【精品实用】单片机原理实验指导书

单片机原理实验指导书 山东华宇职业技术学院 实训中心电子教研室 第 2 页 共 69 页 目 录 第一章 认识单片机实验系统 . 3 第一部分 系统介绍 .二部分 银环 51 调试软件的使用 .三部分 键盘监控使用简介 9 第二章 软件实验 15 实验一 字处理程 15 实验二 数据处理程序 17 实验三 多分支程序 20 实验四 脉冲计 数 (定时 /计数器实验 ) 22 第三章 硬件实验 26 实验一 实验 26 *实验一 实验 31 实验二 输入 输出 35 实验三 38 实验四 工业顺序控制 40 实 验五 简单 I/ 43 实验六 简单 I/ 47 实验七 定时器实验 49 实验八 8255A 可编程并行接口实验一 52 实验九 D/A 转换实验 54 实验十 A/D 转换实验 60 实验十一 存储器扩展实验 64 附： 实验报告要求 66 实验注意事项及要求 67 第 3 页 共 69 页 第 一章 认识单片机实验系统 第一部分 系统介绍 一、整机介绍 1、 统板、 扩展的实验模板、微机串口通讯线、 二、系统特点 微机 /单片机教学实验系统是启东计算机有限公司根据广大学者和许多高等院校实验需求，结合电子发展情况而研制 的具有开发、应用、实验相结合的高科技实验设备。旨在尽快提高我国电子科技发展水平，提高实验者的动手能力、分析解决问题能力。系统具有以下特点： 1、 一体化设计， 系统功能齐全，涵盖了微机 /单片机教学实验课程的大部分内容。 2、 实验模块化，适合计算机原理与接口教学。列举 20多个软硬件实验程序，满足大纲要求。 3、独立性强，自带 盘、 独立运行；自带 读取、编程、比较和查空功能。 4、 灵活的电源接口：配有 由 外还配有外接开关电源，提供所需的 +5V， 12V，其输入为 220 5、 系统的联机运行模式：配有系统调试软件，系统调试软件分 和 为中文多窗口界面。调试程序时可以同时打开寄存器窗口、内存窗口、变量窗口、反汇编窗口等等，极大地方便了用户的程序调试。该软件集源程序编辑、编译、链接、调试于一体，每项功能均为中文下拉菜单，简明易学。 6、 系统的单机运行模式：系统在没有与计算机连接的情况下，自动运行在单机模式，在此模式下，用户可通过键盘输入运行程序（机器码）和操作指令，同时将输入信息及操作的结果在 第 4 页 共 69 页 7、 系统功能齐全，可扩展性强。本实验系统不仅完全能满足教学大纲规定的基本接口芯片实验，其灵活性和可扩展性（数据总线、地址总线、控制总线为用户开放）亦能轻松满足其课程设计、毕业设计使用等。 三、实验系统资源分配 00%出借（栈顶资源共享） 数据资源分配： （ 1）仿真空间 100%出借，目标系统程序与数据寻址能力均达 64 （ 2）实验系统内部存贮器空间分配如下： 空间地址 器件选用 用途与说明 0007512/27256 监控管理空间 0002256(32仿真实验空间 8000充空间 用户自选空间 用户自选空间 （ 3）系统 I/ 口地址 扩展名称 用途 155控制口 写方式字 155字位口 155字形口 155键入口 155155155255控 制口 写方式字 四、系统安装使用 电源 /通信插座引脚 打印机插座 通用键盘显示板 第 5 页 共 69 页 仿真接口 口 （ 1）译码电路：实验系统上配有 74片，译码输出地址分别为 8000H、 9000H、 实验使用。 （ 2） 验系统上装有 16只发光二极管及相应驱动电路。 （ 3）逻辑电平开关电路：实验台上有 8只开关 1关向上拔相应插孔输出高电平“ 1”，向下拔相应插孔输出低电平“ 0”。 （ 4）单脉冲电路：由 744个引线插孔为正负单脉冲输出端。附近按钮 按一次产生一个单脉冲。 （ 5）计数器电路，该电路由 1片 74成。实验系统上为 一个插孔 计数器在上电时由 号清零。当脉冲输入为 ， 50025012562500 （ 6）脉冲发生器电路：实验台上提供一 8脉冲源，为脉冲的输出端。 （ 1）对于 598H+“三合一”实验系统的 51 部分使用，先确认当前 1后把开关 信选择开关 1位置，至于 96/88部分使用，只需更换相应 把 （ 2）在做硬件接口实验时，凡该单元留有八芯数据总线（ 座的，须把该插座与系统数据总线接口 第 6 页 共 69 页 第二部分 银环 51调试软件的使用 一、 真软件使用入门。 双击“银环图标”，即可运行 幕显示 真软件的源文件窗口，中间显示版本信息，然后单击“ 底边状态栏由“脱机就绪”变成“联机就绪”，说明联机成功，否则对话框提示：“单片机未连上”，此时单击“确定”，实验系统和 后用户根据连接硬件实际情况来设定 定方法如下：依次单击菜单栏：“ O 设置、 定，状态设定后， 单击关闭按钮，退出 新启动 真软件（重复以上操作）。 该调试软件可以在脱机状态下对用户软件进行模拟调试。 （ 1）实验系统与 没有连接； （ 2）实验系统电源没有打开； （ 3）串口实际位置与软件设置不一致； （ 4）软件有病毒； （ 5）实验系统或 处于非正常状态。 二、 真软件 （一）主窗口 顶部为菜单栏和工具栏，提供调试全部命令和功能 中间部分为工作窗口区，提供软件调试、寄存器、标志位、存储器、堆栈 等窗口。 底部为状态栏，提示仿真软件所执行的操作。 （二）菜单栏和工具栏命令简介 工具栏使用：只移动鼠标，指向工具栏中选定的图标，即会提示该图标所执行的命令。 1. 单击菜单栏“ 工具栏“打开”图标，弹出“打开文件”的对话框，然后单击“浏览”选择要装入的源文件，单击“确定”即可装入源文件。 单击菜单栏“ 工具栏“保存图标”，即可原名存盘。 分别单击“ “建立新文件”即可创建新文件，再选择换名存盘即可。 第 7 页 共 69 页 依 次单击“文件”、“退出”或单击“关闭按钮”即可退出 菜单栏 工具栏 功能 恢复本行修改前的状态 裁剪图标 删除程序中选定的正文 c 拷贝图标 保留选定的正文，同时将它拷贝在裁剪板中 粘贴图标 将裁剪板中内容复制在光标处 打开源文件，依次单击“ “ 9”或编译图标，待中间出现编译通过信息窗后，按“确定”、“确定”，即完成源文件自动编译、装 载目标代码功能，如编译出错，会提示错误信息，待修改源文件正确后，重新编译即可。 打开调试窗 口，依次单击“ “ 单击“ 反复单击可实现源程序与反汇编调试切换。 按依次单击“ D 调试”、“ 工具栏“复位图标”，中止当前调试过程，将 果是自动单步或连续运行，则单击“停止图标”或按实验系统 止程序运行。 依次单击“ D”调试、“ 或“运行图标”程序则从当前 依次单击“ “ 序从当前 依次单击“ “ “跟踪执行”图标，即可一步一步执行用户指令，碰到调用子程序，则进入子程序执行。 依次单击“ “ “单步执行”图标，即可执行“宏单步”操作。 移动光标，选定断点所在语句，依次单击“ “ “设置断点”图标即可。 依次单击“ D 调试”、“ “取消断点”图标，即可清除所有断点。 第 8 页 共 69 页 依次单击“ “ 即可查找用户已设置断点个数、地址。 依次单击“ “ “自动单步执行”图标，即可自动单步运行程序。 码文件 单击“ 弹出下拉菜单，可选择不同格式的代码文件装载或存盘。 置 依次单击“ O 设置”、“ 根据弹出的对话框，可选择仿真 仿真器中还是在用户板上）。 依次单击“ 出对话框，可选择要观察的数据类型有： 依次单击“ “ 选择与仿真器连机的通讯口（ 第 9 页 共 69 页 第三部分 键盘监控使用简介 一、键盘简介 5103 8键盘，其外形为注塑仿 键，键功能丰富；显示部分有 6 个 示，可使用户在脱离 的时候调试相当方便，其操作性能、可靠性远远优于国内同类产品。同时本厂系列产品的键盘布局完全一样，这样用户使时不致于换一种机型，再熟悉一套键盘，因此具有相当的连贯性和通用性。 1. 键盘功能简介 (1)在 32个按键中，左边 16个为数字键 0于输入地址，数据或机器码。当前工作寄存器及 名在数字键右下角，详见下表： 名称 1 3 5 7 B P 号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F （ 2）右边十六个功能键，这 16个功能键作用分别是： E 进入 程序存储器读写 S 片内 存器（读写） /偏移量计算 S 第一标志键 /读上一个字节 X 第二标志键 /读下一个字节 L 入键 /删除一个字节 S 外部数据存贮器读写 /插入一个字节 N 固化区内容移入目标 留 P 空 / 态下打印 程序 /数据块比较 程序 /数据块移动 V 状态下反汇编 第 10 页 共 69 页 V 全速运行 /全速断点 单步 返回监控 速写入 /断点执行 系统硬件复位 二、键盘监控程序简介 用户可以通过 32个键向本系统发出各种操作命令，大多数键有 2个以上功能，而没有上下档键，实验系统到底进行什么操作，不仅与按什么键有关，也与当前实验系统所处的工作状态有关。“工作状态”在操作中是一个重要的概念，下面作有关介绍。 （ 1） 待命状态 0 在本状态时，显示器的最左键显示一个闪动的“ P.”提示符 ，表示实验系统处于初始化状态，等待用户操作： 1. 在实验系统中接通电源后，自动复位时处于待命状态 0； 2. 按 本机处于待命状态 0； 3. 在大多数情况下，按 可以使本机进入待命状态 0。 待命状态 0时，可以进行的操作有： 按任一数字键，进入待命状态 1，显示该键入数； 按 志键，进入仿真 2（即仿 指向外部程序空间， H ” ; 按 入仿真 1（即仿 指向内部用户程序空间， P ” 按 查 按 000 按 ，从 000 第 11 页 共 69 页 按 入 示器全暗。 （ 2） 待命状态 1 在本状态下，显示器显示到一到四位数，数字之间没有间隔。若显示四位数字，则第一 位会不断闪动，在待命状态 0按数字键，本机便进入待命状态 时，可进入的操作有： 1. 按 入存贮器的读写状态； 2. 按 入寄存器读写、特殊功能寄存器检查、 8032内部 3. 按 入标志态，出现闪动的“”表示首址； 4. 按 入标志态，出现闪动 的“”表示末址； 5. 按 入外部数据存贮器 /口读写操作、片内 0 6. 按 显示地址开始连续执行用户程序； 7. 按 显示地址开始单步执行用户程序； 8. 按 回待命状态 0. （ 3） 存贮器读写状态 在状态 1 时按 ，或当执行用户程序时遇到断点、单步执行、 程写入出错等都会使实验系统进入该状态，本状态可进行如下操作： 1. 按 入相对偏移量计算； 2. 按 行删除操作，按键一次删除一字节； 3. 按 行插入操作，按键一次插入一字节； 4. 按 入上一字节读写操作； 第 12 页 共 69 页 5. 按 入下一字节读写操作； 6. 按 ，以当前显示器内容作为地址，按键一次执行一条指令，即单步执行用户程序； 7. 按 当前显示器内容作为起始地址，连续执行用户程序（若退出，应按 8. 按 回待命状态 0(按 命令无效 )。 (3)寄存器读写状态 即在待命状态 1，按 进行如下操作： 键入 1位地址，进入当前工作寄存器读写 /检查状态； 1. 显示代号 0写当前工作寄存器 2. 显示代号 8或 9，检查数据指针 8显示 显示 3. 显示代号 A，检查累加器 4. 显示代号 B，检查 5. 显示代号 C ,检查程序状态字 6. 显示代号 D，检查堆栈指针 机复位后 7H； 7. 显示代号 ，检查当前 键入 2位地址，进入以下操作： 1. 片内 改； 2. 特殊功能寄存器的检查、修改； 第 13 页 共 69 页 3. 按 写上一字节内容； 4. 按 写下一字节内容； 5. 按 回待命状态 0。 （ 4） 外部数据存贮器读写状态 即在待命状态 1，按 进入如下操作： 1. 键入 2位地址读 写 8032片内 0 2. 键入 4位地址，外部数据存贮器读写， I/ 3. 按 写上一字节内容。 4. 按 写下一字节内容。 5. 按 回待命状态 0. （ 5） 标志态 F（ i）态 在待命状态 1，即按数字键后，再按 机便进入标志态，标志态功能特别强。 入源程序首址，即把当前显示器内容作为源程序末址，并显示闪动“”标志符。 入源程序末址，即把当前显示器内容作为源程序末址，并显示闪动“”标志符。 在“”状态下，在键入的数，便是目标首址。 1. 按 入程序 /数据块移动，其传送方向由初态决定。 第 14 页 共 69 页 a. 在“ P.”态，实验系统内部 000 b. 在“ P.”态，实验系统内部数据 /程序块传向外部用户数据存贮空间。 按 入程序比较，操作步骤如下： 源首址， 末址， 标首址， 按 入 作步骤如下： 源首址， 末址， 标首址， 按 固化区程 序搬到程序区，其目标有两个： a. 在“ P.”态，固化内容传向本系统内 000b. 在“ P.”态，固化区内容传向用户系统数据区 000间。 按 ，实验系统内部程序 /数据或用户系统程序 /数据区与固化区比较，其方向确定同 作步骤如下： 源首址， 末址， 标首址， 按 入反汇编显示，源地址有 2个，操作步骤如下： 源首址， 末址， 动地址， 动地址可缺省） a“ P.”态，机内 0000汇编 b.“ H ”态，进入反 汇编打印 源首址， 末址， 动地址， 动地址可缺省） 第 15 页 共 69 页 第二章 软件实验 实验一 :字处理程序 一、实验目的 掌握汇编语言设计和调试方法，熟悉键盘操作。 二、实验内容 000H 20内容清零。 000位送 2001位送 20022001H、 2002般本程序用于把数据送显示缓冲区时用。 低位分别送入 2002H 高低位 ,一般本程序用于把显示缓冲区的数据取出拼装成一个字节。 三、实验程序框图 1略（要求学生自己完成） 2略（要求学生自己完成） 3略（要求学生自己完成） 四、实验步骤 查 2000 20 查 2000H 2002 查 2002H 内容变化情况。 五、程序清单 1清零 640H 0， #00H #2000H 0 第 16 页 共 69 页 0,#00H,660H 2000H ,A ,#0 ,B ,#0 680H 2000H ,#0 ,A ,#0,B 第 17 页 共 69 页 验二：数据处理程序 一 实验目的 熟悉指令系统，掌握程序设计方 法。 二实验内容 1把 首址内的 2编写并调试一个排序子程序，其功能为用冒泡发将内容 从小到大的次序重新排列。 3在 2000H 200 行本程序后检查 2100H 中是否为 N。 三实验程序框图 1 2. 3. 略（要求学生自己完成） 四实验步骤 1在 如 0000H)， 输入目的地址 (如 2000H)， 如 1运行程 序，检查 0000H 1000H 3 2把 8032中 0H 5行本实验程序后检查 50 5 3在 2000H 200 行本程序后检查 2100H 中是否是几个单元数。 五程序清单 1 07A， 0 18 页 共 69 页 3 5,#04 5 7,#00H,6,#00H,7 7 6 . 93,#50H ,0,A 7,#00H ,0 2,A 2H,#,22H, ,C 19 页 共 69 页 0H ,0 ,0 ,7,B 00H,. 5800: 0,#10H 1,#00H 2000H ,#00H,1 0,2100H , 581E 练习题 : 一 =)的程序。 010001，当，当，当的值存入内 0算的结果 单元。 二 将内部 6个单元的数由小到大进行排序。 第 20 页 共 69 页 实验三：多分支程序 一、 实验目的 掌握汇编语言的编程。 二、 实验设备： 51038032块 三、实验内容 编写程序，根据送入的数据转移运行。 四、 实验程序框图 五、 实验步骤 在 20次运行程序后，观察数码管上数字循环情况。 六、 参考程序 ， 20H #L A A+0H， #0始 （ 20H）送 A A+散转首址 0 字循环 1 字循环 2 字循环 3 字循环 第 21 页 共 69 页 0H， #00H， #00H， #0， 20H 0， #22H 1， #21H A ， #01H 2,#20H L A 22 页 共 69 页 实验四：脉冲计数（定时 /计数器实验） 一、实验目的 熟悉 8032定时 /计数功能，掌握初始化编程方法。 二、 实验设备： 51038032块 三、实验内容 把定时器 0外部输入的脉冲进行计数，并送显 示器显示。 四、实验程序框图 五、实验接线图 开始 堆桟、定时 /计数初始化 开定时器 取出 容转换 显示 0 送 6 送位计数器 送 移一位 2*( 7 0? 结束 N Y 二转十进制子程序 第 23 页 共 69 页 六、 实验步骤 用插针把 8插孔连线， 0 行程序，观察数码管上计数脉冲的速度及个数。 七、参考程序 6P， #53H #05H #00H #00H 2， 3， 0， #79H 0， #79H ， ， ， 24 页 共 69 页 4， A 5， A 6， A 7， #10H ， 3， A ， 2， A ， ， A A 6， A ， ， A A 5， A ， ， A A 4， A 7， 061H 1， A 第 25 页 共 69 页 ， ， #0A 0 5， #05H 0H， #20H 1H， #77， #06H 1， #21H ， 30H A 0， 31H A #， A+1， #22H A ， 30H 0H， A 1H ， #0A 7， 26 页 共 69 页 5， 00099H， 92H， 82H， 080H， 90H 8H， 83H， 0086H， 80089H， 0 第三章 硬件实验 实验一 一、 实验目的： 1学习 的 使用方法。 2学习延时子程序的编写和使用。 3. 学习汇编语言编程方法与调试技巧。 二、 实验设备： 51038032块 三、 实验内容： 1 亮灯实验： 八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。 2. 转弯灯实验： 关接 5转弯灯闪亮， 关接 5移弯灯闪亮。 关同时接 5弯灯均不闪亮。 四、 实验原理： （ 1） 为准双向口， 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。 （ 2）本实验中延时子程序采用指令循环来实现。 五、 实验原理图 第 27 页 共 69 页 六、实验步骤： 1. 执行程序 1(： 发光二极管 2. 1,2,1 9 应看到转弯灯正确闪亮 ,在用单步方式调试本程序时需修改延时子程序 ,以 便观察。 七、程序框图： 第 28 页 共 69 页 八、参考程序： （一） 790H 1,#0 始 关 灯 只是 标志位为 1 吗？ 延时，置标志位 关 灯 只是 开左灯关右灯 延时，置标志位 延时，清标志位 延时，清标志位 关 灯 标志位为 1 吗？ 开右灯关左灯 开 始 初始化 点亮 1位发光二极管 左移一位 循 环 第 29 页 共 69 页 ,#0 1,A L A 7 6,#0 7,#0 7,6,二） 1,#0 ,A ,#03H ,#01H,B 00H,2,#20H 0H 30 页 共 69 页 2,#20H 0H ,#02H,B 01H,2,#20H 1H 2,#20H 1H 31 页 共 69 页 213H 2H 2H 2H 2,2H 2,2H 2,2H 2,实验一 一、 实验目的： 1学习 2学习延时子程序的编写和使用。 二、 实验设备： 51038032块 三、 实验内容： 1 八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。 2 八个按纽开关，以实验箱上 74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： 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。 第 32 页 共 69 页 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 0”，此时将 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。 若晶振为 一个机器周期为 12 大致写出如下： 7， #X （ 1） 6， #200 （ 2） 6， （ 3） 7， （ 4） 上面 以每执行一条指令需要 1 求出 1 （ 1 00 1 =10 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=( 10（ 1 00 1 =127D=7计算得 X=127。代入上式可知实际延时时间约为 经很精确了。 五、 实验原理图： 第 33 页 共 69 页 六、实验步骤： 执行程序 1时： 1 执行程序 2时： 1 740 发光二极管 8； 74程序所选择的入口地址而定，与 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 第 34 页 共 69 页 八、参考程序： 1、循环点亮发光二极管 4100H ,#0 A ; 左移一位，点亮下一个发光二极管 1,A ;延时 1,#127 ; 延时 2,#200 、通过发光二极管将 4100H 1,#0 ;复位 , ;读 0 ;将输出口地址赋给地址指针 ;将累加器 ;继续循环监测端口 35 页 共 69 页 实验二 二 ) 一、实验目的： 1学习 2学习数据输入、输出程序的设计方法。 二、实验设备： 5103单片机实验箱、 8032块 三、实验原理： 兴趣者不妨将实验例程中的“ 的“ 为“ 看会有什么结果。 另外，例程中给出了一种 方法利用了 A+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： 出实验 五、实验步骤： 平推开关的输出 发光二极管的输入 运行实验程序， 为左转弯开关， 2做为左转弯灯。 结果显示： 第 36 页 共 69 页 1： 2 接低电平时，右转弯灯（ ，左转弯 灯（ 一定频率闪烁； 2： 1 接低电平时，左转弯灯（ ，