中南大学单片机实验报告.docx
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中南大学单片机实验报告
单片机原理及应用系统
设计实验报告
学院：
信息科学与工程学院
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
目录
第一章综述2
第二章实验要求1
第三章软件设计2
1清零程序2
2拆字程序3
3拼字程序4
4数据传送程序设计5
5排序程序7
6散转程序8
第四章硬件设计9
1数字量输入输出实验9
1）硬件构造：
9
2）程序代码：
10
2定时器/计数器实验12
1）硬件构造：
12
2）程序代码：
13
3Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验15
1）硬件构造：
15
2）程序代码：
15
4串行通信软件设计19
1）硬件构造：
20
2）程序代码：
20
第五章调试过程及体会23
1调试过程23
2收获体会24
第一章综述
单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
单片机是靠程序运行的，并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！
但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：
不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
MCS51系列微控制器应用广泛，在家电、汽车甚至航空等领域都有其活跃的身影。
然而，普通51系列微控制器内部资源有限，像我用Proteus构建微控制器虚拟实验室选用的AT89C52只有三个定时器、一个全双工的串行口和中断控制，并且其数据处理能力有限，不适合对大量数据进行复杂分析和运算。
因此，在不重新选型（可选用SoC）的前提下，为实现我们所需要的功能，就需要进行外围扩展。
针对微控制器的特点，我们首先考虑串行扩展，因为微控制器的I/O引脚有限，并行扩展一则外围芯片面积比较大，二则对抑制EMI不利。
第二章实验要求
1、学习KeilC51集成开发工具的操作及调试程序的方法，包括：
仿真调试与脱机运行间的切换方法；
2、熟悉TD-51单片机系统板及实验系统的结构及使用；
3、进行MCS51单片机指令系统软件编程设计与硬件接口功能设计；
4、学习并掌握KeilC51与Proteus仿真软件联机进行单片机接口电路的设计与编程调试；
5、完成指定MCS51单片机综合设计题
下面主要分为软件和硬件部分来介绍
软件部分：
清零程序与拆字程序设计
拼字程序与数据传送程序设计
排序程序与散转程序设计
硬件部分：
静态存储器扩展实验
要求：
阅读、验证C语言程序功能。
使用汇编语言编程，完成实验指导书之“4.2FLASH存储器扩展实验”实验项目（P60）。
数字量输入输出实验
LED灯控制（使用8255接口芯片）
要求：
使用汇编语言编程，功能为：
通过KK1实现LED灯工作方式即时控
制，完成LED开关控制显示和LED灯左循环、右循环、间隔闪烁功能。
定时器/计数器实验
要求：
由单片机内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。
P1口的P1.0-P1.7分别接八个发光二极管。
编写程序模拟时序控制装置。
开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟八个LED灯全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3亮，然后L2，L4亮……一直循环下去。
Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验
要求：
Proteus环境下完成小键盘给定（并显示工作状态），选择信号源输出波形类型（D/A转换方式），经过A/D采样后，将采样数据用LED灯，显示当前模拟信号值大小及变化状态。
串行通讯实验
要求：
Proteus环境下完成利用单片机实验系统，实现与PC机通讯。
功能要求：
将从实验系统键盘上键入的数字，字母显示到PC机显示器上，将PC机键盘输入的字符（0-F）显示到单片机实验系统的数码管上。
第三章软件设计
1．清零程序
因为清零看不出效果，故改为全部写为01，从7000-8000H空间。
程序如下：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVDPTR,#7000H;片内RAM首地址
MOVA,#01H;写入数据初值
MOVR6,#20H;循环变量
LOOP2:
MOVR7,#80H
LOOP1:
MOVX@DPTR,A;写数据到RAM
INCDPTR;地址加1
DJNZR7,LOOP1
DJNZR6,LOOP2
SJMP$
END
结果如下：
单步运行下，第一步为：
最后一步为：
8000h为0
2.拆字程序
流程图为
程序如下：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVDPTR,#7000H;
MOVA,#12H;
MOVX@DPTR,A;
RRA;
RRA;
RRA;
RRA;
ANLA,#0FH;高位送7001H低位
MOVDPTR,#7001H;
MOVX@DPTR,A;
MOVDPTR,#7000H;
MOVXA,@DPTR;
ANLA,#0FH;低位送7002H低位
MOVDPTR,#7002H;
MOVX@DPTR,A;
SJMP$;设置断点,观察实验结果中的内容
END
结果如下：
3．拼字程序
流程图如下：
程序如下：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVDPTR,#7000H;
MOVA,#01H;
MOVX@DPTR,A;
ANLA,#0FH;屏蔽高位
SWAPA;
MOVB,A;
MOVDPTR,#7001H;送7001H
MOVA,#0AH;
MOVX@DPTR,A;
ANLA,#0FH;
ORLA,B;拼送后送7002H
MOVDPTR,#7002H;
MOVX@DPTR,A;
SJMP$;设置断点,观察实验结果中的内容
END
结果如下：
4.数据传送程序设计
把（R2,R3）源RAM中首地址内的（R6,R7）个字节数据传送到（R4,R5）目的RAM中。
流程图如下
程序：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVR2,#70H;
MOVR3,#00H;源地址
MOVR4,#71H;
MOVR5,#00H;目的地址
MOVR6,#00H;
MOVR7,#07H;传送个数
MOVR1,#10H;
MOVR0,#07H;
MOVDPH,R2;
MOVDPL,R3;
MOVA,R1;
L0:
MOVX@DPTR,A;
INCDPTR;
DJNZR0,L0;赋值
L2:
MOVR7,#0FFH;
L1:
MOVDPH,R2;
MOVDPL,R3;
MOVXA,@DPTR;
INCDPTR;
MOVR2,DPH;
MOVR3,DPL;
MOVDPH,R4;
MOVDPL,R5;
MOVX@DPTR,A;
INCDPTR;
MOVR4,DPH;
MOVR5,DPL;
DJNZR7,L1;
DJNZR6,L2;
SJMP$
END
结果如下：
把7000h中的8个数据发给7100h中：
5.排序程序
程序如下：
ESELSORT:
MOV R7,N
DEC R7
ESST1 :
MOV A,R7
MOV R6,A
MOV DPL,ADDPL
MOV R1,DPL
MOV DPH,ADDPH
MOV R0,DPH
MOVX A,@DPTR
MOV B,A
ESST2 :
INC DPTR
MOVX A,@DPTR
CLR C
SUBB A,B
JC ESST3
MOV R0,DPL
MOV R1,DPH
MOVX A,@DPTR
MOV B,A
ESST3 :
DJNZ R6,ESST2
MOVX A,@DPTR
XCH A,B
MOVX @DPTR,A
MOV DPL,R0
MOV DPH,R1
MOV A,B
MOVX @DPTR,A
DJNZ R7,ESST1
RET
6.散转程序
流程图如下：
程序如下：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVR0,#02
MOVA,R0
RLA
ADDA,R0
MOVDPTR,#TA
JMP@A+DPTR
TA:
LJMPPM0
LJMPPM1
LJMPPM2
LJMPPM3
PM0:
MOVR1,#01H
LJMPMAIN
PM1:
MOVR2,#02H
LJMPMAIN
PM2:
MOVR3,#03H
LJMPMAIN
PM3:
MOVR4,#04H
LJMPMAIN
OVER:
SJMP$
END
结果如下：
当修改A=02h时跳转到pwm2即使R1=03
当修改A=00时即使R1=01，结果如下：
第四章硬件设计
硬件部分我主要做了三个实验，前两个是用c完成的，后一个是同学指导用汇编完成的，个人觉得用c来做程序还是比会变简单明了很多，而且原理也是一样的。
1.数字量输入输出实验
任务：
通过KK1实现LED灯工作方式即时控制，完成LED开关控制显示和LED灯左循环、右循环、间隔闪烁功能。
（要求一定要用到8255）
1）硬件构造如下：
因为要加入8255，所以在硬件与程序中还是遇到了一些小麻烦的，在protus7.0中的8255是有问题的，后来转为7.5才好，可是在实际中又运行不了，只能仿真。
2）程序如下：
#include
unsignedcharcount;
sbitA0=P2^0;
sbitA1=P2^1;
sbitWR_8255=P2^3;
sbitCS=P2^4;
sbitRESET_8255=P2^2;
voidSendData（unsignedchardat）;
voiddelay（void）
{
unsignedchara,b,c;
for（c=19;c>0;c--）
for（b=20;b>0;b--）
for（a=130;a>0;a--）;
}
voidmain（）
{
unsignedchari,value;
IT0=1;//设置外部中断0下降沿触发
EX0=1;//允许外部中断0
EA=1;//开总中断
RESET_8255=1;//上电复位8255
for（i=0;i<10;i++）;
RESET_8255=0;
WR_8255=0;//设置8255A口输出工作方式
A0=1;
A1=1;
P0=0x80;
CS=0;
for（i=0;i<10;i++）;
WR_8255=1;
CS=1;
while
（1）
{
if（count==0）
{
value=0x01;
for（i=0;i<8;i++）//左移
{
SendData（value）;
delay（）;
SendData（0x00）;
value=value<<1;
}
}
if（count==1）
{
value=0x80;
for（i=0;i<8;i++）//右移
{
SendData（value）;
delay（）;
SendData（0x00）;
value=value>>1;
}
}
if（count==2）
{
SendData（0xFF）;//闪烁
delay（）;
SendData（0x00）;
delay（）;
}
}
}
//外部中断0中断服务程序，用于选择LED的方式
voidextra（）interrupt0
{
count=（count+1）%3;
}
//向8255的A口写一个数据
voidSendData（unsignedchardat）
{
unsignedchari;
WR_8255=0;
A0=0;
A1=0;
P0=dat;
CS=0;
for（i=0;i<10;i++）;
WR_8255=1;
CS=1;
}
2.定时器/计数器实验
定时器控制LED灯
要求：
由单片机内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。
P1口的P1.0-P1.7分别接八个发光二极管。
编写程序模拟时序控制装置。
开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟八个LED灯全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3亮，然后L2，L4亮……一直循环下去。
1）硬件构造如下：
2）程序如下：
#include
unsignedcharcount;
voidmain（）
{
unsignedcharvalue,i;
TMOD=0x01;
TH0=0x4C;
TL0=0x00;
ET0=1;
PT0=1;
EA=1;
TR0=1;
while
（1）
{if（count==20）
P1=05H;
if（count==40）
P1=0AH;
if（count==60）
P1=50H;
if（count==80）
P1=0A0H;
if（count==100）
P1=55H;
if（count==120）
P1=0AAH;
if（count==140）
P1=0FFH;
if（count==160）
P1=00H;
count=0;
}
}
voidTimer0（）interrupt1
{
TR0=0;
TH0=0x4C;
TL0=0x00;
TR0=1;
count++;
3.Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验
要求：
Proteus环境下完成小键盘给定（并显示工作状态），选择信号源输出波形类型（D/A转换方式），经过A/D采样后，将采样数据用LED灯，显示当前模拟信号值大小及变化状态。
1）硬件构造如下：
2）程序如下：
PRO_DAEQU7FFFH
PRO_ADEQU0BFFFH
ORG0000H
SJMPMAIN
ORG001BH
LJMPKEYSCAN
ORG0030H
MAIN:
SETBEA
SETBEX1
SETBIT1
MOVP1,#0FH
MOVR5,#0FFH
TEST:
MOVR5,#03H
CJNER5,#01H,L1
LCALLSQUARE
AJMPTEST
L1:
CJNER5,#02H,L2
LCALLTRIANGLE
AJMPTEST
L2:
CJNER5,#03H,L3
LCALLSAWTOOTH
L3:
AJMPTEST
;键盘扫描中断
KEYSCAN:
ACALLT12MS
;MOVR6,A
ACALLSCAN
JNZKEY1
SJMPEXIT
KEY1:
MOVR2,A
MOVR3,#07FH
MOVR4,#03H
LOOP1:
MOVP1,R3
MOVA,P1
CPLA
ANLA,#0FH
JNZKEY2
MOVA,R3
RRA
MOVR3,A
DJNZR4,LOOP1
SJMPEXIT
KEY2:
DECR4
CJNER2,#01H,LOOP3
MOVA,#01H
SJMPLOOP6
LOOP3:
CJNER2,#02H,LOOP4
MOVA,#04H
SJMPLOOP6
LOOP4:
CJNER2,#04H,LOOP5
MOVA,#07H
SJMPLOOP6
LOOP5:
CJNER2,#08H,LOOP6
MOVA,#0AH
LOOP6:
ADDA,R4
MOVR5,A
MOVP1,#0FH
;MOVA,R6
EXIT:
RETI
;延时后再次扫描有无按键按下
SCAN:
MOVP1,#0FH
MOVA,P1
CPLA
ANLA,#0FH
RET
T12MS:
MOVR7,#15H;12MS
TM:
MOVR6,#0FFH
DJNZR6,$
DJNZR7,TM
RET
;D/A产生方波
SQUARE:
MOVDPTR,#PRO_DA
MOVA,#0FFH
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0BFFFH
MOVX@DPTR,A
ACALLDELAY
MOVA,#00H
MOVDPTR,#PRO_DA
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#0BFFFH
MOVX@DPTR,A
ACALLDELAY
RET
DELAY:
MOVR0,#27H
DEL1:
MOVR1,#0FFH
DJNZR1,$
DJNZR0,DEL1
RET
;D/A产生三角波时钟500KHz幅值1mv扫描周期20ms
TRIANGLE:
MOVA,#00H
TLOOP:
MOVDPTR,#PRO_DA
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#PRO_AD
MOVX@DPTR,A
CJNEA,#0FFH,TLOOP2
COUNT1:
DECA
MOVDPTR,#PRO_DA
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#PRO_AD
MOVX@DPTR,A
CJNEA,#00H,COUNT1
SJMPEXIT1
TLOOP2:
INCA
AJMPTLOOP
EXIT1:
RET
;D/A产生锯齿波
SAWTOOTH:
MOVA,#00H
SLOOP:
MOVDPTR,#PRO_DA
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#PRO_AD
MOVX@DPTR,A
INCA
CJNEA,#00H,SLOOP
RET
END
4.静态存储器扩展实验
1）程序如下：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOV8EH,02H
MOVP1,#0FFH
CLRA
MOVP1,A
MOVR7,#10H
MOVR0,#30H
MOVA,#00H
LOOP0:
MOV@R0,A
INCR0
INCA
DJNZR7,LOOP0
MOVR7,#10H
MOVR0,#30H
MOVR1,#40H
MOVDPTR,#0000H
LOOP1:
MOVA,@R0
MOVX
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