单片机实验指导书Word格式文档下载.docx
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4.1静态存储器扩展实验...........................................................................................................23
4.2A/D转换实验......................................................................................................................24
4.3键盘扫描及显示设计实验...................................................................................................25
第1章概述
单片机进入我国已20多年了,随着科学技术的发展,计算机技术的普及,单片机已经成为工科院校的一门技术基础课。
西安唐都科教仪器公司自成立以来一直致力于单片机教学实验平台的开发,并积累了大量的经验。
从2002年开始,我公司又陆续推出了以SST89E554RC单片机为核心的一系列单片机教学实验平台,以满足不同用户的不同需要。
1.1SST89E554RC简介
SST89E554RC具有在系统可编程(ISP)和在应用可编程(IAP)技术,该器件是SST公司推出的8位微控制器FlashFlex51家族中的一员,内置仿真程序,完全取代传统的硬件仿真器和编程器。
这种先进的单片机将仿真系统和应用系统合二为一,大大降低了应用开发成本,极大地提高了研发效率。
把单片机的仿真开发和应用设计提高到一个崭新的技术领域。
SST89E554RC具有如下特征:
·
与8051兼容,嵌入SuperFlash存储器
-软件完全兼容
-开发工具兼容
-引脚全兼容
工作电压5V,工作时钟0~40MHz·
1Kbyte内部RAM
两块SuperFlashEEPROM,主块32Kbyte,从块8Kbyte,扇区为128Byte
有三个高电流驱动端口(每个16mA)
三个16位的定时器/计数器
全双工、增强型UART
-帧错误检测
-自动地址识别
八个中断源,四级优先级
可编程看门狗定时器(WDT)
可编程计数阵列(PCA)
双DPTR寄存器
低EMI模式(可禁止ALE)
SPI串行接口
标准每周期12个时钟,器件提供选项可使速度倍增,达到每周期6个时钟
低功耗模式
-掉电模式,可由外部中断唤醒
-空闲模式
SST89E554RC的功能框图如图1-1-1所示,外部引脚如图1-1-2所示。
SST89E554RC的特殊功能寄存器如表1-1-1所列。
1.2实验项目
本实验指导书包含以下单片机实验项目:
1.单片机原理实验
(1)系统认识实验
(2)查表程序设计实验
(3)数据排序实验
(4)位操作实验
2.单片机集成功能模块实验
(1)数字量输入/输出实验
(2)中断系统实验
(3)定时器/计数器实验
3.单片机系统扩展实验
(1)静态存储器扩展实验
(3)A/D转换实验
(5)8255键盘及数码显示实验
1.3μVision2集成开发环境
μVision2支持所有的Keil80C51的工具软件,包括C51编译器、宏汇编器、链接器/定位器、软硬件调试器和目标文件到HEX格式文件转换器等,μVision2可以自动完成编译、汇编、链接程序等操作。
μVision2具有强大的软件环境、友好的操作界面和简单快捷的操作方法。
双击桌面上的KeilμVision2快捷图标,可以进入如图1-4-1所示的集成开发调试环境,各种调试工具、命令菜单都集成在此开发环境中。
菜单栏提供了各种操作菜单,如编辑器操作、工程维护、程序调试、窗体选择以及操作帮助等。
工具栏按钮和快捷键可以快速执行μVision2命令。
常用的菜单栏及相对应的工具栏按钮与快捷键介绍如表1-4-1~表1-4-6所列。
图1-4-1μVision2集成环境界面
第2章单片机原理实验
通过本章的实验,旨在使学生掌握KeilC51的操作方法,学习80C51的指令系统及汇编语言的程序设计方法。
2.1系统认识实验
2.1.1实验目的
1.学习KeilC51集成开发环境的操作;
2.熟悉TD-51系统板的结构及使用。
2.1.2实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统、或“TD-PIT++教学实验系统+TD-51系统平台”、或“TD-PITE教学实验系统+TD-51系统平台”
2.1.3实验内容
编写实验程序,将00H~0FH共16个数写入单片机内部RAM的30H~3FH空间。
通过本实验,学生需要掌握KeilC51软件的基本操作,便于后面的学习。
2.1.4实验步骤
1.创建KeilC51应用程序
在KeilC51集成开发环境下使用工程的方法来管理文件,所有的源文件、头文件甚至说明性文档都可以放在工程项目文件里统一管理。
下面创建一个新的工程文件Asm1.Uv2,以此详细介绍如何创建一个KeilC51应用程序。
(1)运行KeilC51软件,进入KeilC51集成开发环境。
(2)选择工具栏的Project选项,如图2-1-1所示,弹出下拉菜单,选择NewProject命令,建立一个新的μVision2工程。
这时会弹出如图2-1-2所示的工程文件保存对话框,选择工程目录并输入文件名Asm1后,单击保存。
图2-1-1工程下拉菜单
图2-1-2工程保存对话框
(3)工程建立完毕后,μVision2会马上弹出如图2-1-3所示的器件选择窗口。
器件选择的目的是告诉μVision2使用的80C51芯片的型号是哪一个公司的哪一个型号,不同型号的51芯片内部资源是不同的。
此时选择SST公司的SST89E554RC。
另外,可以选择Project下拉菜单中的“SelectDeviceforTarget‘Target1’”命令来弹出图2-1-3所示的对话框。
图2-1-3器件选择对话框
(4)到此建立好一个空白工程,现在需要人工为工程添加程序文件,如果还没有程序文件则必须建立它。
选择工具栏的File选项,在弹出的下拉菜单中选择New目录,如图2-1-4所示,或点击。
此时会在文件窗口出现如图2-1-5所示的新文件窗口Text1,若多次执行New命令,则会出现Text2、Text3等多个新文件窗口。
图2-1-4新建源文件下拉菜单图2-1-5源程序编辑窗口
(5)输入程序,完毕后点击“保存”命令保存源程序,如图2-1-6所示,将Text1保存成Asm1.asm。
KeilC51支持汇编和C语言,μVision2会根据文件后缀判断文件的类型,进行自动处理,因此保存时需要输入文件名及扩展名.ASM或.C。
保存后,文件中字体的颜色会发生一定变化,关键字会变为蓝色。
图2-1-6源文件保存对话框
(6)程序文件建立后,并没有与Asm1.Uv2工程建立任何关系。
此时,需要将Asm1.asm源程序添加到Asm1.Uv2工程中,构成一个完整的工程项目。
在ProjectWindow窗口内,选中SourceGroup1点击鼠标右键,会弹出如图2-1-7所示的快捷菜单,选择AddFilestoGroup‘SourceGroup1’命令,此时弹出如图2-1-8所示的添加源程序文件对话框,选择文件Asm1.asm,点击Add命令按钮即可将源程序文件添加到工程中。
图2-1-7添加源程序文件快捷菜单
图2-1-8添加源程序文件对话框
2.编译、链接程序文件
(1)设置编译、链接环境,点击命令,会出现如图2-1-9所示的调试环境设置窗口,在这里可以设置目标系统的时钟。
单击Output标签,在打开的选项卡中选中CreateHexFile选项,在编译时系统将自动生成目标代码*.Hex。
点击Debug标签会出现如图2-1-10所示的调试模式选择窗口。
从图2-1-10可以看出,μVision2有两种调试模式:
UseSimulator(软件仿真)和Use(硬件仿真)。
这里选择硬件仿真,点击Settings可以设置串口。
图2-1-9KeilC51调试环境设置窗口
图2-1-10调试设置窗口
(2)点击
或
命令编译、链接程序,此时会在OutputWindow信息输出窗口输出相关信息,如图2-1-11所示。
图2-1-11编译、链接输出窗口
3.调试仿真程序
(1)打开系统板的电源,给系统复位后点击
调试命令(注:
每次进入调试状态前确保系统复位正常),将程序下载到单片机的FLASH中,此时出现如图2-1-12所示调试界面。
图2-1-12调试界面
命令,可以打开存储器观察窗口,在存储器观察窗口的‘Address:
’栏中输入D:
30H(或0x30)则显示片内RAM30H后的内容,如图2-1-12所示。
如果输入‘C:
’表示显示代码存储器的内容,‘I:
’表示显示内部间接寻址RAM的内容,‘X:
’表示显示外部数据存储器中的内容。
(3)将光标移到SJMP$语句行,点击命令,在此行设置断点。
(4)接下来点击
命令,运行实验程序,当程序遇到断点后,程序停止运行,观察存储器中的内容,如图2-1-13所示,验证程序功能。
(5)如图2-1-12所示,在命令行中输入‘ECHARD:
30H=11H,22H,33H,44H,55H’后回车,便可以改变存储器中多个单元的内容,如图2-1-14所示。
图2-1-13运行程序后存储器窗口图2-1-14修改存储器内容
(6)修改存储器的内容的方法还有一个,就是在要修改的单元上点击鼠标右键,弹出快捷菜单,如图2-1-15所示,选择‘ModifyMemoryatD:
0x35’命令来修改0x35单元的内容,这样每次只能修改一个单元的内容。
图2-1-15存储器修改单元
(7)点击
命令,可以复位CPU,重新调试运行程序,点击
命令,单步跟踪程序。
(8)实验结束,按系统的复位按键可以复位系统,点击
命令,退出调试。
在此以Asm1.Uv2工程为例简要介绍了KeilC51的使用,KeilC51功能强大,关于KeilC51的使用需要通过日后的使用慢慢掌握。
随机光盘中提供了SoftICE_Tutorial.exe文件,该文件以动画的形式展示了基于SST公司的SoftICE在KeilC51环境下的调试过程。
2.2查表程序设计实验
2.2.1实验目的
学习查表程序的设计方法,熟悉51的指令系统。
2.2.2实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统、或“TD-PIT++教学实验系统+TD-51系统平台”、或“TD-PITE教学实验系统+TD-51系统平台”
2.2.3实验内容
1.通过查表的方法将16进制数转换为ASCII码;
2.通过查表的方法实现y=x2,其中x为0~9的十进制数,以BCD码表示,结果仍以BCD码形式输出。
2.2.4实验步骤
1.采用查表的方法将16进制数转换为ASCII码根据ASCII码表可知,0~9的ASCII码为30H~39H,A~F的ASCII码为41H~46H,算法为(假定待转换的数存放在R7中):
当R7≤9时,相应的ASCII码为:
R7+30H;
当R7>9时,相应的ASCII码为:
R7+30H+07H。
实验步骤:
(1)编写实验程序,编译、链接无误后联机调试;
(2)将待转换的数存放在R7中,如令R7中的值为0x86;
(3)在语句行设置断点,运行程序;
(4)程序停止后查看寄存器R6、R5中的值,R6中为高4位转换结果0x38,R5中为低4位转换结果0x36;
(5)反复修改R7的值,运行程序,验证程序功能。
2.通过查表实现y=x2,x为0~9的十进制数,存放与R7中,以BCD码的形式保存,结果y以BCD码的形式存放于寄存器R6中。
(1)编写实验程序,经编译、链接无误后,进入调试状态;
(2)改变R7的值,如0x07;
(3)在语句行处设置断点,运行程序;
(4)程序停止后,查看寄存器R6中的值,应为0x49;
(5)反复修改R7中的值,运行程序,验证程序功能。
2.3数据排序实验
2.3.1实验目的
熟悉51的指令系统,掌握数据排序程序的设计方法。
2.3.2实验设备
2.3.3实验内容
在单片机片内RAM的30H~39H写入10个数,编写实验程序,将这10个数按照由小到大的顺序排列,仍写入RAM的30H~39H单元中。
2.3.4实验步骤
根据实验内容要求,画出程序流程图,可参考图2-5-1,编写实验程序。
2.3.4实验步骤
(1)编写实验程序,编译、链接无误后联机调试;
(2)为30H~39H赋初值,如:
在命令行中键入ECHARD:
30H=9,11H,5,31H,20H,16H,1,1AH,3FH,8后回车,可将这10个数写入30H~39H中;
(3)将光标移到语句行SJMP$处,点击命令,将程序运行到该行;
(4)查看存储器窗口中30H~39H中的内容,验证程序功能;
(5)重新为30H~39H单元赋值,反复运行实验程序,验证程序的正确
2.4位操作实验
2.4.1实验目的
掌握位指令的使用,学习位程序的设计方法。
2.4.2实验设备
2.4.3实验内容
编写实验程序,计算Y=AB。
MCS-51单片机内部有一个一位微处理器,借用进位标志Cy作为位累加器。
位操作指令的操作对象是内部RAM的位寻址区,即字节地址为20H~2FH单元中连续的128位(位地址为00H~7FH),以及特殊功能寄存器中的可位寻址的位。
程序需要实现A与B的异或运算,将A、B分别存放在位地址00H、01H中,结果Y存放在位地址04H中。
2.4.4实验步骤:
(1)编写实验程序,经编译、链接无误后,联机调试;
(2)修改20H单元的值,例如01H;
(3)在语句行设置断点,运行实验程序;
(4)程序停止运行后查看20H中的值,应为11H;
(5)修改20H中的值,重新运行程序,验证程序的正确性。
第3章单片机集成功能模块实验
SST89E554RC集成有例如中断、定时/计数器、看门狗、PCA、串口和SPI等功能模块,通过本章的实验,学习、了解这些功能模块的使用及其程序设计方法。
3.1数字量输入输出实验
3.1.1实验目的
了解P1口作为输入输出方式使用时,CPU对P1口的操作方式。
3.1.2实验设备
3.1.3实验内容
P1口是8位准双向口,每一位均可独立定义为输入输出。
编写实验程序,将P1口的低4位定义为输出,高4位定义为输入,数字量从P1口的高4位输入,从P1口的低4位输出控制发光二极管的亮灭。
3.1.4实验步骤
1.按图3-1-1所示,连接实验电路图,图中“圆圈”表示需要通过排线连接;
2.编写实验程序,编译链接无误后进入调试状态;
3.运行实验程序,观察实验现象,验证程序正确性;
4.按复位按键,结束程序运行,退出调试状态;
5.自行设计实验,验证单片机其它IO口的使用。
3.2中断系统实验
3.2.1实验目的
了解MCS-51单片机的中断原理,掌握中断程序的设计方法。
3.2.2实验设备
PC机一台,TD-NMC+教学实验系统、或“TD-PIT++教学实验系统+TD-51系统平台”、或“TD-PITE教学实验系统+TD-51系统平台”,示波器一台。
3.2.3实验内容
1.单片机集成的定时器可以产生定时中断,利用定时器0和定时器1,编写实验程序在P1.0及P1.1引脚上输出方波信号,通过示波器观察实验现象并测量波形周期。
2.手动扩展外部中断INT0、INT1,当INT0产生中断时,使LED8亮8灭闪烁4次;
当INT1产生中断时,使LED由右向左流水显示,一次亮两个,循环4次。
因为51单片机加入了中断系统,从而提高了CPU对外部事件的处理能力和响应速度。
增强型单片机SST89E554RC共有8个中断源,即外部中断0(INT0)、定时器0(T0)、外部中断1(INT1)、定时器1(T1)、串行中断(TI
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