单片机实验指导书.docx

1、单片机实验指导书4 单片机应用系统实验4.1 软件实验（使用软件仿真设置）软件实验一 数据传送实验一、实验内容：1 编写程序，将内部RAM中30H-5FH中的数据设置为55H。2 编写程序，将内部RAM中30H-5FH中的内容传送到90H开始的内部RAM中去。3 编写程序，将内部RAM中30H-5FH中的内容传送到200H开始的外部RAM中去（注意实际系统中为扩展的内部RAM）。二、实验目的与要求：1 学习与掌握针对不同区域RAM的操作方法。2 学习与掌握指针的使用与循环程序的编写方法。3 学习与掌握如何查看各个部分存储器的内容。三、实验说明：对于不同区域的RAM操作需要使用不同的寻址方式与指

2、令。对于内部RAM的低128字节，可以使用直接寻址也可以使用间接寻址；对于内部RAM的高128字节，只能使用间接寻址；对于外部RAM，只能使用指针DPTR进行间接寻址。对于数据块的操作一般使用循环程序完成。编写程序并编译（build）检查语法错误。编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM内容是否正确。注意主程序的最后应该加一条SJMP $ 指令，以避免由于连续执行时无法停机而造成无法预料的后果。四、实验程序流程图： 五、思考题：如果源与目的数据块 均为外部RAM，应该如何编程？软件实验二 数据分类与校验实验一、实验内容：1编写程序，将内部RAM中30H

3、-5FH中的数据设置为1-48。2 编写程序，将内部RAM中30H-5FH中的奇数传送到90H开始的内部RAM中去。3编写程序，将内部RAM中30H-5FH中的数据按照奇校验设置最高位。二、实验目的与要求：1学习与掌握判断数据奇偶性的方法。2学习与掌握分支程序的编写方法。3学习与掌握如何给存储器中的数据增加校验位。三、实验说明：汇编语言中判断数据的奇偶性很简单，数据的最低位为1为奇数，否则为偶数。分支处理是程序设计中的基本技巧，是根据某一条件是否成立执行或不执行规定操作的方法。数据的奇偶校验不是判断数据的奇偶性，而是判断数据中有奇数个1还是偶数个1。如果是奇校验，则增加校验位后的数据应该具有奇

4、数个1。编写程序并编译（build）检查语法错误。编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM内容是否正确。四、实验程序流程图： （传送奇数） Y N五、思考题： 1如果只传送正数或负数应该如何编程？ 2如果只传送大于某个规定数值的数据应该如何编程？软件实验三 简单算术运算实验一、实验内容：1编写程序，计算Z=X+Y+30。X、Y为位于内部RAM 30H、31H单元的单字节BCD变量。Z位于32H33H，高位放低地址。2编写程序，计算Z=X*10+Y/5-10。X、Y为位于内部RAM 30H、31H单元的单字节变量，Z位于32H33H，高位放低地址。3编写

5、程序，计算1100的累加和。结果存放于内部RAM的30H、31H中。高位放低地址。二、实验目的与要求：1学习与掌握算术运算指令的使用方法。2学习与掌握BCD数据运算的处理方法。3学习与掌握多字节数据的运算方法。三、实验说明：MCS-51单片机的算术运算指令比较简单，因此功能也比较差。所有的算术运算必须使用累加器进行。如果数据和运算结果都是8位，则处理要简单得多。如果数据和结果高于8位，则必须做多字节运算的处理。应该使用不同的数据对程序进行检验。在第一个程序中，可分别令X=10、Y=20和X=100、Y=200。在第二个程序中，可分别令X=10、Y=30和X=100、Y=200。编写程序并编译（

6、build）检查语法错误。编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM内容是否正确。四、实验程序流程图： （数据累加） N五、思考题： 1如果X、Y均为两字节的变量，应该如何编程？ 2BCD运算结果为负数时（如-1），其读数是多少？软件实验四 定点数算术运算实验一、实验内容：1编写4字节加法和减法子程序。加数与被加数由指针R0和R1定位。结果存放于固定的内部RAM地址RESULT。2编写2字节乘2字节子程序。乘数位于R2R3，被乘数位于R4R5。结果存放于R4R5R6R7内。3编写2字节除以2字节子程序。除数位于R2R3，被除数位于R4R5。结果存放于R4

7、R5，余数存放于R6R7内。二、实验目的与要求：1学习与掌握常用基本子程序的编写方法。2学习与掌握多字节算术运算程序的编写方法。3学习与掌握主程序调用子程序的方法。三、实验说明：将常用的基本子程序编写出来，以后直接调用，可以提高编程的效率。商业软件中都提供这些基本子程序库，自己编写可以进一步了解其功能与使用方法。多字节的加减法程序比较容易编写，只是要注意进位问题。多字节乘法可以利用单字节乘法来实现，有关教材中已经有所介绍。多字节除法不能用单字节除法实现，只能用移位相减的方法实现。进行除法前必须进行除0检验。编译通过后进入调试环境，单步执行程序并检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM中运

8、算是否正确。应该多使用几组数据进行检验，以确保程序的正确性。四、实验程序流程图： （多字节除法） Y N五、思考题： 1N字节乘以M字节的运算结果应该为几个字节？ 2如何编写4字节除以2字节的算术运算程序？软件实验五 逻辑运算实验一、实验内容：1编写程序，计算Z=XY、Z=XY和Z=XY。X、Y、Z为位于内部RAM中30H、31H和32H中的字节变量。2编写程序，计算Z=XYF0。X、Y、Z为位于内部RAM中20H中的位变量。F0为位于PSW中的位变量。3利用移位指令完成Y=X*10的运算，结果为单字节。二、实验目的与要求：1学习与掌握逻辑运算指令的使用方法。2学习与掌握位运算指令的使用方法。

9、3学习利用移位指令进行算术运算的方法。三、实验说明：逻辑运算指令有3种，一般情况下也需要使用累加器进行处理。位操作指令是MCS-51单片机的一个特色。所有的位操作必须使用进位位进行。要特别注意SFR中的位操作有些属于“读-修改-写”的类型。编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM内容是否正确。有关位的内容也可以输出到P1口直接观看结果。四、实验程序流程图： （计算X*10）五、思考题： 1有什么简单的办法计算一个多字节数据除以256的结果？ 2如果Y=X*16的运算结果为双字节，如何编程？软件实验六 数制转换实验一、实验内容：1编写程序，将内部RAM中

10、30H中的二进制数据转换为十进制数据并存放在31H（百）、32H（十）、33H（个）中。2编写程序，将内部RAM中30H-3FH中的16进制数据（0-F）转换为ASCII码并存放在40H-4FH中。3编写程序，将内部RAM中30H31H中的双字节二进制数据转换为十进制BCD码并存放在40H开始的单元中。二、实验目的与要求：1学习与掌握基本的数制转换程序的编写方法。2学习与掌握ASCII码数据的处理方法。3学习与掌握多字节二进制数据的转换方法。三、实验说明：数据在各种不同数制与编码之间的转换是经常要使用的处理过程。不同数制之间的转换有多种方法，也有一定的技巧，可以参考教材中的程序例子。应该使用不

11、同的数据对程序进行检验。在第一个程序中，可以令所转换的数据为10，99，250。在第二个程序中，应该令数据为0-15。在第三个程序中，可以令所转换的数据为10，255，2000，65535等。程序编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM中的转换结果是否正确。四、实验程序流程图：（二进制到十进制数据转换）五、思考题： 1二进制数据转换为十进制数据还有其它方法吗？ 2多位十进制ASC码如何转换为数字？软件实验七 数据统计实验一、实验内容：1编写程序，首先将内部RAM中30H-7FH中的数据设置为50-9FH。然后编写程序统计该数据区内大于80H的个数，结果

12、存放在寄存器B中。2编写程序，统计该数据区内的奇数个数和正数个数，并存放在R6、R7中。3编写程序，找出该数据区内作为无符号数据的最大值和最小值。二、实验目的与要求：1学习与掌握数据统计程序的基本技巧与编写方法。2学习与掌握如何区分数据的符号。3学习与掌握如何在数据区内寻找最大值和最小值。三、实验说明：MCS-51单片机没有数据比较指令，比较数据的大小只能用减法指令。单字节数据的比较可以使用CJNE指令。要特别注意对于有符号数和无符号数的处理方法是不一样的。在计算机中一般均采用补码表示数据。汇编语言中判断数据的符号很简单，数据的最高位为1为负数，否则为正数。程序编译通过后进入调试环境，单步执行

13、程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM中的内容及对应的统计结果是否正确。四、实验程序流程图： （寻找最大值） Y N五、思考题： 1数据为无符号数和有符号时的程序编写有何不同？ 2如何统计数据区中某一个数字出现的次数（例如0）？软件实验八 数据排序实验一、实验内容：1编写程序，首先将内部RAM中30H-5FH中的数据设置为随机数值。然后编写程序将该数据区内的数据按从小到大的顺序排序。2编写程序将该数据区内的数据按从大到小的顺序排序。3编写程序将该数据区内的数据按正数和负数分别排序。二、实验目的与要求：1学习与掌握数据排序程序的基本技巧与编写方法。2学习与掌握如何进行复杂数据的处理。

14、三、实验说明：数据排序是经常使用的数据处理过程。数据排序有几种不同的方法，单片机中常用的方法是冒泡排序法。其原理和程序可以参考有关教材和书籍。按正数和负数分别排序时可以先分类，再排序。也可以直接进行插入排序。程序编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查排序结果是否正确。四、实验程序流程图： （简化的冒泡排序） Y N N五、思考题： 1对于双字节数据排序，应该如何处理？ 2尝试使用其它排序方法编写程序。软件实验九 查表与程序散转实验一、实验内容：1编写程序，用查表的方法计算X的平方（X为单字节数据）。2编写程序，用查表的方法计算X的立方（X为单字节数据）。3

15、编写程序，根据A中的内容（1-5）分别执行不同的程序（程序入口分别为PR1，PR2，PR3，PR4，PR5）。二、实验目的与要求：1学习与掌握查表程序的编写方法。2学习与掌握分支程序的编写方法。三、实验说明：查表程序一般需要使用指针DPTR实现，有关程序可以参考教材中的例子。可以将查表计算程序作为一个子程序编写，然后由主程序进行调用。编写程序时需要注意X平方和立方需要多个字节才能容纳。散转程序的编写需要一定的技巧，具体可以参考教材中的例子。散转也可以用多重分支的方法实现，但这样做的效率要低一些。程序编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查运算结果是否正确，通过

16、设置断点检查散转结果是否正确。四、实验程序流程图： （计算X的平方）五、思考题： 1尝试编写Y=LgX的程序。 2查表程序还能用来做什么？软件实验十 数字滤波实验一、实验内容：1编写程序，计算Yi+1=aYi+bXi。其中a、b为常数，Xi为一个采样数据队列。可以用30H-3FH中的数据来代替。2编写程序，对30H-7FH中的数据进行5次采样中值滤波。结果存放在30H开始的单元中。二、实验目的与要求：1学习与掌握软件滤波程序的基本技巧与编写方法。2进一步学习与掌握基本数据处理程序的编写方法。三、实验说明：各种数据处理方法均有多种相应的程序，可以参考教材和有关的书籍。用汇编语言编写这类程序虽然比

17、较复杂，但是编得好可以提高程序的效率。程序编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并检查RAM内容是否与事先计算的结果吻合。应该使用几组不同的数据进行检验。四、实验程序流程图： （5次采样中值滤波） N五、思考题： 1尝试编写去极值滤波的程序。 2软件滤波程序的作用是什么？4.2 硬件实验（须使用硬件仿真设置）硬件实验一 P3口输出控制实验一、实验内容：1编写程序，使P3.5端口输出周期为1秒的方波信号。并通过三极管驱动一个直流小喇叭，使其发出断续的鸣响。2 改变程序中的延时时间，使喇叭发出不均匀间隔的鸣响。二、实验目的与要求：1 学习与掌握对单片机单个端口进行控

18、制的方法。2 学习与掌握软件延时程序的编写方法与软件延时时间的计算方法。三、实验说明：本实验所使用的喇叭为直流驱动。当P3.5端口输出高电平时，PNP三极管截止，喇叭不响。当端口输出低电平时，PNP三极管导通，喇叭鸣响。通过改变程序的延时时间，可以控制喇叭的鸣响时间。单片机执行一条指令的周期数可以查指令表得到；一个机器周期等于12个时钟周期。一段程序的执行时间是所有指令执行时间的总和。为了减少程序长度，通常采用多重循环结构实现软件延时。可以参考教材中的例子。编写程序并设置为硬件仿真调试，正确连接实验装置。编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查延时时间是否正确

19、。四、实验程序流程图：五、思考题： 1采用PNP三极管与NPN三极管作为喇叭驱动电路有何不同？ 2延时程序的作用是什么？如何实现可变的延时？硬件实验二 P1口输出控制实验一、实验内容：1 编写程序，使P1各个端口轮流输出低电平。从而驱动连接在该端口上的LED指示灯轮流点亮。2 改变程序中的延时时间，使LED指示灯不均匀的点亮。3 改变LED指示灯的点亮组合与次序，使其产生类似彩灯的艺术效果（例如，先由低到高循环点亮，再按照相反的循序点亮；同时由两侧向中间循环点亮，再按照相反的循序由中间向两边循环点亮；间隔循环点亮等）。二、实验目的与要求：1 学习与掌握对P1端口进行整体控制的方法。2 进一步掌

20、握软件延时程序的编写方法。3 掌握复杂组合输出程序的编写方法。三、实验说明：根据本实验电路的设计，当P1端口输出为低电平时，相应的LED指示灯点亮。通过适当配置输出P1口的数据，可以使不同的LED指示灯点亮，从而达到所希望的效果。LED状态持续时间可由软件延时来控制。对于循环点亮LED指示灯的程序，可以利用循环移位指令来实现。有规则的数据变化，可以利用一定的算法实现。编写程序并设置为硬件仿真调试，正确连接实验装置。编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查运行效果。四、实验程序流程图：（循环点亮LED指示灯）五、思考题： 1能否将P1口的内容读入再改变其状态输出

21、？ 2如何确定软件延时程序的最长延时时间？硬件实验三 定时器应用实验一、实验内容：1 编写程序，利用定时器（方式一）使P3.5端口输出周期为1秒的方波信号。从而驱动连接在该端口三极管上的喇叭，使其发出断续的鸣响。2 编写程序，利用定时器（方式一）使P1各个端口轮流输出低电平。从而驱动连接在该端口上的LED指示灯轮流点亮。3 编写程序，利用定时器（方式二）实现上述功能。二、实验目的与要求：1学习与掌握单片机上定时器的基本使用方法。2进一步掌握单片机定时器的各种工作方式。三、实验说明：MCS-51单片机的定时器是一个基本的计数器单元，有三种工作方式。常用的是方式一和方式二。由于只有16位字长，因此

22、最大计数值为65535。最大定时时间为65535时钟周期12。如果定时时间超过这个最大值，就需要采用对定时时间再进行计数的方法。方式一只能单次定时，方式二能够自动重复定时，但是最大计数值仅为255。程序开始需要进行定时器的初始化，然后通过查询标志等待定时时间到达。定时时间到达后再进行相应的处理。注意处理完成后必须清除定时到达的标志位。编写程序并编译通过后进入调试环境，单步或设置断点执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查定时时间是否正确。四、实验程序流程图：（循环点亮LED指示灯） N五、思考题： 1定时器的最长定时时间如何计算？如果不够长怎么办？ 2使用软件延时与使用定时器各有何优点和

23、缺点？硬件实验四 LED数码管显示实验一、实验内容：1编写程序，在实验板的LED上轮流显示数字0000-9999。2 编写程序，在实验板的LED上轮流显示0000-FFFF。3 编写程序，在实验板上LED上增量显示000-255（每次加1）。二、实验目的与要求：1学习与掌握在LED数码管上显示数字的方法。2进一步掌握在LED数码管上显示部分字母与符号的方法。三、实验说明：LED数码管可以有几种驱动方法，实验板上的LED数码管是由8锁存器74HC373驱动的。因此具体的显示内容要根据实际的连接确定。为了确定实际连接，可以向锁存器输出只含有1个1的数据（01H、02H、04H、08H、10H、20

24、H、40H、80H），然后观察数码管哪一段点亮。将结果进行综合就可以确定每个数字或字母所对应的字模了。小数点可以先不点亮。实验板上的LED数码管通过译码电路进行连接，因此每个LED数码管都有一个地址（分别为8000H、8100H、8200H、8300H）。在编写程序时使用MOVX指令对其进行写操作，读操作没有意义。编写程序并编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查是否满足所要求的功能。四、实验程序流程图：（轮流显示0000-9999） 。五、思考题：1共阳极LED与共阴极LED的显示有什么不同？2查找一个数字的字模有几种方法？硬件实验五 计数器应用实验一、实验

25、内容：1编写程序，利用单片机上的定时器/计数器测量外部输入信号的频率。2 对所编写的程序进行修改，提高频率测量的精度。二、实验目的与要求：1进一步掌握单片机上定时器/计数器的使用方法。2学习掌握频率测量的方法及提高测量精度的方法。三、实验说明：实验板上有一个由555电路制作的频率发生器，调整电位器可以改变其输出频率。输出频率经过分频后送入单片机的T0引脚。MCS-51单片机有两个定时器/计数器。利用其中一个作为定时器，另外一个作为计数器，在单位时间内对来自外部的脉冲进行计数，就能够实现频率计的功能。程序开始需要进行定时器和计数器的初始化，然后等待定时时间到达。定时时间到达后再读出计数器的计数值

26、，然后利用实验四的显示程序将计数值显示出来。注意读出计数值后应该将计数值清零，以便重新开始计数。频率的测量有两种基本方法，一种是刚才介绍的计数法，另外一种是周期法，即测量脉冲的周期，再将周期换算为频率。计数法适合高频信号测量，而周期法适合低频信号测量。如果能将两者结合起来，就能提高频率测量的精度。编写程序并编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序并用万用表检查测量显示结果是否正确。四、实验程序流程图：（计数法测量频率） N五、思考题：1利用定时器/计数器测量的最高频率是多少？2利用定时器/计数器测量频率的误差如何计算？硬件实验六 定时中断实验一、实验内容：1 编写

27、程序，利用定时器中断使P3.5端口输出周期为1秒的方波信号。从而驱动连接在该端口后面三极管上的喇叭，使其发出断续的鸣响。2 编写程序，利用定时器中断使P1各个端口轮流输出低电平。从而驱动连接在该端口上的LED指示灯轮流点亮。二、实验目的与要求：1学习与掌握中断程序的编写方法。2进一步掌握单片机定时器中断的应用。三、实验说明：具有中断的应用程序分为两个独立的部分：主程序和中断服务程序。每个中断服务程序的入口地址是固的不变的，两个定时器/计数器的中断服务程序入口地址分别位于0BH和1BH。主程序开始需要进行定时器和中断的初始化、设置堆栈并开放中断，然后即可执行其它的操作。如果没有其它操作则就地等待

28、。定时时间到达后CPU会自动进入中断服务程序，中断服务程序的结尾必须是中断返回指令。注意中断返回前必须清除中断申请的标志位，否则在返回主程序后会立即重新进入中断。一般情况下中断服务程序中需要保护和恢复现场，但是如果主程序与中断服务程序之间无冲突（例如主程序原地等待），则可以省略这一步骤。编写程序并编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查运行结果是否正确。四、实验程序流程图：五、思考题：1 还可以利用定时器中断做什么？2 为什么要设置堆栈？什么情况下可以不保护现场？硬件实验七 外部中断实验一、实验内容：1编写中断应用程序，主程序使P1各个端口轮流输出低电平。当连

29、接在INT0上的按键按下时，进入中断清除显示并延时2秒后返回。2编写中断应用程序，主程序在实验板LED上逐个显示000-255。当连接在INT0上的按键按下时，进入中断并关闭显示、使喇叭鸣响并延时2秒后返回。二、实验目的与要求：1进一步掌握中断程序的编写方法。2进一步掌握外部中断的应用与触发方式。三、实验说明：外部中断有两种触发方式：边沿触发与电平触发。采用不同的触发方式会有不同的效果，需要根据具体要求选择触发方式。本实验的中断服务程序中需要保护和恢复现场，因此必须设置堆栈并在中断服务程序中编写入栈与出栈的程序。如果编写错误，用正常的调试手段（单步、断点）一般无法检查出来。编写程序并编译通过后进入调试环境，单步执行程序检查程序的正确性。最后连续执行程序检查结果是否正确。四、实验程序流程图： （P1口输出显示）五、思考题：1 如何设置堆栈空间的大小？2 如果既有定时器中断，又有外部中断，应该如何编写程序？硬件实验八 D/A输出实验一、实验内容：1编写程序，通过实验板上的DAC0832输出一个频率为10 Hz的锯齿波。2编写程序，通过实验板上的DAC0832输出一个频率为10 Hz的正弦波。3编写程序，通过连接在INT0端口上的按键，使实验板上的DAC0832输出不同的电压。