《单片机技术》实验指导书.docx
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《单片机技术》实验指导书
《单片机技术》实验指导书
武汉工程大学电气信息学院电气工程教
实验1P1口实验一
实验2P1口实验二实验
3中断实验实验
4定时器实验实验
5存储器扩展实验实验
6简单I/O口扩展
实验附录:
实验设备硬件系统概述
实验1P1口实验一
一、实验目的:
1.学习P1口的使用方法。
2.学习延时子程序的编写和使用。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容:
1.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。
2.P1口做输入口,接八个按纽开关,以实验箱上74LS273做输出口,编写程序读取开关状态,在发光二极管上显示出来。
四、实验原理:
P1口为准双向口,P1口的每一位都能独立地定义为输入位或输出位。
作为输入位时,必须向锁存器相应位写入“1”,该位才能作为输入。
8031中所有口锁存器在复位时均置为“1”,如果后来在口锁存器写过“0”,在需要时应写入一个“1”,使它成为一个输入。
可以用第二个实验做一下实验。
先按要求编好程序并调试成功后,可将P1口锁存器中置“0”,此时将P1做输入口,会有什么结果。
再来看一下延时程序的实现。
现常用的有两种方法,一是用定时器中断来实现,一是用指令循环来实现。
在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。
本实验系统晶振为6.144MHZ,则一个机器周期为12÷6.144us即1÷0.512us。
现要写一个延时0.1s的程序,可大致写出如下:
MOVR7,#X
(1)DEL1:
MOVR6,#200
(2)DEL2:
DJNZR6,DEL2(3)DJNZR7,DEL1(4)
上面MOV、DJNZ指令均需两个机器周期,所以每执行一条指令需要1÷0.256us,现求出X值:
1÷0.256+X(1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256)=0.1×10⁶
指令
(1)指令
(2)指令(3)指令(4)所需时间所需时间所需时间所需时间
X=(0.1××10⁶-1÷0.256)/(1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256)=127D=7FH经计算得X=127。
代入上式可知实际延时时间约为0.100215s,已经很精确了。
五、实验原理图:
P1口输出实验
六、实验步骤:
P1口输入实验
执行程序1(T1_1.ASM)时:
P1.0~P1.7接发光二极管L1~L8。
延时0.1秒,使显示稳定
将P1口寄存器的数值逐位左移1位
执行程序2(T1_1.ASM)时:
P1.0~P1.7接平推开关K1~K8;74LS273的O0~O7接发光二极管L1~L8;74LS273的片选端CS273接CS0(由程序所选择的入口地址而定,与CSO~CS7相应的片选地址请查看第一部分系统资源,以后不赘述)。
七、程序框图:
程序初始化,设置P1口寄存器的初值为FEH
将P1口数值读入累加器A
将累加器A的数值送到273显示
循环点亮发光二极管
程序初始化,设置P1口为输入口
通过发光二极管将P1口的状态显示
八、参考程序:
1、循环点亮发光二极管(T1_1.ASM)
NAMET1_1;P1口输实验CSEGAT0000H
LJMPSTARTCSEGAT4100H
START:
MOVA,#0FEH
LOOP:
RLA;左移一位,点亮下一个发光二极管MOVP1,A
LCALLDELAY;延时0.1秒SJMPLOOP
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DELAY:
MOVR1,#127;延时0.1秒DEL1:
MOVR2,#200
DEL2:
DJNZR2,DEL2
DJNZR1,DEL1
RET
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;END
2、通过发光二极管将P1口的状态显示(T1_2.ASM)NAMET1_2;P1口输入实验OUT_PORTEQU0CFA0H
CSEGAT0000H
LJMPSTARTCSEGAT4100H
START:
MOVP1,#0FFH;复位P1口为输入状态
MOVA,P1;读P1口的状态值入累加器A
MOVDPTR,#OUT_PORT;将输出口地址赋给地址指针DPTR
MOVX@DPTR,A;将累加器A的值赋给DPTR指向的地址SJMPSTART;继续循环监测端口P1的状态
END
实验2P1口实验二
一、实验目的:
1.学习P1口既做输入又做为输出的使用方法。
2.学习数据输入、输出程序的设计方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块三、实验原理:
P1口的使用方法这里不讲了。
有兴趣者不妨将实验例程中的“SETBP1.0,SETBP1.1”中的“SETB”改为“CLR”看看会有什么结果。
另外,例程中给出了一种N路转移的常用设计方法,该方法利用了JMP@A+DPTR的计算功能,实现转移。
该方法的优点是设计简单,转移表短,但转移表大小加上各个程序长度必须小于256字节。
四、实验原理图:
五、实验步骤:
P1口输入、输出实验
平推开关的输出K1接P1.0;K2接P1.1;
发光二极管的输入L1接P1.2;L2接P1.3;L5接P1.4;L6接P1.5。
运行实验程序,K1做为左转弯开关,K2做为右转弯开关。
L5、L6做为右转弯灯,L1、
L2做为左转弯灯。
结果显示:
1:
K1接高电平K2接低电平时,右转弯灯(L5、L6)灭,左转弯灯(L1、L2)以一定频率闪烁;
2:
K2接高电平K1接低电平时,左转弯灯(L1、L2)灭,右转弯灯(L5、L6)
以一定频率闪烁;
3:
K1、K2同时接低电平时,发光二极管全灭;
4:
K1、K2同时接高电平时,发光二极管全亮。
六、参考程序:
T2.ASM
NAMET2;P1口输入输出实验CSEGAT0000H
LJMPSTARTCSEGAT4100H
START:
SETB
P1.0
SETB
P1.1
;用于输入时先置位口内锁存器
MOV
A,P1
ANL
A,#03H
;从P1口读入开关状态,取低两位
MOV
DPTR,#TAB
;转移表首地址送DPTR
MOVC
A,@A+DPTR
JMP
@A+DPTR
TAB:
DB
PRG0-TAB
DB
PRG1-TAB
DB
PRG2-TAB
DB
PRG3-TAB
PRG0:
MOV
P1,#0FFH
;向P1口输出#0FFH,发光二极管全灭
;此时K1=0,K2=0
LJMPSTART
PRG1:
MOV
P1,#0F3H
;只点亮L5、L6,表示左转弯
ACALL
DELAY
;此时K1=1,K2=0
MOV
P1,#0FFH
;再熄灭0.5秒
ACALL
DELAY
;延时0.5秒
LJMPSTART
PRG2:
MOV
P1,#0CFH
;只点亮L7、L8,表示右转弯
ACALL
DELAY
;此时K1=0,K2=1
MOV
P1,#0FFH
;再熄灭0.5秒
ACALL
DELAY
LJMP
START
PRG3:
MOV
P1,#00H
;发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1
END
LJMPSTART
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DELAY:
MOVR1,#5;延时0.5秒DEL1:
MOVR2,#200
DEL2:
MOVR3,#126
DEL3:
DJNZR3,DEL3
DJNZR2,DEL2
DJNZR1,DEL1
RET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
七、程序框图:
上电,程序初始化,设置P1口为输入、输出双线口(P1.0、P1.1为输入口,P1.2、P1.3、P1.4、P1.5为输出口
采集P1.0、P1.1输入口的值进入A累加器,
根据累加器A的值调转到相应的子程序入口
A=00
A=11
A=01A=10
给P1口赋值
0FFH(四个发
光二极管全
灭)
依次给P1口赋值0F3H和0FFH,每种状态延时
0.5秒
依次给P1口赋值0CFH和
0FFH,每种状态延时0.5秒
给P1口赋值
00H(四个发光
二极管全亮)
实验3中断实验
———有急救车的交通灯控制实验一、实验目的:
1.学习外部中断技术的基本使用方法。
2.学习中断处理程序的编程方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容:
在实验三的内容的基础上增加允许急救车优先通过的要求。
当有急救车到达时,两个方向上的红灯亮,以便让急救车通过,假定急救车通过路口的时间为10秒,急救车通过后,交通灯恢复中断前的状态。
本实验以单脉冲为中断申请,表示有急救车通过。
四、实验原理:
交通灯的燃灭规律见实验三。
本实验中断处理程序的应用,最主要的地方是如何保护进入中断前的状态,使得中断程
序执行完毕后能回到交通灯中断前的状态。
要保护的地方,除了累加器ACC、标志寄存器PSW外,还要注意:
一是主程序中的延时程序和中断处理程序中的延时程序不能混用,本实验给出的程序中,主程序延时用的是R5、R6、R7,中断延时用的是R3、R4和新的R5。
第二,主程序中每执行一步经74LS273的端口输出数据的操作时,应先将所输出的数据保存到一个单元中。
因为进入中断程序后也要执行往74LS273端口输出数据的操作,中断返回时如果没有恢复中断前74LS273端口锁存器的数据,则显示往往出错,回不到中断前的状态。
还要注意一点,主程序中往端口输出数据操作要先保存再输出,例如有如下操作:
MOVA,#0F0H(0)MOVX@R1,A
(1)MOVSAVE,A
(2)
程序如果正好执行到
(1)时发生中断,则转入中断程序,假设中断程序返回主程序前需要执行一句MOVA,SAVE指令,由于主程序中没有执行
(2),故SAVE中的内容实际上是前一次放入的而不是(0)语句中给出的0F0H,显示出错,将
(1)、
(2)两句顺序颠倒一下则没有问题。
发生中断时两方向的红灯一起亮10秒,然后返回中断前的状态。
五、实验原理图:
(同实验三)
六、实验步骤:
74LS273的输出O0~O7接发光二极管L1~L8,74LS273的片选CS273\接片选信号CS2,
此时74LS273的片选地址为CFB0H~CFB7H之间任选。
单脉冲输出端P-接CPU板上的INT0。
七、程序框图:
主程序框图中断程序框图
八、参考程序:
T5.ASM
NAMET5;中断控制实验OUTPORTEQU0CFB0H;端口地址
SAVEEQU55H;save保存从端口cfa0输出的数据CSEGAT0000H
LJMPSTARTCSEGAT4003H
LJMPINT
CSEGAT4100H
START:
SETBIT0
SETBEX0
SETBEA
MOVA,#11H;置首显示码MOVSAVE,A;保存
ACALLDISP;显示输出ACALLDE3S;延时3秒
LLL:
MOVA,#12H;东西路口绿灯亮,南北路口红灯亮MOVSAVE,A
ACALLDISP
ACALLDE10S;延时10秒
MOVA,#10H;东西路口绿灯灭MOVSAVE,A
ACALLDISP
MOVR2,#05H;东西路口黄灯闪烁5次TTT:
MOVA,#14H
MOVSAVE,AACALLDISPACALLDE02SMOVA,#10HMOVSAVE,AACALLDISPACALLDE02SDJNZR2,TTT
MOVA,#11H;红灯全亮MOVSAVE,A
ACALLDISP
ACALLDE02S;延时0.2秒
MOVA,#21H;东西路口红灯亮,南北路口绿灯亮MOVSAVE,A
ACALLDISP
ACALLDE10S;延时10秒
MOVA,#01H;南北路口绿灯灭
MOVSAVE,A
ACALLDISP
MOVR2,#05H;南北路口黄灯闪烁5次GGG:
MOVA,#41H
MOVSAVE,AACALLDISPACALLDE02SMOVA,#01HMOVSAVE,AACALLDISPACALLDE02SDJNZR2,GGG
MOVA,#11H;红灯全亮MOVSAVE,A
ACALLDISP
ACALLDE02S;延时0.2秒LJMPLLL;转LLL循环
DE10S:
MOVR5,#100;延时10秒LJMPDE1
DE3S:
MOVR5,#30;延时3秒LJMPDE1
DE02S:
MOVR5,#02;延时0.2秒DE1:
MOVR6,#200
DE2:
MOVR7,#126
DE3:
DJNZR7,DE3
DJNZR6,DE2
DJNZR5,DE1
RET
INT:
CLREA
PUSHACC;中断处理PUSHPSW
MOVA,R5
PUSHACC
MOVA,#11H;红灯全亮,绿、黄灯全灭
ACALLDISP
DEL10S:
MOVR3,#100;延时10秒DEL1:
MOVR2,#200
DEL2:
MOVR5,#126
DEL3:
DJNZR5,DEL3
DJNZR4,DEL2
DJNZR3,DEL1
MOVA,SAVE;取SAVE中保存数据输出到cfa0端口ACALLDISP
POPACC;出栈MOVR5,A
POPPSWPOPACC
SETBEA;允许外部中断RETI
DISP:
MOVDPTR,#OUTPORTCPLA
MOVX@DPTR,A
RET
END
实验4定时器实验
———循环彩灯实验一、实验目的:
1.学习8031内部计数器的使用和编程方法。
2.进一步掌握中断处理程序的编写方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容
由8031内部定时器1按方式1工作,即作为16位定时器使用,每0.1秒钟T1溢出中断一次。
P1口的P1.0~P1.7分别接发光二极管的L1~L8。
要求编写程序模拟一循环彩灯。
彩灯变化花样可自行设计。
例程给出的变化花样为:
①L1、L2、…L8依次点亮;②L1、L2、…L8依次熄灭;③L1、L2、…L8全亮、全灭。
各时序间隔为0.5秒。
让发光二极管按以上规律循环显示下去。
四、实验原理:
1.定时常数的确定
定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样,为振荡频率的1/12。
本实验中时钟频率为6.0MHZ,现要采用中断方法来实现0.5秒延时,要在定时器1中设置一个时间常数,使其每隔0.1秒产生一次中断,CPU响应中断后将R0中计数值减一,令R0=05H,即可实现
0.5秒延时。
时间常数可按下述方法确定:
机器周期=12÷晶振频率=12/(6×10⁶)=2us
-6
设计数初值为X,则(2e+16-X)×2×10=0.1,可求得X=15535
化为十六进制则X=3CAFH,故初始值为TH1=3CH,TL1=AFH
2.初始化程序
包括定时器初始化和中断系统初始化,主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置,并将时间常数送入定时器中。
由于只有定时器中断,IP便不必设置。
3.设计中断服务程序和主程序中断服务程序除了要完成计数减一工作外,还要将时间常数重新送入定时器中,为下一
次中断做准备。
主程序则用来控制发光二极管按要求顺序燃灭。
五、实验电路:
六、实验步骤:
P1.0~P1.7分别接发光二极管L1~L8即可。
七、参考程序:
T6.ASM
NAMET6;定时器实验OUTPORTEQU0CFB0H
CSEGAT0000HLJMPSTART
CSEGAT401BH;定时器/计数器1中断程序入口地址LJMPINT
CSEGAT4100H
START:
MOVA,#01H;首显示码
MOVR1,#03H;03是偏移量,即从基址寄存器到表首的距离MOVR0,#5H;05是计数值
MOVTMOD,#10H;计数器置为方式1
MOVTL1,#0AFH;装入时间常数MOVTH1,#03CH
ORLIE,#88H;CPU中断开放标志位和定时器
;1溢出中断允许位均置位SETBTR1;开始计数
LOOP1:
CJNER0,#00,DISP
MOVR0,#5H;R0计数计完一个周期,重置初值INCR1;表地址偏移量加1
CJNER1,#31H,LOOP2
MOVR1,#03H;如到表尾,则重置偏移量初值LOOP2:
MOVA,R1;从表中取显示码入累加器
MOVCA,@A+PCLJMPDISP
DB01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH,7FH,0FFH,0FEH,0FCH
DB
0F8H,0F0H,0E0H,0C0H,80H,00H,0FFH,00H,0FEH
DB
0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH,0BFH,0DFH
DB
0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH,00H,0FFH,00H
DISP:
MOV
P1,A;将取得的显示码从P1口输出显示
LJMP
LOOP1
INT:
CLR
TR1;停止计数
DEC
R0;计数值减一
MOVTL1,#0AFH;重置时间常数初值
MOVTH1,#03CH
SETBTR1;开始计数RETI;中断返回END
八、程序框图:
T6.ASM
主程序框图中断程序框图
实验5存储器扩展实验
一、实验目的:
1.掌握PC存储器扩展的方法。
2.熟悉62256芯片的接口方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容:
向外部存储器的7000H到8000H区间循环输入00~0FFH数据段。
设置断点,打开外部数据存储器观察窗口,设置外部存储器的窗口地址为7000H—7FFFH。
全速运行程序,当程序运行到断点处时,观察7000H—7FFFH内数据是否正确。
四、实验原理图:
实验系统上的两片6264的地址范围分别为:
3000H~3FFFH,4000H~7FFFH,既可作为实验程序区,也可作为实验数据区。
62256的所有信号均已连好。
五、程序框图:
T16.asm
实验6简单I/O口扩展实验——交通灯控制实验
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.学习模拟交通灯控制的实现方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容:
扩展实验箱上的74LS273做为输出口,控制八个发光二极管亮灭,模拟交通灯管理。
四、实验原理:
要完成本实验,首先必须了解交通路灯的亮灭规律。
本实验需要用到实验箱上八个发光二极管中的六个,即红、黄、绿各两个。
不妨将L1(红)、L2(绿)、L3(黄)做为东西方向的指示灯,将L5(红)、L6(绿)、L7(黄)做为南北方向的指示灯。
而交通灯的亮灭规律为:
初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。
各发光二极管的阳极通过保护电阻接到+5V的电源上,阴极接到输入端上,因此使其点亮应使相应输入端为低电平。
五、实验原理图
六、实验步骤:
74LS273的输出O0~O7接发光二极管L1~L8,74LS273的片选CS273接片选信号CSO.运行实验程序,观察LED显示情况是否与实验内容相符。
七、程序框图:
八、参考程序:
T3.ASM
NAMET3;I/O口扩展实验一PORTEQU0CFA0H;片选地址CS0
CSEGAT0000HLJMPSTART
CSEGAT4100H
START:
MOVA,#11H;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭
ACALL
DISP
;调用273显示单元(以下雷同)
ACALL
DE3S
;延时3秒
LLL:
MOV
A,#12H
;东西路口绿灯亮;南北路口红灯亮
ACALL
DISP
ACALL
DE10S
;延时10秒
MOV
A,#10H
;东西路口绿灯灭;南北路口红灯亮
ACALL
DISP
MOV
R2,#05H
;R2中的值为黄灯闪烁次数
TTT:
MOV
A,#14H
;东西路口黄灯亮;南北路口红灯亮
ACALL
DISP
ACALL
DE02S
;延时0.2秒
MOV
A,#10H
;东西路口黄灯灭;南北路口红灯亮
ACALL
DISP
ACALL
DE02S
;延时0.2秒
DJNZ
R2,TTT
;返回TTT,使东西路口黄灯闪烁五次
MOV
A,#11H
;两个