ZY15MCU12BC型单片机实验指导书.docx

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ZY15MCU12BC型单片机实验指导书

第一章ZY15MCU12BC型单片机综合

实验平台简述

ZY15MCU12BC型综合单片机实验箱配置的硬件资源多，自带CPU，可与各类MCS－51的仿真器主板相连，组成被开发的目标系统。

用户可根据自己的需要安排实验内容,也可按第二章所列的实验来操作。

ZY15MCU12BC型实验箱的逻辑结构如图1－1所示：

系统扩展总线

图1－1I/O接口综合应用实验平台ZY15MCU12BC逻辑模块结构

一、仿真插座和总线信号

ZY15MCU12BC型实验箱自带CPU，能形成独立的目标系统，但在被开发的整个过程中，由仿真器的CPU来取代实验仪中的CPU。

所以，一旦仿真头插入实验仪的CPU座，这种开发关系就开始，二者必须可靠共地。

这时P0口为地址A0～A7和数据总线D0～D7的复用口，ALE为地址锁存信号，P2口为高8位地址A8～A15输出口，P3.6为数据存贮器的写信号

，P3.7为数据存贮器的读信号

为外部程序存贮器的读信号，程序存贮器和外部数据存贮器均为64K的存贮器。

此外，在布线区还提供了CPU的P0～P3口输出端，供实验时连接使用。

（注：

D0～D7即为P0.0～P0.7）

二、外部电路的地址分配

ZY15MCU12BC型实验平台有2764EPROM程序存贮器一片，供用户自行固化应用实验程序。

我们在附机软盘中放置了一些实验示范程序，供教师们演示使用。

此外，还有8255、0809、0832、8279等扩展I/O口。

为了用户能对实验箱上的资源进行任意的组合操作，我们采取如下的地址译码方式：

（1）CS89为0809片选信号，CS32为0832片选信号，CS55为8255片选信号，CS279为8279片选信号，CS646为RAM6264片选信号，KC为译码控制开关。

（2）控制开关KC接至（上）高电平时，4066（U6）多路开关将CS32、CS89、CS55、接至Y3、Y4、Y5，4066（U5）多路开关将CS279、CS646接至Y2、Y0。

因此，8255、0809、0832的片选信号为138的输出信号，地址分别为A000H～BFFFH、8000H～9FFFH、6000H～7FFFH，而8279的命令口地址为4100H～5FFFH，而其数据口地址为4000H～5EFFH，6264的地址为0000H～1EFFH。

（3）控制开关KC拨至（下）低电平时，8255、0809、0832、8279、6264的片选信号都接至拉高电阻为高电平，供用户自行进行地址空间的重新分配。

可按线选法进行，也可按译码法进行，地址由译码器输入端连接到高位地址线确定。

ZY15MCU12BC型实验箱的I/O地址译码电路如图1－2所示。

三、各实验模块的电路图

ZY15MCU12BC型实验箱由十个相对独立又有机结合的模块构成，形成一个MCS－51的特殊扩展系统。

这些模块是：

CPU最小系统（8031+373+2764）、74LS164和指示灯L8～L15、步进电机、0832和直流电机、0809和温度、压力测量模块、点阵式液晶显示模块、8279和键盘及LED显示器、8255和打印机接口、外部RAM6264、开关K0～K7、指示灯和布线区。

这些模块既可单独的做实验，又可合在一起做系统软、硬件实验，灵活的的布线也可做各种MCS－51的I/O接口应用实验。

有关实验的程序设计将在后章节中详细讨论，有关实验原理图请参见图1－2～图1—14。

在CPU资源实验区中给出了各硬件模块中的常用信号，这些信号供线选法产生片选信号或单片机的I/O应用实验所用。

CN1中INTRB为8255PC口的PC0，AN4是0809的第四模拟输入通道，也是电压取样电位器的中心头测试端，其它为提供给实验仪的电源电压引出端，CN2中的K0～K7为8个开关输出端，随开关状态变化，CN3是P2口资源引出端，CN4为P0口的引出端。

CN5为P1口引出端。

CN6中的

为0809的

，供温度，压力输出信号测量用，AN0、AN2是0809的模拟输入通道，分别输入压力、温度的电压信号。

SA～SD为步进马达驱动器输入端，做步进马达实验时应作适当的连接。

在示范程序中，SA：

P1.0，SB：

P1.1，SC：

P1.2，SD：

P1.3，CN7为P3口引出端。

CN8中有8255片选信号CS55，0809的片选信号CS89，0832的片选信号CS32，供线选法实验使用。

CKMOT电机转速输出信号，在示范程序中接P3.2。

CN9的L0～L7为8个发光二极管的驱动器输入端，当输入端为低电平时，发光管亮，供8031的P1等应用实验用。

另有8279片选信号CS279及数据存贮器的片选CS646。

图1-2单片机实验箱各接口电路地址分布示意图（译码法、线选法）

图1-3单片机最小系统资源示意图

图1-4压力测量电路（电子称原理）

图1-5温度测量电路

第二章MCS-51单片机应用实验

本章内容安排了软件实验、接口和系统扩展实验及应用实验。

在进行实验之前必须详细了解所选仿真器的性能，掌握仿真器的基本操作方法。

将选用的仿真器与ZY15MCU12BC型实验箱连接，组成实验仿真系统，即可进行各种实验。

一、实验步骤

1.详细参阅所选仿真器的使用说明书。

2．将实验箱、仿真器、PC机连接好。

3．打开实验箱及PC机电源，运行仿真器软件，调入范例，将所做实验相关连线接好（具体连接详见各实验项目）。

4．汇编、调试实验程序，观察结果，排除故障，直到所有软、硬件正确为止。

二、实验箱随机软盘的MCS－51实验子程序

为了便于进行实验，在随机软盘中提供了各种实验程序，供教师们演示用。

1．显示子程序DISY。

使用ACC、DPTR、R0～R7，CPU内部的3EH～39H单元，

其功能为将3EH～39H的内容逐位变为七段显示码，然后送入相对应的LED，由8279驱动稳定地显示。

若更改显示内容，只需修改3EH～39H内容。

2．键盘闭合子程序KEYI。

由于使用了外中断INT1来随时监测有否键闭合，有则位

12H=1，否则为无键。

使用了DPTR、ACC和位12H，键值在单元27H中。

三、实验示范方法

1．使用选定的仿真器与PC机连接，并使仿真器进入仿真状态。

2．将厂方提供的软盘上相应的实验程序文件装载入仿真RAM。

3．从起始地址开始连续运行，对照相应实验要求进行操作。

§2.1软件实验

2.1.1定时器实验（文件名：

ZYT0.ASM）

一、实验内容

编写并调试一个程序，用定时器T0的定时中断控制软件计数器计数，使计数器从0开

始以1秒的速度十进制加1计数，显示器实时地显示其计数值。

二、实验程序参考框图如图2－1所示

三、调试方法

（1）断点设在BK1，检查显示缓冲器、工作单元、中断寄存器、定时器寄存器初值是否正确。

（2）断点设在BK2，从开始全速运行，应碰到断点，即进入定时器中断服务程序，如碰不到BK2，回到

（1）检查初始化程序正确性，检查中断入口（000BH）的指令正确与否。

（3）从开始运行到BK3，然后单步运行程序，检查3EH～39H的十进制计数程序正确性。

（4）全速运行程序，调节定时器T0初值或方式，调节软件（控制1秒）计数器（RAM单元）初值，使显示器以1秒速率十进制加1。

图2－1定时器T0计数程序流程

2.1.2电子钟实验（文件名：

ZYCLOC.ASM）

一、实验内容

编写并调试一个实验程序，其功能为从单片机实验箱上的键盘输入一个时间初值，用T0产生250μs定时中断，在中断服务程序中对T0的中断次数进行计数，每当计数到400次，即1秒，对实时钟计数。

二、实验程序参考框图如图2－2所示

三、调试方法

（1）采用单步进入方式调试。

（2）全速断点方式进行调试，分别将断点设在不同的子程序入口如T0中断等，碰到断点后检查程序执行的结果。

若有错误，则再单步运行时钟计数子程序和数据转换子程序。

（3）在程序基本达到功能后，调节定时器T0初值，使时钟走时精确。

图2－2电子钟实验参考程序框图（其中显示子程序、T0中断子程序略）

2.1.3整数十六进制转十进制实验（文件名：

ZYBTD.ASM）

一、实验内容

编写并调试一个十六进制转换为十进制数程序，其功能为从ZY15MCU12BC型的实验箱键

盘上输入四位十六进制数，转换为6位十进制数并在实验箱的显示器上显示出来。

二、实验程序参考框图如图2－3所示

三、调试方法

（1）全速运行至BK1，检查40H，41H，3BH～3EH内容是否为键入的数据。

（2）从BK1全速运行至BK2，再从BK2运行到BK3，检查3AH～3EH的BCD码正确与否？

如有错从BK2单步运行到BK3，检查程序运行结果。

（3）全速运行程序，每输入4位十六进制数，显示6位BCD码，用一组数据测试其程序的正确性。

图2－3十六进制转十进制程序流程

注：

框图中延时1秒是为了看清显示器上显示的十六进制数和BCD码结果

2.1.4查表实验（文件名：

ZYTAB.ASM）

一、实验内容

编写并调试一个查表程序，其功能为读键盘输入的0～F数字键，通过查表得到各键处

理程序入口，并将入口地址在实验仿真器的显示器上显示出来。

数字键“0”——8000H

数字键“1”——8200H

数字键“2”——8400H

数字键“3”——8600H

数字键“4”——8800H

数字键“5”——8A00H

数字键“6”——8C00H

数字键“7”——8E00H

数字键“8”——9000H

数字键“9”——9200H

数字键“A”——9400H

数字键“B”——9600H

数字键“C”——9800H

数字键“D”——9A00H

数字键“E”——9C00H

数字键“F”——9E00H

二、实验程序参考框图如图2－4所示

图2－4查表实验流程

三、调试方法

（1）断点设在BK1，按0～F键后，进入断点地址，检查ACC内容是否与键值正确对应。

（2）断点设在BK2，程序运行至断点，检查ACC内容是否为键值对应跳转入口地址高位。

（3）断点设在BK3，程序运行至断点，检查ACC内容是否为键值对应跳转入口地址低位。

（4）程序连续运行，按键0～F，即在显示器上显示出相应散转地址。

若有错误，应改用单步或断点分段调试，排除软件错误，直到正确为止。

2.1.5两个四位十六进制数乘法实验（文件名：

ZYMUL.ASM）

一、多位十六进制乘法原理

算法：

MCS—51中有8位数的乘法指令MUL，用它来实现双精度数相乘时，可以把被

乘数（ab）和（cd）分别表示为（az+zb）和（cz+zd），其中a、b、c、d都是8位数，a、c为高位，b、d为低位，z表示8位0。

它们的乘积用下式表示：

（az+zb）（cz+zd）=aczz+zadz+zbcz+zzbd

其中ac、ad、bc、bd为相应的2个8位数的乘积，占十六位，它们可以用四次乘法指

令MUL求出。

若把这十六位的积表达为acH、acL、adH、adL、bcH、bcL和bdH、bdL，其中以H为

后缀的为积的高8位，以L位后缀的为积的低8位。

则不难看出，对它们进行错位相加，即按下列排序：

acHacL

adHadL

bcHbcL

+bdHbdL

并按列求和，用三次8位数加法和三次带进位加法便可以得到4字节的乘积。

其等同于：

R5R4×R3R2=R4×R2+R5×R2×28+R4×R3×28+R5×R3×216

二、实验内容

编写并调试一个两个四位十六进制数相乘的实验，且显示结果也为十六进制数，其功能

为从单片机原理实验箱的键盘上连续两次输入四位十六进制数，从而得到八位十六进制数，其中，如果两数的有效数字都为四位或有一个为四位，另一个为三位，由于实验箱上只有六只数码管，那么其积的高两位将溢出，数码管只显示低六位有效数字。

当然，用户也可以自己编写乘法子程序，那么在编写子程序之前，应了解到第一位输入的四位十六进制数将存放在50H（高两位）、51H单元里，第二次输入的四位十六进制数存放在52H、53H单元里，用户在编写时只需直接调用50H～53H地址里的数据，而且计算结果必须存放在54H～57H（最高位）四个字节里，否则，用户同时还需要改动子程序如DEAL子程序等。

用户若要编写显示子程序、中断子程序，则必须先了解接口地址，如8279的命令口地址为5EFFH等。

三、实验程序参考框图略

四、调试方法

（1）单步执行到乘法子程序，检查50H～53H内容是否为键入的两个十六进制数。

（2）单步进入执行完乘法子程序，检查54H～57H的计算结果是否正确。

（3）全速运行程序，连续输入两组数据，检验实验结果正确与否（可以连续输入）。

2.1.6两个四位BCD数乘法实验（文件名：

ZYBCDMUL.ASM）

一、实验算法原理

四位BCD数相乘的算法与十六进制算法完全不同。

十六进制算法主要用乘法指令，并把乘的结果错位和进位相加便可得到。

而BCD码数的相乘则主要用移位和交换指令，并在移位的同时进行十进制调整，从而使另一个乘数不断自加来得到乘积结果。

二、实验内容

编写并调试一个两个四位BCD数相乘的实验，且显示结果为BCD数，其功能为从单片机原理实验箱的键盘上连续两次输入四位的BCD数，从而得到七位十进制数，同样，乘积如果有七位有效数字，则其最高位将溢出，数码管只显示低六位有效数字。

当然，用户完全可以自己编写乘法子程序，那么在编写子程序之前，应了解第一次输入的四位BCD码将存放在50H（高两位）、51H单元里，第二次输入的四位BCD码存放在52H、53H单元里，而计算结果要求存放在54H～57H（最高位）四个字节里，用户若要编写显示子程序、中断子程序，则必须先了解接口地址，如8279的命令口地址为5FFFH，传感器地址为5EFFH等。

三、实验程序参考框图如图2—5所示

图2－5两个四位BCD数乘法流程框图

四、调试方法

（1）单步执行到乘法子程序，检查50H～53H内容是否为键入的两个BCD数。

（2）单步进入执行完乘法子程序，检查54H～57H的计算结果是否正确。

（3）全速运行程序，连续输入两组数据，检验实验结果正确与否（可以连续输入）。

2.1.7阶乘实验（文件名：

ZYFAC.ASM）

一、实验原理

此实验的算法原理类似BCD码乘法实验，也是利用BCD码的自加从而达到实验目的，不同的是其自加的次数在不断的自减1，直至自减次数为零。

二、实验内容

编写并调试一个在单片机实验箱的键盘上任意输入一个数，从而输出其阶乘运算结果的程序，其输出结果为十进制数。

用户可以直接调用提供的参考子程序，也可以自己编写阶乘子程序，已知键盘输入的数据将存放在27H地址里，而计算结果要求放在54H～57H地址里。

这样便可以随便编写子程序（子程序名为facfun）。

三、实验程序参考框图略（类似BCD乘法实验框图）

四、调试方法

（1）可以用单步进入方式执行程序，也可以在子程序中设置断点，或者用光标执行方式，检查27H地址里的数据是否正确。

（2）在单步执行阶乘子程序，检查54H～57H地址里的运算结果是否正确。

（3）全速运行程序，输入任意一个数，键盘在延时一段时间后显示阶乘的结果（可以连续输入和运算）。

2.1.8两个四位十六进制除法实验（文件名：

ZYDIV.ASM）

图2－6两个16位无符号整数除法流程框图

一、实验算法原理

假设在R7R6中存入被除数，在R5R4中存入除数，R3R2中存入余数。

则在先清零的情况下，不断地把R7R6中内容逐位移入R3R2，每移一次后，和R5R4的内容进行比较，若R3R2中的内容大于R5R4中的内容，则商上1；否则商上0。

以此循环16次后得出商和余数。

得到余数后，判断余数乘2后是否大于除数，若大于除数则商再加1（即四舍五入），否则不加。

二、实验内容

编写一个在单片机实验箱上连续输入两个四位十六进制数，从而在数码管上显示其商（经过四舍五入后的四位十六进制数）的实验程序。

用户可直接调用参考程序，也可以自己编写程序，但要注意被除数、除数、商及余数的存储地址。

三、实验程序参考框图如图2－6所示

四、调试方法

（1）可以用单步执行方式调试该除法程序，其中第一步执行过程同四位十六进制乘法实验。

即查看存储地址里的值是否与输入的键值相等。

（2）运行除法子程序后，再次查看存储地址里的值，检查结果是否正确。

（3）全速执行程序，连续不断的输入键值，每两次输出一个运算结果，并检查结果是否正确。

2.1.9排序实验（文件名：

ZYORDER.ASM）

一、排序原理

为了把六个单元中的数按从小到大的顺序排列，可从50H单元开始，两数逐次进行比较，保存小数取出大数，且只要有地址单元内容的互换就置位标志。

多次循环后，若两次比较后不再出现有单元互换的情况，就说明从50H～55H单元中的数已全部从小到大排列完毕。

二、实验内容

编写并调试一个连续输入六个数，从而在数码管上从小到大的顺序输出显示的程序，用户可直接调用提供的参考程序，也可以自己编写程序，同样须注意数据存储的地址对各子程序必须匹配。

三、实验程序参考框图如图2－7所示

四、调试方法

（1）此步骤类似于BCD乘法实验，即检查存储地址里的值是否与输入的键值相等。

（2）单步执行完排序子程序，检查运算结果是否正确。

（3）全速执行程序，连续输入数据，每输入六个数后将按从小到大的顺序在数码管上显示出来。

图2－7数据排序程序流程图

2.1.10广告灯实验（文件名：

ZYADV.ASM）

一、实验原理

此实验为纯软件实验，程序比较简单，主要是一个对外界各种场合的动态广告灯模拟的查表程序，因此就不多作介绍。

二、实验内容

编写并调试一个模仿外界广告灯的程序，此实验的自由度比较大，用户可以随便编写一个从P1口输出的程序，发光二极管已经经过驱动，只需用户编好程序后，把L0～L7分别与P1.0～P1.7相连即可。

因此这个实验可以增加入门者对编程的兴趣。

三、实验程序参考框图略

四、调试方法

（1）单步执行程序，观察程序能否进入表格首地址。

（2）单步执行程序，观察发光二极管L0～L7的变化。

（3）全速执行程序，观察发光二极管的变化，并注意程序将循环下去。

§2.2I/O接口和系统扩展实验

本节编排了5个软硬件实验，其目的是对MCS—51的P1口、P3口的应用方法加深了解，利用ZY15MCU12BC型实验箱上的资源，掌握MCS—51系统扩展的原理，扩展系统的硬件调试方法，以及根据应用系统的配置，初步了解相应软件的编写和调试。

2.2.1P1口应用实验（文件名：

ZYP1.ASM）

一、实验内容

将实验板上的指示灯L0～L3接到P10～P13，开关K0～K3接到P14～P17，编写并调试一个实验程序，其功能为：

K3K2K1K0L3L2L1L0

0000全亮

0001全暗

0010一灯亮其余灯暗并左环移

0011一灯亮其余灯暗并右环移

0100一灯暗其余灯亮并左环移

0101一灯暗其余灯亮并右环移

1XXX显示开关状态Ki为0，Li亮

（1）设40H单元作为标志单元，（40）＝0时开关状态无变化，（40）＝FFH时开关状态发生了变化。

（2）设41H单元作为开关状态缓冲器，读入开头状态和41H内容比较，相同时开关状态无变化，不同时有变化。

（3）42H存放当前指示灯状态。

二、实验程序参考框图如图2－8所示

三、调试方法

（1）根据准双向口特性，对P1口写使灯L3～L0状态随写入P13～P10的内容变化，读P1口的高4位，读出内容应随开关状态变化而变化。

如不对，则断开开关K0～K3的接线，测量K0～K3的电平是否随开关状态而变化。

（2）从开始运行至BK1，检查A的内容是否对应于开关状态，接着单步运行程序，检查是否转到相应入口使L0～L3状态产生相应的变化。

（3）全速运行至BK2，再检查A的内容是否和开关状态一致；如不对则检查前面对P1口操作指令。

（4）全速运行程序实现所要求的功能。

图2－9三层电梯控制器实验程序框图

2.2.2P1口、P3口应用实验———三层楼电梯控制器模拟实验

一、实验内容

在实验板上L0～L7接P1.0～P1.7，K1～K4接P3.2～P3.5，利用键盘和显示器组成控制器输入输出设备。

编写并调试一个控制程序，实现电梯的上行、下行、开门、关门控制和状态的显示。

（1）请示信号：

键盘1、2、3号键作为电梯内请求至1、2、3楼的按键，20号按键、21号按键作为电梯内请求关门、开门的请求键，16、17、18、19号键作为一层上楼、二层上下楼、三层下楼请求键。

（2）开关量输入信号：

K1、K2、K3作为一层、二层、三层楼面定位开关信号，低电平时表示到达相应楼面，K4作为电梯门上有阻挡传感器信号。

（3）状态指示信号：

L2、L3、L4、L5作为电梯外面请求上下楼状态指示。

L0、L1作为电梯上下行指示，L6、L7模拟电梯开门、关门动作。

（4）楼层请示：

实验仿真器上最高位显示器LED6（对应于3EH），显示电梯当前所在楼面，低3位LED3～LED1（对应于3BH～39H）显示请求至3、2、1楼的信号。

二、实验程序参考框图如图2－9

编程说明：

在标志区设定标志：

请至1楼、2楼、3楼，1请上，2请上，2请下，3请上，3请下，开门，关门，上行，下行，准备上行等标志。

实验程序由主程序、开门程序、输入请求处理程序组成（详见图2－9）。

三、调试方法

（1）在调试输入请求处理子程序时，断点设在BK1。

反复从程序开始运行，按下1键，碰到断点BK1，单步运行，检查键处理程序正确性。

（2）从主程序开始运行至BK0，检查显示缓冲器应指示停在1楼。

（3）从主程序开始运行，断点设在BK1、BK2，按不同键应碰到断点，单步运行开门程序，检查输入处理的正确性。

（4）这个程序较复杂，可以按功能分段调试。

A．1请上至2楼1请上至3楼

B．2请上至3楼2请下至1楼

C．3请下至2楼3请下至1楼

D．电梯在1、2、3楼时，分别调试A、B、C功能是否正确。

2.2.3系统扩展和调试实验（译码法）

一、概述

ZY15MCU12BC外部程序存储器一般由单片的EPROM电路组成，它独占64KB程序存储器地址空间，因此不需要译码，将EPROM的片选端接地就可以了。

扩展的数据存储器和I/O接口一般由多片电路组成，它们共占64KB的数据存储器地址空间，CPU是根据地址来选择RAM/IO芯片以进行信息交换的，它们的地址由地址译码的方法所确定，通常采用全地址译码法或线选法。

全地址译码法：

对于需要扩展较多RAM/IO的系统，需采用全地址译码方法，低位地址线作为扩展电路的单元地址线（取外部电路中最多的地址线位数），对高位地址线用译码器译码，译出片选信号，常用的译码器为：

A15、A14用2—4译码器74L139（译出4位片选线，每位16KB）

A15、A14、A13用3—8译码器74LS138（译出8位片选线，每位8KB）

A15、A14、A13、A12用4—16译码器74LS154（译出16位片选线，每位4KB）

二、实验内容

（1）将控制开关KC拨至上，根据图1－1，写出8255、0809、0832