单片机应用系统实验.docx

1、单片机应用系统实验 Prepared on 22 November 2020单片机应用系统实验实验一 系统认识及基本程序设计实验一、实验目的 1. 学习Keil 集成开发环境的操作； 2. 熟悉TD-51 系统板的结构及使用，熟悉51指令系统； 3掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法，加深对数码转换的理解；4学习查表程序的设计方法，进一步熟悉51 的指令系统。二、实验设备 PC机一台，TD-NMC+教学实验系统。三、实验步骤编写实验程序，经编译、链接无误后，启动调试功能；观察实验现象，并分析原因；按复位键退出调试状态。四、实验内容1. 将BCD 码整数0255 存入片内RAM 的20H、

2、21H、22H 中，然后转换为二进制整数00HFFH，保存到寄存器R4 中。修改20H、21H、22H 单元的内容，如：00H，05H，08H；观察实验结果。参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: BCD整数转换为二进制整数(8位, 范围从00H-FFH);= ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV R0, #20H ;BCD存放高位地址 MOV R7, #03H ;BCD码0-255, 最多3位 CLR A MOV R4, ALP1: MOV A, R4 MOV B, #0AH MUL AB ;乘10 ADD A, R0 ;加下一位的值 INC R

3、0 ;指向下一单元 MOV R4, A ;结果存入R4 DJNZ R7, LP1 ;转换未结束则继续 SJMP MAIN ;设置断点, 观察实验结果R4中的内容 END2. 将16 位二进制整数存入R3R4 寄存器中，转换为十进制整数，以组合BCD 形式存储在RAM 的20H、21H、22H 单元中。 参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: 二进制整数(16位)转换为十进制整数(组合BCD);=; 0-FFFFH(R3R4)=0-65535 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV R0, #22H ;转换结果低位地址 MOV A, R0 PUSH A

4、CC ;ACC表示累加器A的直接地址 MOV R7, #03H CLR ALP1: MOV R0, A ;结果存储地址清零 DEC R0 DJNZ R7, LP1 POP ACC MOV R0, A MOV R7, #16 LP2: PUSH ACC CLR C MOV A, R4 ;R4中为二进制数的低位 RLC A MOV R4, A MOV A, R3 ;R3中为二进制数的高位 RLC A MOV R3, A MOV B, #03HLP3: MOV A, R0 ADDC A, R0 ;执行乘2操作 DA A ;十进制调整 MOV R0, A ;结果保存 DEC R0 DJNZ B, LP

5、3 POP ACC MOV R0, A DJNZ R7, LP2 LJMP MAIN ;设置断点观察结果, 可进行下一次转换 END3. 通过查表的方法将16 进制数转换为ASCII 码； 参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: 查表程序设计, 将十六进制数0F通过查表的方法; 转换为ASCII码;= ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV DPTR, #ASCTAB ;表格首地址送DPTR MOV A, R7 ;R7中为待转换的数 ANL A, #0FH ;取低4位 MOVC A, A+DPTR ;查表 MOV R5, A ;低4位转换结果送R1

6、MOV A, R7 ANL A, #0F0H ;取待转换数的高4位 SWAP A ;高4位与低4位交换 MOVC A, A+DPTR ;查表 MOV R6, A ;高4位转换结果送R2 SJMP MAIN ;设置断点观察结果ASCTAB: DB 30H, 31H, 32H, 33H, 34H DB 35H, 36H, 37H, 38H, 39H DB 41H, 42H, 43H, 44H, 45H, 46H END4. 通过查表的方法实现yx2，其中x为09 的十进制数，以BCD码表示，结果仍以BCD 码形式输出。 参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: 查表程序, 用程序实现Y=X*X

7、, X为0到9的十进制数,; 用BCD码(00H到09H)表示, 将X的平方, 即Y也以BCD码; 的形式保存到R1中.;= ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV DPTR, #SQR ;取表格首地址 MOV A, R7 ;要计算的值 MOVC A, A+DPTR ;查表 MOV R6, A ;结果保存 SJMP MAINSQR: DB 00H, 01H, 04H, 09H, 16H DB 25H, 36H, 49H, 64H, 81H END实验二 片内I/O口及中断应用实验 一、实验目的 了解P1 口作为输入输出方式使用时，CPU 对P1 口的操作方

8、式。了解MCS-51 单片机的中断原理，掌握中断程序的设计方法。 二、实验设备 PC机一台，TD-NMC+教学实验系统，连接线若干三、实验步骤按实验内容要求完成硬件连线；编写实验程序，经编译、链接无误后，启动调试功能；观察实验现象，并分析原因；按复位键退出调试状态。 四、实验内容1. 片内I/O口应用实验P1 口是8 位准双向口，每一位均可独立定义为输入输出。编写实验程序，将P1 口的低4 位定义为输出，高4 位定义为输入，数字量从P1 口的高4 位输入，从P1 口的低4 位输出控制发光二极管的亮灭。 ;=; 文件名: ; 功能说明: 数字量输入输出实验, P1口高4位输入, 低4位输出;=

9、ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: ORL P1, #0F0H ;P1口高四位为输入 MOV A, P1 ;读P1口的值 SWAP A ;A中高,低4位交换 MOV P1, A ;输出到P1口 SJMP START END2. 片内中断系统实验 定时器中断单片机集成的定时器可以产生定时中断，利用定时器0 和定时器1，编写实验程序在及 引脚上输出方波信号，通过示波器观察实验现象并测量波形周期。改变计数值，重新运行程序，反复验证程序功能。参考程序：;=; 文件名: ; 功能说明: 采用定时器的中断, 在与引脚上输出周期波形.;= ORG 0000H LJMP

10、START ORG 000BH LJMP TIMER0 ORG 001BH LJMP TIMER1 ORG 0100HSTART: MOV P1, #0FFH MOV TH0, #0F8H ;初始化定时器0计数初值 MOV TL0, #00H MOV TH1, #0F8H ;初始化定时器1计数初值 MOV TL1, #00H MOV TMOD, #11H ;设置定时器工作模式为方式1 MOV TCON, #50H ;启动定时器 MOV IE, #8AH ;使能中断 SJMP $TIMER0: CPL ;定时器0中断服务程序, 对引脚取反 MOV TH0, #0F8H ;重新装入计数初值 MOV

11、 TL0, #00H RETI ;中断返回TIMER1: CPL ;定时器1中断服务程序 MOV TH1, #0F8H MOV TL1, #00H RETI END 外部中断手动扩展外部中断INT0、INT1，当INT0 产生中断时，使LED8 亮8 灭闪烁4 次；当INT1 产生中断时，使LED 由右向左流水显示，一次亮两个，循环4 次。先按KK1，观察实验现象，然后按KK2，观察实验现象。51 单片机加入了中断系统，从而提高了CPU 对外部事件的处理能力和响应速度。增强型单片机SST89E554RC 共有8 个中断源，即外部中断0（INT0）、定时器0（T0）、外部中断1（INT1）、定时

12、器1（T1）、串行中断（TI 和RI）、定时器2（T2）、PCA 中断和Brown-out 中断。参考程序：;=; 文件名: ; 功能说明: 外部中断INT0, INT1操作. ; 外部中断0: 使发光二极管闪烁4次.; 外部中断1: 使发光二极管由右向左流水显示, 一次亮两个LED.;= ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP EINT0 ORG 0013H LJMP EINT1START: MOV P1, #00H SETB IT0 ;定义外部中断0为边沿触发 SETB EX0 ;使能外部中断0 SETB IT1 ;定义外部中断1为边沿触发 SETB EX1

13、 ;使能外部中断1 SETB EA ;使能总中断 SJMP $EINT0: MOV R7, #04H ;外部中断0中断服务程序ELP0: MOV P1, #0FFH ACALL DELAY ;调用延时程序 MOV P1, #00H ACALL DELAY DJNZ R7, ELP0 RETIEINT1: MOV A, #03H ;外部中断1中断服务程序 MOV R7, #10HILP1: MOV P1, A RL A RL A ACALL DELAY DJNZ R7, ILP1 RETIDELAY: MOV R6, #0FFH ;延时子程序DLP1: MOV R5, #0FFHDLP2: DJ

14、NZ R5, DLP2 DJNZ R6, DLP1 RET END实验三 定时器/计数器应用实验一、实验目的 1了解MCS-51 单片机定/计数器的工作原理与工作方式； 2掌握定时/计数器T0 和T1 在定时器和计数器两种方式下的编程； 3学习定时/计数器T2 的可编程时钟输出功能。 二、实验设备 PC机一台，TD-NMC+教学实验系统，连接线若干三、实验步骤按实验内容要求完成硬件连线；编写实验程序，经编译、链接无误后，启动调试功能；观察实验现象，并分析原因；按复位键退出调试状态。 四、实验原理 通常，8051 单片机内部有2 个16 位定时/计数器，即定时器0（T0）和定时器1（T1）。增强

15、型单片机SST89E554RC 内部还有一个16 位定时器T2，与其相关的特殊功能寄存器有TL2、TH2、RCAP2L、RCAP2H、T2CON 等。 定时器/计数器2 控制寄存器（T2CON）各位的含义简述如下： TF2：定时器溢出标志，当定时器溢出时置位，必须由软件清除。当RCLK1 或TCLK1 时此位将不会被置位。 EXF2：定时器2 外部标志，当EXEN21 并且T2EX 引脚上出现负跳变引起捕捉或重载发生时此位置1。如果定时器2 中断使能，EXF21 会引起中断，此位必须软件清除。DCEN1 时，EXF2 不会引起中断。 RCLK：接收时钟标志，RCLK1，串行口使用T2 的溢出脉

16、冲作为方式1 和3 下的接收时钟；RCLK0，串行口使用T1 的溢出脉冲作为接收时钟。 TCLK：发送时钟标志，与RCLK 的作用相同。 EXEN2：定时器2 外部使能标志。EXEN21 且T2 未被用于串口时钟时，若T2EX 引脚上出现负跳变则出现捕捉或重载。EXEN20 时，T2 忽略T2EX 引脚上的变化。 TR2：启动/停止定时器2，为1 时启动定时器2。 C/T2：定时器/计数器选择。C/T21 为计数功能；C/T20 为定时功能。 CP/RL2：捕捉/重载标志。CP/RL21，当EXEN21 且T2EX 引脚上出现负跳变时捕捉发生。CP/RL20，T2 溢出时重载发生，或当EXEN

17、21 且T2EX 引脚上出现负跳变时重载发生。如果RCLK1 或TCLK1，此位会被忽略，T2 溢出时自动重载。 定时器/计数器2 模式寄存器（T2MOD）各位的含义简述如下： T2OE：定时器2 输出使能位。 DCEN：递减计数使能位。 五、实验内容1. 使用定时器0 与定时器1 进行定时，在 和 引脚上输出方波信号，通过示波器观察波形输出，测量并记录方波周期。 参考程序：;=; 文件名称: ; 功能说明: 使用定时器0和定时器1在与引脚上输出方波.;= ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV TMOD, #11H ;设置定时器工作方式为方式1 MO

18、V TH0, #0F8H ;装入定时器0的计数初值 MOV TL0, #00H MOV TH1, #0F8H ;装入定时器1的计数初值 MOV TL0, #00H SETB TR0 ;启动定时器 SETB TR1MLP1: JNB TF0, MLP2 ;判定时器0溢出标志 MOV TH0, #0F8H ;重装定时器0的计数初值 MOV TL0, #00H CPL CLR TF0 ;清溢出标志MLP2: JNB TF1, MLP1 ;判定时器1溢出标志 MOV TH1, #0F8H MOV TL1, #00H CPL CLR TF1 AJMP MLP1 END2. 将定时/计数器1 设定为计数器

19、方式，每次计数到10 在 引脚上取反一次，硬件连接如图所示，按单次脉冲KK1，观察发光管D0 的状态，每10 次变化一次。参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: 利用计数器1, 在计数10次后对引脚取反一次;= ORG 0000H AJMP START ORG 0100HSTART: MOV TMOD, #60H ;设置定时器/计数器1为计数器方式, 且为方式2 MOV TH1, #0F6H ;装入计数初值 MOV TL1, #0F6H SETB TR1 ;启动计数MLP1: JNB TF1, MLP1 ;判溢出标志 CPL ;取反 CLR TF1 ;清溢出标志 AJMP MLP1 EN

20、D3. 定时器2 可以作为时钟发生器使用，并在 引脚上输出占空比为50的方波。编程定时器2，使用示波器测量输出时钟，测量时钟周期；假定需要输出1MHz 的方波信号，试修改程序，并使用示波器测量，验证程序的正确性。 引脚 与T2 复用，除作为普通I/O 引脚外，还有两个功能，即为定时/计数器2 输入外部时钟，输出占空比为50的周期时钟。 如果将T2 配置为时钟发生器，那么必须将C/T2设置为0，将T2OE 设置为1，并设置TR2 为1 以启动定时器。输出时钟的频率取决于晶振频率以及捕捉寄存器的重载值，公式如下： 输出频率晶振频率n（65536RCAP2H，RCAP2L）其中n2（6 时钟模式）或

21、n4（12 时钟模式） 晶振频率为，工作于12 时钟模式下，输出频率的范围为：42Hz。 参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: 使用定时器2作为时钟发生器, 测量引脚输出, 测量周期.;=T2CON EQU 0C8H ;定义特殊功能寄存器T2MOD EQU 0C9HRCAP2L EQU 0CAHRCAP2H EQU 0CBH ORG 0000H AJMP START ORG 0100HSTART: MOV RCAP2H, #0FFH ;改变RCAP2H,RCAP2L中的值可以改变时钟频率 MOV RCAP2L, #00H MOV T2MOD, #02H ;设置T2工作于时钟输出模式下

22、MOV T2CON, #04H ;启动定时器T2 SJMP $ END实验四 看门狗实验一、实验目的 了解看门狗的工作原理，学习看门狗的编程方法。 二、实验设备 PC机一台，TD-NMC+教学实验系统，连接线若干三、实验步骤 按图连接实验电路图； 编写实验程序，编译、链接无误后启动调试； 允许实验程序，LED 闪烁； 按单次脉冲KK1，对WDT 停止刷新； 经过大概3 秒钟，可观察软件界面，产生复位，程序停止运行（注意界面变化）； 改变WDT 的超时周期，反复实验几次，验证看门狗功能。 每次重新运行程序前，都应该先停止调试，然后重新启动调试，这样方可保证系统正常工作。 四、实验原理SST89E

23、554RC 提供了一个可编程看门狗定时器（WDT），可以防止软件跑飞并自动恢复， 提高系统的可靠性。 用户程序中如果使用了看门狗，那么必须在用户自己定义的时间内刷新WDT，亦称“喂狗”。若在规定的时间内没有刷新WDT，则产生内部硬件复位。WDT 以系统时钟（XTAL1）作为自己的时基，WDT 寄存器每隔344064 个时钟加1，时基寄存器（WDTD）的高8 位被用作WDT 的重载寄存器。WDT 的结构框图如图3-4-1 所示。WDT 超时周期计算如下： 周期（255WDTD）344064fCLK（XTAL1） 看门狗定时器控制寄存器（WDTC） 各位说明如下： WDOUT： 看门狗输出允许 0

24、：看门狗复位不在复位引脚上输出 1：如果看门狗复位允许位WDRE1，看门狗复位将在复位脚上输出复位信号32 个时钟 WDRE： 看门狗定时器复位允许 0：禁止看门狗定时器复位 1：允许看门狗定时器复位 WDTS： 看门狗定时器复位标志 0：外部硬件复位或上电会清除此位，向此位写1 会清除此位，若由于看门狗引起的复位将不影响此位。 1：看门狗溢出，此位置1 WDT 看门狗定时器刷新 0：刷新完成，硬件复位此位。 1：软件设置此位以强迫看门狗刷新，俗称“喂狗”。 SWDT 启动看门狗定时器 0：停止WDT 1：启动WDT 看门狗定时器数据/重载寄存器（WDTD） 五、实验内容学习SST89E554RC 的看门狗功能模块，编写实验程序，程序正常运行时8 个LED 闪烁， 通过按键使看门狗产生超时，引起系统复位。 参考程序：;=; 文件名称: ; 功能描述: 看门狗实验, 程序运行时LED闪烁. 使用按键使看门狗产生; 超时, 引起系统复位. 系统复位, 软件停止按钮变灰.;=WDTD EQU 85H ;看门狗定时器数据/重载寄存器WDTC EQU 0C0HWDT BIT 0C1H ;看门狗定时器刷新位 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP EINT0