0951单片机实验指导书.docx

1、0951单片机实验指导书单片机原理及应用实验指导书（学生用）罗志会吴正平三峡大学物理实验示范中心2009年3月实验注意事项1）开发环境与最小系统实验2课时 （熟悉编译软件，最小系统的硬件搭接）2)程序设计与调试 2课时 (辅助指令记忆,简单程序调试、设计模版)3）中断系统2课时（外中断0的产生和清除）4）定时器/计数器 2课时（计时秒表设计） 5）串行通讯 2课时（双机串行通讯） 6）I/O口的扩展2课时（P0口通过74LS273、74LS244扩展）7）显示实验 2课时（LED显示，LCD显示）8）AD/DA实验2课时（数/模转换器DAC0832、ADC0809）双周实验时间：4、6、8、1

2、0、12、14、16、18周星期二：56节、78节、下午18：3020：30分三组，每组20人，地点：理科楼L-2613实验注意事项一、实验素养和一般知识1.实验前准备工作(1)明确实验目的、熟悉实验内容、实验步骤、了解所用单片机实验开发系统及硬件的结构、仪器设备的性能。(2)通过收集相关的资料，设计自己的实验项目，作好必要的准备，做到有的放矢。（3）做好实验前的预习工作，设计硬件接口电路，编写好设计程序并通过编译检查。2.进入实验室后(1)熟悉所用的单片机实验开发系统及接口芯片，了解其外观、性能。(2)通电瞬间，应注意仪器是否正常工作，不要只看开关，如有不正常现象，应立即断电找出原因。(3)

3、不允许自带光盘、软盘、闪存等存储媒质上机，违反者取消实验资格！（指导教师允许情况除外）。（4）故意或违规操作造成器件或仪器损坏，照价赔偿。（AT89C51芯片赔偿10RMB）3.实验进行时(1)正常情况下，按规定步骤进行，读取数据，并及时记录。(2)各种操作要有目的进行，不可盲动与本次实验无关的器件。（3）接线要简单、正确、明了，红、绿、蓝、黑引线遵照电路连接规范进行硬件接线，经老师复查后允许后才可通电。（4）实验过程中，如有烧焦味、芯片不工作等异常现象，立即断电并向指导老师反映。(5)实验完后，经老师确认，并把仪器、导线、工具清理、收拾完毕，仿真器归原位，将芯片交回老师查收，签到后方可离开实

4、验室。二、实验报告内容和要求1.实验报告要用学校统一的纸，进实验时交老师查阅。2.实验内容应包括，是实验目的、原理、硬件接口电路图、程序流程图及清单、结果和分析以等。3.对实验中发现的问题应加以讨论，并提出自己的改进意见和要求等。实验1VW开发环境与最小系统实验一、实验目的和要求1.熟悉MCS-51单片机的VW、KeilC实验开发环境，仪器的操作和使用。2.掌握AT89C51最小系统概念及硬件搭接的方法。二、实验设备1.TPC-2003通用微机实验系统一套2.AT89C51开发板与仿真器一套3.TOP851通用编程器一台4.PC机一套5.VW_G集成调试环境软件一套6.KeilC开发环境一套三

5、、实验内容1）、实验开发系统软、硬件的使用TPC-2003实验台的使用1开电脑机前，将主机ISA数据线与实验台插接好，检查实验台上电开关是否处于“关”状态，再开启主机电源。2.主机自检完成后，打开实验台电源+5V（+/-12必须断开），主机板上的2位LED显示器出现提示符“88”,表明系统正常。否则应立即关掉电源!3.关实验台电源，按预先设计的实验线路接好线后，检查无误，在指导教师允许下才可通电。实验台主机板通电后，不允许在上面放置任何物品，特别是金属物！（因集成芯片或线路引起短路损坏设备）。4.将写入程序代码的AT89C51芯片(代码擦写运用TOP851专用程序)按标示的方向插入DIP40的

6、通用插座，利用实验台的资源，按照最单片机小系统的设计要求搭接电路（电源时钟、RST、EA*）。5.用示波器检测ALE脚与XTAL1脚的信号情况，判断芯片是否正常工作。（细节请查阅TPC-2003实验台用户手册）51仿真开发板的使用（读写单片机）1. 将仿真器紧固在开发板的DIP40插座上，缺口朝向手柄，锁紧仿真器。2. 将串口线公头接在PC的RS-232输出口，将随机所配的5V直流电源插头插到右侧电源插座上，电源指示灯亮；3. 运行“KeilC.exe”，初始化串口设置；4. 在主菜单中选择“文件”，装载.ASM的源文件；（细节请阅读“如何把ASM文件导入KEIL中仿真”或KeilC编译环境软

7、件用户手册）VW环境软件的使用1.PC机上电正常工作后，在显示器的桌面上点击快捷图标“VW集成调试软件绿色版”，进入“伟福V系列：软件模拟器”工作环境，并在跳出的对话框中选择“好”，进入软件调试平台。2.仿真器设置：选菜单栏仿真器/仿真器设置，将跳出对话框中的“选择厂商”、“选择CPU”、“选择晶振频率”项目设置成：Atmel、AT89C51、12000000后，选“好”关闭对话框。3.源文件的建立和打开：（参照VW.PDF文档“快速入门”，P3943）(1)选菜单栏文件/新文件或者工具栏新文件，出现源文件编辑窗口，输入程序文本。(2)选菜单栏文件/保存文件（或另存为），要求输入文件名，同时保

8、存类型选*.ASM。实验分为A、B、C三组，先在F盘下建“单片机学生实验”文件夹，再在该文件夹中建立“A组”、“B组”、“C组”共三个子文件夹，各组同学按组保存自己的文件。文件名按下面要求写，如：146XXXS1学号文件名保存路径为：F：单片机学生实验A组，然后单击保存即可。（3）编译源文件，选菜单栏项目/编译,根据编译结果的错误提示，修正源程序,直至成功。此时可以关闭“编译结果”和源文件编辑窗口。(4）出现“当前模块：142XXXS1”，同时打开菜单栏视图/调试、寄存器、存储空间，然后可以选主菜单/窗口或者工具栏/XX窗口；整理平台视野。KeilC环境软件的使用(见KeilC中嵌入ASM.软

9、件的操作过程)由老师演示，学生按步骤操作即可。2）、搭建单片机的最小系统。1.熟悉TPC-2003实验台的硬件资源（RST、时钟脉冲输出、DIP40通用插座、LED电路等），关闭实验台的电源开关。2.根据最小系统的概念，利用AT89C51芯片搭接单片机的最小系统，上电时用示波器检查AT89C51芯片及外围电路工作是否正常。3.利用单片机的P1引脚和LED（注意比较直接驱动和增强驱动的效果），在实验台上自己搭接“跑马灯”电路，如图1-1。4按TOP851的操作步骤，利用TOP851编程器将“跑马灯”程序的二进制代码烧写进AT89C51芯片的FlashROM中。5.合上电源，单片机上电，完成“跑马

10、灯程序”（单片机对LED循环点亮）。6.将仿真器锁紧在开发板上，插上串口线和电源，按照“如何进行仿真操作”的视频，利用KeilC51软件环境，在线仿真调试“跑马灯”程序。图1-1跑马灯电路四、实验报告要求1）什么是单片机的最小系统？画出在TOP-2003实验平台上搭建AT89C51单片机最小系统的简单原理图！2）简单描述运用KeilC软件仿真的过程3）为什么AT89C51的单片机外时钟要从XTAL1引入，而XTAL2悬空？如果接晶振形成振荡时钟，与MCS-51接法上有无差别？五、参考程序“跑马灯”的实验参考程序142XXXS1学员的参考程序如下：ORG0090HMOVP1,#00H;送P1口M

11、OVA,#01H;L1发光二极管点亮LO33:MOVP1,ALCALLSE19;延时RLA;左位移SJMPLO33;循环ORG07A0HSE19:MOVR6,#0A0HLO36:MOVR7,#0FFHLO35:NOPNOPDJNZR7,LO35;DJNZR6,LO36;延时RETEND实验二程序调试与分析一、实验目的和要求1.熟悉MCS-51指令系统，程序的基本结构。2.掌握汇编语言程序的设计、编译、调试。二、实验设备1.TPC-2003通用微机实验系统一套2.AT89C51开发板与仿真器一套3.PC机一套4.VW_G集成调试环境软件一套5.KeilC开发环境一套三、实验内容1.单步调试程序打

12、开菜单栏执行/跟踪，按照VW.PDF文档中的相应内容操作，注意熟悉F7（跟踪：可以跟踪到函数或程序内部）、F8、断点设置等基本操作。（1）“当前模块：142XXXS1”中“小手光标”位置是PC指针所在，“寄存器”中显示当前各寄存器中的内容。“数据存储区”中地址用右键显示地址，“输入数据”为十六进制XXXX，确认后调试。（2）首先单步运行，选主菜单/调试/单步运行或者选工具栏单步运（F7）。运行一个循环，观察相关的寄存器和存储区的变化。注意利用SFR、DATA等更改程序中相关寄存器的值，调整程序执行的状态。熟练WV程序调试界面。有问题的地方及时和老师讨论。（3）运用连续运行和设断点运行。工具栏/

13、为连续运行，在“当前模块”中鼠标出现“小手”时点击，“红色手”即为断点位置。（4）记录下数据区xxxxH-XXXXH中，在执行程序前后的内容变化。2.分析下列程序，熟练调试操作，解释程序实现的功能及程序结构类型（顺序结构、分支程序、循环程序、子程序、中断服务程序）。训练程序一：ORG1000HSTART：MOVDPTR，#2000HMOVA，20HMOVCA,DPTR+AMOV21H,ASJMP$TABLEEQU2000HTABLEDB00H,01H,04H,09H,10H,19HEND调试方法（以下程序自己设计调试方法）：1） 把断点设在程序的第四行，观察累加器A的值是否为查表的结果；2）

14、观察程序SJMP$的执行情况；3)思考:分析程序出现的问题，如果把伪指令TABLEEQU2000H换成ORG2000H是否也能得到同样的结果。程序实现的功能及程序结构类型。训练程序二：ORG1000HSTART:MOVDPTR,#2000HMOVR0,#64HLOOP:MOVXA,DPTRMOV20H,A;副本JNBACC.7,NEXT;判断符号MOVA,20HCPLAINCAMOVXDPTR,ANEXT:INCDPTRDJNZR0,LOOPSJMP$思考:指出循环程序的初始化、循环体和控制变量的修改与循环次数的控制。程序实现的功能及程序结构类型。训练程序三：ORG0013HSTART:MOV

15、C,P2.2ORLC,TF0ANLC,P1.1MOVF0,C;暂存F0MOVC,IE1ORLC,/25HANLC,F0ANLC,/26HMOVP1.3,CSJMP$END说明：MCS-51单片机有着优异的位逻辑功能，可以方便地实现各种复杂的逻辑运算。这种用软件代替硬件的方法，可以大大简化甚至完全不用硬件，但比硬件要多花一些运算时间。思考:分析调试中出现的问题，观察位处理机的工作过程训练程序四MULTB:MOVR0,#23HMOVR7,#04HLOOP:MOVR0,#00H;清零DJNZR7,LOOPACALLBMULSJMP$BMUL:MOVA,R2MOVB,R4MULAB;低位乘ACALLR

16、ADDMOVA,R2MOVB,R5MULAB;交叉乘DECR0ACALLRADDMOVA,R4MOVB,R3MULAB;交叉乘DECR0DECR0ACALLRADDMOVA,R5MOVB,R3MULAB;高字节乘DECR0ACALLRADDRETRADD:ADDA,R0MOVR0,AMOVA,BINCR0ADDCA,R0MOVR0,AINCR0MOVA,R0ADDCA,#00H;加进位MOVR0,ARETEND本程序未对BMUL和RADD的有关寄存器内容作堆栈保护，因为主子程序（包括BMUL与RADD）所共同使用的寄存器被用作为数据参数的传递单元。思考:分析上述程序,画出程序流程框图。程序实现

17、的功能及程序结构类型。四、实验报告要求1、完成各例程后面的思考问题；2、按照教材上的程序注释格式，对各程序进行注释。实验三中断程序的调试与设计一、实验目的和要求1.熟悉MCS-51中断的概念，中断系统的工作原理。2.掌握中断程序的基本结构，设计技巧、编译调试方法。3.基本中断电路的搭接、分析。二、实验设备1.TPC-2003通用微机实验系统一套2.AT89C51开发板与仿真器一套3.PC机一套4.VW_G集成调试环境软件一套5.KeilC开发环境一套三、实验内容中断是单片机的核心功能之一。中断应用的好坏，是一个人对单片机技术掌握深度的重要评判依据。下面的实验题将有助于大家理解和巩固外中断的产生

18、和消除，中断响应的过程、时间等，为后续实验打下基础。1.如图2-1(参照课本P110图5-8)，利用TPC-2003实验台上的资源或Proteus软件，搭建电平方式外部中断请求的实验装置，中断事件处理为对P1口灯依次点亮一次，试编写程序。（提示：D触发器预置和清零端SD=0且RD=1时，Q置“1”端，即负脉冲有效；二者均为高电平时不影响工作；CP控制脉冲端上跳沿翻转，其它不变）图2-1外中断控制电路142XXXS3学员的参考程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPW1;中断入口程序，跳转到中断服务子程序去;*主程序初始化相关寄存器的设置*ORG0050HMAIN:MO

19、VSP,#30HCLRP2.0;Sd端清“0“HERE:AJMPHERE;*外中断服务子程序*W1:（根据自己的理解补充完整程序，提示：和边沿触发器配合完成清除中断申请，依次点亮P1口的LED灯）.RETIEND四、实验报告要求1、请完成实验2的程序，经上机调试后，在实验报告中画出程序流程图。2、计算从低电平申请中断到P1.0灯点亮所需要的时间（单片机晶振12MHz）实验四计时秒表的设计一、实验目的和要求1.熟悉MCS-51定时器计数器的工作原理，程序的基本结构及编译、调试。2.利用MCS-51单片机设计秒表。二、实验设备1.TPC-2003通用微机实验系统一套2.AT89C51开发板与仿真器

20、一套3.PC机一套4.VW_G集成调试环境软件一套5.KeilC开发环境一套三、实验内容定时器/计数器在工业控制中有着广泛的应用，常常和中断技术结合使用。本实验要求大家利用所学的知识，设计简易的计时秒表，并通过软硬件仿真验证。1.基于12MHz的时钟，结合中断和定时两章的知识，参考课本P133设计一个计时秒表，按单脉冲触发开始计时，再按单脉冲停止计时。上述实验采用实验开发板和仿真器来完成，也可以直接在Proteus中仿真，如图4-1。设计要求及思路：1).利用T0设计“秒”时间单元，计算初值X，确定TMOD、TCON初值.2).采用INT0*作为计时开始和计时结束信号的输入口。3).如在主程序

21、中对INT0*设置优先级，会有什么效果？如何改进设计？图4-1Proteus中的计时秒表电路142XXXS4学员的参考程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT00;外中断入口程序ORG000BHAJMPIT0P;定时器1中断入口程序ORG0100HMAIN:MOVSP,#30HCLRF0;设定启动标志MOV20H,#XXH;预置中断次数CLRA（根据自己的理解补充完整程序，对定时器、外中断进行初始化）.HERE:LCALLSTARAJMPHERE；*外中断0的服务子程序*INT00:JBF0,OVER;是否停止？SETBTR0;启动秒表CLRA;启动初始化，清A

22、和相关寄存器MOVR0,ASETBF0;F0置1，再次外中断时则跳转到停止程序CLOSE:RETIOVER:CLRTR0CLRF0MOVR0,#00H;清R0AJMPCLOSE;*定时器中断服务子程序*IT0P:MOVTL0,#XXH;中断后计数器重新赋初值MOVTH0,#XXHDJNZ20H,RETURNMOV20H,#XXH;1秒后重新赋值INCAADDA,#00DAARETURN:RETI;*单个数码管的“秒”显示子程序*STAR:MOVDPTR,#NUMTAB;启始地址MOVR0,A;A中数据保存MOVCA,A+DPTRMOVP0,A;显示相应的值CLRP2.0;个位显示MOVA,R0

23、;保留A中的原始信息RET;段数码管各划的数字排列表NUMTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;对应代码;0123456789;显示内容END四、实验报告要求1、实验2中，作为INT0*计时开始和计时结束信号的识别方法还有哪些？举例说明。2、如果要计时秒表精确到0.01秒，如何改进设计程序？实验五串行口通信实验一、实验目的和要求1.熟悉MCS-51串行通信的工作原理，程序的基本结构及调试。2.实现两片AT81C51之间的数据传输。二、实验设备1.TPC-2003通用微机实验系统一套2.AT89C51开发板与仿真器一套3.PC机一套

24、4.VW_G集成调试环境软件一套5.KeilC开发环境一套三、实验内容串行通信是单片机的重要功能之一，在自动控制领域有广泛的应用。本次实验要求大家了解串行通信程序编写的方法，分析程序算法，并在VW环境中观察串行发送、接收的过程。1.基于11.0592MHz的开发板，参考教材的程序，设计AT89C51芯片A机、芯片B机之间互为应答的串行通信程序，用以测试硬件线路传输的质量。具体过程如下：A机将信息#0AAH传递给B机，由B机收并检验，B机确认正确后，将#08H在LED数码管显示，同时传回#0BBH给A机。A机将接收的信息与#0BBH比较，相同则显示#08H出来，否则重发#0AAH并显示“01H”

25、报错（查询方式编写程序）。如图5-1：图5-1双机串行通信电路图142XXXS5学员参考程序如下（程序设计基于11.0592MHz时钟）：A、发射机程序：ORG0000HAJMPASTARTORG0030HASTART:MOVR0,#00HCLREAMOVTMOD,#20H;设T1为定时模式2MOVTL1,#0E8H;基于11.0592MHz时钟，波特率1.2kb/sMOVTH1,#0E8HMOVPCON,#00H;波特率不加倍SETBTR1MOVSCON,#50H;串口工作方式1，允许接受;*A机开始发送*ATT1:MOVSBUF,#0AAH;发联络信号AAAWAIT1:JBCTI,ARR1

26、SJMPAWAIT1;*A机发送完毕，等待B机应答*ARR1:CLRTIJBCRI,ARR2;等待B机回答SJMPARR1;*A机接收完毕B机的应答信号，进行处理*ARR2:CLRRIMOVA,SBUFCJNEA,#0BBH,ERRMOVR0,#08HLCALLSTARSJMP$ERR:MOVR0,#01H;如收到的应答信息不是#0BBH，输出#01H报错AJMPATT1;B机未准备好或通信线路故障，继续联络STAR:MOVDPTR,#NUMTAB;启始地址MOVA,R0;R0中数据输出显示MOVCA,A+DPTRMOVP1,A;显示相应的值CLRP2.0;个位显示RET;段数码管各划的数字排

27、列表NUMTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;显示内容的对应代码;0123456789;显示内容ENDB、接收机程序：ORG0000HAJMPBSTARTORG0030HBSTART:MOVR0,#00HCLREAMOVTMOD,#20H;设T1为定时模式2MOVTL1,#0E8H;基于11.0592MHz时钟，波特率1.2kb/sMOVTH1,#0E8HMOVPCON,#00H;波特率不加倍SETBTR1MOVSCON,#50H;串口工作方式1，允许接受（根据自己的理解补充完整B机的接收程序）STAR:MOVDPTR,#NUM

28、TAB;启始地址MOVA,R0;R0中数据输出显示MOVCA,A+DPTRMOVP1,A;显示相应的值CLRP2.0;个位显示RETNUMTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HEND四、实验报告要求1、将实验2的程序改为中断工作方式，并予以调试。（如何实现通用微机与单片机之间的串口通信，查查资料，不作硬性要求！）实验六IO口的扩展实验一、实验目的和要求1.了解单片机I/O接口扩展的方法。2.熟悉简单IO扩展电路的设计二、实验设备1.TPC-2003通用微机实验系统一套2.AT89C51开发板与仿真器一套3.PC机一套4.VW_G集成调试环境软件一套5.KeilC开发环境一套6.74LS273、74LS244各一片三、实验内容在MCS-51单片机应用系统中，采用TTL电路、CMOS电路锁存器或三态门电路也可以构成各种类型的简单输入输出口，通常都是通过P0口扩展。利用74LS273和74LS244，将P0口扩展成简单的输入、输出口的电路如下图，74LS273输出端接8个LED发光二极管，以显示8个按钮开关状态，某位低电平时二极管发光。74LS244是缓冲驱动器，扩展输入口，接8个按钮开关。1、I/O数据输出编程MOVA,#data;数据A MOVDPTR,#0FEFFH