8051单片机原理与接口技术实验讲义.docx

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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1P1口实验一…………………………………………………………………………………………1

实验5中断实验……………………………………………………………………………………………10

实验6定时器实验……………………………………………………………………………………………14

实验78255A可编程并行接口实验一……………………………………………………………………………16

实验9数码显示实验……………………………………………………………………………………18

实验14D/A转换实验…………………………………………………………………………………20

实验19LCD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1P1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、8031CPU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12÷6.144us即1÷0.512us。

现要写一个延时0.1s的程序，可大致写出如下：

MOVR7，#X

（1）

DEL1：

MOVR6，#200

（2）

DEL2：

DJNZR6，DEL2（3）

DJNZR7，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1÷0.256us，现求出X值：

1÷0.256+X（1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256）=0.1×10⁶

指令

（1）指令

（2）指令（3）指令（4）

所需时间所需时间所需时间所需时间

X=（0.1××10⁶-1÷0.256）/（1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256）=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：

P1.0～P1.7接发光二极管L1～L8。

执行程序2（T1_1.ASM）时：

P1.0～P1.7接平推开关K1～K8；74LS273的O0～O7接发光二极管L1～L8；74LS273的片选端CS273接CS0（由程序所选择的入口地址而定，与CSO～CS7相应的片选地址请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）

NAMET1_1;P1口输实验

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT4100H

START:

MOVA,#0FEH

LOOP:

RLA;左移一位，点亮下一个发光二极管

MOVP1,A

LCALLDELAY;延时0.1秒

JMPLOOP

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

DELAY:

MOVR1,#127;延时0.1秒

DEL1:

MOVR2,#200

DEL2:

DJNZR2,DEL2

DJNZR1,DEL1

RET

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

END

2、通过发光二极管将P1口的状态显示（T1_2.ASM）

NAMET1_2;P1口输入实验

OUT_PORTEQU0CFA0H

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT4100H

START:

MOVP1,#0FFH;复位P1口为输入状态

MOVA,P1;读P1口的状态值入累加器A

MOVDPTR,#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

JMPSTART;继续循环监测端口P1的状态

END

实验2P1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。

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“SETBP1.0,SETBP1.1”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。

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.ASM

NAMET2;P1口输入输出实验

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT4100H

START:

SETBP1.0

SETBP1.1;用于输入时先置位口内锁存器

MOVA,P1

ANLA,#03H;从P1口读入开关状态,取低两位

MOVDPTR,#TAB;转移表首地址送DPTR

MOVCA,@A+DPTR

JMP@A+DPTR

TAB:

DBPRG0-TAB

DBPRG1-TAB

DBPRG2-TAB

DBPRG3-TAB

PRG0:

MOVP1,#0FFH;向P1口输出#0FFH,发光二极管全灭

;此时K1=0,K2=0

JMPSTART

PRG1:

MOVP1,#0F3H;只点亮L5、L6，表示左转弯

ACALLDELAY;此时K1=1,K2=0

MOVP1,#0FFH;再熄灭0.5秒

ACALLDELAY;延时0.5秒

JMPSTART

PRG2:

MOVP1,#0CFH;只点亮L7、L8，表示右转弯

ACALLDELAY;此时K1=0,K2=1

MOVP1,#0FFH;再熄灭0.5秒

ACALLDELAY

JMPSTART

PRG3:

MOVP1,#00H;发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1

JMPSTART

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

DELAY:

MOVR1,#5;延时0.5秒

DEL1:

MOVR2,#200

DEL2:

MOVR3,#126

DEL3:

DJNZR3,DEL3

DJNZR2,DEL2

DJNZR1,DEL1

RET

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

END

七、程序框图：

实验3简单I/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O0～O7接发光二极管L1～L8，74LS273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.ASM

NAMET3;I/O口扩展实验一

PORTEQU0CFA0H;片选地址CS0

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT4100H

START:

MOVA,#11H;两个红灯亮，黄灯、绿灯灭

ACALLDISP;调用273显示单元（以下雷同）

ACALLDE3S;延时3秒

LLL:

MOVA,#12H;东西路口绿灯亮;南北路口红灯亮

ACALLDISP

ACALLDE10S;延时10秒

MOVA,#10H;东西路口绿灯灭;南北路口红灯亮

ACALLDISP

MOVR2,#05H;R2中的值为黄灯闪烁次数

TTT:

MOVA,#14H;东西路口黄灯亮;南北路口红灯亮

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

MOVA,#10H;东西路口黄灯灭;南北路口红灯亮

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

DJNZR2,TTT;返回TTT，使东西路口黄灯闪烁五次

MOVA,#11H;两个红灯亮，黄灯、绿灯灭

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

MOVA,#21H;东西路口红灯亮;南北路口绿灯亮

ACALLDISP

ACALLDE10S;延时10秒

MOVA,#01H;东西路口红灯亮;南北路口绿灯灭

ACALLDISP

MOVR2,#05H;黄灯闪烁五次

GGG:

MOVA,#41H;东西路口红灯亮;南北路口黄灯亮

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

MOVA,#01H;东西路口红灯亮;南北路口黄灯灭

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

DJNZR2,GGG;返回GGG，使南北路口;黄灯闪烁五次

MOVA,#03H;两个红灯亮，黄灯、绿灯灭

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

JMPLLL;转LLL循环

DE10S:

MOVR5,#100;延时10秒

JMPDE1

DE3S:

MOVR5,#30;延时3秒

JMPDE1

DE02S:

MOVR5,#02;延时0.2秒

DE1:

MOVR6,#200

DE2:

MOVR7,#126

DE3:

DJNZR7,DE3

DJNZR6,DE2

DJNZR5,DE1

RET

DISP:

MOVDPTR,#PORT;273显示单元

CPLA

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IN0～IN7接开关的K1～K8，片选信号CS244接CS1。

2．74LS273的O0～O7接发光二极管的L1～L8，片选信号CS273接CS2。

3．编程、全速执行。

4．拨动开关K1～K8，观察发光二极管状态的变化。

七、程序框图：

八、参考程序：

T4.ASM

NAMET4;I/O口扩展实验

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT4100H

INPORTEQU0CFA8H;74LS244端口地址

OUTPORTEQU0CFB0H;74LS273端口地址

START:

MOVDPTR,#INPORT

LOOP:

MOVXA,@DPTR;读开关状态

MOVDPTR,#OUTPORT

MOVX@DPTR,A;显示开关状态

MOVR7,#10H;延时

DEL0:

MOVR6,#0FFH

DEL1:

DJNZR6,DEL1

DJNZR7,DEL0

JMPSTART

END

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．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：

MOVA，#0F0H（0）

MOVX@R1，A

（1）

MOVSAVE，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程序前需要执行一句MOVA，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O0～O7接发光二极管L1～L8，74LS273的片选CS273\接片选信号CS2，此时74LS273的片选地址为CFB0H～CFB7H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.ASM

NAMET5;中断控制实验

OUTPORTEQU0CFB0H;端口地址

SAVEEQU55H;save保存从端口cfa0输出的数据

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT4003H

LJMPINT

CSEGAT4100H

START:

SETBIT0

SETBEX0

SETBEA

MOVA,#11H;置首显示码

MOVSAVE,A;保存

ACALLDISP;显示输出

ACALLDE3S;延时3秒

LLL:

MOVA,#12H;东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE10S;延时10秒

MOVA,#10H;东西路口绿灯灭

MOVSAVE,A

ACALLDISP

MOVR2,#05H;东西路口黄灯闪烁5次

TTT:

MOVA,#14H

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE02S

MOVA,#10H

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE02S

DJNZR2,TTT

MOVA,#11H;红灯全亮

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

MOVA,#21H;东西路口红灯亮，南北路口绿灯亮

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE10S;延时10秒

MOVA,#01H;南北路口绿灯灭

MOVSAVE,A

ACALLDISP

MOVR2,#05H;南北路口黄灯闪烁5次

GGG:

MOVA,#41H

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE02S

MOVA,#01H

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE02S

DJNZR2,GGG

MOVA,#11H;红灯全亮

MOVSAVE,A

ACALLDISP

ACALLDE02S;延时0.2秒

JMPLLL;转LLL循环

DE10S:

MOVR5,#100;延时10秒

JMPDE1

DE3S:

MOVR5,#30;延时3秒

JMPDE1

DE02S:

MOVR5,#02;延时0.2秒

DE1:

MOVR6,#200

DE2:

MOVR7,#126

DE3:

DJNZR7,DE3

DJNZR6,DE2

DJNZR5,DE1

RET

INT:

CLREA

PUSHACC;中断处理

PUSHPSW

MOVA,R5

PUSHACC

MOVA,#11H;红灯全亮，绿、黄灯全灭

ACALLDISP

DEL10S:

MOVR3,#100;延时10秒

DEL1:

MOVR2,#200

DEL2:

MOVR5,#126

DEL3:

DJNZR5,DEL3

DJNZR4,DEL2

DJNZR3,DEL1

MOVA,SAVE;取SAVE中保存数据输出到cfa0端口

ACALLDISP

POPACC;出栈

MOVR5,A

POPPSW

POPACC

SETBEA;允许外部中断

RETI

DISP:

MOVDPTR,#OUTPORT

CPLA

MOVX@DPTR,A

RET

END

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6.0MHZ，现要采用中断方法来实现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/（6×10⁶）=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=AFH

2．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，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P1.0～P1.7分别接发光二极管的L1～L8。

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：

①L1、L2、…L8依次点亮；②L1、L2、…L8依次熄灭；③L1、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：

P1.0～P1.7分别接发光二极管L1～L8即可。

七、参考程序：

T6.ASM

NAMET6;定时器实验

OUTPORTEQU0CFB0H

CSEGAT0000H

LJMPSTART

CSEGAT401BH;定时器/计数器1中断程序入口地址

LJMPINT

CSEGAT4100H

START:

MOVA,#01H;首显示码

MOVR1,#03