zyc1501c单片机原理实验指导书 V21版.doc

zyc1501c单片机原理实验指导书 V21版 ZYE1501C型单片机原理平台简介随着国内单片机微机系统的广泛应用和更加深入发展，尤其在工作控制、数据采集、智能化仪表、办公自动化等诸多领域。 人们对单片机的开发和综合实验又有了新的更高的要求，正是根据这些要求由湖北众友科技实业股份有限公司总结当前我国同类教学实验仪的特点，结合理论和实际运用而设计的一种最新型的51综合实验仿真平台。 该产品投放市场后受到全国各大专院校的一致好评与肯定。 并获国家教育部认可，系教育部指定的教学实验仪器。 对单片机的五大项基本技术输入输出技术；数模转换技术；模数转换技术；键盘及显示技术；开关量的输入输出技术等，本实验平台都有很成功的实验项目。 中文点阵式液晶驱动实验以及串口实验是本平台的典型应用。 该实验平台可提供二十多种实验项目，其中最突出的设计特点是利用仿真器和实验平台相结合的模式，实验者可以在此条件下进行硬件的设计和软件的编程调试以检查程序和硬件的正确性，此尚属国内首创。 另外其资源具有良好开发性，在平台上可通过短路块独立IC芯片，让实验者自行连线。 实验者也可以在平台上任意选用一种方式来完成所需要进行的实验，综合硬件的设计开发与软件的编程调试于一体。 其新颖的结构锻炼了实验者的动手能力，有利于培养他们从单一功能模块的设计到综合应用系统的设计能力，因此特别适合于教学和学生做毕业设计等，又由于实验平台具有良好的开放性，所带实验程序的可移植性，故也可供开发人员参考使用。 在实验平台所配置的软件中给出了演示实验项目所需要的源程序，以方便演示之用。 本实验平台可搭配各类51系列仿真器使用。 本实验平台基本实验项目1.定时器实验2.电子钟实验3.整数十六进制转十进制实验4.查表实验5.四位十六进乘法实验6.四位十进制乘法实验7.阶乘实验8.响铃实验9.两个四位十六进制除法实验10.排序实验11.广告灯实验12.P 0、P 1、P 2、P3口应用实验13.系统扩张实验14.数据传送实验15.键盘实验16.译码法线选法实验17.步进电机控制实验18.电机转速测量与控制实验19.压力应变测量实验20.电压测量实验21.温度测量实验22.中文点阵式液晶显示屏实验23.顺序控制实验24.I2C总线实验25.PWM脉冲调制实验26.串行口实验27.串转并实验第一章ZYE1501C型单片机综合实验平台简述ZYE1501C型综合单片机实验箱配置的硬件资源多，自带CPU，可与各类MCS51的仿真器主板相连，组成被开发的目标系统。 用户可根据自己的需要安排实验内容，也可按第二章所列的实验来操作。 ZYE1501C型实验箱的逻辑结构如图1-1所示图1-1I/O接口综合应用实验平台ZYE1501C逻辑模块结构 一、仿真插座和总线信号ZYE1501C型实验箱自带CPU，能形成独立的目标系统，但在被开发的整个过程中，由仿真器的CPU来取代实验仪中的CPU。 所以，一旦仿真头插入实验仪的CPU座，这种开发关系就开始，二者必须可靠共地。 这时P0口为地址A0A7和数据总线D0D7的复用口，ALE为地址锁存信号，P2口为高8位地址A8A15输出口，P3.6为数据存贮器的写信号WR，P3.7为数据存贮器的读信号,RD PSEN为外部程序存贮器的读信号，程序存贮器和外部数据存贮器均为64K的存贮器。 此外，在布线区还提供了CPU的P0P3口输出端，供实验时连接使用。 （注D0D7即为P0.0P0.7） 二、外部电路的地址分配ZYE1501C型实验平台有2764EPROM程序存贮器一片，供用户自行固化应用实验程序。 我们在附机软盘中放置了一些实验示范程序，供教师们演示使用。 此外，还有 8255、 0809、 0832、8279等扩展I/O口。 为了用户能对实验箱上的资源进行任意的组合操作，我们采取如下的地址译码方式 （1）CS89为0809片选信号，CS32为0832片选信号，CS55为8255片选信号，CS279为8279片信号，CS646为RAM6264片选信号，KC为译码控制开关。 （2）控制开关KC接至（上）高电平时，4066（U6）多路开关将CS 32、CS 89、CS 55、接至Y 3、Y 4、Y5，4066（U5）多路开关将CS 279、CS646接至Y 2、Y0。 因此， 8255、 0809、0832的片选信号为138的输出信号，地址分别为A000HBFFFH、8000H9FFFH、6000H7FFFH，而8279的命令口地址为4100H5FFFH，而其数据口地址为4000H5EFFH，6264的地址为0000H1EFFH。 （3）控制开关KC拨至（下）低电平时， 8255、 0809、 0832、 8279、6264的片选信号都接至拉高电阻为高电平，供用户自行进行地址空间的重新分配。 可按线选法进行，也可按译码法进行，地址由译码器输入端连接到高地址线确定。 ZYE1501C型实验箱的I/O地址译码电路如图1-2所示。 三、各实验模块的电路图ZYE1501C型实验箱由十个相对独立又有机结合的模块构成，形成一个MCS-51的特殊扩展系统。 这些模块是CPU最小系统（8031+373+2764）、74LS164和指示灯L8L 15、步进电机、0832和直流电机、0809和温度、压力测量模块、点阵式液晶显示模块、8279和键盘及LED显示器、8255和打印机接口、外部RAM 6264、开关K0K 7、指示灯和布线区。 这些模块既可单独的做实验，又可合在一起做系统软、硬件实验，灵活的布线也可做各种MCS-51的I/O接口应用实验。 有关实验的程序设计将在后章节中详细讨论，有关实验原理图请参见图1-2图1-14。 在CPU资源实验区中给出了各硬件模块中的常用信号，这些信号供线选法产生片选信号或单片机的I/O应用实验所用。 1中INTRB为8255PC口的PC0，AN4是0809的第四模拟输入通道，也是电压取样电位器的中心头测试端，其它为提供给实验仪的电源电压引出端，2中的K0K7为8个开关输出端。 随开关状态变化，3是P2口资源引出端，4为P0口的引出端。 5为P1口引出端。 6中的EOC为0809的EOC，供温度，压力输出信号测量用，AN 0、AN0是0809的模拟输入通道，分别输入压力、温度的电压信号。 SASD为步进马达驱动器输入端，做步进马达实验时应作适当的连接。 在示范程序中，SAP1.0，SBP1.1，SCP1.2，SDP1.3，7为P3口引出端。 8中有8255片选信号CS55，0809的片选信号CS89，0832的片选信号CS32，供线选法实验使用。 CKMOT电机转速度输出信号，在示范程序中接P3.2。 9的L0L7为8个发光二极管的驱动器输入端，当输入端为低电平时，发光管亮，供8031的P1等应用实验用。 另有8279片选信号CS279及数据存贮器的片选CS646。 图1-3单片机最小系统资源示意图图1-5温度测量电路图1-7DAC0832及直流电机电路图1-9开关和指示灯电路图图1-108279和键盘及LED显示电路图1-13串口通信实验第二章MCS-51单片机应用实验本章内容安排了软件实验、接口和系统扩展实验及应用实验。 在进行实验之前必须详细了解所选仿真器的性能，掌握仿真器的基本操作方法。 将选用的仿真器与ZYE1501C型实验箱连接，组成实验仿真系统，即可进行各种实验。 一、实验步骤1.详细参阅所选仿真器的使用说明书。 2.将实验箱、仿真器、PC机连接好。 3.打开实验箱及PC机电源，运行仿真器软件，调入范例，将所做实验相关连线接好（具体连接详见实验项目）。 4.汇编、调试实验程序，观察结果，排除故障，直到所有软、硬件正确为止。 二、实验箱随机软盘的MCS-51实验子程序为了便于进行实验，在随机软盘中提供了各种实验程序，供教师们演示用。 1.显示子程序DISY。 使用ACC、DPTR、R0R7，CPU内部的3EH39H单元，其功能为将3EH39H的内容逐位变为七段显示码，然后送入相对应的LED，由8279驱动稳定地显示。 若更改显示内容，只需要修改3EH39H内容。 2.键盘闭合子程序KEYI。 由于使用了外中断INT1来随时监测有否键闭合，有则位12H=1，否则为无键。 使用了DPTR、ACC和位12H，键值在单元27H中。 三、实验示范方法1.使用选定的仿真器与PC机相连，并使仿真器进入仿真状态。 2.将厂方提供的软盘上相应的实验程序文件装载入仿真RAM。 3.从起始地址开始连续运行，对照相应实验要求进行操作。 2.1软件实验2.1.1定时器实验（文件名ZYT0.ASM） 一、实验内容编写并调试一个程序，用定时器T0的定时中断控制软件计数器计数，使计数器从0开始以1秒的速度十进制加1计数，显示器实时地显示其计数值。 二、实验程序参考框图如图2-1所示 三、调试方法 （1）断点设在BK1，检查显示缓冲器、工作单元、中断寄存器、定时器寄存器初值是否正确。 （2）断点高在BK2，从开始全速运行，应碰到断点，即进入定时器中断服务程序，如碰不到BK2，回到 （1）检查初始化程序正确性，检查中断入口（000BH）的指令正确与否。 （3）从开始运行到BK3，然后单步运行程序，检查3EH39H的十进制计数程序正确性。 （4）全速运行程序，调节定时器T0初值或方式，调节软件（控制1秒）计数器（RAM单元）初值，使显示器以1秒速率十进制加1。 图2-1定时器T0计数程序2.1.2电子钟实验（文件名ZYCLOC.ASM） 一、实验内容编写并调试一个实验程序，其功能为从单片机实验箱上的键盘输入一个时间初值，用T0产生250s定时中断，在中断服务程序中对T0的中断次数进行计数，每当计数到400次，即1秒，对实时钟计数。 二、实验程序参考框图如图2-2所示 三、调试方法 （1）采用单步进入方式调试。 （2）全速断点方式进行调试，分别将断点设在不同的子程序入口如T0中断等，碰到断点后检查程序执行的结果。 若有错误，则再单步运行时钟计数子程序和数据转换子程序。 （3）在程序基本达到功能后，调节定时器T0初值，使时钟走时精确。 图2-2电子钟实验参考程序框图（其中显示子程序、T0中断子程序略）2.1.3整数十六进制转十进制实验（文件名ZYBTD.SAM） 一、实验内容编写并调试一个十六进制换为十进制数程序，其功能为从ZYE1501C型的实验箱键盘上输入四位十六进制数，转换为6位十进制数并在实验箱的显示器上显示出来。 二、实验程序参考框图如图2-3所示 三、调试方法 （1）全速运行至BK1，检查40H，41H，3BH3EH内容是否为键入的数据。 （2）从BK1全速运行至BK2，再从BK2运行到BK3，检查3AH3EH的BCD码正确与否？如有错从BK2单步运行到BK3，检查程序运行结果。 （3）全速运行程序，每输入4位十六进制数，显示6位BCD码，用一组数据测试其程序的正确性。 图2-3十六进制转十进制程序流程注框图中延时1秒是为了看清显示器上显示的十六进制数和BCD码结果2.1.4查表实验（文件名ZYTAB.ASM） 一、实验内容编写并调试一个查表程序，其功能为读键盘输入的0F数字键，通过查表得到各键处理程序入口，并将入口地址在实验仿真器的显示器上显示出来。 数字键“0”8000H数字键“1”8200H数字键“2”8400H数字键“3”8600H数字键“4”8800H数字键“5”8A00H数字键“6”8C00H数字键“7”8E00H数字键“8”9000H数字键“9”9200H数字键“A”9400H数字键“B”9600H数字键“C”9800H数字键“D”9A00H数字键“E”9C00H数字键“F”9E00H 二、实验程序参考框图如图2-4所示图2-4查表实验流程 三、调试方法 （1）断点设在BK1，按0F键后，进入断点地址，检查ACC内容是否与键值正确对应。 （2）断点设在BK2，程序运行至断点，检查ACC内容是否为键值对应跳转入口地址高位。 （3）断点设在BK3，程序运行至断点，检查ACC内容是否为键值对应跳输入口地址低位。 （4）程序连续运行，按键0F，即在显示器上显示出相应散转地址。 若有错误，应改用单步或断点分段调试，排除软件错误，直到正确为止。 2.1.5两个四位十六进制数乘法实验（文件名ZYMUL.ASM） 一、多位十六进制乘法原理算法MCS-51中有8位数的乘法指令MUL，用它来实现双精度数相乘时，可以把被乘数（ab）和（cd）分别表示为（az+zd），其中a、b、c、d都是8位数，a、c为高位，b、d为低位，z表示8位0。 它们的乘积用下式表示(az+zb)(cz+zd=aczz+zadz+zbcz+zzbd)其中ac、ad、bc、bd为相应的2个8位数的乘积，占十六位，它们可以用四次乘法指令MUL求出。 若把这十六位的积表达为acH、acL、adH、adL、bcH、bcL和bdH、bdL，其中以H为后缀的为积的高8位，以L位后缀的为积的低8位。 则不难看出，对它们进行错位相加，即按下列排序acH acLadH adLbcH bcL+bdH bdL并按列求和，用三次8位数加法和三次带进位加法便可以和到4字节的乘积。 其等同于R5R4R3R2=R4R2+R5R228+R4R328+R5R3216 二、实验内容编写并调试一个两个四位十六进制数相乘的实验，且显示结果也为十六进制，其功能为从单片机原理实验箱的键盘上连续两次输入四位十六进数，从而得到八位十六进制数，其中，如果果两数的有效数字都为四位或有一个为四位，另一个为三位，由于实验箱上只有六只数码管，那么其积的高两位将溢出，数码管只显示低六位有效数字。 当然，用户也可以自己编写乘法子程序，那么在编写子程序之前，应了解到第一位输入的四位十六进制数将存放在50H（高两位）、51H单元里，第二次输入的四位十六进制数存放在52H、53H单元里，用户在编写时只需直接调用50H53H地址里的数据，而且计算结果必须存放在54H57H（最高位）四个字节里，用户若要编写显示子程序、中断子程序，则必须先了解接口地址，如8279的命令口地址为5FFFH，传感器地址为5EFFH等。 三、实验程序参考框图如图2-5所示图2-5两个四位BCD数乘法流程框图 四、调试方法 （1）单步执行到乘法子程序，检查50H53H内容是否为键入的两个BCD数。 （2）单步进入执行完乘法子程序，检查54H57H的计算结果是否正确。 （3）全速运行程序，连续输入两组数据，检验实验结果正确与否（可连续输入）。 2.1.7阶乘实验（文件名ZYFC.ASM） 一、实验原理此实验的算法原理类似BCD码乘法实验，也是利用BCD码的自加从而达到实验目的，不同的是其自加的次数在不断的自减1，直至自减次数为零。 二、实验内容编写并调试一个在单片机实验箱的键盘上任意输入一个数，从而输出其阶乘运算结果的程序，其输出结果为十进制数。 用户可以直接调用提供的参考子程序，也可以自己编写阶乘子程序，已知键盘输入的数据将存放在27H地址里，而计算结果要求放在54H57H地址里。 这样便可以随便编写子程序（子程序名为facfun） 三、实验程序参考框图略（类似BCD乘法实验框图） 四、调试方法 （1）可以用单步进入方式执行程序，也可以在子程序中设置断点，或者用光标执行方式，检查27H地址里的数据是否正确。 （2）在单步执行阶乘子程序，检查54H57H地址里的运算结果是否正确。 （3）全速运行程序，输入任意一个数，键盘在延时一段时间后显示阶乘的结果（可以连续输入和运算）。 2.1.8两个四位十六进制除法实验（文件名ZYDIV.ASM）图2-6两个16位无符号整数除法流程框图 一、实验算法原理假设在R7R6中存入被除数，在R5R4中存入余数。 则在先清零的情况下，不断地把R7R6中内容逐位移入R3R2，每移一次后，和R5R4的内容进行比较，若R3R2中的内容大于R5R4中的内容，则商上1；否则商上0。 以此循环16次后得出商和余数。 得到余数后，判断余数乘2后是否大于除数，若大于除数则商再加1（即四舍五入），否则不加。 二、实验内容编写一个在单片机实验箱上连续输入两个四位十六进制数，从而在数码管上显示其商（经过四舍五入后的四位十六进制数）的实验程序。 用户可直接调用参考程序，也可以自己编写程序，但要注意被除数、除数、商及余数的存储地址。 三、实验程序参考框图如图2-6所示 四、调试方法 （1）可以用单步执行方式调试该除法程序，其中第一步执行过程同四位十六进制乘法实验。 即查看存储地址里的值是否与输入的键值相等。 （2）运行除法子程序后，再次查看存储地址里的值，检查结果是否正确。 （3）全速执行程序，连续不断的输入键值，每两次输出一个运算结果，并检查结果是否正确。 2.1.9排序实验（文件名ZYORDER.ASM） 一、排序原理为了把六个单元中的数按从小到大的顺序排列，可从50H单元开始，两数逐次进行比较，保存小数取出大数，且只要有地址单元内容的互换就置位标志。 多次循环后，若两次比较扣不再出现有单元互换的情况，就说明从50H55H单元中的数已全部从小到大排列完毕。 二、实验内容编写并调试一个连续输入六个数，从而在数码管上从小到大的顺序输出显示的程序，用户可直接调用提供的参考程序，也可以自己编写程序，同样须注意数据存储的地址对各子程序必须匹配。 三、实验程序参考框图如图2-7所示 四、调试方法 （1）此步骤类似于BCD乘法实验，即检查存储地址里的值是否与输入的键值相等。 （2）单步执行完排序子程序，检查运算结果是否正确。 （3）全速执行程序，连续输入数据，每输入六个数后将按从小到大的顺序在数码管上显示出来。 图2-7数据排序程序流程图2.1.10广告灯实验（文件名ZYADV.ASM） 一、实验原理此实验为纯软件实验，程序比较简单，主要是一个对外界各种场合的动态广告灯模拟的查表程序，因此就不多作介绍。 二、实验内容编写并调试一个模仿外界广告灯的程序，此实验的自由度比较大，用户可以随便编写一个从P1口输出和程序，发光二极管已经经过驱动，只需用户编好程序后，把L0L7分别与P1.0P1.7相连即可。 因此这个实验可以增加入门者对编程的兴趣。 三、实验程序参考框图略 四、调试方法 （1）单步执行程序，观察程序能否进入表格首地址。 （2）单步执行程序，观察发光二极管L0L7的变化。 （3）全速执行程序，观察发光二极管的变化，并注意程序将循环下去。 2.2I/O接口和系统扩展实验本节编排了5个软硬件实验，其目的是对MCS-51的P1口、P3口的应用方法加深了解，利用ZYE1501C型实验箱上的资源，掌握MCS-51系统扩展的原理，扩展系统的硬件调试方法，以及根据应用系统的配置，初步了解相应软件的编写和调试。 2.2.1P1口应用实验（文件名ZYP1.AMS） 一、实验内容将实验板上的指示灯L0L3接到P10P13，开关K0K3接到P14P17，编写并调试一个实验程序，其功能为K3K2K1K0L3L2L1L00000全亮0001全暗0010一灯亮其余灯暗并左环移0011一灯亮其余灯暗并右环移0100一灯暗其余灯亮并左环移0101一灯暗其余灯亮并右环移1X XX显示开关状态Ki为0，Li亮 （1）设40H单元作为标志单元， （40）=0时开关状态无变化， （40）=FFH时开关状态发生了变化。 （2）设41H单元作为开关状态缓冲器，读入开头状态和41H内容比较，相同时开关状态无变化，不同时有变化。 （3）42H存入当前指示灯状态。 二、实验程序参考框图2-8所示 三、调试方法 （1）根据准双向口特性，对P1口写使灯L3L0状态随写入P13P10的内容变化，读P1口的高4位，读出内容应随开关状态变化而变化。 如不对，则断开开关K0K3的接线，测量K0K3的电平是否随开关状态而变化。 （2）从开始运行至BK1，检查A的内容是否对应于开关状态，接着单步运行程序，检查是否转到相应入口使L0L3状态产生相应的变化。 （3）全速运行至BK2，再检查A的内容是否和开关状态一致；如不对则检查前面对P1口操作指令。 （4）全速运行程序实现所要求的功能。 图2-8P1口应用程序流程图2-9三层电梯控制器实验程序框图2.2.2P1口、P3口应用实验三层楼电梯控制器模拟实验 一、实验内容在实验板上L0L7接P1.0P1.7，K1K4接P3.2P3.5，利用键盘和显示器组成控制器输入输出设备。 编写并调试一个控制程序，实现电梯的上行、下行、开门、关门控制和状态显示。 （1）请示信号键盘 1、 2、3号键作为电梯内请求至 1、 2、3楼的按键，20号按键、21号按键作为电梯内请求关门、开门的请求键， 16、 17、 18、19号键作为一层上楼、二层下楼、三层下楼请求键。 （2）开关量输入信号K 1、K 2、K3作为一层、二层、三层楼面定位开关信号，低电平时表示到达相应楼面，K4作为电梯门上有阻挡传感器信号。 （3）状态指示信号L 2、L 3、L 4、L5作为电梯外面请求下下楼状态指示。 L 0、L1作为电梯上下行指示，L 6、L7模拟电梯开门、关门动作。 （4）楼层请示实验仿真器上最高位显示器LED6（对应于3EH），显示电梯当前所在楼面，低3位LED3LED1（对应于3BH39H）显示请求至 3、 2、1楼的信号。 二、实验程序参考框图如图2-9编程说明在标志区设定标志请至1楼、2楼、3楼，1请上，2请上，3请上，3请下，开门、关门、上行，下行，准备上行等标志。 实验程序由主程序、开门程序、输入请求处理程序组成（详见图2-9）。 三、调试方法 （1）在调试输入请求处理子程序时，断点设在KB1。 反复从程序开始运行，按下1键，碰到断点BK1，单步运行，检查键处理程序正确性。 （2）从主程序开始运行至BK0，检查显示缓冲器应指示停在1楼。 （3）从主程序开始运行，断点设在BK 1、BK2，按不同键应碰到断点，单步运行开门程序，检查输入处理的正确性。 （4）这个程序较复杂，可以按功能分段调试。 A.1请上至2楼1请上至3楼B.2请上至3楼2请下至1楼C.3请下至2楼3请下至1楼D.电梯在 1、 2、 3、楼时，分别调试A、B、C功能是否正确。 2.2.3系统扩展和调试实验（译码法） 一、概述ZYE1501C外部程序存储器一般由单片的EPROM电路组成，它独占64KB程序存储器地址空间，因此不需要译码，将EPROM的片选端接地就可以了。 扩展的数据存储器和I/O接口一般由多片电路组成，它们共占64KB的数据存储器地址空间，CPU是根据地址来选择RAM/IO芯片以进行信息交换的，它们的地址由地址译码的方法所确定，通常采用全地址译码法或线选法。 全地址译码法对于需要扩展较多RAM/IO的系统，需采用全地址译码方法，低位地址线作为扩展电路的单元地址线（取外部电路中最多的地址线位数），对高位地址线用译码器译码，译出片选信号，常用的译码器为A 15、A14用2-4译码器74L139（译出4位片选线，每位16KB）A 15、A 14、A13用3-8译码器74LS138（译出8位片选线，每位8KB）A 15、A 14、A 13、A12用4-6译码器74S154（译出16位片选线，每位4KB） 二、实验内容 （1）将控制开关KC拨至上，根据图1-1，写出 8255、 0809、0832的地址和 8279、6264的地址。 （2）开机，进入仿真状态后，用仿真机的命令检验实验板上扩展的RAM/IO硬件正确性（相关操作请阅读仿真器说明书）。 读出实验板上EPROM的内容；对EPROM中程序反汇编；把常数写入240，观察L0L7指示灯状态；把常数写入0832，观察直流电机转动状态；启动0809对AN 0、AN 2、AN4进行A/D转换；调节电位器RW2，检查对0809的哪一个A/D通路结果有影响。 三、调试方法 （1）将控制开关KC上拨， 8255、 0809、 0832、 8279、6264的片选信号为138的输出信号，地址分别为A000HBFFFH、8000H9FFFH、6000H7FFFH、4000H5FFFH、0000H1FFFH。 （2）将仿真器与实验箱连接，打开电源，进入仿真状态，进入XDATA区（即外部数据区），写外部ARM及发I/O口命令。 观察直流电机的转动情况操作外部数据，进入外部数据窗口填入具体地址（需观察和修改的地址）7FFFH为0832口地址填入7FFFH，确定修改7FFFH单元的值写入55H，直流电机转动写入0AAH确定，直流电机加速写入00H确定，直流电机停写入0FFH确定，直流电机加快转速观察L8L15填入0C000H确定修改C000H单元内容为0FFFH，灯灭修改C000H单元内容为0000H，灯亮观察6264读写情况填入0000H确定从0000H单元开始依次填入 11、 22、 33、44即可。 观察6264的0000H0003H单元的内容是否被改写为以上写入的 11、 22、 33、44状态。 2.2.4系统扩展和调试实验（线选法） 一、概述所谓线选法就是把某一位地址线直接连到扩展电路的片选端，一般片选端低电平有效，只要这一位地址线为低电平，CPU就选中该电路进行读/写。 采用线选法进，扩展RAM/IO的地址可以这样确定用作片选的地址线为0，RAM电路单元或IO电路的端口地址线由CPU的寻址所确定，而其它没有用到的地址线为1。 线选法的优点是硬件简单，但由于所用的片选信号线都是高位地址线，它们的权值比较大，因此，地址空间没有被充分利用，在线选法中，可外接的扩展电路数量最大值为地址总线减去RAM/IO单元地址选择线位数（取最大的RAM/IO单元地址线位数）。 线选法中，RAM/IO的地址易出现不衔接的现象。 二、实验内容 （1）将控制开关KC拨至下，按图1-2，实验板上的 8255、 0809、 0832、 8279、6264处于什么状态？用仿真器的命令来验证。 （2）若用线选法， 8255、 0809、 0832、 8279、6264的片选信号可接在地址线的哪些位上？分别这出各种不同的接法和对应的地址。 （3）选择一种接法，用仿真器相应命令检测这种接法的正确性。 （4）用仿真器命令对实验板上的指示灯L8L15进行操作，使其显示不同的状态。 （5）用仿真器命令对6264进行检测，能否对其中任一单元进行正常的读/写操作。 （6）用仿真器命令对0832写入不同的数据，使电机以不同的转速转动。 （7）用仿真器命令对0809写入不同的通信号#00对应AN 0、#02对应AN 2、#04对应AN4，启动转换，观察结果。 三、调试方法 （1）将控制开关KC拨至下（低电平）时， 8255、 0809、 0832、 8279、6264的片选信号都为高电平，供采用线选法使用。 其地址由连接至高位地址的片选端确定。 图2-10为D/A转换器0832线选法的例子图2-10单个输出口0832的线选法地址根据线选法原理，试将CS 55、CS 32、CS 279、CS646分别连到相应地址线，使之符合下表的要求。 地址编址表器件I/O地址82557FFF7FFC0832DFFF0809F7F8F7FF8279EFFF/EEFF （2）在仿真器监控状态，键入I/O口读/写命令XDATA DFFFHAAH DFFFH00H观察直流电机转动的状态。 （3）在仿真器监控状态，键入I/O口读/写命令XDATA F7F8H00H启动0809第0通道模拟量，按压力应变片，观察第0通道显示值增大。 （4）在仿真器监控状态，键入I/O口读/写命令XDATA EFFFH00HDFFFH00H EFFFHDCHEFFFHC0H （5）如操作后结果不正确，即地址不对或硬件接线有故障。 2.2.5数据传送和存贮器检测实验（文件名ZYCRAM.ASM） 一、实验内容编写并调试一个实验程序，其功能为将8031内部RAM中50H7FH的内容写入外部RAM000H开始区域中，并检查写入的内容是否正确。 二、调试方法 （1）用单步或断点运行，排除程序中错误。 （2）连续运行程序，观察执行结果。 图2-11数据传送实验程序框图2.2.6响铃实验（文件名ZYRING.ASM） 一、实验原理单片机对鸣音系统的控制则是单片机的另一个重要的用途，本节介绍的是一个较简单的控制方法，因此电路比较简单，发音器件主要采用压电蜂鸣器，接口电路如原理图中所示。 75451是单片机通用的驱动芯片，其可大大的增大单片机输出口的驱动能力（如TTL、CMOS电路等）。 蜂鸣器的正端+5V，负端接经过驱动的P1.0口，当P1.0口输出为高电平时，蜂鸣器不响；反之，则蜂鸣器发声。 P1口经过编程后蜂鸣器就可以发出不同的声音了。 二、实验内容编写并调试一个实验程序，其功能为通过软件编程来控制蜂鸣器发音的不同。 要求即可以控制发音的频率（相对），又可以控制发音时间的长短（也为相对）。 这样就要求用两个存储单元来存储不同的参数值，例如本实验提供的参考程序的功能为在单片机实验箱的键盘上任意输入两个数，蜂鸣器即会发出不同的声音来。 可连续输入数据。 比较输入不同的数据蜂鸣器发音的不同。 三、实验程序参考框图略 四、调试方法 （1）单步执行到响铃程序前，检查存储单元里的值与键入的值是否一致。 （2）单步进入执行完响铃程序，观察蜂鸣器发音与P1.0高低电平的关系。 （3）全速执行程序，连续输入不同的键值，观察蜂鸣器发音的变化。 2.3应用实验本节的应用实验，为了提高系统的可靠性，实验板上的KC打到上状态，即采用译码法，使其地址固定，调用软盘中的实验子程序，生成目标码文件后可直接运行，供教师演示。 2.3.1键盘输入实验（文件名ZY8279.ASM、ZY879.ASM） 一、实验内容 （1）根据图1-10，掌握键盘接口的工作原理，确定8279命令口和数据口的地址。 （2）对8279的命令口写入#40H，在键盘上按一个键读数据口和不按键读数据口结果有什么不同，测试键输入数据和数据口状态的按键有何联系？ （3）编写一个程序，能读出键盘上闭合按键的编号并在显示器上显示。 二、实验程序参考框图如图2-12图2-12主程序按键输入流程 三、调试方法 （1）用写命令进行硬件测试。 （2）全速运行至BK1，单步运行程序，检查断点闭合键键号处理程序正确性。 （3）全速运行至BK0，单步运行程序，检查键号写入显示缓冲器处理程序正确性。 （4）全速运行程序，直到达到实验要求。 2.3.2步进电机实验（文件名ZYSTEP.ASM）步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杆把角度变为直线位移，也可以用步进电机带动螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机械的控制。 步进电机可以直接纯数字信号，不必进行数模转换，用起来非常方便。 步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。 一、步进电机工作原理步进电机实际是一个数字/角度转换器，三相步进电机的结构原理如图12-13（a）所示。 图2-13(a)三相步进电机的结构示意图（一）步进电机工作原理从图中可以看出，电机的定子上有六个等分的磁极，A、A、B、B、C、C，相邻的两个磁极之间夹角为60相对的两个磁极组成一组（A-A、B-B、C-C）当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N级和S级，每个磁极上各有五个均匀分布的矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布在圆周上，相邻两个齿之间夹角为9。 （1）当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。 由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。 例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。 设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0号齿，由于B相磁极与A相磁极相关120不是9的整数倍（1209=1331）,所以此时转子齿没有与B相定子的齿对应，只是第13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3，如果此时突然变为B相通电，A、C不通电，则B相磁极迫使13号转子齿与之对齐，转子就转动3，这样使电机转子一步。 如果按照AABBBCCCAA次序通电为正转。 常用三相六拍环形脉冲分配器产生步进脉冲。 （2）运转速度的控制。 从图2-13（b）中可以看出，当改变CP脉冲的周期时，ABC三相绕组高低电平的宽度将发生变化，这就导致通电和断电的变化的速率发生了变化，使电机转速改变，所以调节CP脉冲的周期就可以控制步进电机的运转速度。 图2-13(b)三相六拍环形脉冲分配器 （3）旋转的角度控制。 因为每输入一个CP脉冲使步进电机三相绕组状态变化一次，并相应地旋转一个角度，所以步进电机旋转的角度由输入的CP脉冲数确定。 本实验采用8031单片机控制4相步进电机的运转，按4相4拍方式在P1口输出控制代码，令其正转或反转。 因此P1口输出代码的变化周期T控制了电机的运转速度。 （二）4相步进马达工作原理及实验电路本实验使用4相步进马达，硬件线路如图2-13(c)所示。 图2-13（c）4相步进马达实验线路若以4相4拍方法工作则通电次序为正方向ABCD反方向ADCBSA、SB、SC、SD为1时，相应的相线圈通电。 二、实验内容 （1）P1.0P1.3接SA、SB、SC、SD和L 0、L 1、L 2、L 3、P1.i（i=03）为1时相应相线圈通电，指示灯暗。 （注不做此实验时，步进电机应关闭（有开关），以保持耐用性。 ） （2）编写并调试正向步进子程序、反向步进子程序和主程序，使步进电机转速按图2-13（d）不断循环。 图2-13（d）步进电机转速变化图 三、实验程序参考框图如图2-14所示40H作为步进电机状态数03对应于A、B、C、D通电端口。 20H作为P1口锁存器状态寄存单元，其中P1.7接L7，P1.7为1反向，灯L7亮，P1.7为0为正向，灯L7暗，P1.3P1.0为电机通电控制。 每次对P1口操作之前首先对20H操作，将结果输出至P1口，根据需要同步改变P1口输出。 正向步进状态表FTAB 01、 02、 04、08反向步进状态表CTAB 01、 08、 04、02图2-14（a）步进电机控制主程序框图图2-14(b)正反转步进子程序框图 四、调试方式 （1）将01H、02H、04H、08H、01H、02H、04H、08H写入P1口，观察步进电机转动是否正常，指示灯L3L0的状态，和写入P1口的值有何关系。 （2）设置初值81HP1口，20H，040H，反复从步进子程序开始运行至KB1，观察步进电机是否一步步正转，如有错改为单步运行，排除程序错误。 设置初值01HP1口，20H，040H，反复从步进子程序开始运行至BK1，观察步进电机是否一步步反转，如有错改为单步运行，排除程序错误。 主程序的调试采用连续方式运行，以观察转速变化规律。 修改32H初值，测试一下电机可能达到的最大速度。 2.3.3直流电机转速测量与控制实验（文件名ZYMOT8.ASM） 一、转速测量与控制基本工作原理转速是工程上一个常用参数。 旋转体的转速度常以每秒钟或每分种转数来表示，因此其单位为转/秒、转/分，有时也用角度速度表示瞬时转速，这时的单位相应为弧度/秒。 转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间为转速来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。 霍尔开关传感器正由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。 霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方面上施加外磁场B，在沿平面方向两端外加电场，则使电子磁场中运行，结果在器件的两个侧面这间发生霍尔电势。 其大小和外磁场及电流大小成比例。 本实验选用美国史普拉格公司（SPRAGUE）生产的3000系列霍尔开关传感器3020T它是一种硅单片集成电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外围电路简单、输出电平可与各种数字电路兼容等特点。 器件采有三端平塑封装。 引出端功能符号如下引出端号123功能电源地输出符号VCC GNDOUT我们根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔器件3020T，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。 直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关。 本实验用DAC0832控制输出到直流电机的电压，控制DAC0832的模拟输出信号量来控制电机的转速。 当电机转速小于设定值时增大D/A输出电压，大于设定值时则减小D/A输出电压，从而使电机以某一速度恒速旋转。 我们采用简单的比例调节器算法（简单的加 一、减一法），比例调节器（P）的输出系数式为y=K pe(t)式中y-调节器的输出e(t)-调节器的输出，一般偏差值K P-比例系数从上式可以看出，调节器的输出y与输入偏差值e（t）成正比。 因此，只要偏差e(t)-出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律。 比例调节作用的大小除了与偏差e(t)有关外，主要取决于比例系数K P，比例调节系数越大，调节作用越强，动态特性也越大。 反之，比例系统越小，调节作用越弱。 对于振动较大惯性环节，K P太大时将会引起自激振荡。 比例调节的主要缺点存在静差，对于振动较大惯性也比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和表态特性，需采用调节规律比较复杂的PI（比例积分调节器）或PID（比例、积分、微分调节器）算法。 二、实验内容 （1）硬件连接3020T的输出CKMOT接至INT0（P3.2），L0接至P1.0。 （2）硬件测试对P1口进行写检查L0状态是否受P1.0控制，对0832写入不同值，检查转速是否变化。 （3）编写并调试一个实验程序，其功能为测试电机转速并在实验箱的显示器显