单片机实验指导.docx

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单片机实验指导

第一篇DVCC-51NET单片机综合实验仪

工作原理及仿真器使用说明

§1·1DVCC-51NET单片机综合实验仪工作原理

DVCC-51NET单片机综合实验仪实验内容丰富，但单片机单元部分只占机箱面板左下部的一小部分，如下图照片所示：

图1·1实验仪单片机单元部分

实验仪单片机单元组成主要部分如下：

①40DIP单片机插座。

虽然电路板标明“8031”，但由于第31脚（#EA/VPP）通过100Ω电阻接VCC，

因此它只能使用片内的存储器,而且它的存储空间是程序存储空间与数据存储空间是各自独立编

址的。

它可以使用89C51，89C52，89S51，89S52，89c58等51内核的单片机。

由于它用仿真器内

的SST89C58来仿真实验程序，因此该40针插座一般不插入单片机芯片。

对调试好的实验程序，

可以由专用编程器写入CPU8X51芯片后直接插入该位置，脱离仿真器，独立运行用户实验程序。

②JFZ40针仿真头插座。

插座上有单片机的8位数据总线，16位地址总线，控制总线以及+5V电源线、

地线。

③地址锁存器373芯片，它锁存P0口输出的低8位地址。

④译码器138芯片。

它的输出端Y0～Y7，给出的译码首地址为：

Y0=8000H，Y1=9000H，Y2=A000H，

Y3=B000H，Y4=C000H，Y5=D000H，Y6=E000H，Y7=F000Ｈ。

⑤复位电路与3针插座复位选择JR。

上电复位电路由10μF的电解电容与1K电阻构成，JR的２－３

接通时选择上电复位。

JR的1－2接通时选择外部复位，外部复位信号接入插孔RESET上。

⑥插座JZ：

接插用户晶振。

实验仪默认是用仿真板上的晶振，频率为11059200Hz（机器周期为1.085

μS。

实验仪单片机单元组成如下图：

图1·2实验仪单片机单元组成图

§1·2DVCC-51C仿真器

DVCC-51C仿真器是一款简易的仿真器。

图1·3中白色的盒子即为仿真器，它的右端通过40芯排线及40针插座与实验仪单片机单元的JFZ40针仿真头插座相连，它的左端由9针RS-232C插座与PC机相连，由keilc51软件进行仿真。

图1·3DVCC-51C仿真器

该仿真器使用一片SST89C58单片机和一片AT90S8515单片机来实现仿真功能（主CPU和用户CPU），两片CPU之间通过一根I/O引脚通讯（通讯速率在33兆晶振时约100KBPS），主CPU（AT90S8515）负责跟keilc51通讯，用户CPU（SST89C58）只跟主CPU通讯，仿真器结构原理框图如下:

图1·4仿真器结构原理框图

仿真器主要功能和特性：

1、支持串口的仿真功能

2、串口中断用户可以使用

3、不占用定时器2

4、完全仿真p0，p2口

5、支持89C52等嵌入式CPU仿真

6、占用用户堆栈2个字节

7、占用1条I/O:

P3.5

8、ISP在线编程，在线下载

9、仿真频率最高33兆

10、支持同时最多10个断点

11、支持单步，断点，全速运行

12、支持汇编，c语言，混合调试

13、支持KEILC51的IDE开发仿真环境UV1UV2（V5.20V6.02V6.10V6.12V6.14）

14、单步执行时间（60毫秒）

15、程序代码载入（可以重复装载，无需预先擦除用户程序空间）

16、SFR读取速度（128个）200毫秒

17、跟踪记录（tracerecord）256条

18、可以仿真标准的89c51，89c52，89c58等51内核的单片机仿真

§1·3如何用仿真器运行实验程序

参照§1•2节，将PC机、仿真器、实验仪连接在一起。

开启实验仪的电源，启动PC机，然后按下面的步骤一步一步地操作。

点击keiluV2图标，再点击菜单的project，选择openproject。

如图：

图1·5

这里拿keilc51V6.14来说明（keilc51v6.02，v6.10，v6.12的设置跟v6.14是一样的），以实验一为例。

先打开子目录test1中的工程文件mcuio，如图：

图1·6

打开后如下图：

图1·7

选择菜单的Project->OptionforTarget‘对象1’，如图：

图1·8

点击后为：

图1·9

选择Output选项卡，CreateHEXFi的复选按钮应打“√”：

图1·10

选择C51选项卡，define栏应是空的

图1·11

选择Debug选项卡，按钮选择情况如下图：

Use:

KeilMonitor-51Driver。

LoadApplicationatStart:

选择这项之后，keil才会自动装载你的程序代码。

Gotillmain:

调试c语言程序时可以选择这一项，pc会自动运行到main程序处。

图1·12

图中Breakpoint，Watchpoint，Watchpoint&PA（断点、游览点、游览点&PA）可根据情况选择。

上图中点击Settings，打开新的窗口：

图1·13

Port——设置你的串口号，为仿真机的串口连接线COM所连接的串口。

Baudrate——设置为57600，仿真机固定使用57600bps跟keil通讯。

SerialInterrupt——选中它。

CacheOptions:

可以选也可以不选，推荐选它，这样仿真机会运行的快一点。

最后点击OK和确定关闭你的设置。

再点击工具栏的Project从下拉菜单中选择Rebuildalltargetfiles

图1·14

在视窗下部的Build窗口中显示“mcuio”—0Error（s）,0Warning表示这个工程所有文件没有错误，也就是你编辑的程序在语法上是正确的（但运行可能有错，或不符合设计要求），下一步可以调试运行了。

图1·15

点击工具栏的Debug菜单，如下图：

图1·16

再点击Start/StopDebugSession命令，就进入仿真调试，可以对你的运行程序和进行调试了。

此时视窗画面如下：

图1·17

窗口中ConnectedtoMonitor-51V1.0表示已连接到仿真机，仿真机的版本号为1.0。

Load"G:

\\测试程序\\test1\\mcuio"表示代码装载成功。

可以进行仿真运行了。

图1·17中，左边是寄存器（Regs）窗口，它在调试中可以跟踪显示工作寄存器和专用寄存器（SFR）的内容。

右边时实验的MCS－51汇编语言源程序，可连续运行。

也可以单步运行、设置断点运行。

可以在此窗口中对程序进行修改，修改后要回到图1•14的菜单。

用Buildtarget命令对源程序进行汇编，并可修改程序中可能出现的错误。

用Rebuildalltargetfiles命令，构建所有的目标文件，然后可按图1·16以后的步骤进行操作。

§1·4用仿真器运行实验程序几点注意事项

（1）用户板的晶振的使用

仿真器侧面有一个8路拨码开关，默认的设置如下图：

图1·15

图示位置开工向上拨为‘ON’，向下拨为‘OFF’。

各开关状态如下表：

表1·1

开关编号

1

2

3

4

5

6

7

8

开关状态

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

其中的123路拨码开关是设置使用仿真板的晶振还是用用户板的晶振。

默认是用仿真板上的晶振，频率为11059200Hz。

要使用用户板的晶振，须将123路设置为：

1OFF，2ON，3ON。

（2）用户板复位的使用

第4路拨码开关是设置使用仿真板的复位（RESET）还是用用户板的复位（RESET）。

默认是用仿真板上的复位，就是SST89C58的RESET脚不连到用户板。

要使用用户板的复位，也就是SST89C58的RESET脚连到用户板，要将第4路设置为：

ON。

使用看门狗复位时，最好设置为OFF。

（3）板上的电平转换电路使用

第5，6路拨码开关是设置使用仿真板的MAX232做为电平转换，还是用用户板的电平转换。

默认是用用户板上的转换。

要使用仿真板的串口，将第5，6路设置为：

5ON6ON。

（4）8X51单片机口P3.5的使用

由于监控系统要使用P3.5来进行通讯，用户最好不要使用P3.5。

如果使用，可能会影响该引脚的状态，但对监控系统是没有影响的。

这是该仿真机的一个弱点。

P3.5可以用来做输出。

第二篇实验部分

实验一单片机I/O口应用实验

（一）单片机I/O口应用实验

——P3.3口输入P1口输出

一、实验目的

1．学习Keil工具软件进行仿真调试的基本操作。

1.掌握51系列单片机P3口、P1口简单使用方法。

2.学习延时程序的编写和使用。

二、实验内容

1.P3.3口做输入口，外接一脉冲，每输入一个脉冲，P1口按十六进制加一。

（脉冲用

人工拨动开关来实现）

2.P1口做输出口，编写程序，使P1口接的8个发光二极管L0—L7按16进制加一的方式点亮发光二极管。

三、实验说明

1．P1口是准双向口，它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同，由准双向口结构可知：

当P1口作为输入口时，必须先对它置高电平，使内部MOS管截止，因内部上拉电阻是20KΩ—40KΩ，故不会对外部输入产生影响。

若不先对它置高，且原来是低电平，则MOS管导通，读入的数据不正确。

2．延时子程序的延时计算。

常用的延时程序采用双重循环子程序来实现：

DELAY：

MOVR6,#00H

DELAY1：

MOVR7,#80H

DJNZR7,$

DJNZR6,DELAY1

RET

延时时间计算如下：

延时时间t=延时程序总周期数n×机器周期T

机器周期T有仿真器的振荡频率11059200Hz决定，因此有：

机器周期T=12÷11059200=1.085（μS）

查指令表可知MOVRn,#data与DJNZRn,rel指令均需用2个机器周期，RET指

令为1个机器周期。

分析上面的程序，忽略执行RET指令的时间，该程序总的机

器周期数为：

（（128+1+1）×256）+1）×2

延时时间为：

t=[（（128+1+1）×256）+1）×2]×1.085（μS）

=72219.77（μS）

≈72.3（mS）

可以改变R6，R7设定的初值来改变延时时间。

四、实验原理图

图（1－1）

图中9根粗黑线段在实验仪上需用两端带插头的软导线连接。

五、实验程序框图

图（1－3）

图（1－2）

六、实验程序

实验源程序mcuio.ASM如下：

ORG0000h

1．AJMPHA1S

ORG0030H

2．HA1S:

MOVA,#00H

3．HA1S1:

JBP3.3,HA1S1

4．MOVR2,#20H

5．LCALLDELAY

6．JBP3.3,HA1S1

7．HA1S2:

JNBP3.3,HA1S2

8．MOVR2,#20H

7．LCALLDELAY

9．JNBP3.3,HA1S2

10．INCA

11．PUSHACC

12．MOVP1,A

13．POPACC

14．AJMPHA1S1

15．DELAY:

PUSH02H

16．DELAY1:

PUSH02H

17．DELAY2:

PUSH02H

18．DELAY3:

DJNZR2,DELAY3

19．POP02H

20．DJNZR2,DELAY2

21．POP02H

22．DJNZR2,DELAY1

23．POP02H

24．DJNZR2,DELAY

25．RET

END

七、实验步骤

1、P3.3用插针连至K1，P1.0～P1.7用插针连至L0～L7。

2、调试、运行程序mcuio.ASM。

3、开关K1每拨动一次，L0～L7发光二极管按16进制方式加一点亮。

八、实验要求

1．在PC机上利用Kiel工具软件在实验机上连续运行mcuio程序。

2．在PC机上利用Kiel工具软件在实验机上单步执行mcuio程序。

3．用双重循环延时程序替代原mcuio.ASM程序中的延时程序，即第15～25句，并在

实验机上运行。

4．按指导教师的要求写实验报告。

九、思考探讨的问题

1．mcuio.ASM程序中第2～6句的用意是什么？

2．第15，16，17，19，21，23句中的02H是什么意思？

3．假定1机器周期为1μS，估算mcuio.ASM程序中的延时程序DELAY的延时时间。

（二）并行I/O接口8255A应用

一、实验目的

1．了解8255A芯片的引脚功能。

2．掌握8255A可编程并行接口芯片基本输入/输出方式0的应用方法

3．掌握利用方式0控制A口、B口、C口输入输出的编程方法。

二、8255A的工作原理

8255A是可编程并行接口芯片，双列直插式封装，用+5V单电源供电，图2·1是8255A的引脚图。

图2·18255A的引脚图

8255A内部有3个8位I/O端口：

A口、B口、C口；这三个口可以分为各有12位的两组：

A和B组，A组包含A口8位和C口的高四位，B组包含B口8位和C口的低4位；即：

①A组的引脚为：

PA.7～PA.0与PC.7～PC.4

②B组的引脚为：

PB.7～PB.0与PC.3～PC.0

8255A有2根地址线，因此它有4个实用地址，由于实验仪8255A的片选信号CS’接地址译码器74LS138的Y0，Y0的起始地址为8000H，因此3个平行口及工作方式控制字的地址为：

PA的地址————8000H

PB的地址————8001H

PC的地址————8002H

工作方式控制字————8003H

8255A芯片有8根数据线。

由于8255A数据总线缓冲器是双向三态8位驱动器，因此可以8根数据线直接和单片机系统数据总线相连。

可以用MOVX指令传送工作方式控制字和输入/输出数据（信号）。

8255A芯片有三种工作方式：

方式0：

基本输入/输出

方式1：

选通输入/输出

方式2：

双向输入/输出

在本实验中我们只讨论和使用工作方式0，即基本输入/输出方式。

在该方式下的A口8位和B口8位可以由输送入8255A的工作方式控制字来决定是输入还是输出。

C口分成高4位（PC7~PC4）和低4位（PC3~PC0）两组，也由控制字决定其输入或输出。

需注意的是：

该方式下，只能将C口其中一组的四位全部置为输入或输出。

方式0的工作方式控制字的格式如下：

图2·28255A的方式0的工作方式控制字的格式

如果想设置PA为输出，PB口为输入，则控制字为‘10000010B’。

只要执行下面的指令：

MOVDPTR，#8003H

MOVA，#82H

MOV@DPTR，A

就可以使8255A工作在PA为输出，PB口为输入的状态。

（此时，PC.7～PC.4为输出，PC.3～PC.0为输出）

本实验的PA为输入，PB口为输出，则控制字为‘10010000BH’。

只要执行下面的指令：

MOVDPTR，#8003H

MOVA，#90H

MOV@DPTR，A

就可以了。

（此时，PC.7～PC.4为输出，PC.3～PC.0为输出）

图2·2的格式中最高位是特征位。

为‘1’表示是工作方式控制字，为‘0’，表示是PC口的按位置1/置0控制字，其格式如下：

图2·38255A的按位置1/置0控制字

例如：

如果要设置PC.2为‘1’，置1/置0控制字为‘00000100’，可以执行下面的指令：

MOVDPTR，#8003H

MOVA，#90H

MOV@DPTR，A

三、实验内容

1．基本实验：

用8255A的PA口做输入口，PB口做输出口，控制PA口状态从PB口输出显示。

2．扩展实验：

根据要求，设计使发光二极管按不同方式闪烁的实验程序，并上机运行。

四、实验说明

通过PA口接8个开关K1～K8，开关向上为输入高电平，即逻辑‘1’。

向下为输入低电平，即逻辑‘0’。

PB口通过74LS240（8路，反相）接8个发光二极管的阴极，PB口输出‘1’，经74LS240反相输出‘0’，驱动发光二极管发光（参看实验一，图1·1）。

从PA口读入8位开关的状态送PB口显示，拨动K1～K8，PB口上接的8个发光二极管L0～L7对应显示K1～K8的状态。

五、实验接线图

基本实验与扩展实验的接线图是一样的，如下图所示：

图2·4并行I/O接口8255A应用实验接线图

六、基本实验程序框图

图2·5并行I/O接口8255A基本实验程序流程图

七、基本实验程序

org0000h

ajmpmain

org0030h

main:

movsp,#60h

movdptr,#8003h

mova,#90h；方式0，PA口输入、PB口输出

movx@dptr,a

m:

movdptr,#8000h

movxa,@dptr

lcalldelay

movdptr,#8001h

movx@dptr,a

lcalldelay

ajmpm

delay:

movr6,#00h

djnzr6,$

ret

end

八、实验步骤

1、8255芯片的PA0～PA7插孔依次接在开关K1～K8。

2、8255芯片的PB0～PB7插孔依次接发光二极管L0～L7。

3、8255芯片的片选8255CS’插孔接译码输出Y0。

4、调试、运行程序8255.ASM程序（在test3的文件夹中）。

拨动开关，相对应的发光二极管显示其状

态。

九、扩展实验

1．实验接线图不变，可以通过设计软件，可以使发光二极管按设计的要求进行发光。

下面这个程序是

如果K1拨上，从右向左轮流每次亮1个发光二极管；如果K2拨上，从右向左轮流每次亮2个发光二极管。

（下面程序仅供参考）

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:

MOVSP,#60H

MOVDPTR,#8003H

MOVA,#90H；方式0，PA口输入、PB口输出

MOVX@DPTR,A

M:

MOVDPTR,#8000H；本句至AJMPM，为检测K1或K2开关是否拨上，

MOVXA,@DPTR；即PB.0或PB.1是否输入为高电平。

JZM

LCALLDELAY

JZM

MOV30H,A

ANLA,#01H

JNZN1

MOVA，30H

ANLA,#02H

JNZN2

AJMPM

N1:

MOVA,#01H；如果K1拨上，从右向左轮流每次亮1个发光二极管。

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

L1:

LCALLDELAY

RLA

MOVX@DPTR,A

SJMPL1

N2:

MOVA,#03H；如果K2拨上，从右向左轮流每次亮2个发光二极管。

MOVDPTR,#8001H

MOVX@DPTR,A

L2:

LCALLDELAY

RLA

MOVX@DPTR,A

SJMPL2

DELAY:

MOVR6,#00H；延时子程序

D1:

MOVR7,#0A0H

DJNZR7,$

DJNZR6,D1

RET

END

2．（选做）编写一个程序，按下K1键，L0，L1两个发光管亮，并不停地闪烁。

按下K2键，L2，L3两个发光管亮，并不停地闪烁。

十、实验要求

1．在PC机上利用Kiel工具软件在实验机上连续运行基本实验8255程序。

2．在PC机上利用Kiel工具软件在实验机上单步执行基本实验8255程序，只运行十步，观察SFR中的内容的变化。

3．在PC机上利用Kiel工具软件在实验机上连续运行扩展程序1。

4．（选做）编写扩展实验2的程序，并上机调试运行。

5．按指导教师的要求写实验报告。

十一、思考探讨的问题

1．基本实验程序中：

MOVSP,#60H，这一句的用途是什么？

将#60H换成#20H会出现什么问

题？

2．扩展实验1中，下面这段程序：

M:

MOVDPTR,#8000H

MOVXA,@DPTR

JZM

LCALLDELAY

JZM

两条JZM指令的用意是什么？

3．假定1机器周期为1μS，扩展实验1的延时程序DELAY的延时时间是多少？

实验二数据存贮器及定时器/计数器实验

（一）数据存贮器62256扩展实验

一、实验目的

1、学习片外存贮器扩展方法。

2、学习数据存贮器不同的读写方法。

二、单片机数据存储器扩展原理

单片机数据存储器扩展，就是单片机如何与数据存储器接口。

下图为数据存储器62256与51系列单片机接口电路（8031，8051，80C51……接口电路与此相同）。

存储器62256为32K8位的数据存储器（RAM），他有主要有14根地址线、8根数据线、片选信号线CS’、读信号线RD’、写信号线WR’，他与单片机接口如下图3·3。

由图可见他的地址空间为0000～7FFFH。

CE’

图3·1数据存储器62256与51系列单片机接口电路

三、实验内容

1．基本实验：

使用一片62256RAM，作为片外扩展的数据存贮器，先对其0000H～0EF1H单元写入

“01010101”（55H），然后将0000H～0EF1H单元内容依次读出，检查是否为“01010101”。

若正

确，发光二极管L1闪烁发光，否则L1始终是亮的。

2．扩展实验：

将上面的“检查是否为‘01010101’。

若正确，发光二极管L1闪烁发光，否则L1始终

是亮的。

”改成“若正确，发光二极管L0，L2，L4，L6为一组，L1，L3，L5，L7为一组，轮流闪烁发

光，否则L0～L7全亮”

四、实验说明

本实验采用的是55H（0101，0101）或AAH（1010，1010）来对存储器进行读写操作。

一般采用这两个数据的读写操作就可查出数据总线的短路、断路等，在实验调试用户电路时非常有效。

编写的程序对片外扩展的数据存贮器进行读写操作，若L1灯闪动说明RAM读写正常。

五、