东华大学51单片机课程设计指导书硬件实验部分Word文件下载.docx
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详细信息如表1-2所示。
表1—2:
CPLD地址分配表
地址范围输出孔/映射器件性质(系统/用户)
0000H---2FFFH监控程序存储器系统*
3000H---3FFFH数据存储器系统*
4000H---BFFFH用户程序存储器系统*
C000H---CF9FHLCS0~LCS7用户
CFE0HPC机串行通讯芯片8250系统*
CFE8H显示、键盘芯片8279系统
CFA0H---CFA7HCS0系统
CFA8H---CFAFHCS1系统
CFB0H---CFB7HCS2系统
CFB8H---CFBFHCS3系统
CFC0H---CFC7HCS4系统
CFC8H---CFCFHCS5系统
注:
系统地址中,除带“*”用户既不可用,也不可改外,其他系统地址用户可用但不可改。
二、仿真芯片资源介绍:
本实验采用仿真芯片代替实际的8051芯片,仿真芯片具有以下特点:
1、支持KeilC环境下的汇编、C;
2、完全仿真P0、P1、P2口;
3、可以设置单步全速断点运行方式;
4、可以查阅变量RAM、xdata等数据;
5、仿真器占用了单片机的串行口和定时器2的资源以及部分程序空间。
6、从0地址开始仿真。
用汇编时,注意中断矢量单元为标准设置(如:
外部中断0为0003H,T0溢出中断为000BH)。
三、实验箱面板布局:
第二部分软件说明
本次实验采用KeilC软件作为源代码的编辑、编译、调试工具。
其基本操作方法如下。
1、打开KeilC环境。
2、新建工程或打开工程文件:
在主菜单上选“Project”项,在下拉列表中选择“NewProject”新建工程,浏览保存工程文件为扩展名为“.Uv2”的文件。
或在下拉列表中选择“Openproject”打开已有的工程文件。
3、环境设置:
新建工程文件后,在工具栏中选择如下图选项设置调试参数及运行环境
,或从主菜单“Project”项中选择“OptionsforTarget‘Target1’”,打开如下图设置窗口。
在“Device”项下选择要仿真的芯片类型,如:
Generic–>
8051。
在“Target”项下的晶振设置中修改为硬件电路所用晶振频率,如:
6MHz。
选择合适存储模式。
在“Output”项下如在CreatHEXFile选项前打勾,则在编译的同时生成可下载执行的HEX文件,用仿真芯片仿真时可以不进行此项设置。
在“Debug”项下选择“Use:
KeilMoniter-51Driver”使用硬件仿真。
点击“Settings”按钮,进入串口选择及波特率设置窗口(如下图所示)。
选择合适的波特率及串口号。
“SerialInterrupt”项不可选,把前面的勾打掉。
点OK保存设置。
在“OptionforTarget‘Target1’”窗口中,点确定,退出环境设置。
4、新建文件:
在主菜单的“File”下拉列表中选“New…”新建文件。
编辑文件并保存文件。
文件保存为扩展名为“.C”或“.ASM”的文件。
5、添加文件:
在左边的“ProjectWindow”窗口中,用右键选取“SourceGroup1”,在弹出的列表中选择“AddFilestoGroup‘SourceGroup1”,弹出浏览窗口。
浏览添加编辑好的C或ASM文件。
添加完毕点“Close”,关闭窗口。
这时发现添加的文件名已出现在“ProjectWindow”窗口中。
双击刚添加的C或ASM文件。
打开编辑文件窗口。
7、译链接:
在“BuildBar”
工具条中,选第二项编译当前文件,第三项为编译全部。
编译完成,在下方“Output”窗口中出现编译结果。
7、仿真调试:
点击调试按钮
,或从主菜单选取调试“Start/StopDebguSessionCTRL+F5”(快捷键CTRL+F5),程序下载到仿真芯片中。
窗口下方显示下载进度条。
100%下载完成后出现如下窗口。
8、程序仿真:
运用运行“DebugBar”调试工具条
,进行单步、进入、跳出、运行到光标、全速运行等。
全速运行后,程序不受控。
如需再次单步调试,需点击调试工具
停止按钮,停止调试。
停止后,硬件复位仿真芯片,再次运行第7步。
第三部分基础实验
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。
本实验由于延时时间较短,故采用后一种方法。
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×
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×
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
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
思考题:
将P1口读入的开关状态用LED闪烁显示,闪烁的方式为每间隔一秒显示一次。
实验2P1口实验二
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。
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
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:
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
延时0.5秒
PRG2:
MOVP1,#0CFH;
只点亮L7、L8,表示右转弯
此时K1=0,K2=1
ACALLDELAY
PRG3:
MOVP1,#00H;
发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1
JMPSTART
MOVR1,#5;
MOVR3,#126
DEL3:
DJNZR3,DEL3
修改程序,使K1,K2接高电平时,所有发光二极管闪烁。
实验3简单I/O口扩展实验一
——交通灯控制实验
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。
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。
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
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。
T3.ASM
NAMET3;
I/O口扩展实验一
PORTEQU0CFA0H;
片选地址CS0
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;
MOVR2,#05H;
R2中的值为黄灯闪烁次数
TTT:
MOVA,#14H;
东西路口黄灯亮;
ACALLDE02S;
延时0.2秒
东西路口黄灯灭;
DJNZR2,TTT;
返回TTT,使东西路口黄灯闪烁五次
两个红灯亮,黄灯、绿灯灭
延时0.2秒
MOVA,#21H;
东西路口红灯亮;
南北路口绿灯亮
延时10秒
MOVA,#01H;
南北路口绿灯灭
黄灯闪烁五次
GGG:
MOVA,#41H;
南北路口黄灯亮
南北路口黄灯灭
DJNZR2,GGG;
返回GGG,使南北路口;
MOVA,#03H;
JMPLLL;
转LLL循环
DE10S:
MOVR5,#100;
JMPDE1
DE3S:
MOVR5,#30;
DE02S:
MOVR5,#02;
DE1:
MOVR6,#200
DE2:
MOVR7,#126
DE3:
DJNZR7,DE3
DJNZR6,DE2
DJNZR5,DE1
DISP:
MOVDPTR,#PORT;
273显示单元
CPLA
MOVX@DPTR,A
RET
修改程序,要求将红绿灯控制循环中,红绿灯转换时,黄灯闪烁5次后的“红灯亮,黄、绿灯全灭”状态,改为“红绿灯全灭,东西、南北方向黄灯闪烁10次”。
实验4简单I/O口扩展实验二
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。
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。
简单I/O实验2
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。
T4.ASM
NAMET4;
I/O口扩展实验
INPORTEQU0CFA8H;
74LS244端口地址
OUTPORTEQU0CFB0H;
74LS273端口地址
MOVDPTR,#INPORT
MOVXA,@DPTR;
读开关状态
MOVDPTR,#OUTPORT
显示开关状态
MOVR7,#10H;
延时
DEL0:
MOVR6,#0FFH
DJNZR6,DEL1
DJNZR7,DEL0
实验5中断实验
———有急救车的交通灯控制实验
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。
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。
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。
(同实验三)
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。
主程序框图中断程序框图
T5.ASM
NAMET5;
中断控制实验
端口地址
SAVEEQU55H;
save保存从端口cfa0输出的数据
CSEGAT0003H
LJMPINT
SETBIT0
SETBEX0
SETBEA
置首显示码
MOVSAVE,A;
保存
ACALLDISP;
显示输出
东西路口绿灯亮,南北路
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