10610单片机实验指导书学生用书.docx

1、10610单片机实验指导书学生用书单片机原理与设计实验指导书（学生用）编写：罗志会 三峡大学物理实验示范中心2010年5月目 录实验注意事项 5实验一 开发环境与最小系统实验 6实验二 程序调试与分析 8实验三 中断程序的调试与设计 12实验四 计时秒表的设计 14实验五 串行口通信实验 17实验六 IO口的扩展实验 20实验七 LED数码管与液晶显示实验 22实验八 D/A和A/D转换实验 25实验时间安排：周四，2学时；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

2、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) 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,单片机开发板150RMB）3. 实验进行时(1) 正常情况

3、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；实验演示完成，开发板要及时断电。 (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张，进实验时交老师查阅。2. 实验报告内容包括实验目的、实验报告要求、实验思考、结果和分析等。3. 对实

4、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。实验一 开发环境与最小系统实验一、实验目的和要求1. 熟悉89C51单片机Keil C实验开发环境，仪器的操作和使用。2. Proteus 仿真软件的基本操作。3. 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. TOP 851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. Keil C 开发环境 一套三、实验内容1、Keil C环境软件的使用(见Keil C中嵌入ASM.软件的操作过程)由老师演示，学生按

5、步骤操作，下载实现软硬件仿真。关键操作提示：1）、P工程N新建工程命名“XXX”ATMEL（89C51）-确认2）、F新建文件编写汇编代码F另存为-“XXX.ASM”3）、单击选中“Source Group”右击“增加文件到组Source Group1”文件类型“ASM源文件“选中需添加文件ADD关闭对话框。4）、单击选中“Target 1”-右击“目标Target 1属性”目标：晶振频率11.0592；代码存储器大小：紧凑的-输出：生成HEX文件-调试：U使用(设置COM1,38400,ok；其他所有选项打“”）.2、Keil C平台下51仿真开发板的使用（读写单片机）1) 将仿真器紧固在开

6、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“Keil C.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Keil C编译环境软件用户手册）5）. 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Keil C51软件环境，在线仿真调试“跑马灯”程序。3、Proteus搭建单片机的最小系统。1）. 根据最小系统的概念，利用Proteus设置单片机的最小系统。2

7、）. 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），在仿真平台上自己搭接“跑马灯”电路，如图1-1。3）. 在Proteus软件中嵌入“.HEX”的源文件，运行仿真观察跑马灯的运行效果。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？采用Proteus搭建AT89C51单片机最小系统的电路原理图！2）简单描述运用Keil C软件与开发板联合仿真的过程。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：ORG 0090H MOV P1,#00H; 送P1口 MOV A,#01H; L1发光二极管点亮LO33:MOV P1,A LCALL

8、SE19; 延时 RL A; 左位移 SJMP LO33;循环 ORG 07A0HSE19:MOV R6,#0A0HLO36:MOV R7,#0FFHLO35:NOP NOP DJNZ R7,LO35; DJNZ R6,LO36; 延时 RET END 实验二 程序调试与分析一、实验目的和要求1. 熟悉89C51指令系统，程序的基本结构。2. 掌握VW、Keil C编译环境，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. Keil C 开发环境 一套三

9、、实验内容1、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）(a) 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。(b) 选菜单栏文件/保存文件（或另存为），要求

10、输入文件名，同时保存类型选*.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： 146XXX S1 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。（c）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。4）. 单步调试程序打开

11、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。（a）“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。（b）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。（c）运用连续运行和设断点运行。工具栏/

12、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。（d）记录下数据区xxxx H -XXXX H中，在执行程序前后的内容变化。2.Keil C软件的使用 参考VW的操作过程，以教师演示为主3. 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： ORG 1000HSTART： MOV DPTR，#2000H MOV A，20H MOVC A,DPTR+A MOV 21H,A SJMP $TABLE EQU 2000HTABLE DB 00H,01H,04H,09H,10H,19H END调试

13、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） 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TABLE EQU 2000H换成ORG 2000H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：ORG 0100HSTART: MOV DPTR,#2000H MOV R0,#64HLOOP: MOVX A,DPTR MOV 20H,A;副本 JNB ACC.7,NEXT;判断符号 MOV A,20H CPL A ORL A,#80H INC A MOVX DPTR,ANEXT: INC DP

14、TR DJNZ R0,LOOP SJMP $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：ORG 0030HU BIT P1.1；定义位符号地址 V BIT P2.2 W BIT （20H）.0 Y BIT P3.3 MOV C，U ORL C，V ANL C，/W MOV Y，C 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:写出上述程序的逻辑表达式，在VW中预置U、V、W的值，观察位处理机的工作过程

15、和程序运行结果。训练程序四ORG 0030HMOV R0,30HSORT:MOV A,R0 MOV R1,A MOV R5,#0AH CLR F0 ;互换标志位F0清零 DEC R5 MOV A,R1LOOP: MOV R3,A INC R1 CLR C MOV A,R1 ; 比较大小SUBB A,R3 ;JNC LOOP1 ;Cy=1,前小跳转SETB F0 ;互换标志位F0置1MOV A,R3XCH A,R1 ;两个数互换DEC R1 XCH A,R1INC R1 LOOP1: MOV A,R1 DJNZ R5,LOOP JB F0,SORT END思考:请在30H中预置20H，同时在RA

16、M地址的20H29H中分别随意置10个整数，运行程序后观察RAM的20H2FH中的数据排列！分析上述程序的功能,画出程序流程框图。四、实验报告要求 1、完成程序三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.AT89C51开发板与仿真器 一套2. PC机 一套3. VW_G 集成调试环境软件 一套4. Keil C 开发环境 一套 三、实验内容中断是单片机的核心功能之

17、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，并清除外中断，试编写程序在Proteus中运行调试。（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 外中断控制电路编程提示：1).外中断INT0的初始化（设置

18、中断申请方式、允许中断、中断优先级）2).D触发器工作（如何使D触发器复位、允许再次申请中断）3).中断响应动作（中断后LED有明显动作，如循环左移1位）Proteus建模关键字提示：1).集成8个电阻的排阻：RESPACK-82).LED：LED-BLUE3).D触发器：74744).开关按键：BUTTON142XXXS3学员的参考程序如下：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP W1 ;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*ORG 0050HMAIN:MOV SP,#30H SETB P2.0 ;Sd端置“1”，使边沿触发器处于工作状

19、态 （外中断设置、寄存器初始化） .HERE:AJMP HERE ;*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，中断处理要求依次点亮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. AT89C51开发板与仿真器 一套2. PC机 一套

20、3. VW_G 集成调试环境软件 一套4. Keil C 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).如在主程序中对I

21、NT0*设置优先级，会有什么效果？如何改进设计？Proteus建模关键字提示：1).LED数码显示器：7SEG-COM-AN-XX2).开关按键：BUTTON图4-1 Proteus中的计时秒表电路142XXXS4学员的参考程序如下：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT00 ;外中断入口程序ORG 000BHAJMP IT0P ;定时器1中断入口程序ORG 0100HMAIN:MOV SP,#30HCLR F0 ;设定启动标志MOV 20H,#XXH;预置中断次数CLR A （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:LCALL ST

22、ARAJMP HERE；*外中断0的服务子程序*INT00: JB F0, OVER ;是否停止？SETB TR0 ;启动秒表CLR A ;启动初始化，清A和相关寄存器MOV R0,ASETB F0 ;F0置1，再次外中断时则跳转到停止程序CLOSE: RETIOVER: CLR TR0 CLR F0MOV R0,#00H ;清R0AJMP CLOSE;*定时器中断服务子程序*IT0P: MOV TL0,#XXH;中断后计数器重新赋初值MOV TH0,#XXHDJNZ 20H,RETURNMOV 20H,#XXH ;1秒后重新赋值INC A ADD A,#00DA ARETURN:RETI;*

23、单个数码管的“秒”显示子程序*STAR: MOV DPTR,#NUMTAB;启始地址MOV R0,A ;A中数据保存MOVC A,A+DPTRMOV P1,A ;显示相应的值SETB P2.0 ; 个位显示MOV A,R0 ;保留A中的原始信息RET;段数码管各划的数字排列表NUMTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;对应代码;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ;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

24、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. AT89C51开发板与仿真器 一套2. PC机 一套3. VW_G 集成调试环境软件 一套4. Keil C 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。1.参考教材的程序，基于11.0592MHz的时钟，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

25、输的质量。具体过程如下： A机将信息#0AAH传递给B机，由B机接收并检验，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”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：ORG 0000HAJMP ASTARTORG 0030HASTART:MOV R0,#00HCLR EA MOV TMOD,#20H ;设T1为定时模式2 MOV TL1,#0E8H ;基于11.059

26、2MHz时钟，波特率1.2kb/s MOV TH1,#0E8H MOV PCON,#00H ;波特率不加倍 SETB TR1 MOV SCON,#50H;串口工作方式1，允许接受;*A机开始发送*ATT1: MOV SBUF,#0AAH;发联络信号AAAWAIT1:JBC TI,ARR1 SJMP AWAIT1;*A机发送完毕，等待B机应答*ARR1: CLR TIJBC RI,ARR2;等待B机回答 SJMP ARR1;*A机接收完毕B机的应答信号，进行处理*ARR2: CLR RIMOV A,SBUF CJNE A,#0BBH,ERR MOV R0,#08H LCALL STAR SJMP

27、 $ERR: MOV R0,#01H; 如收到的应答信息不是#0BBH，输出#01H报错 LCALL STAR AJMP ATT1;B机未准备好或通信线路故障，继续联络STAR: MOV DPTR,#NUMTAB;启始地址 MOV A,R0 ;R0中数据输出显示 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A ;显示相应的值 CLR P2.0 ; 个位显示 RET;段数码管各划的数字排列表NUMTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;显示内容的对应代码;0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ; 显示内容ENDB、接收机程序：O

28、RG 0000HAJMP BSTARTORG 0030HBSTART:MOV R0,#00HCLR EA MOV TMOD,#20H;设T1为定时模式2 MOV TL1,#0E8H ;基于11.0592MHz时钟，波特率1.2kb/s MOV TH1,#0E8H MOV PCON,#00H;波特率不加倍 SETB TR1 MOV SCON,#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）;*B机等待接收* . .;*B机接收比较，正确显示08H*. . . .;*B机接收接收完毕，发应答信号*.CLOSE：SJMP $;*B机接收错误的A机信号，进行错误处理* AJMP