东南大学单片机实验报告测控技术与仪器.docx

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东南大学单片机实验报告测控技术与仪器

《单片机应用系统设计》

实验报告

姓名：

学号：

院系：

仪器科学与工程学院专业：

测控技术与仪器

实验室：

机械楼5楼同组人员：

评定成绩：

审阅教师：

软件实验一数据传送实验

一、实验目的

1、熟悉单片机仿真开发器的使用；

2、掌握编程方法；

3、掌握8051内部RAM的数据操作

二、实验内容

内部RAM40H~4FH单元置数A0H~AFH，然后将40H~4FH单元内容送到内部RAM50H~5FH单元中。

编辑、编译、运行程序，检查内部RAM中的结果。

三、实验程序

ORG0000H

RESET:

AJMPMAIN

ORG003FH

MAIN:

MOVR0,#40H

MOVR2,#10H;提高时将10H改为20H

MOVA,#0A0H;提高时将0A0H改为00H

A1:

MOV@R0,A

INCR0

INCA

DJNZR2,A1

MOVR0,#40H

MOVR1,#50H;提高时将50H改为60H

MOVR2,#10H;提高时将10H改为20H

A2:

MOVA,@R0

MOV@R1,A

INCR0

INCR1

DJNZR2,A2

A3:

SJMPA3

四、实验结果

实验显示RAM的40H~4FH以及50H~5FH的内容都为A0H~AFH。

五、实验提高

修改程序：

将所置的数改为00H~1FH，置数单元和传送单元分别改为内部RAM的40H~5FH、60H~7FH。

见实验程序注释部分。

六、实验思考

熟悉了伟福单片机系统的使用方法，在仿真器中查看寄存器内容变化，了解了51单片机内部RAM寻址方式：

立即数寻址、寄存器寻址等。

软件实验二多字节十进制加法实验

一、实验目的

掌握MCS-51汇编语言程序设计方法

二、实验内容

多字节十进制加法；

加数存储单元首地址由R0指出，被加数和结果的存储单元首地址由R1指出，字节数由R2指出；

编辑、编译、运行程序，检查内部RAM中的结果。

三、实验程序

加数存储单元为：

31H、30H，被加数存储单元为：

21H、20H，结果存储单元为：

22H、21H、20H。

ORG0000H

RESET:

AJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60H

MOVR0,#31H

MOV@R0,#22H;提高时将加数高位改为自定义的数的高位（如66H）

DECR0

MOV@R0,#33H;提高时将加数低位改为自定义的数的低位（如77H）

MOVR1,#21H

MOV@R1,#44H;提高时作为被加数的高位被修改（如改为44H）

DECR1

MOV@R1,#55H;提高时作为被加数的低位被修改（如改为55H）

MOVR2,#02H

ACALLDACE

HERE:

SJMPHERE

DACE:

CLRC

DAL:

MOVA,@R0

ADDCA,@R1

DAA

MOV@R1,A

INCR0

INCR1

DJNZR2,DAL

CLRA

MOVACC.0,C

MOV@R1,A

RET

四、实验结果

被加数单元地址（21H）（20H）

加数单元地址（31H）（30H）

+）

结果单元地址（22H）（21H）（20H）

被加数数值44H55H

加数数值22H33H

+）

结果数值00H66H88H

五、实验提高

修改加数和被加数（十进制数），重复运行程序。

思考：

见程序注释部分，改过之后结果如下：

被加数数值44H55H

加数数值66H77H

+）

结果数值01H11H32H

六、实验思考

学习了多字节十进制加法，其中DA这条汇编指令是实现十进制加法的关键，当用BCD码十进制数进行加法运算时，其运算结果的和数不一定仍为十进制的BCD码，必须用DA指令调整成十进制的BCD码。

软件实验三十进制数排序实验

一、实验目的

掌握十进制数的排序方法

二、实验内容

本程序用的是“冒泡排序”法，是将一个数与后面的数相比较，如果比后面的数大，则交换，如此将所有的数比较一遍后，最大的数就会在数列的最后面。

再进行下一轮比较，找出第二大数据，直到全部数据有序，即从小到大排序。

三、实验程序

SIZEEQU10

ARRAYEQU40H

CHANGEEQU0

SORT:

MOVR0,#ARRAY

MOVR7,#SIZE-1

CLRCHANGE

GOON:

MOVA,@R0

MOVR2,A

INCR0

MOVB,@R0

CJNEA,B,NOTEQUAL

SJMPNEXT

NOTEQUAL:

JCNEXT;提高时将“JC”改为“JNC”

SETBCHANGE

XCHA,@R0

DECR0

XCHA,@R0

INCR0

NEXT:

DJNZR7,GOON

JBCHANGE,SORT

LJMP$

END

四、实验结果

实验时，运行程序前手动更改RAM50H~59H的内容为任意10个无序的数，如00H，09H，0FH，0AH，04H，C0H，B1H，34H，25H，FFH。

运行程序后可以看到50H~59H的内容变为00H,04H,09H,0AH,0FH,25H,34H,B1H,C0H,FFH即按升序排列的10个数。

五、实验提高

修改程序，按照从小到大的顺序排列。

结果：

只要将NOTEQUAL子程序中的JC改为JNC即可实现。

运行后的数据将按照从大到小排列。

六、实验思考

本实验使用的是冒泡排序，冒泡排序是很经典的排序算法，通过依次比较前后两个数大小从而将整个序列排序。

这个方法算法思想直观易懂，实现方式简单，但是由于需要多次循环所以整个过程很繁琐，尤其是数据较多时需要处理的时间就会大大加长。

硬件实验一I/O口输入/输出及控制实验

Ⅰ、I/O口输入/输出实验

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和使用。

二、实验内容

1、I/O口输出：

P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序让发光二极管循环点亮。

2、I/O口输入/输出：

P1.0、P1.1做输入口接两个拨动开关；P1.2、P1.3做输出口，接两个发光二极管。

编写程序读取开关状态，将此状态在发光二极管上显示出来。

编程时应注意P1.0、P1.1作为输入口时应先置1，才能正确读入值。

三、实验步骤

1、I/O口输出硬件连接

连线

连接孔1

连接孔2

1

P1.0

L0

2

P1.1

L1

3

P1.2

L2

4

P1.3

L3

5

P1.4

L4

6

P1.5

L5

7

P1.6

L6

8

P1.7

L7

MCS51的P1口循环点灯

2、I/O口输入/输出硬件连接

连线

连接孔1

连接孔2

1

K4

P1.0

2

K5

P1.1

3

P1.2

L4

4

P1.3

L5

MCS51的P1口输入/输出

3、分别连接硬件并执行相关程序，记录结果。

四、实验程序

1、I/O口输出（P1口循环点灯）

LOOP:

MOVA,#01H;提高时将01H改为55H

MOVR2,#8

OUTPUT:

MOVP1,A

RLA

CALLDELAY

DJNZR2,OUTPUT

LJMPLOOP

DELAY:

MOVR6,#0

MOVR7,#0

DELAYLOOP:

DJNZR6,DELAYLOOP

DJNZR7,DELAYLOOP

RET

END

2、I/O口输入/输出（P1口输入/输出）

KEYLEFTEQUP1.0

KEYRIGHTEQUP1.1

LEDLEFTEQUP1.2

LEDRIGHTEQUP1.3

SETBKEYLEFT

SETBKEYRIGHT

LOOP:

MOVC,KEYLEFT

MOVLEDLEFT,C

MOVC,KEYRIGHT

MOVLEDRIGHT,C

LJMPLOOP

END

六、实验结果

I/O口输出实验，运行程序后可以看到LED从右向左循环点亮；

I/O口输入/输出实验，运行程序并置1后，拨动某一个开关后会看到对应的LED发光。

七、实验提高

修改I/O口输出程序，改成先1,3,5,7灯亮，再2,4,6,8灯亮。

思考：

只要将程序第一行的01H改为55H即可，55H即01010101B，最初1,3,5,7灯亮，右循环后变为10101010B，2,4,6,8灯亮。

八、实验思考

本实验第一次使用延时程序，对于程序

DELAY:

MOVR6,#0H

MOVR7,#0H

DELAYLOOP:

DJNZR6,DELAYLOOP

DJNZR7,DELAYLOOP

RET

查指令表可知MOV和DJNZ指令均需两个指令周期，在12MHz晶振时，一个机器周期时间为：

12/12MHZ=1ms，该延时子程序延时：

（256X256+2）X2X12/12=130ms。

由于DJNZ指令是先对寄存器内容减1再与0比较，所以给R6R7赋值0可以获得最长延时。

Ⅱ、继电器控制实验

一、实验目的

1、学习I/O端口的使用方法；

2、掌握继电器控制的基本方法；

3、了解用弱电控制强电的方法。

二、实验内容

用单片机端口，输出电平控制继电器的吸合和断开，实现对外部装置的控制。

三、实验步骤

1、硬件连线

连线

连接孔1

连接孔2

1

P1.0

继电器输入

2

5V

继电器常闭输入

3

L0

继电器中间输入

2、实验说明

本实验采用的继电器其控制电压是5V，控制端为高电平时，继电器工作常开触点吸合，连接触点的LED灯被点亮。

当控制端为低电平时，继电器不工作，LED灯灭。

3、分析并执行程序

四、实验程序

OUTPUTEQUP1.0;P1.0PORT

LOOP:

CLRC

MOVOUTPUT,C

CALLDELAY

SETBC

MOVOUTPUT,C

CALLDELAY

LJMPLOOP

DELAY:

;提高时为了修改延时时间，只要更改2个立即数0即可。

MOVR6,#0

MOVR7,#0

DLOOP:

DJNZR7,DLOOP

DJNZR6,DLOOP

RET

END

五、实验结果

运行程序后可以看到LED灯呈亮、灭、亮、灭的循环。

六、实验提高

1、修改程序，改变继电器吸合的时间间隔；

更改DELAY子程序中的两个立即数即可。

2、查询资料，了解其他弱电控制强电的方法。

弱电控制强电是通过低压系统的设备如定时器、传感器等设备对强电（220V以上）供电系统实现自动延时开启或关闭功能，有固体继电器、可控硅、光电耦合可控硅等等。

七、实验思考

这次试验比较简单，初步了解了继电器及其使用方法。

硬件实验二数据输入/输出口扩展实验

Ⅰ、用74HC245读入数据

一、实验目的

1、了解CPU数据总线的使用；

2、掌握利用74HC245数据输入/输出的方法。

二、实验内容

利用试验箱上的74HC245输入电路，用总线方式读入开关状态。

三、实验步骤

1、硬件连接

连线

连接孔1

连接孔2

1

K0

245-I0

2

K1

245-I1

3

K2

245-I2

4

K3

245-I3

5

K4

245-I4

6

K5

245-I5

7

K6

245-I6

8

K7

245-I7

9

CS0

CS245

2、实验说明

一般情况下，CPU的总线会挂有很多器件，如何使这些器件不造成冲突，这就要使用一些总线隔离器件，例如74HC245就是一种。

74HC245是三态总线收发器，利用它既可以输出也可以输入数据。

本实验74HC245的片选地址为CS0，即8000H，读这个地址，就是从74HC245读回开关的值。

可以用单步的方式执行程序，改变开关状态，观察读回的值。

3、分析并执行程序，观察并记录实验结果。

四、实验程序

CS245EQU8000H

ORG0000H

LOOP:

MOVDPTR,#CS245

MOVXA,@DPTR

LJMPLOOP

END

五、实验结果

程序执行后，拨动八位开关，开为1，闭为0，开关状态表示8位二进制数，相应的寄存器显示对应的结果。

六、实验提高

连接拨动开关，利用发光二极管显示拨动开关的状态。

如果利用74HC245输出，如何设计电路？

将二极管与开关一一对应相连即可。

其中开关连接74HC245的输入端，LED连接74HC245的输出端。

八、实验思考

这次试验第一次访问了外部RAM，使用MOVX指令，将外部RAM地址放入数据指针DPTR间接寻址，寻址范围可达64KB。

Ⅱ、74HC273扩展数据输出

一、实验目的

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、了解数据锁存的概念和方法。

二、实验内容

利用实验箱上的273输出电路，从总线上输出I/O口信号，控制八个LED灯。

三、实验步骤

1、硬件连接

连线

连接孔1

连接孔2

1

L0

273-I0

2

L1

273-I1

3

L2

273-I2

4

L3

273-I3

5

L4

273-I4

6

L5

273-I5

7

L6

273-I6

8

L7

273-I7

9

CS0

CS273

2、实验说明

本实验用74HC273扩展I/O端口。

方法是：

通过片选信号和写信号将数据总线上的值锁存在273中，同时在273的输出端口输出。

当数据总线上的值撤销后，由于273能够锁存信号，所以273的输出端保持不变，直到下次有新的数据被锁存。

本实验中，在数据输出同时输出片选信号和写信号。

3、分析并执行程序，观察并记录结果。

四、实验程序

CS273EQU8000H

MOVDPTR,#CS273

MOVA,#1

LOOP:

MOVX@DPTR,A

MOVR6,#0FFH

MOVR7,#0FFH

DELAYLOOP:

DJNZR6,DELAYLOOP

DJNZR7,DELAYLOOP

NOP

RLA;提高时将RL改为RR

LJMPLOOP

DELAY:

END

CS273EQU8000H

MOVDPTR,#CS273

MOVA,#1

LOOP:

MOVX@DPTR,A

RLA;提高时将RL改为RR

NOP

LJMPLOOP

END

五、实验结果

执行程序后可以看到LED灯从右向左循环点亮。

六、实验提高

增加延时程序，让LED灯由左向右循环点亮。

见程序注释。

七、实验思考

74HC273具有八路边沿触发，D型触发器，带独立的D输入和Q输出。

273带锁存，这样D输入的信号可以锁住保持在输出端，保持LED的驱动是固定的电平状态，所以当总线数据撤销后，输出端的值可以保持不变。

硬件实验四显示器/键盘实验

Ⅰ、八段数码管显示实验

一、实验目的

1、了解数码管动态显示的原理；

2、了解用总线方式控制数码管显示。

二、实验内容

利用实验仪提供的显示电路，动态显示一行数据。

三、实验步骤

1、硬件连接

连线

连接孔1

连接孔2

1

KEY/LED_CS

CS0

2、实验说明

注意：

当用总线方式驱动八段显示管时，请将八段的驱动方式选择开关拨到“内驱”位置；当用I/O方式驱动八段显示管时，请将开关拨到“外驱”位置。

本实验仪提供了6位8段码LED显示电路，学生只要按地址输出相应数据，就可以实现对显示器的控制。

显示共有6位，用动态方式显示。

8位段码、6位位码是由两片74LS374输出。

位码经MC1413或ULN2003倒相驱动后，选择相应显示位。

本实验仪中8位段码输出地址为0X004H，位码输出地址为0X002H。

此处X是由KEY/LEDCS决定，参见地址译码。

做键盘和LED实验时，需将KEY/LEDCS接到相应的地址译码上。

以便用相应的地址来访问。

例如，将KEY/LEDCS接到CS0上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H。

七段数码管的字型代码表如下表：

显示字形

g

f

e

d

c

b

a

段码

0

0

1

1

1

1

1

1

3fh

1

0

0

0

0

1

1

0

06h

2

1

0

1

1

0

1

1

5bh

3

1

0

0

1

1

1

1

4fh

4

1

1

0

0

1

1

0

66h

5

1

1

0

1

1

0

1

6dh

6

1

1

1

1

1

0

1

7dh

7

0

0

0

0

1

1

1

07h

8

1

1

1

1

1

1

1

7fh

9

1

1

0

1

1

1

1

6fh

A

1

1

1

0

1

1

1

77h

b

1

1

1

1

1

0

0

7ch

C

0

1

1

1

0

0

1

39h

d

1

0

1

1

1

1

0

5eh

E

1

1

1

1

0

0

1

79h

F

1

1

1

0

0

0

1

71h

3、分析并执行程序，观察并记录结果。

四、实验程序

OUTBITEQU08002H

OUTSEGEQU08004H

INEQU08001H

LEDBUFEQU60H

NUMEQU70H

DELAYTEQU75H

LJMPSTART

LEDMAP:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

DELAY:

MOVR7,#0

DELAYLOOP:

DJNZR7，DELAYLOOP

DJNZR6,DELAYLOOP

RET

DISPLAYLED:

MOVR0，#LEDBUF

MOVR1,#6

MOVR2,#00100000B

LOOP:

MOVDPTR,#OUTBIT

MOVA,#0

MOVX@DPTR,A

MOVA,@R0

MOVDPTR,#OUTSEG

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#OUTBIT

MOVA,R2

MOVX@DPTR,A

MOVR6,#05

CALLDELAY

MOVA,R2

RRA

MOVR2,A

INCR0

DJNZR1,LOOP

MOVDPTR,#OUTBIT

MOVA,#0

MOVX@DPTR,A

RET

START:

MOVSP,#40H

MOVNUM,#0

MLOOP:

INCNUM

MOVA,NUM

MOVB,A

MOVR0,#LEDBUF

FILLBUF:

MOVA,B

ANLA,#0FH

MOVDPTR,#LEDMAP

MOVCA,@A+DPTR

MOV@R0,A

INCR0

INCB

CJNER0,#LEDBUF+6,FILLBUF

MOVDELAYT,#30

DISPAGAIN:

CALLDISPLAYLED

DJNZDELAYT,DISPAGAIN

LJMPMLOOP

END

五、实验结果

数码管动态地012345、123456、234567、·······、F012345、0123456、······不断循环显示。

六、实验提高

修改程序，显示1、2、3、4、5、6或A、B、C、D、E、F。

去掉MLOOP:

INCNUM一句，NUM的值一直是1或者A，主程序结尾处也不要跳转回MLOOP，我让程序在结尾处一直循环DISPLAYLED子程序。

七、思考

多个数码管扫描显示利用了人眼的视觉暂留现象，单片机一次位选一个数码管，点亮一个字符，然后位选下一个数码管，这时候上一个数码管其实灭了，但是单片机扫描速度非常快，人眼看到的现象就是多个数码管同时亮了。

Ⅱ、键盘扫描显示实验

一、实验目的

1、掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法。

2、掌握键盘扫描和LED八段码显示器的工作原理。

二、实验内容

在上一个实验的基础上,利用实验仪提供的键盘扫描电路和显示电路,做一个扫描键盘和数码显示实验，把按键输入的键码在六位数码管上显示出来。

实验程序可分成三个模块。

①键输入模块：

扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元。

②显示模块：

将显示单元的内容在显示器上动态显示。

③主程序：

调用键输入模块和显示模块。

三、实验步骤

1、硬件连接

连线

连接孔1

连接孔2

1

KEY/LED_CS

CS0

列码

（0X002H）

读回行码

（0X001H）

数据总线

2、实验说明

本实验仪提供了一个6×4的小键盘，向列扫描码地址（0X002H）逐列输出低电平，然后从行码地址（0X001H）读回。

如果有键按下,则相应行的值应为低,如果无键按下，由于上拉的作用，相应行码为高。

在判断有键按下后，要有一定的延时，防止键盘抖动。

再通过输出的列码和读取的行码来判断按下的是什么键。

地址中的X是由KEY/LEDCS决定，参见地址译码。

做键盘和LED实验时，需将KEY/LEDCS接到相应的地址译码上。

以便用相应的地址来访问。

例如将KEY/LEDCS信号接CS0上，则列扫描地址为08002H，行码地址为08001H。

列扫描码还可以分时用作LED的位选通信号（参见键盘显示电路）。

3、分析并执行程序，观察并记录结果。

四、实验程序

OUTBITEQU08002H

OUTSEGEQU08004H

INEQU08001H

LEDBUFEQU60H

LJMPSTART

LEDMAP:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

DELAY:

MOVR7,#0

DELAYLOOP:

DJNZR7，DELAYLOOP

DJNZR6,DELAYLOOP

RET

DISPLAYLED:

MOVR0，#LEDBUF

MOVR1,#