单片机应用系统实验.docx
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单片机应用系统实验
实验一系统认识及基本程序设计实验
一、实验目的
1.学习Keil集成开发环境的操作;
2.熟悉TD-51系统板的结构及使用,熟悉51指令系统;
3.掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法,加深对数码转换的理解;
4.学习查表程序的设计方法,进一步熟悉51的指令系统。
二、实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统。
三、实验步骤
⑴ 编写实验程序,经编译、链接无误后,启动调试功能;
⑵ 观察实验现象,并分析原因;
⑶ 按复位键退出调试状态。
四、实验内容
1.将BCD码整数0~255存入片内RAM的20H、21H、22H中,然后转换为二进制整数00H~FFH,保存到寄存器R4中。
修改20H、21H、22H单元的内容,如:
00H,05H,08H;观察实验结果。
参考程序:
;==============================================================
;文件名称:
;功能描述:
BCD整数转换为二进制整数(8位,范围从00H--FFH)
;==============================================================
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVR0,#20H;BCD存放高位地址
MOVR7,#03H;BCD码0--255,最多3位
CLRA
MOVR4,A
LP1:
MOVA,R4
MOVB,#0AH
MULAB;乘10
ADDA,@R0;加下一位的值
INCR0;指向下一单元
MOVR4,A;结果存入R4
DJNZR7,LP1;转换未结束则继续
SJMPMAIN;设置断点,观察实验结果R4中的内容
END
2.将16位二进制整数存入R3R4寄存器中,转换为十进制整数,以组合BCD形式存储在RAM的20H、21H、22H单元中。
参考程序:
;=============================================================
;文件名称:
;功能描述:
二进制整数(16位)转换为十进制整数(组合BCD)
;=============================================================
;0--FFFFH(R3R4)==>0--65535
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVR0,#22H;转换结果低位地址
MOVA,R0
PUSHACC;ACC表示累加器A的直接地址
MOVR7,#03H
CLRA
LP1:
MOV@R0,A;结果存储地址清零
DECR0
DJNZR7,LP1
POPACC
MOVR0,A
MOVR7,#16
LP2:
PUSHACC
CLRC
MOVA,R4;R4中为二进制数的低位
RLCA
MOVR4,A
MOVA,R3;R3中为二进制数的高位
RLCA
MOVR3,A
MOVB,#03H
LP3:
MOVA,@R0
ADDCA,@R0;执行乘2操作
DAA;十进制调整
MOV@R0,A;结果保存
DECR0
DJNZB,LP3
POPACC
MOVR0,A
DJNZR7,LP2
LJMPMAIN;设置断点观察结果,可进行下一次转换
END
3.通过查表的方法将16进制数转换为ASCII码;
参考程序:
;=============================================================
;文件名称:
;功能描述:
查表程序设计,将十六进制数0~F通过查表的方法
;转换为ASCII码
;=============================================================
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVDPTR,#ASCTAB;表格首地址送DPTR
MOVA,R7;R7中为待转换的数
ANLA,#0FH;取低4位
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVR5,A;低4位转换结果送R1
MOVA,R7
ANLA,#0F0H;取待转换数的高4位
SWAPA;高4位与低4位交换
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVR6,A;高4位转换结果送R2
SJMPMAIN;设置断点观察结果
ASCTAB:
DB30H,31H,32H,33H,34H
DB35H,36H,37H,38H,39H
DB41H,42H,43H,44H,45H,46H
END
4.通过查表的方法实现y=x2,其中x为0~9的十进制数,以BCD码表示,结果仍以BCD码形式输出。
参考程序:
;==============================================================
;文件名称:
;功能描述:
查表程序,用程序实现Y=X*X,X为0到9的十进制数,
;用BCD码(00H到09H)表示,将X的平方,即Y也以BCD码
;的形式保存到R1中.
;==============================================================
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVDPTR,#SQR;取表格首地址
MOVA,R7;要计算的值
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVR6,A;结果保存
SJMPMAIN
SQR:
DB00H,01H,04H,09H,16H
DB25H,36H,49H,64H,81H
END
实验二片内I/O口及中断应用实验
一、实验目的
了解P1口作为输入输出方式使用时,CPU对P1口的操作方式。
了解MCS-51单片机的中断原理,掌握中断程序的设计方法。
二、实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统,连接线若干
三、实验步骤
⑴ 按实验内容要求完成硬件连线;
⑵ 编写实验程序,经编译、链接无误后,启动调试功能;
⑶ 观察实验现象,并分析原因;
⑷ 按复位键退出调试状态。
四、实验内容
1.片内I/O口应用实验
P1口是8位准双向口,每一位均可独立定义为输入输出。
编写实验程序,将P1口的低4位定义为输出,高4位定义为输入,数字量从P1口的高4位输入,从P1口的低4位输出控制发光二极管的亮灭。
;============================================================
;文件名:
;功能说明:
数字量输入输出实验,P1口高4位输入,低4位输出
;============================================================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0100H
START:
ORLP1,#0F0H;P1口高四位为输入
MOVA,P1;读P1口的值
SWAPA;A中高,低4位交换
MOVP1,A;输出到P1口
SJMPSTART
END
2.片内中断系统实验
⑴定时器中断
单片机集成的定时器可以产生定时中断,利用定时器0和定时器1,编写实验程序在及引脚上输出方波信号,通过示波器观察实验现象并测量波形周期。
改变计数值,重新运行程序,反复验证程序功能。
参考程序:
;================================================================
;文件名:
;功能说明:
采用定时器的中断,在与引脚上输出周期波形.
;================================================================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG000BH
LJMPTIMER0
ORG001BH
LJMPTIMER1
ORG0100H
START:
MOVP1,#0FFH
MOVTH0,#0F8H;初始化定时器0计数初值
MOVTL0,#00H
MOVTH1,#0F8H;初始化定时器1计数初值
MOVTL1,#00H
MOVTMOD,#11H;设置定时器工作模式为方式1
MOVTCON,#50H;启动定时器
MOVIE,#8AH;使能中断
SJMP$
TIMER0:
CPL;定时器0中断服务程序,对引脚取反
MOVTH0,#0F8H;重新装入计数初值
MOVTL0,#00H
RETI;中断返回
TIMER1:
CPL;定时器1中断服务程序
MOVTH1,#0F8H
MOVTL1,#00H
RETI
END
⑵外部中断
手动扩展外部中断INT0、INT1,当INT0产生中断时,使LED8亮8灭闪烁4次;当INT1产生中断时,使LED由右向左流水显示,一次亮两个,循环4次。
先按KK1-,观察实验现象,然后按KK2-,观察实验现象。
51单片机加入了中断系统,从而提高了CPU对外部事件的处理能力和响应速度。
增强型单片机SST89E554RC共有8个中断源,即外部中断0(INT0)、定时器0(T0)、外部中断1(INT1)、定时器1(T1)、串行中断(TI和RI)、定时器2(T2)、PCA中断和Brown-out中断。
参考程序:
;======================================================================
;文件名:
;功能说明:
外部中断INT0,INT1操作.
;外部中断0:
使发光二极管闪烁4次.
;外部中断1:
使发光二极管由右向左流水显示,一次亮两个LED.
;======================================================================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0003H
LJMPEINT0
ORG0013H
LJMPEINT1
START:
MOVP1,#00H
SETBIT0;定义外部中断0为边沿触发
SETBEX0;使能外部中断0
SETBIT1;定义外部中断1为边沿触发
SETBEX1;使能外部中断1
SETBEA;使能总中断
SJMP$
EINT0:
MOVR7,#04H;外部中断0中断服务程序
ELP0:
MOVP1,#0FFH
ACALLDELAY;调用延时程序
MOVP1,#00H
ACALLDELAY
DJNZR7,ELP0
RETI
EINT1:
MOVA,#03H;外部中断1中断服务程序
MOVR7,#10H
ILP1:
MOVP1,A
RLA
RLA
ACALLDELAY
DJNZR7,ILP1
RETI
DELAY:
MOVR6,#0FFH;延时子程序
DLP1:
MOVR5,#0FFH
DLP2:
DJNZR5,DLP2
DJNZR6,DLP1
RET
END
实验三定时器/计数器应用实验
一、实验目的
1.了解MCS-51单片机定/计数器的工作原理与工作方式;
2.掌握定时/计数器T0和T1在定时器和计数器两种方式下的编程;
3.学习定时/计数器T2的可编程时钟输出功能。
二、实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统,连接线若干
三、实验步骤
⑴ 按实验内容要求完成硬件连线;
⑵ 编写实验程序,经编译、链接无误后,启动调试功能;
⑶ 观察实验现象,并分析原因;
⑷ 按复位键退出调试状态。
四、实验原理
通常,8051单片机内部有2个16位定时/计数器,即定时器0(T0)和定时器1(T1)。
增
强型单片机SST89E554RC内部还有一个16位定时器T2,与其相关的特殊功能寄存器有TL2、
TH2、RCAP2L、RCAP2H、T2CON等。
定时器/计数器2控制寄存器(T2CON)各位的含义简述如下:
TF2:
定时器溢出标志,当定时器溢出时置位,必须由软件清除。
当RCLK=1或TCLK=1
时此位将不会被置位。
EXF2:
定时器2外部标志,当EXEN2=1并且T2EX引脚上出现负跳变引起捕捉或重载发
生时此位置1。
如果定时器2中断使能,EXF2=1会引起中断,此位必须软件清除。
DCEN=1
时,EXF2不会引起中断。
RCLK:
接收时钟标志,RCLK=1,串行口使用T2的溢出脉冲作为方式1和3下的接收时
钟;RCLK=0,串行口使用T1的溢出脉冲作为接收时钟。
TCLK:
发送时钟标志,与RCLK的作用相同。
EXEN2:
定时器2外部使能标志。
EXEN2=1且T2未被用于串口时钟时,若T2EX引脚上
出现负跳变则出现捕捉或重载。
EXEN2=0时,T2忽略T2EX引脚上的变化。
TR2:
启动/停止定时器2,为1时启动定时器2。
C/T2#:
定时器/计数器选择。
C/T2#=1为计数功能;C/T2#=0为定时功能。
CP/RL2#:
捕捉/重载标志。
CP/RL2#=1,当EXEN2=1且T2EX引脚上出现负跳变时捕
捉发生。
CP/RL2#=0,T2溢出时重载发生,或当EXEN2=1且T2EX引脚上出现负跳变时重
载发生。
如果RCLK=1或TCLK=1,此位会被忽略,T2溢出时自动重载。
定时器/计数器2模式寄存器(T2MOD)各位的含义简述如下:
T2OE:
定时器2输出使能位。
DCEN:
递减计数使能位。
五、实验内容
1.使用定时器0与定时器1进行定时,在和引脚上输出方波信号,通过示波器
观察波形输出,测量并记录方波周期。
参考程序:
;=======================================================================
;文件名称:
;功能说明:
使用定时器0和定时器1在与引脚上输出方波.
;=======================================================================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0100H
START:
MOVTMOD,#11H;设置定时器工作方式为方式1
MOVTH0,#0F8H;装入定时器0的计数初值
MOVTL0,#00H
MOVTH1,#0F8H;装入定时器1的计数初值
MOVTL0,#00H
SETBTR0;启动定时器
SETBTR1
MLP1:
JNBTF0,MLP2;判定时器0溢出标志
MOVTH0,#0F8H;重装定时器0的计数初值
MOVTL0,#00H
CPL
CLRTF0;清溢出标志
MLP2:
JNBTF1,MLP1;判定时器1溢出标志
MOVTH1,#0F8H
MOVTL1,#00H
CPL
CLRTF1
AJMPMLP1
END
2.将定时/计数器1设定为计数器方式,每次计数到10在引脚上取反一次,硬件连接如图
所示,按单次脉冲KK1,观察发光管D0的状态,每10次变化一次。
参考程序:
;=======================================================================
;文件名称:
;功能描述:
利用计数器1,在计数10次后对引脚取反一次
;=======================================================================
ORG0000H
AJMPSTART
ORG0100H
START:
MOVTMOD,#60H;设置定时器/计数器1为计数器方式,且为方式2
MOVTH1,#0F6H;装入计数初值
MOVTL1,#0F6H
SETBTR1;启动计数
MLP1:
JNBTF1,MLP1;判溢出标志
CPL;取反
CLRTF1;清溢出标志
AJMPMLP1
END
3.定时器2可以作为时钟发生器使用,并在引脚上输出占空比为50%的方波。
编程定时器2,使用示波器测量输出时钟,测量时钟周期;假定需要输出1MHz的方波信号,试修改程序,并使用示波器测量,验证程序的正确性。
引脚与T2复用,除作为普通I/O引脚外,还有两个功能,即为定时/计数器2输入外
部时钟,输出占空比为50%的周期时钟。
如果将T2配置为时钟发生器,那么必须将C/T2#设置为0,将T2OE设置为1,并设置TR2
为1以启动定时器。
输出时钟的频率取决于晶振频率以及捕捉寄存器的重载值,公式如下:
输出频率=晶振频率÷[n×(65536-RCAP2H,RCAP2L)]
其中n=2(6时钟模式)或n=4(12时钟模式)
晶振频率为,工作于12时钟模式下,输出频率的范围为:
42Hz~。
参考程序:
;=======================================================================
;文件名称:
;功能描述:
使用定时器2作为时钟发生器,测量引脚输出,测量周期.
;=======================================================================
T2CONEQU0C8H;定义特殊功能寄存器
T2MODEQU0C9H
RCAP2LEQU0CAH
RCAP2HEQU0CBH
ORG0000H
AJMPSTART
ORG0100H
START:
MOVRCAP2H,#0FFH;改变RCAP2H,RCAP2L中的值可以改变时钟频率
MOVRCAP2L,#00H
MOVT2MOD,#02H;设置T2工作于时钟输出模式下
MOVT2CON,#04H;启动定时器T2
SJMP$
END
实验四看门狗实验
一、实验目的
了解看门狗的工作原理,学习看门狗的编程方法。
二、实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统,连接线若干
三、实验步骤
⑴按图连接实验电路图;
⑵编写实验程序,编译、链接无误后启动调试;
⑶允许实验程序,LED闪烁;
⑷按单次脉冲KK1-,对WDT停止刷新;
⑸经过大概3秒钟,可观察软件界面,产生复位,程序停止运行(注意界面变化);
⑹改变WDT的超时周期,反复实验几次,验证看门狗功能。
每次重新运行程序前,都应该先停止调试,然后重新启动调试,这样方可保证系统正常工作。
四、实验原理
SST89E554RC提供了一个可编程看门狗定时器(WDT),可以防止软件跑飞并自动恢复,提高系统的可靠性。
用户程序中如果使用了看门狗,那么必须在用户自己定义的时间内刷新WDT,亦称“喂狗”。
若在规定的时间内没有刷新WDT,则产生内部硬件复位。
WDT以系统时钟(XTAL1)作为自己的时基,WDT寄存器每隔344064个时钟加1,时基寄存器(WDTD)的高8位被用作WDT的重载寄存器。
WDT的结构框图如图3-4-1所示。
WDT超时周期计算如下:
周期=(255-WDTD)×344064÷fCLK(XTAL1)
看门狗定时器控制寄存器(WDTC)
各位说明如下:
WDOUT:
看门狗输出允许
0:
看门狗复位不在复位引脚上输出
1:
如果看门狗复位允许位WDRE=1,看门狗复位将在复位脚上输出复位信号32个时钟
WDRE:
看门狗定时器复位允许
0:
禁止看门狗定时器复位
1:
允许看门狗定时器复位
WDTS:
看门狗定时器复位标志
0:
外部硬件复位或上电会清除此位,向此位写1会清除此位,若由于看门狗引起的复位将不影响此位。
1:
看门狗溢出,此位置1
WDT看门狗定时器刷新
0:
刷新完成,硬件复位此位。
1:
软件设置此位以强迫看门狗刷新,俗称“喂狗”。
SWDT启动看门狗定时器
0:
停止WDT
1:
启动WDT
看门狗定时器数据/重载寄存器(WDTD)
五、实验内容
学习SST89E554RC的看门狗功能模块,编写实验程序,程序正常运行时8个LED闪烁,
通过按键使看门狗产生超时,引起系统复位。
参考程序:
;======================================================================
;文件名称:
;功能描述:
看门狗实验,程序运行时LED闪烁.使用按键使看门狗产生
;超时,引起系统复位.系统复位,软件停止按钮变灰.
;======================================================================
WDTDEQU85H;看门狗定时器数据/重载寄存器
WDTCEQU0C0H
WDTBIT0C1H;看门狗定时器刷新位
ORG0000H
AJMPSTART
ORG0003H
AJMPEINT0
ORG0100H
START:
MOVWDTD,#9FH;看门狗定时