单片机实验指导书选修.docx

1、单片机实验指导书选修单片机原理及应用实验指导适合于“EL-MUT-”型单片机/微机实验系统中国农业大学工学院2012年11月说明：为配合中国农业大学工学院机电、测控、汽电等相关专业开设单片机原理与应用方面的课程，编写出本实验指导。完成本实验指导中的实验，可使学生基本掌握 MCS-51系列单片机的结构原理、接口技术、程序设计技巧。指导书中详细叙述了各实验的目的、内容，列出了接线图、程序框图和实验步骤。将实验系统连接在PC机上，通过串行口通讯线控制单片机开发系统进行实验。实验仪上的晶振是6MHz。所有实验都是相互独立的，次序上也没有固定的先后关系，在使用本书进行教学时，教师可根据实际的教学要求，选

2、择相应实验。对同一问题的解决办法往往不是唯一的，欢迎学生和老师在使用本书过程中提出最为优秀的实验方案，指示错误和不足。实验和实验报告的要求1、 严格按照实验步骤做实验；2、 注意检查核对自己实验所用元器件、仪器、设备、用户板，做到齐全整齐；3、 整理好实验程序和实验结果；4、 实验报告书写清楚，字迹端正；5、 实验报告中所附程序要有必要的注释，流程框图条理性要好；6、 详细记录在组装、调试和测试中出现的故障或问题，进行故障分析并简述排除故障的过程和方法；第一章：系统概述1.1 EL 型微机教学实验系统结构EL-MUT-III 型微机教学实验系统由电源、系统板、CPU 板、可扩展的实验模板、微机

3、串口通讯线、JTAG 通讯线及通用连接线组成。系统板的结构简图见图1-1。图 1-1 系统板的结构简图1.2硬件资源1、可编程并口接口芯片8255 一片。2、串行接口两个：8250 芯片一个，系统与主机通讯用，用户不可用。单片机的串行口，可供用户使用。3、键盘、LED 显示芯片8279一片，其地址已被系统固定为CFE8H、CFE9H。硬件系统要求编码扫描显示。4、六位LED 数码管显示。5、ADC0809 A/D 转换芯片一片，其地址、通道18 输入对用户开放。6、DAC0832 D/A 转换芯片一片，其地址对用户开放，模拟输出可调。7、 8 位简单输入接口74LS244 一个，8位简单输出接

4、口74LS273一个，其地址对用户开放。8、配有8 个逻辑电平开关，8 个发光二极管显示电路。9、配有一个可手动产生正、负脉冲的单脉冲发生器。10、配有一个可自动产生正、负脉冲的脉冲发生器，按基频6.0MHz 进行1分频（CLK0）、二分频（CLK1）、四分频(CLK2)、八分频 (CLK3)、十六分频（CLK4）输出方波。11、配有一路0-5V 连续可调模拟量输出（AN0）。12、配有可编程定时器8253一个，其地址、三个定时器的门控输入、控制输出均对用户开放。13、配有可编程中断控制器8259 一个，其中断IRQ 输入、控制输出均对用户开放。14、2 组总线扩展接口，最多可扩展2 块应用实

5、验板。15、配有两块可编程器件EPM7064，一块被系统占用。另一块供用户实验用。两块器件皆可通过JTAG 接口在线编程。使用十分方便。16、灵活的电源接口：配有PC 机电源插座，可与PC电源直接接驳。另外还配有外接开关电源，提供所需的+5V，12V，其输入为220V 的交流电。1.3 8051单元1）、微处理器：i80c31，它的P1 口、P3 口皆对用户开放，供用户使用。2）、时钟频率：6.0MHz3）、存储器：程序存储器与数据存储器统一编址，最多可达64k，板载ROM(监控程序27C256)12k；RAM1(程序存储器6264)8k 供用户下载实验程序，可扩展达32k；RAM2(数据存储

6、器6264)8k供用户程序使用，可扩展达32k。(RAM 程序存储器与数据存储器不可同时扩至32k，具体与厂家联系)见图1-2。在程序存储器中，0000H-2FFFH为监控程序存储器区，用户不可用，4000H-5FFFH 为用户实验程序存储区，供用户下载实验程序。数据存储器的范围为：6000H-7FFFH，供用户实验程序使用。注意：因用户实验程序区位于4000H-5FFFH，用户在编写实验程序时要注意，程序的起始地址应为4000H，所用的中断入口地址均应在原地址的基础上，加上4000H。例如：外部中断0的原中断入口为0003H，用户实验程序的外部中断0 的中断程序入口为4003H，其他类推，见

7、表1-1。图1-2 存储器组织图中断名称8051原中断程序入口用户实验程序响应程序入口外中断00003H4003H定时器0中断000BH400BH外中断10013H4013H定时器1 中断001BH401BH串行口中断0023H4023H表1-1 用户中断程序入口表4）可提供的对8051 的基本实验为了提高微机教学实验质量，提高实验效率，减轻主讲教师和实验教师的劳动强度，在该系统的实验板上，除微处理器外、程序存储器、数据存储器外，还增加了8255 并行接口、8250串行控制器、8279 键盘、显示控制器、8253 可编程定时器、A/D、D/A 转换、单脉冲、各种频率的脉冲发生器、输入、输出电路

8、等模块，各部分电路既相互独立、又可灵活组合，能满足各类学校，不同层次微机实验与培训要求。可提供的实验如下：（1）、8051P1 口输入、输出实验（2）、简单的扩展输入、输出实验（3）、8051 定时器/计数器实验（4）、8051 外中断实验（5）、8279 键盘扫描、LED 显示实验（6）、8255 并行口输入、输出实验（7）、8253 定时器/计数器实验（8）、8259 中断实验（9）、串行口通讯实验（10）、ADC0809 A/D 转换实验(11)、DAC0832 D/A 转换实验（12）、存储器扩展实验（13）、交通灯控制实验5）资源分配本系统采用可编程逻辑器件（CPLD）EPM7128

9、 做地址的编译码工作，可通过芯片的JTAG 接口与PC 机相连，对芯片进行编程。此单元也分两部分：一部分为系统CPLD，完成系统器件，如监控程序存储器、用户程序存储器、数据存储器、系统显示控制器、系统串行通讯控制器等的地址译码功能，同时也由部分地址单元经译码后输出（插孔CS0-CS5）给用户使用，他们的地址固定，用户不可改变。具体的对应关系见表1-2。另一部分为用户CPLD，它完全对用户开放，用户可在一定的地址范围内，进行编译码，输出为插孔LCS0-LCS7，用户可用的地址范围见表12，注意，用户的地址不能与系统相冲突，否则将导致错误。表1-2：CPLD地址分配表地址范围输出孔/映射器件性质（

10、系统/用户）0000H-2FFFH监控程序存储器系统*3000H-3FFFH数据存储器系统*4000H-7FFFH用户程序存储器系统*8000H-CFDFHLCS0LCS7用户CFE0HPC机串行通讯芯片8250系统*CFE8H显示、键盘芯片8279系统CFA0H-CFA7HCS0系统CFA8H-CFAFHCS1系统CFB0H-CFB7HCS2系统CFB8H-CFBFHCS3系统CFC0H-CFC7HCS4系统CFC8H-CFCFHCS5系统CFD0-FFFFHLCS0LCS7用户注：系统地址中，除带“*”用户既不可用，也不可改外，其他系统地址用户可用但不可改。第二章 8051调试软件的使用2

11、.1与计算机建立连接步骤1、用串口交叉线将实验箱与计算机串口连接好；2、检查实验箱的电源线是否连接好；3、给实验箱上电，此时LED显示“199502”；4、打开8051调试软件，此时上位机如图2-1所示，图2- 1 上位机软件界面5、点击确定，并且及时按下实验箱上的黄色PRESET按钮，则软件进入EL型（80C51）教学实验环境，LED显示“C”，表示实验箱与上位机连接正常，可进行编程调试。注意：1、 给实验箱上电后要及时打开软件，按下“确定”，否则，LED显示“P_”，表示实验箱未与上位机建立连接；2、如果操作未成功，检查计算机的COM口是否为“COM1”，如不是，选择相应的COM口再次操作

12、。2.2编辑程序主窗口下。在“文件”中选择“新建”菜单，可进行C 语言编辑或汇编语言编辑。也可以选择“打开”，打开现有的实验程序（选择后缀.ASM 或.C,可分别打开汇编语言程序和C 语言实验程序）。2.3编译程序程序编辑完成后,即可进行编译调试。主菜单中有“编译”栏，可对当前文件进行编译。“调试”栏可进行系统复位及其他调试手段。“选项”栏“通讯串口选项”可进行通讯口设置。“查看”栏可打开内存、外存、寄存器等窗口，通过修改存储器地址可查看不同地址区的内容，也可以对其进行修改。2.4程序调试步骤如程序是以“.ASM”为扩展名的汇编程序，则程序编辑完成后。在工具栏中选择“汇编”命令（F3）（），编

13、译完成后弹出编译结果信息。如汇编不成功，请检查错误并重新编辑程序，直到汇编成功。在工具栏中选择“调试”命令（F5）（），将程序下载到实验箱的程序存储器。调试程序，可进行如下操作：程序复位（Ctrl+F2）（）、设置/清除断点（Ctrl+F8）()、跟踪调试（F7）（）、单步执行(F8)( )、执行到光标行(F4)( )、运行（F9）（）。在调试的过程中不可以对程序进行编辑，如果要对程序进行编辑，请执行“停止调试”命令(Shift+F5)（），然后方可对程序进行编辑；或对单片机进行复位，从主菜单的“调试”下拉菜单中选择“单片机复位”命令（Ctrl+R），马上按下实验箱的复位按钮，复位成功后，对程

14、序进行编辑。第三章 实验部分实验一 P1口实验一一、 实验项目1 P1口做输出口，接8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8个按钮开关，74LS273做输出口，用发光二极管实时显示8个按钮的开关状态。二、 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。三、 实验原理P1口为准双向口，它的每一位都能独立地定义为输入位或输出位；当定义为输入位时，必须向锁存器相应位写入“1”。延时程序的实现常有两种方法：定时器中断、指令循环；大多采用后一种。本实验系统晶振为6.144MHz，则一个机器周期为即。现要实现0.1s的程序，可大致如下： MOV R7，#2

15、00 （1） DEL1：MOV R6，#X （2） DEL2：DJNZ R6，DEL2 （3） DJNZ R7，DEL1 （4）MOV一个机器周期、DJNZ指令两个机器周期，一个机器周期需，现求出X的值：指令1 指令2 指令3 指令4x=126代入指令2即可。 四、 实验连线项目1：P1.0P1.7接发光二极管L1L8项目2：P1.0P1.7接按钮K1K8；74LS273的SO0SO7接发光二极管L1L8，片选端CSU8接CS0(由程序选择的入口地址而定)。五、 实验电路 六、 程序框图 七、 参考程序项目1：CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART

16、: MOV A, # H ; 先让第一个发光二极管点亮LOOP: MOV P1, A ; 从P1口输出到发光二极管 MOV R1, # ; 延时0.1秒DEL1: MOV R2, #200DEL2: DJNZ R2, DEL2 DJNZ R1, DEL1 A ; 左移一位，点亮下一个发光二极管.4. LJMP 项目2：NAME T1_2 ;P1口输入实验OUT_PORT EQU 0CFA0H ;片选地址CS0CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV P1,# H ;复位P1口为输入状态 MOV A,P1 ;读P1口的状态值入累加器A MOV

17、 DPTR,#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 JMP ;继续循环监测端口P1的状态 END八、 问题思考1 项目1 中，如何实现相反方向循环移动？两个一起循环移动？2 项目2中，P1口初值置“0”行不行，为什么？实验二 简单I/O口扩展实验二一、 实验项目 74LS244做输入口读取开关状态；74LS273做输出口将开关状态通过发光二极管显示出来二、 实验目的1 学习在单片机系统中扩展I/O口的方法2 学习数据输入、输出程序的编制方法三、 实验原理74LS244是一个扩展输入口，同时也是一个单向驱动器四、 实

18、验连线74LS244的SI0SI7接按钮K1K8，片选端CS244接CS0；74LS273的SO0SO7接发光二极管L1L8，片选端CS273接CS1五、 实验电路 六、 开始程序框图置端口地址从74LS244读入开关状态从74LS273输出开关状态延时0.01秒.11.七、 参考程序NAME T4 ;I/O口扩展实验CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HINPORT EQU 0CFA8H ;74LS244端口地址OUTPORT EQU 0CFB0H ;74LS273端口地址START: MOV DPTR,# LOOP: A,DPTR ;读开关状态 MOV

19、DPTR,# MOVX DPTR,A ;显示开关状态 MOV R7,#10H ;延时DEL0: MOV R6,# HDEL1: DJNZ R6,DEL1 DJNZ R7, JMP END实验三 定时器实验循环彩灯实验一、 实验项目由8031内部定时器1按方式1工作，P1口做输出，发光二极管显示。要求编写程序模拟循环彩灯，变化花样为：L1L8依次点亮、依次熄灭、全亮、全灭，时序间隔0.5秒。二、 实验目的1 学习8031内部定时器有使用和编程方法2 进一步掌握中断处理程序的编写方法三、 实验原理 由8031内部定时器1工作在方式1工作时，作16位定时器使用。定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期

20、一样，为。本实验系统，要实现0.5秒延时，要在定时器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R0值减一，令皂=05H即可。机器周期=；设计数初值为X，则定时器和中断系统初始化主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位设置，并将时间常数送入定时器中。四、 实验连线 P1.0P1.7相应接发光二极管L1L8。五、 实验电路六、 程序框图中断程框图 Yes No Yes主程序框图 .16.七、 参考程序NAME T5 ;定时器实验OUTPORT EQU 0CFB0HCSEG AT 0000H LJMP CSEG AT 401BH ;定时器/计数器中断程序入口地址 LJMP

21、 CSEG AT 4100HSTART: MOV A,#01H ;首显示码 MOV R1,# H ;设置偏移量，即从基址寄存器到表首的距离 MOV R0,#05H ;05是计数值 MOV TMOD,# H ;计数器置为方式 MOV TL1,# H ;装入时间常数 MOV TH1,# H ORL IE,#88H ;CPU中断开放标志位和定时器 ;1溢出中断允许位均置位 SETB TR1 ;开始计数LOOP1: CJNE R0,#00,DISP MOV R0,#05H ;R0计数计完一个周期，重置初值 INC R1 ;表地址偏移量加 CJNE R1,#31H,LOOP2 MOV R1,#03H ;

22、如到表尾，则重置偏移量初值LOOP2: MOV A,R1 ;从表中取显示码入累加器 MOVC A,A+PC JMP DISP DB 01H,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,00HDISP: ;MOV DPTR,#OUTPORT ;MOVX DPTR,A MOV ,A ;将取得的显示码从P1口输

23、出显示 JMP LOOP1INT: CLR TR1 ;停止计数 DEC R0 ;计数值减一 MOV TL1,# H ;重置时间常数初值 MOV TH1,# H SETB ;开始计数 RETI ;中断返回END八、 问题思考在中断子程序中省去指令CLR TR1和指令 SETB TR1行不行？会有什么结果？实验四 8255A可编程并行接口实验一、 实验项目 用8255A可编程并行接口芯片，重复实验四的内容。PA口作为显示输出口，PB口作为开关量输入口。二、 实验目的1 了解8255A芯片的结构及编程方法2 掌握通过8255A并行接口读取开关数据的方法三、 实验原理 设置好8255A各端口的工作模式

24、：三个端口都工作于方式0，PA口作为显示输出口，PB口作为开关量输入口。四、 实验连线 8255A的PA0-PA7接发光二极管L1-L8，PB0-PB7接开关K1-K8，片选信号CS8255接CS0。五、 实验电路六、程序框图七、参考程序CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HPA EQU 0CFA0HPB EQU 0CFA1HPCTL EQU 0CFA3HSTART: MOV DPTR, #PCTL ;置8255A控制字，A、B、C口均工作 MOV A, # H ;方式0，A、C口为输出，B口为输入 MOVX DPTR, ALOOP: MOV DPTR, #PB ;从B口读入开关状态值 MOVX A, MOV DPTR, #PA ;从A口将状态值输出显示 MOVX , A MOV R7, #10H ;延时DEL0: MOV R6, #0FFHDEL1: DJNZ R6, DJNZ R7, LJMP LOOPEND八、问题思考 试分析改置8255A控制字，A、B、C口工作方式1，B、C口为输出，A口为输入，可不可以。