有编辑、项目、输出等3个大窗口和File、Edit、View、Project、Debug、Periherals、Tools、SVCS、Windows、Help等下拉菜单。

1.2.1创建、保存工程文件

在uVision2环境下，使用工程来管理各个文件。

为了开始新的工程，选择“Project/NewProjiect”选项，出现如图1-2所示界面。

然后选择此新工程要保存的路径，键入项目名称并保存，项目名称将会出现在集成环境的左上端，名称后缀为“.uv2”，如图1-3所示。

注意项目名称最好不要超过8个字符、尽量不采用中文，与软件编程时变量的命名习惯一致。

1.2.2MCU选择

接着系统出现“SelectDeviceforTarget”界面，要求选择目标硬件系统的MCU，如图1-4所示。

选择要开发的目标硬件系统的MCU，点击“确定”即可。

对于SuperICES-51实验仪，应选择Atlmel的AT89C51。

1.2.3添加源文件

如图1-5所示，在“Target1/SourceGroup1”上点击右键，选择“/AddFilestoGroup‘SourceGroup1’”后，出现如图1-6所示界面，添加所要的源程序。

源程序包括“*.C”、“*.ASM”、“*.LIB”、“*.A51”等。

1.2.4目标硬件系统配置

源程序添加完毕后，进行“OptionforTarget”的设定。

在菜单栏中，选择“Project/OptionforTarget…”，出现如图1-7所示界面。

点击Target选项卡，输入目标硬件系统的晶振频率，本实验仪为11.0592MHz；

点击Output选项卡，选中CrestHexFile选项，在编译时系统将会自动生成目标代码文件*.HEX；

点击Debug选项卡，如图1-8所示，选择仿真模式等。

uVision2的仿真模式分为UseSimulator（软件仿真）和Use（硬件仿真）2种。

其中UseSimulator选项是将uVision2调试器设置成软件模拟仿真模式，在此模式下不需要实际的目标硬件就可以模拟8051单片机的很多功能。

UseSimulator中的“LoadApplicationatStart”是装入程序的复选框，“Gotillmain（）”是表示从应用程序的主函数开始执行的复选框。

除非有特殊情况，一般都同时使用这两复选框。

Use选项有高级的GDI驱动（ICES仿真器）和KeilMonitor-51驱动。

运用此功能可以把KeilC51嵌入到自己的系统中去，从而实现在目标硬件上调试程序。

实验仪选择“usekeilMonitor-51Driver”。

选择“loadApplicationatstart”，在启动时直接装载程序，选择“Gotillmain”，C51开发时，装载后直接运行到main函数。

硬件仿真模式下还需配置波特率等，点击“Settings”选项，如图1-9所示。

选择“serialinterrupt”，在前面打勾，否则装载过程中，仿真器会发出“嘀”一声长声报警，仿真结果将可能不正确。

选择正确的串口号，波特率最高为38400；

建议只选cachecode。

1.2.5程序编译、连接与下载

使用“Project”下拉菜单中的编译命令，“BuildTarget”（

）只编译和连接在项目窗口中的修改过的程序；

“RebuildallTargetFile”（

）编译和连接项目里所有的源程序文件。

编译等无误后，使用菜单栏中的“Debug”下“/start/stopDebugSession”或使用快捷方式（

）进入硬件调试系统，如图1-10所示。

“Debug”下“Step”或用快捷方式（

）进行单步（进子程序）调试；

“Debug”下“StepOver”或用快捷方式（

）进行单步（不进子程序）调试；

“Debug”下“Runtocursorline”或用快捷方式（

）进行运行到当前光标处调试；

“Debug”下“Go”或用快捷方式（

）进行全速运行，直到下一个有效断点；

“Debug”下“/start/stopDebugSession”进入、退出硬件调试系统环境。

另外，“Debug”下还有“stoprunning”、“rst”等操作。

第二章演示程序

为了更好地熟悉uVision2集成开发环境仿真开发系统的应用，本指导书提供了一个完整的程序编译、调试例子，详细说明集成环境下的各种操作。

程序内容：

将1～10十个数相加，并把其和放入内部RAM30H单元。

这个问题有好几种算法，如果单纯从算法上来说，下面所列算法并不是最优的，因为其目的在于让你熟悉仿真系统的各种操作。

算法介绍：

1．加数、被加数、和最终单元（SUM）首先设置初始值，分别为1、0、0，加法次数单元（R2）设为10；

2．每次加法所得中间结果存放在被加数单元中（累加器ACC），同时将加数单元增1；

3．做完一次加法后，加法次数单元减1，并判断是否已为0（即已做完10次加法），如果不为0，继续做下次加法，若为0，则将累加器内容赋值给和最终单元；

4．做完后，程序原地循环。

算法流程图及源程序分别如下：

源程序：

;

变量DATA_REG中的内容为加数（1-10）；

ACC中的内容为被加数，同时也是每一次加法后的和中间结果存放单元；

做完10次加法后，再将ACC内容放入指定的和单元SUM中。

********************************************************

DATA_REGEQU31H;

定义加数单元

SUMEQU30H;

定义和单元

=========================================================

ORG0000H;

复位后PC指针

LJMPMAIN

---------------------------------------------------------

ORG0100H;

从程序存储空间0100H单元放程序

MAIN:

MOVSP,#70H;

堆栈指针从复位后的07H调整到70H

MOVDATA_REG,#1;

加数单元初始值为1

MOVSUM,#00H;

和单元初始值为0

MOVR2,#10;

加法循环次数为10

CLRA被加数单元初始值为0

CLRC;

进位初始值为0

ADD_LOOP:

ADDCA,DATA_REG;

被加数+加数，结果放入ACC

INCDATA_REG;

加数增1

DJNZR2,ADD_LOOP;

10次加法未做完，继续做

MOVSUM,A;

10次加法已做完，将和放入SUM单元

LJMP$;

原地循环

*********************************************************

END

2.1打开仿真环境，新建一个工程文件

按第一章介绍建立一个工程名为“test.uv2”的工程文件，选择目标硬件系统的MCU为Atlmel的AT89C51；

目标硬件系统配置选择“UseSimulator”，其余配置参考第一章介绍。

2.2输入源程序

单击菜单“File/New”,出现源程序编辑窗口，输入源程序，以“*.asm”保存，选择“/AddFilestoGroup‘SourceGroup1’”，将此源程序添加到工程中，如图2-1所示。

2.3源程序编译、连接

单击“project/rebuildalltargetfiles”菜单或者按按纽，仿真环境则对源文件进行编译连接，视程序正确与否，有两种编译结果：

若程序无误，编译通过，出现如图2-2所示的编译信息窗口，说明编译成功。

若源程序有误，则出现如下的编译连接信息窗口，说明编译错误。

可双击错误信息，则在源文件编辑窗口中自动显示出错信息所在行。

2.4程序调试

源程序编译通过并不代表程序就一定正确，这只能说明程序已经没有语法上的错误了，至于在算法、流程上是否正确，则需要对程序进行调试，如果程序运行结果符合事先设计的算法、流程，那么这才能说编写的程序是正确的。

初学者很容易犯急噪的毛病，即程序编译通过后，急着让程序连续运行，若运行通过（即结果正确），则认为程序就正确了，其实，这样做并不能说明程序完全正确，有时一个程序对于某些初始条件，可以得到正确结果，而初始条件改变后，却发现结果错误。

程序调试的一般做法是：

编译、连接通过后，不要急于让程序连续运行，而是先进行手动的单步调试，随时观察各个变量、RAM单元、流程跳转等是否符合算法规定，排除各种非语法性错误，直至程序完全正确；

对于复杂程序，必须设计成模块化结构，调试时一个一个模块单独调试，每个模块均正确后，再进行整个程序的调试。

在调试过程中，充分利用断点、变量窗口、寄存器窗口、内部RAM窗口等各种工具，提高程序调试效率。

编译通过后，使用菜单栏中的“Debug”下“/start/stopDebugSession”或使用快捷方式（

）进入硬件调试系统，如图2-4所示。

为了观察每一次加法过程的变化，可通过“View/MemoryWindow”打开存储器观察窗口，在“Address”栏中输入“D：

XXH”（XX为地址），观察内部RAM各单元变化情况。

“Address”栏中输入“D”表示内部RAM，“X”表示外部RAM，“C”表示程序存储空间。

可以用“Debug”选项下各种调试手段调试程序，如单步（进子程序）、单步（不进子程序）、运行到当前光标处、断点运行、全速运行等，以及停止、复位等等，以便进一步熟悉仿真系统的各种操作。

第三章实验项目

实验一简单程序设计实验

一、实验目的

掌握uVision2IDE单片机集成开发软件的应用，熟悉单片机仿真开发环境，掌握基本的单片机软件调试方法，为后续实验做好准备。

掌握单片机内部RAM之间、内外RAM之间、外部RAM之间的数据传送操作；

掌握MCS-51汇编语言程序设计方法。

二、实验内容

1、置数程序

把2000H~20FFH的内容全部置成55H。

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0100H

MOVR0，#0

MOVDPTR,#2000H

MOVA,#55H

LOOP:

MOVX@DPTR,A

INCDPTR

DJNZRO,LOOP

LJMP$

END

（1）实验程序框图

（2）实验步骤

用连续或单步方式运行程序，

检查2000~20FF单元中程序执行前后的内容变化。

（3）思考

假使把2000H~20FFH中的内容改成FFH，如何修改程序。

MOVR0,#00H

MOVA,#0FFH

INCR0

CJNE@R0,#0FFH,LOOP

2、拆字程序

把2000H的内容拆开，高位送2001H低位，低位送2002H低位，2001H、2002H高位清零，一般本程序用于把数据送显示缓冲区时用。

MOVXA,@DPTR

MOVR0,A

SWAPA

ANLA,#0FH

MOVX@DPTR,A

MOVA,R0

（2）实验步骤

用连续或单步方式运行程序，检查2000H~2002H单元中内容变化情况。

（3）思考

如何用断点方式调试本程序。

3、内部、外部RAM数据传送程序

按以下要求自行设计程序流程图，编写、调试程序。

（1）内部RAM之间数据传送；

将内部RAM40H~4FH单元内容传送到内部RAM60H~6FH单元中。

源数据（首址存放在R2单元中）；

目的数据（首址存放在R4单元中）；

数据字节数存放在R6单元中。

ORG0000H

MOVR6,#10H

MOVR2,#40H

MOVR4,#60H

MOVA,@R2

MOV@R4,A

INCR2

INCR4

DJNZR6,LOOP

SJMP$

END

（2）内外RAM之间数据传送；

将内部RAM40H~4FH单元内容传送到外部RAM2040H~204FH单元中。

目的数据（首址存放在DPTR0中）；

ORG0000H

MOVR2,#40H

MOVDPTR0,#2040H

MOVR6,#10H

MOVA,@R2

MOVX@DPTR0,A

INCDPTR0

DJNZR6,LOOP

SJMP$

END

（3）外RAM之间数据传送；

将外部RAM1000H~1111H单元内容传送到外部RAM2000H~2111H单元中。

源数据（首址存放在DPTR0中）；

目的数据（首址存放在DPTR1中）；

数据字节数存放在R6.R7单元中。

实验二I/O口实验

一、实验目的：

（1）学习单片机I/O口的使用方法；

（2）学习延时子程序的编写；

（3）掌握基本的单片机硬件调试方法。

二、实验预备知识：

（1）P1口为准双向口，每位都可独立地定义为输入或输出，在作输入使用前，必须向口锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入；

（2）本实验中延时子程序采用循环来实现，定时时间=机器周期时间*程序总机器周期数（本实验箱晶振频率为11.0592MHz）。

三、实验内容：

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。

（1）左移点亮1只发光二极管；

（2）右移点亮1只发光二极管；

（3）左移点亮2只相邻发光二极管；

（4）右移点亮2只相邻发光二极管。

LJMPMAIN

ORG0100H

MOVR0，#08H

MOVA,#0FFH

MOVR1，#08H

RRCA

MOVP1，A

LCALLDELAY

DJNZR0，LOOP

LOOP1：

RICA

DJNZR1，LOOP1

DELAY:

MOVR7，#20

DEL1：

MOVR6，#150

DEL2：

MOVR5，#100

DEL3：

DJNZR5，DEL3

DJNZR6，DEL2

DJNZR7，DEL1

RET

四、实验程序框图

给出实验内容

（1）参考流程图，其余内容自行设计。

五、实验硬件连线

将P10---P17按顺序连接到LED1---LED8

六、实验思考

（1）修改延时常数，改变发光二极管闪亮时间；

（2）修改程序，改变发光二极管闪亮个数、方向。

实验三定时器实验

（1）学习单片机定时器的使用方法；

（2）掌握单片机长定时方法；

（3）掌握基本的单片机定时器调试方法。

本实验箱晶振频率为11.0592MHz，定时器工作方式1下最长定时时间为65536us，如果要求定时时间大于此值，则可采用多次定时方法来实现长定时。

编写程序，使定时器每500ms对内部RAM单元40H的内容加1，然后用P1口控制的8只发光二极管显示40H单元的二进制数值。

四、实验思考

修改定时时间，改变数值显示速度。

实验四A/D、D/A转换实验

1、掌握A/D、D/A转换芯片与单片机接口的方法；

2、了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法；

3、了解D/A芯片DAC0832转换性能及编程方法；

4、了解如何通过A/D转换进行数据采集的基本方法；

5、了解如何通过D/A转换进行数字控制的基本方法。

利用实验系统上的电位器提供ADC0809的模拟量输入，A/D转换后数字量送入DAC0832，产生模拟量输出，用电压表测量比较电位器输出电压和D/A输出电压。

三、实验预备知识

1、ADC0809是带8位A/D转换器，8路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件，它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接相连。

2、由于DAC0832为电流输出，为取得电压输出，需在电流输出端Iout1、Iout2分别接上运算放大器LM324的B-、B+；

使Rfd与LM324的BOUT连接，Rfd即为运算放大器的负反馈电阻端；

由于Vref=5V，所以由运算放大器输出电压（测试点BOUT）为负电压（0到-5V）。

四、实验原理图

1、ADC0809系统连线

（1）将跳线器插在JP22_1上；

（2）使用导线把MON51仿真器区的A0，A2，A3分别连接并行模数转换模块的DA，DB，DC；

（3）RD和WR分别接51MONI模块的RD和WR；

（4）使用导线连接A15和并行模数转换模块的CS；

（2）用导线连接MON51模块的AD0-AD7与并行数模转换模块的D0-D7；

（6）使用导线连接INT0和并行模数转换模块的/EOC；

（7）并行模数转换模块的REF+，REF—分别连接VCC和GND；

（8）使用导线连接并行模数转换模块的IN0与电位器模块的中间脚VW，VH连接VCC，VL连接GND；

（9）实时时钟模块的1/64分频与并行模数转换模块的CLK相连。

实时时钟加2M的晶振,用导线连接CLK-IN与2MHZ；

2、DAC0832系统连线

（1）将跳线器插在JP71；

（2）用导线连接MON51模块的AD0-AD7与并行模数转换模块的DI0-DI7；

（3）用导线连接WR与并行模数转换模块的WR1和WR2；

（4）用导线连接A14与并行模数转换模块的CS和Xfer;

（5）用导线连接ILE，Vref和+5V；

（5）使用导线连接Iout1与模拟运放模块的B-；

（6）使用导线连接Iout2与模拟运放模块的B+，B+同时与电源的地相连接；

（7）使用导线连接Rfb与模拟运放模块的BOUT；

（8）使用导线连接模拟运放模块的V+与+12V，V-与-12V；

六、实验思考：

修改程序，用其它通道轮流采样显示。

实验五并行接口扩展实验

掌握可编程并行接口芯片8155的接口原理使用，熟悉对8155初始化编程和输入、输出程序的设计方法。

学生按以下要求设计程序流程图，编写、调试程序。

在8155的A、B、C口用示波器测出每个口线的波形。

三、实验原理图

四、实验硬件连线

1、利用跳线器连接JP21；

2、利用导线连接8155模块的CE与MON51模块的A10，IOM接A9，ALE接ALE，RD接RD，WR接WR；

五、实验思考

修改程序，用PB口作输入，PA口作输出，观察运行情况。