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1、8051单片机原理与接口技术实验讲义单片机原理与接口技术实验讲义物理与电子信息学院2011年5月目 录基础部分（ 比选实验 ）实验1 P1口实验一 1实验5 中断实验 10实验6 定时器实验 14实验7 8255A可编程并行接口实验一 16实验9 数码显示实验 18实验14 D/A转换实验 20实验19 LCD显示实验 21综合实验部分（ 任选一个 ）实验1 单片机控制电机转速实验（PWM） 22实验9 数字温度传感器实验 24实验13 人体红外传感器实验 25 基础实验部分实验1 P1口实验一一、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。二、实验设备：CPU挂箱、8

2、031CPU模块三、实验内容：1 P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。2 P1口做输入口，接八个按纽开关，以实验箱上74LS273做输出口，编写程序读取开关状态，在发光二极管上显示出来。四、实验原理： P1口为准双向口，P1口的每一位都能独立地定义为输入位或输出位。作为输入位时，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入。8031中所有口锁存器在复位时均置为“1”，如果后来在口锁存器写过“0”，在需要时应写入一个“1”，使它成为一个输入。可以用第二个实验做一下实验。先按要求编好程序并调试成功后，可将P1口锁存器中置“0”，此时将P1做输入口，会有什么结果。再来

3、看一下延时程序的实现。现常用的有两种方法，一是用定时器中断来实现，一是用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。本实验系统晶振为6.144MHZ，则一个机器周期为126.144us即10.512us。现要写一个延时0.1s的程序，可大致写出如下： MOV R7，#X （1） DEL1：MOV R6，#200 （2） DEL2：DJNZ R6，DEL2 （3） DJNZ R7，DEL1 （4）上面MOV、DJNZ指令均需两个机器周期，所以每执行一条指令需要10.256us，现求出X值：10.256+X（10.256+20010.256+10.256）=0.110指令（1） 指令

4、（2） 指令（3） 指令（4）所需时间 所需时间 所需时间 所需时间X=(0.110-10.256)/（10.256+20010.256+10.256）=127D=7FH经计算得X=127。代入上式可知实际延时时间约为0.100215s，已经很精确了。五、实验原理图：P1口输出实验 P1口输入实验六、实验步骤：执行程序1(T1_1.ASM)时：P1.0P1.7接发光二极管L1L8。执行程序2(T1_1.ASM)时：P1.0P1.7接平推开关K1K8；74LS273的O0O7接发光二极管L1L8；74LS273的片选端CS273接CS0（由程序所选择的入口地址而定，与CSOCS7相应的片选地址请

5、查看第一部分系统资源，以后不赘述）。七、程序框图： 循环点亮发光二极管 通过发光二极管将P1口的状态显示八、参考程序：1、循环点亮发光二极管（T1_1.ASM）NAME T1_1 ;P1口输实验CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV A,#0FEHLOOP: RL A ; 左移一位，点亮下一个发光二极管 MOV P1,A LCALL DELAY ;延时 0.1秒 JMP LOOP; DELAY: MOV R1,#127 ; 延时0.1秒DEL1: MOV R2,#200DEL2: DJNZ R2,DEL2 DJNZ R1,DEL1 RET

6、; END2、通过发光二极管将P1口的状态显示(T1_2.ASM)NAME T1_2 ;P1口输入实验OUT_PORT EQU 0CFA0HCSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV P1,#0FFH ;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 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 START ;继续循环监测端口P1的状态 END 实验2 P1口实验二 一、实验目的：1 学习P1口既做输入又做为输出的使用方法

7、。2 学习数据输入、输出程序的设计方法。二、实验设备：CPU挂箱、8031CPU模块三、实验原理：P1口的使用方法这里不讲了。有兴趣者不妨将实验例程中的“SETB P1.0, SETB P1.1”中的“SETB”改为“CLR”看看会有什么结果。另外，例程中给出了一种N路转移的常用设计方法，该方法利用了JMP A+DPTR的计算功能，实现转移。该方法的优点是设计简单，转移表短，但转移表大小加上各个程序长度必须小于256字节。四、实验原理图：P1口输入、输出实验五、实验步骤：平推开关的输出K1接P1.0；K2接P1.1；发光二极管的输入L1接P1.2；L2接P1.3；L5接P1.4；L6接P1.5

8、。运行实验程序，K1做为左转弯开关，K2做为右转弯开关。L5、L6做为右转弯灯，L1、L2做为左转弯灯。结果显示：1：K1接高电平K2接低电平时，右转弯灯（L5、L6）灭，左转弯灯（L1、L2）以一定频率闪烁；2：K2接高电平K1接低电平时，左转弯灯（L1、L2）灭，右转弯灯（L5、L6）以一定频率闪烁；3：K1、K2同时接低电平时，发光二极管全灭；4：K1、K2同时接高电平时，发光二极管全亮。六、参考程序：T2.ASMNAME T2 ;P1口输入输出实验CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: SETB P1.0 SETB P1.1 ;用于输入时

9、先置位口内锁存器 MOV A,P1 ANL A,#03H ;从P1口读入开关状态,取低两位 MOV DPTR,#TAB ;转移表首地址送DPTR MOVC A,A+DPTR JMP A+DPTRTAB: DB PRG0-TAB DB PRG1-TAB DB PRG2-TAB DB PRG3-TABPRG0: MOV P1,#0FFH ;向P1口输出#0FFH,发光二极管全灭 ;此时K1=0,K2=0 JMP STARTPRG1: MOV P1,#0F3H ;只点亮L5、L6，表示左转弯 ACALL DELAY ;此时K1=1,K2=0 MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒 ACALL D

10、ELAY ;延时0.5秒 JMP STARTPRG2: MOV P1,#0CFH ;只点亮L7、L8，表示右转弯 ACALL DELAY ;此时K1=0,K2=1 MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒 ACALL DELAY JMP STARTPRG3: MOV P1,#00H ;发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1 JMP START;DELAY: MOV R1,#5 ;延时0.5秒DEL1: MOV R2,#200DEL2: MOV R3,#126DEL3: DJNZ R3,DEL3 DJNZ R2,DEL2 DJNZ R1,DEL1 RET; END七、程序框图： 实验3 简单I

11、/O口扩展实验一交通灯控制实验一、实验目的：1 学习在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法。2 学习数据输出程序的设计方法。3 学习模拟交通灯控制的实现方法。二、实验设备：CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容：扩展实验箱上的74LS273做为输出口，控制八个发光二极管亮灭，模拟交通灯管理。四、实验原理：要完成本实验，首先必须了解交通路灯的亮灭规律。本实验需要用到实验箱上八个发光二极管中的六个，即红、黄、绿各两个。不妨将L1(红)、L2（绿）、L3（黄）做为东西方向的指示灯，将L5（红）、L6（绿）、L7（黄）做为南北方向的指示灯。而交通灯的亮灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东

12、西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。各发光二极管的阳极通过保护电阻接到+5V的电源上，阴极接到输入端上，因此使其点亮应使相应输入端为低电平。五、实验原理图六、实验步骤：74LS273的输出O0O7接发光二极管L1L8，74LS273的片选CS273接片选信号CSO. 运行实验程序，观察LED显示情况是否与实验内容相符。七、程序框图：八、参考程序：T3.ASMNAME T

13、3 ;I/O口扩展实验一PORT EQU 0CFA0H ;片选地址CS0CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV A,#11H ;两个红灯亮，黄灯、绿灯灭 ACALL DISP ;调用273显示单元（以下雷同） ACALL DE3S ;延时3秒LLL: MOV A,#12H ;东西路口绿灯亮;南北路口红灯亮 ACALL DISP ACALL DE10S ;延时10秒 MOV A,#10H ;东西路口绿灯灭;南北路口红灯亮 ACALL DISP MOV R2,#05H ;R2中的值为黄灯闪烁次数TTT: MOV A,#14H ;东西路口黄灯亮

14、;南北路口红灯亮 ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 MOV A,#10H ;东西路口黄灯灭;南北路口红灯亮 ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 DJNZ R2,TTT ;返回TTT，使东西路口黄灯闪烁五次 MOV A,#11H ;两个红灯亮，黄灯、绿灯灭 ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 MOV A,#21H ;东西路口红灯亮;南北路口绿灯亮 ACALL DISP ACALL DE10S ;延时10秒 MOV A,#01H ;东西路口红灯亮;南北路口绿灯灭 ACALL DISP MOV R2,#05H ;黄灯闪烁

15、五次GGG: MOV A,#41H ;东西路口红灯亮;南北路口黄灯亮 ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 MOV A,#01H ;东西路口红灯亮;南北路口黄灯灭 ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 DJNZ R2,GGG ;返回GGG，使南北路口;黄灯闪烁五次 MOV A,#03H ;两个红灯亮，黄灯、绿灯灭 ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 JMP LLL ;转LLL循环DE10S: MOV R5,#100 ;延时10秒 JMP DE1DE3S: MOV R5,#30 ;延时3秒 JMP DE1DE02S: MO

16、V R5,#02 ;延时0.2秒DE1: MOV R6,#200DE2: MOV R7,#126DE3: DJNZ R7,DE3 DJNZ R6,DE2 DJNZ R5,DE1 RETDISP: MOV DPTR,#PORT ;273显示单元 CPL A MOVX DPTR,A RET END实验4 简单I/O口扩展实验二一、实验目的：1 学习在单片机系统中扩展简单I/O口的方法。2 学习数据输入，输出程序的编制方法。二、实验设备：CPU挂箱、8031CPU模块三、实验原理：MCS-51外部扩展空间很大，但数据总线口和控制信号线的负载能力是有限的。若需要扩展的芯片较多，则MCS-51总线口的负

17、载过重，74LS244是一个扩展输入口，同时也是一个单向驱动器，以减轻总线口的负担。程序中加了一段延时程序，以减少总线口读写的频繁程度。延时时间约为0.01秒，不会影响显示的稳定。四、实验内容：利用74LS244做为输入口，读取开关状态，并将此状态通过发光二极管显示出来。五、实验原理图：简单I/O实验2六、实验步骤：1 74LS244的IN0IN7接开关的K1K8，片选信号CS244接CS1。2 74LS273的O0O7接发光二极管的L1L8，片选信号CS273接CS2。3 编程、全速执行。4 拨动开关K1K8，观察发光二极管状态的变化。七、程序框图：八、参考程序：T4.ASMNAME T4

18、;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,#INPORTLOOP: MOVX A,DPTR ;读开关状态 MOV DPTR,#OUTPORT MOVX DPTR,A ;显示开关状态 MOV R7,#10H ;延时DEL0: MOV R6,#0FFHDEL1: DJNZ R6,DEL1 DJNZ R7,DEL0 JMP STARTEND实验5 中断实验 有急救车的交通灯控制实验一、实验目的：1

19、学习外部中断技术的基本使用方法。2 学习中断处理程序的编程方法。二、实验设备：CPU挂箱、8031CPU模块三、实验内容：在实验三的内容的基础上增加允许急救车优先通过的要求。当有急救车到达时，两个方向上的红灯亮，以便让急救车通过，假定急救车通过路口的时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前的状态。本实验以单脉冲为中断申请，表示有急救车通过。四、实验原理：交通灯的燃灭规律见实验三。本实验中断处理程序的应用，最主要的地方是如何保护进入中断前的状态，使得中断程序执行完毕后能回到交通灯中断前的状态。要保护的地方，除了累加器ACC、标志寄存器PSW外，还要注意：一是主程序中的延时程序和中断处理程序中

20、的延时程序不能混用，本实验给出的程序中，主程序延时用的是R5、R6、R7，中断延时用的是R3、R4和新的R5。第二，主程序中每执行一步经74LS273的端口输出数据的操作时，应先将所输出的数据保存到一个单元中。因为进入中断程序后也要执行往74LS273端口输出数据的操作，中断返回时如果没有恢复中断前74LS273端口锁存器的数据，则显示往往出错，回不到中断前的状态。还要注意一点，主程序中往端口输出数据操作要先保存再输出，例如有如下操作： MOV A，#0F0H （0） MOVX R1，A （1） MOV SAVE，A （2）程序如果正好执行到（1）时发生中断，则转入中断程序，假设中断程序返回主

21、程序前需要执行一句MOV A，SAVE指令，由于主程序中没有执行（2），故SAVE中的内容实际上是前一次放入的而不是（0）语句中给出的0F0H，显示出错，将（1）、（2）两句顺序颠倒一下则没有问题。发生中断时两方向的红灯一起亮10秒，然后返回中断前的状态。五、实验原理图：（同实验三）六、实验步骤：74LS273的输出O0O7接发光二极管L1L8，74LS273的片选CS273接片选信号CS2，此时74LS273的片选地址为CFB0HCFB7H之间任选。单脉冲输出端P-接CPU板上的INT0。七、程序框图： 主程序框图 中断程序框图八、参考程序：T5.ASMNAME T5 ;中断控制实验OUTP

22、ORT EQU 0CFB0H ;端口地址SAVE EQU 55H ;save保存从端口cfa0输出的数据CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4003H LJMP INTCSEG AT 4100HSTART: SETB IT0 SETB EX0 SETB EA MOV A,#11H ;置首显示码 MOV SAVE,A ;保存 ACALL DISP ;显示输出 ACALL DE3S ;延时3秒LLL: MOV A,#12H ;东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮 MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE10S ;延时10秒 MOV A,#10H ;东西路口

23、绿灯灭 MOV SAVE,A ACALL DISP MOV R2,#05H ;东西路口黄灯闪烁5次TTT: MOV A,#14H MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE02S MOV A,#10H MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE02S DJNZ R2,TTT MOV A,#11H ;红灯全亮 MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 MOV A,#21H ;东西路口红灯亮，南北路口绿灯亮 MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE10S ;延时10秒 MOV A,#01H ;南北路口

24、绿灯灭 MOV SAVE,A ACALL DISP MOV R2,#05H ;南北路口黄灯闪烁5次GGG: MOV A,#41H MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE02S MOV A,#01H MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE02S DJNZ R2,GGG MOV A,#11H ;红灯全亮 MOV SAVE,A ACALL DISP ACALL DE02S ;延时0.2秒 JMP LLL ;转LLL循环DE10S: MOV R5,#100 ;延时10秒 JMP DE1DE3S: MOV R5,#30 ;延时3秒 JMP DE1DE02S:

25、MOV R5,#02 ;延时0.2秒DE1: MOV R6,#200DE2: MOV R7,#126DE3: DJNZ R7,DE3 DJNZ R6,DE2 DJNZ R5,DE1 RETINT: CLR EA PUSH ACC ;中断处理 PUSH PSW MOV A,R5 PUSH ACC MOV A,#11H ;红灯全亮，绿、黄灯全灭 ACALL DISP DEL10S: MOV R3,#100 ;延时10秒 DEL1: MOV R2,#200DEL2: MOV R5,#126DEL3: DJNZ R5,DEL3 DJNZ R4,DEL2 DJNZ R3,DEL1 MOV A,SAVE

26、;取SAVE中保存数据输出到cfa0端口 ACALL DISP POP ACC ;出栈 MOV R5,A POP PSW POP ACC SETB EA ;允许外部中断 RETIDISP: MOV DPTR,#OUTPORT CPL A MOVX DPTR,A RETEND实验6 定时器实验循环彩灯实验一、实验目的：1 学习8031内部计数器的使用和编程方法。2 进一步掌握中断处理程序的编写方法。二、实验设备：CPU挂箱、8031CPU模块三、实验原理：1 定时常数的确定定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样， 为振荡频率的1/12。本实验中时钟频率为6.0 MHZ，现要采用中断方法来实现

27、0.5秒延时，要在定时器1中设置一个时间常数，使其每隔0.1秒产生一次中断，CPU响应中断后将R0中计数值减一，令R0=05H，即可实现0.5秒延时。时间常数可按下述方法确定：机器周期=12晶振频率=12/(610)=2us设计数初值为X，则（2e+16-X）2=0.1，可求得X=15535化为十六进制则X=3CAFH，故初始值为TH1=3CH，TL1=AFH2 初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入定时器中。由于只有定时器中断，IP便不必设置。3 设计中断服务程序和主程序中断服务程序除了要完成计数减一工作外，

28、还要将时间常数重新送入定时器中，为下一次中断做准备。主程序则用来控制发光二极管按要求顺序燃灭。四、实验题目由8031内部定时器1按方式1工作，即作为16位定时器使用，每0.1秒钟T1溢出中断一次。P1口的P1.0P1.7分别接发光二极管的L1L8。要求编写程序模拟一循环彩灯。彩灯变化花样可自行设计。例程给出的变化花样为：L1、L2、L8依次点亮；L1、L2、L8依次熄灭；L1、L2、L8全亮、全灭。各时序间隔为0.5秒。让发光二极管按以上规律循环显示下去。五、实验电路： 六、实验步骤：P1.0P1.7分别接发光二极管L1L8即可。七、参考程序：T6.ASMNAME T6 ;定时器实验OUTPORT EQU 0CFB0HCSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 401BH ;定时器/计数器1中断程序入口地址 LJMP INTCSEG AT 4100HSTART: MOV A,#01H ;首显示码 MOV R1,#03