单片机试验讲义改Word下载.docx

1、RAM用来存放运算的中间结果和采集的数据等。 51系列单片机P0、P2口作为16位地址总线，可在片外分别扩展64K8位EPROM和64K8位RAM。共计264K存储器。从逻辑的角度看，存储器地址空间可分为三类：1 片内外统一编址0000HFFFFH的64K字节的ROM空间，采用16位地址。2 片外64K字节RAM地址空间。地址也从0000HFFFFH，采用16位地址。3 片内256字节RAM地址空间，采用8位地址。这256字节被分成两个区域：00H7FH地址是真正的RAM区，CPU可以读、写各种数据。而80HFFH地址是专门用作特殊功能寄存器的区域，共安排了21个8位特殊功能寄存器SFR。MC

2、S-51系列单片机存储器结构如图1-2所示。由图1-2可见，上述三个存储器地址空间有重叠区，为区别这三个不同的逻辑空间，MCS-51的指令系统设计了三种不同的数据传送类指令操作码加以区别：（1） CPU访问片内外64K地址空间ROM用MOVC指令；（2） CPU访问片外64K地址空间RAM用MOVX指令；（3） CPU访问片内RAM的256个字节地址空间用MOV指令。3定时器/计数器51系列弹片机有两个定时器/计数器，即定时器/计数器0和1。它们既可以编程作为定时器，也可以编程作为计数器使用。若计数计的是内部晶振的驱动时钟，它就是定时器；若计数计的是输入引脚的脉冲信号，它就是计数器。定时器和计

3、数器都是加1计数的，定时器实际上也是以计数方式工作，只是它对固定频率的脉冲计数，由于脉冲周期固定，由计数值可以计算出时间。用于控制和确定各定时器/计数器的功能与操作模式的寄存器有：模式控制寄存器TMOD；控制寄存器TCON。4中断中断是指当计算机执行正常程序时，由于系统中出现某些需要紧急处理的情况或特殊请求时，计算机打断当前正在运行的程序，转而对这些紧急情况进行处理，处理完毕后，计算机返回原来被打断的运行程序继续执行。终端控制方式使CPU在平时可以利用充分的时间去处理主要事件，而当外界有特殊情况需要处理时CPU也不会错过，以次提高工作效率。在编制实时性要求较高的程序时，采用中断方式是非常必要的

4、。51系列单片机有5个中断源，可分为2个优先级，每个中断源的优先级都是可编程的。51系列单片机的5个中断源是： 外部中断请求0，由输入； 外部中断请求1，由 片内定时器/计数器0溢出中断请求； 片内定时器/计数器1溢出中断请求； 片内串行口发送/接受中断请求。控制中断的寄存器主要有：中断允许寄存器IE；中断优先级寄存器IP。关于这两个寄存器的用法请同学们参考有关的书籍1.3 MCS-51系列单片机指令系统MCS-51系列单片机指令系统共有111条指令，其中单字节指令49条，双字节指令45条，三字节指令17条。从指令执行的时间看，单机器周期（12个震荡周期）指令64条，双机器周期（24个震荡周期

5、）指令45条，只有乘、除2条指令的执行时间为4个机器周期（48个震荡周期）。若晶振为12MHZ，则指令功能的执行时间分别为1s，2s，4s。MCS-51的硬件结构中有一个布尔处理机，指令系统中相应地设计了一个处理布尔变量的指令子集。在这一指令子集中，有丰富的位操作指令，这些指令与位操作部件结合在一起，构成了一个比较完整的位处理器，即布尔处理机。有了位处理器就可以把大量的硬件组合逻辑用软件来代替，方便地用于各种逻辑控制。具体的指令助记符及含义请同学们参考有关的书籍。1.4 MCS-51系列单片机的引脚及功能在MCS-51系列单片机中，各种型号芯片的引脚功能是互相兼容的，其封装形式一般是采用双列直

6、插式的，也有采用方形的封装方式的。图1-3是双列直插式芯片的引脚图。这40条引脚按功能分可分成三大部分：1 电源及时钟VSS（20） 电源地线，工作时接地；VCC （40） 电源，外接+5V；XTAL1 （19） 和XTAL2 （18） 外接晶体引脚。在使用单片机内部振荡电路时，用来外接石英晶振和微调电容，在使用外部脉冲时，用来输入时钟脉冲。2 控制或与其它电源复用引脚RST/VPD （9） 此脚有两个功能：第一功能是上电复位信号输入线。当RST引脚上出现两个机器周期的高电平时将使单片机复位。第二功能是备用电源输入端。当主电源发生故障时，VPD将为RAM提供备用电源，保证RAM信息不丢。（29

7、） 外部程序存储器ROM的读选通信号。在CPU访问外部程序存储器时， = 0 的有效信号自动生成。ALE/ （30） 此引脚有两个功能：第一功能是外部地址低8位锁存有效信号输出端。在CPU访问外部存储器时，ALE的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为震荡频率的1/6。因此，它可作为对外输出的脉冲，或用于定时的目的。第二功能是对8751片内EPROM编程时的编程脉冲输入端。/VPP（31） 此引脚也是双功能脚。第一功能是片外ROM选择信号输入端。当= 0时，CPU从片外ROM读取指令；= 1时，CPU从片内ROM读取指令。第二功

8、能VPP是对片内有EPROM的8751来说，此引脚接21V的编程电源VPP。3 I/O口线P0口 8位三态双向口。在单片机外扩存储器或I/O接口时，作为地址总线低8位A7A0和数据总线D7D0。P0口能驱动8个TTL门电路，但在驱动MOS电路时若作为地址/数据总线使用可以直接驱动而不必外加上拉电阻。对8031单片机来讲，P0口只能做地址/数据复用总线，而对于有内部ROM的单片机，P0口可作通用I/O端口，此时在驱动NMOS电路时要外接上拉电阻。P1口 8位准双向并行I/O口。P1口能驱动4个TTL门电路。并且不需外加电阻就能驱动MOS电路。P2口 8位准双向口。作为地址总线高8位A15A8，与

9、P0一起形成16位地址总线。驱动能力同P1、P2口也能做通用I/O端口使用。P3口 8位准双向口。P3口是一个多用途端口，除可作通用I/O端口外，它的每条引脚还有第二功能，这些功能见表1-1。其驱动能力同P1。P3口的第二功能 表1-1口线第二功能标记第二功能注释P3.0RXD串行数据输入端P3.1TXD串行数据输出端P3.2 外部中断0请求输入端 P3.3 外部中断1请求输入端P3.4T0 定时器/计数器0的外部输入端P3.5T1 定时器/计数器1的外部输入端P3.6 外部数据存储器写选通端P3.7 外部数据存储器读选通端第二章 伟福仿真器简介2.1 功能简介伟福仿真器是南京伟福实业有限公司

10、推出的单片机开发装置，所谓单片机开发装置是指能够承担单片机开发（调试、测试、软件编写等）工作的仪器或系统。伟福仿真器的主要功能如下：1主机+仿真头组合通过更换不同的仿真头可对不同类型的单片机进行仿真。2双平台仿真器支持DOS和WINDOWS版本。其中WINDOWS版本功能强大，支持ASM、C、PLM语言混合编程；有项目管理功能，为用户的资源共享、课题重组提供方便；有丰富的窗口显示方式，多方位、动态地显示仿真的各种过程。3双工作模式可工作于软件模拟仿真（不要仿真器也能模拟仿真）和硬件仿真两种状态下。4双CPU结构，100%不占用户资源。全空间硬件断点，不受任何条件限制。5双集成环境编辑、编译、下

11、载、调试全集中在一个环境下，统一的界面，包含一个项目管理器、一个编辑器，为编译和调试提供了方便。2.2 操作步骤如上所述，伟福仿真软件可对文件进行编辑、编译、仿真等，在编译中可提示编译中的错误；有单步运行功能，可及时观察指令的执行情况；在调试界面的窗口可看到地址数据、总线状态及I/O端口数据传送情况等。可在无仿真器的情况下进行软件仿真，使用较为方便。使用伟福仿真器的操作步骤如下：1在开始菜单的程序中或桌面上双击“WAVE”，出现如图2-1所示窗口：2单击“好”。3在菜单栏中单击“文件”并选择下拉菜单中的“新建文件”选项，或用快捷键 ，如图2-2所示。 4在右边空白处编写程序，编写完后，再在“文

12、件”的下拉菜单中选择“保存文件”，此时要注意，在输入文件名时必须写入后缀asm、c或plm，分别对应汇编文件、C文件或PLM/51文件。注意：用C编写的文件，文件名不能用中文，也不能存在中文名的子目录中，且字长不能超过个字符。5程序编写完并保存后，首先单击菜单栏中的“仿真器”，在下拉菜单中选择“仿真器设置”，出现如图2-3所示的窗口，单击“仿真器”选项，选择K51/T或K51/S （由仿真器的型号决定），然后单击“语言”选项，在“编译器选择”中，选择“伟福汇编器”，若使用C编写的文件，则要选择“Keil c （V4或更低），英特尔PL/M51，英特尔汇编器”，然后单击“好”。6单击“项目”，选

13、择“编译”，或用快捷键 ，编译后的程序如图2-4上面右边窗口所示。同时观察信息窗口，若无错误，信息窗口显示如图2-4下面窗口所示信息，若有错误，按信息窗口中的信息提示改正错误，直至正确为止。7合上伟福仿真器电源，单击“仿真器”，在下拉菜单中选择“仿真器设置”，出现如图2-5所示窗口，单击“通信设置”，将“使用伟福软件模拟器”前面的“”去掉，再在端口选择中选择仿真器与计算机连接的串口号，单击“好”。 8将仿真器与计算机连接好，外部电路连接好，在图2-6所示的窗口中单击“执行”，在下拉菜单中选择“全速执行”，或使用快捷键 ，便可在硬件电路中看到程序运行的结果。 以上是使用伟福仿真器进行软、硬件仿真

14、的大致过程，伟福仿真器还有许多功能，在使用中也还有许多的快捷键，详情请同学们参阅伟福仿真器的说明书。注：伟福仿真器的说明书及应用可登陆其网站下载，网址为： www.wave-第三章 单片机基本系统试验实验一 P1口作为输出口实验一 实验目的 了解P1口作为输出方式使用时，CPU对P1口的操作方式。二 实验设备1 计算机一台；2 AY-USB-51F开发板一套；三 实验原理P1口作为8位准双向口，每一位可独立定义为输入/输出。CPU对P1的操作可以是字节操作，也可以是位操作。实验中P1口接8个发光二极管，通过编写不同的程序控制8个发光二极管的不同状态，以了解CPU对P1口的操作指令。四 实验内容

15、与步骤 （一）编制8个发光二极管右移循环点亮程序并运行。1编写程序，编写完后在伟福仿真器软件模拟状态下，进行软件仿真（参考第二章仿真器操作步骤的5、6），软件仿真成功后，往下进行。若仿真有问题。按所提示的问题进行修改，直至成功。2将实验板连接好后，进行写器件操作，观察运行结果，若有问题再进行调试。每次写新的程序前，要先擦除芯片。3参考程序（1） 汇编语言编写的右移循环点亮程序ORG 0000HIOO： MOV A,#01H ；选第一个发光管L1： MOV P1，A ；送P1口ACALL DL ；调延时RR A ；右移AJMP L1DL： MOV R7，#00HDL1： MOV R6，#0FFH

16、 ；延时DL6： DJNZ R6，DL6DJNZ R7，DL1RET（2） C语言编写的隔一个右移循环点亮程序（注意：此程序中的P要大写）#includevoid delay （int ms） /延时子程序。int i，j；for （i=0；i=ms；i+）for （j=o；j=120；j+）；void main （void）while （1）P1=0xfe； delay （300）； /按位控制每个发光二极管，使其间隔一个循环点亮。P1=0xfa；P1=0xea； delay（300）；P1=0xaa；P1=0xfd；P1=0xf5；P1=0xd5；P1=0x55； （二）编制8个发光二极管

17、隔两个右移循环点亮程序并运行。按图3-1接线。按（一）的相应步骤编写并运行程序。 （三）编制8个发光二极管同时亮 延时 灭的循环程序并运行。实验二 定时器/计数器实验学习单片机的定时/计数功能，掌握怎样通过修改软件来改变定时器的工作模式及定时时间。2AY-USB-51F开发板一套；1 概述MCS-51内部有两个可编程的16位定时器/计数器T0、T1。可以工作于定时器方式或外部事件计数器方式。工作方式的选择由特殊功能寄存器TMOD中的M1M0控制位决定。工作于定时器方式时，寄存器内容每个机器周期增量一次。所以可以把定时器看作是在对机器周期计数。一个机器周期由12个振荡周期组成，则计数速度是振荡频

18、率的1/12。当采用12MHZ的晶振时，计数速率为1MHZ。 工作于“计数器”方式时，计数脉冲来自相应的外部输入引脚，如果在P3.4或P3.5引脚上有个“1”到“0”的跳变，则寄存器内容增量一次。需要用两个机器周期，即24个振荡周期，才能识别一个从“1”到“0”的跳变，因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。当采用12MHZ的晶振时，最高计数频率为500KHZ。2定时器/计数器的计数初值计算设系统晶振频率为12MHZ，则计数频率为1MHZ，对于不同的工作模式，定时器最大时间间隔不同，现以模式0为例，说明定时器/计数器的计算方法。模式0为13位定时器，它的最大时间间隔为2131s =8.192m

19、s，当需要定时时间为yms时，计数寄存器的初值x按下面的公式计算：（213-x）1s = y1000s 例：在模式0下，要求用定时器/计数器0产生定时0.5ms，求计数寄存器的初值x。解：带入公式得： （213-x）1s = 0.5求得x = 7692 = 1111000001100B。高8位赋给TH0，低5位赋给TL0。则计数寄存器的初值为：TH0 = F0H，TL0 = 0CH。其余模式定时器/计数器的计数初值计算以此类推。四 实验内容及步骤 （一）用定时器T0产生0.5ms定时，并在P1.0输出周期为1ms的方波。晶振为12MHZ。T0工作于模式“0”。 1编写程序，编写完后在伟福仿真器

20、软件模拟状态下，进行软件仿真，软件仿真成功后，往下进行。若仿真有问题，按所提示的问题进行修改，直至成功。 （1） 汇编语言编写的程序TIM： MOV TL0, #0CH ；送初值MOV TH0, #0F0HSETB TR0 ；启动T0LP： JBC TF0, LP1 ；查询定时到否AJMP LPLP1：CPL P1.0 ；P1.0求反 （2）C语言编写的程序（注意程序中的大、小写） # include sbit P10 = P10；void clock_initial （） TR0 = 0； TF0 = 0； /*清TF0位*/ TH0 = 0xF0； /*装载计数初值*/ TL0 = 0x0

21、C； TR0 = 1； /*启动定时器/计数器0*/void main （） TMOD = 0x00； /*定时器0，模式0*/ for （； ；） clock_initial （）； do while （!TF0）； /*查询、等待TF0置位*/ P10 = !P10； /*定时时间到，P1.0翻转*/（二） 使定时器T0工作于模式1，编制定时器1ms定时，P1.0输出2ms方波的程序。 按（一）的相应步骤编写并运行程序。实验三中断实验通过实验了解单片机中断原理、中断过程、中断方式（电平触发方式、边沿触发方式）的选择及编程方法。利用R-S触发器边沿触发INT0（P3.2）口，使产生中断，每请

22、求一次中断，转到中断服务程序，控制P1口的8个发光二极管隔一个循环点亮。 （一）编制P1口发光二极管隔一个亮程序作为中断服务程序1编写程序，编写完后在伟福仿真器软件模拟状态下进行软件仿真，软件仿真成功后，往下进行。 2将实验板连接好后，进行写器件操作，观察运行结果，若有问题再进行调试。3中断脉冲由实验板上的K1-K8按钮产生，引起中断后便进入中断服务程序，观察程序运行结果。4. 参考程序 （1）用汇编语言编写的程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0MAIN: SETB P3.2 SETB IT0 ；置外部中断INT0SETB EX0SETB EA

23、；开中断HERE: AJMP HERE ；中断等待 INT0: MOV A,#55H ；中断服务 MOV P1,A ; P1口LED隔一个亮 RETI（2）用C语言编写的程序 #include void startset （void）IE=0；IP=0x0b；IT0=1；EX0=1；EA=1；INT0=1；void delay （int ms） /*延时子程序*/ for （j=0；j+）；void light （void） /*中断响应，使每发生一次中断，就多点亮一个发光二极管*/EX0=0；P1=P11；delay （500）；IE0=0；start set （）；if （INT0=0）

24、light （）；（以下实验需用单片机仿真器做）第四章 单片机扩展及接口实验实验一 数据存储器扩展实验掌握单片机内部RAM和外部RAM之间的数据传送的特点和应用，掌握存储器扩展方法。二 实验设备2 伟福仿真器一台；3 5V稳压电源一台；单片机实验板一块。三 实验原理数据存储器RAM概述MCS-51系列单片机内部有128字节的RAM存储器，但在实时数据采集系统中，仅靠片内128字节的RAM是不够的，因此需外扩RAM。常用的外部数据存储器由静态RAM （ Static Random Access Memory SRAM ）和动态RAM（ Dynamic Random Access Memory D

25、RAM ）两种，本实验只讨论静态RAM。MCS-51单片机扩展外部数据存储器的地址是由P0口和P2口提供的，因此最大寻址范围为64KB（0000HFFFFH）。2静态RAM芯片6264简介6264是8K8位的静态RAM，它采用COMS工艺制造，单一+5V电源，额定功耗200mW，典型读取时间200ns，封装形式为DIP28，其引脚排列如图4-1所示。其中，A0A12为地址线；I/O0I/O7为数据线（双向）；为片选线1，低电平有效；CE2为片选线2，高电平有效；为读允许信号线，低电平有效；为写信号线，低电平有效。四 实验内容及步骤（一）编写数据传送程序，使8031内部RAM30H3FH置初值10H1FH，然后送到外部RAM的2000H200FH中。再将20