《单片机应用技术》实验指导书.docx

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《单片机应用技术》实验指导书

《单片微机原理》

实验指导书

华北电力大学科技学院机械工程系

机械教研室

2011年5月

实验说明

单片机实验要求学生熟练掌握51单片机的指令系统，掌握汇编语言的编程方法。

在熟悉MCS-51单片机硬件结构的同时，能掌握单片机的基本输入输出口、定时器/计数器和外部中断技术的使用及编程方法。

其实验内容和学时分配安排如下：

实验一单片机基本操作实验（2学时）：

要求学生熟悉51单片机的指令和熟悉实验系统。

实验二单片机程序设计实验（2学时）：

进一步熟悉单片机的指令系统；掌握程序设计的方法。

实验三P1口输入输出实验（2学时）：

熟悉P1口输入输出的原理和使用；掌握P1口输入输出的编程方法；掌握软件延时子程序的的编程方法。

实验四信号灯中断定时控制实验（综合性实验2学时）：

掌握中断的基本使用方法及中断处理程序的编程技巧；掌握定时器的使用方法；结合信号灯用定时器和中断的方法实现循环点亮控制。

实验一单片机基本操作实验学时：

2

一、实验设备

1.D70和D70-1单片机技术实验挂箱各一台

2.PC机一台

3.THKL-C51仿真器一套

注：

其它实验与此相同，此项以后不再重述。

二、实验目的

掌握汇编语言设计和实验步骤，熟悉在KEIL环境下观察内部RAM的方法。

三、实验内容

单片机中的数值有各种表达方式，这是单片机的基础。

掌握各种数制之间的转换是一种基本功。

本实验内容是将一个给定的一字节二进制数，通过编程将其转换成十进制码。

四、实验步骤

1.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，然后将仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：

缺口朝上。

2.打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加源程序，进行编译，直到编译无误。

3.进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率为38400。

4.打开RAM观察窗口，根据示例程序注释设置断点，运行程序。

程序具体功能是将累加器A的值拆为三个BCD码，并存入RESULT开始的三个单元，例程A赋值#0ffh。

打开MEMORYWINDOW数据窗口，（在MEMORY#1中输入D:

30H）观察RAM地址30H、31H、32H的数据变化，30H更新为02，31H更新为05，32H更新为05。

5.修改源程序中给累加器A的赋值，重复实验，观察实验效果。

6.打开CPU寄存器窗口，选择单步或跟踪执行方式运行程序，观察各寄存器的变化，可以看到程序执行的过程，加深对实验的了解。

五、实验程序及框图

实验二单片机程序设计实验学时：

2

一、实验目的

掌握无符号数、十进制加法,熟悉在KEIL环境下观察内部RAM的方法。

二、实验内容

编写并调试一个双字节无符号十进制数加法程序，其功能为将被加数写入40H、41H单元，运行程序结果写入50H、51H，进位在52H单元中。

三、实验步骤

1.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，然后将仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：

缺口朝上。

2.打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加源程序，进行编译，直到编译无误。

3.进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率为38400。

4.打开RAM观察窗口，根据示例程序注释设置断点，运行程序，打开MEMORYWINDOW数据窗口，分别观察40H（在MEMORY#1中输入D:

40H）和50H，观察RAM地址40H、41H、50H、51H、52H的数据变化。

四、实验框图和程序

实验三P1口输入输出实验学时：

2

一、实验设备

1.D70和D70-1单片机技术实验挂箱或伟福Lab2000P单片机仿真实验系统

2.PC机一台

二、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

三、实验说明

P1口是准双向口,它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。

由准双向口结构可知当P1口用作输入口时，必须先对口的锁存器写“1”，若不先对它写“1”，读入的数据是不正确的。

四、实验内容及步骤

实验

（一）：

用P1口做输出口，接八位逻辑电平显示，程序功能使发光二极管从右到左轮流循环点亮。

1．连接单片机P1口与显示模块。

2．用串行数据通信线连接计算机与仿真器。

3．打开仿真软件，建立本实验的源程序，进行编译，直到编译无误。

4．进行软件设置，选择硬件仿真。

5．运行程序，观察发光二极管显示情况，发光二极管单只从右到左轮流循环点亮。

实验

（二）：

用P2口作输入接查询式键盘的接口开关，P1口作输出接八位逻辑电平显示的发光二极管。

程序读取开关状态，并在发光二极管上显示出来。

1.连接单片机的P2口到查询式键盘或开关，P1口到发光二极管。

2.编写程序，编译无误后，全速运行程序，按下键盘，相对应的发光二极管点亮。

3.对D70和D70-1单片机技术实验挂箱也可以把源程序编译成可执行文件，用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中。

说明：

对伟福Lab2000P单片机仿真实验系统，P2口不能外接开关，用P1口的四个引脚接开关，四个引脚接发光二极管。

七、思考题

1．对于本实验延时子程序

Delay：

MOVR6，0

MOVR7,0

DelayLoop：

DJNZR6，DelayLoop

DJNZR7，DelayLoop

RET

本模块使用12MHz晶振，粗略计算此程序的执行时间为多少？

2．P1口用作输入口时，为什么必须先对口的锁存器写“1”？

八、填写实验报告书

要求：

1.画出实验框图。

2．编写程序。

3．画出接线图。

3．回答思考题。

实验四信号灯中断定时控制实验学时：

2

一、实验设备

1.D70和D70-1单片机技术实验挂箱或伟福Lab2000P单片机仿真实验系统

2.PC机一台

二、实验目的

1.学习89C51内部计数器的使用和编程方法

2.掌握中断处理程序的编写方法

三、实验说明

关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。

内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能。

本实验使用的是定时器，定时为一秒钟。

CPU运用定时中断方式，实现每一秒钟输出状态发生一次反转，即发光管每隔一秒钟亮一次。

定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。

TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。

TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

内部计数器用作定时器时，是对机器周期计数。

每个机器周期的长度是12个振荡器周期。

因为实验系统的晶振是12MHZ，本程序工作于方式2,即8位自动重装方式定时器,定时器100uS中断一次,所以定时常数的设置可按以下方法计算：

机器周期=12÷6MHz=1us（256-定时常数）×1uS=100uS

定时常数=156。

然后对100uS中断次数计数10000次,就是1秒钟。

在本实验的中断处理程序中，中断定时常数的设置对中断程序的运行起到关键作用，所以在置数前要先关对应的中断，置数完之后再打开相应的中断。

四、实验内容及步骤

1．连接单片机最小应用系统的P1口到发光二极管。

2．用串行数据通信线连接计算机与仿真器。

3．打开仿真软件，建立源程序，进行编译，直到编译无误。

4．进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率为38400。

5．打开模块电源和总电源，点击开始调试按钮，点击RUN按钮运行程序。

发光二极管L0隔一秒点亮一次，点亮时间为一秒。

6．对D70和D70-1单片机技术实验挂箱源程序可编译成可执行文件，用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中。

七、思考题

1、如何将LED的状态间隔改为2秒，程序如何改写？

2、如果更换不同频率的晶振，会出现什么现象？

如何调整程序？

八、填写实验报告书

要求：

1.画出实验框图。

2．编写程序。

3．画出实验接线图。

4．回答思考题。

附录：

KeiluVision2仿真软件的使用步骤

下面将逐步地描述创建一个简单的μVision2项目步骤。

1）选择【Project】/【NewProject】选项，如图1-1所示。

图1-1Project菜单

2）在弹出的“CreateNewProject”对话框中选择要保存项目文件的路径，比如保存到Exercise目录里，在“文件名”文本框中输入项目名为example，如图1-2所示，然后单击“保存”按钮。

图1-2CreateNewProject对话框

3）时会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号。

读者可以根据使用的单片机型号来选择，KeilC51几乎支持所有的51核的单片机，这里只是以常用的AT89C51为例来说明，如图1-3所示。

选择89C51之后，右边Description栏中即显示单片机的基本说明，然后单击“确定”按钮。

图1－3选择单片机的型号对话框

4）这时需要新建一个源程序文件。

建立一个汇编或C文件，如果已经有源程序文件，可以忽略这一步。

选择【File】/【New】选项，如图1-5所示。

5）在弹出的程序文本框中输入一个简单的程序，如图1-6所示。

图1-5新建源程序文件对话框图图1-6程序文本框

6）选择【File】/【Save】选项，或者单击工具栏

按钮，保存文件。

在弹出的如图1-7所示的对话框中选择要保存的路径，在“文件名”文本框中输入文件名。

注意一定要输入扩展名，如果是C程序文件，扩展名为.c；如果是汇编文件，扩展名为.asm；如果ini文件，扩展名为.ini。

这里需要存储ASM源程序文件，所以输入.asm扩展名（也可以保存为其他名字，比如new.asm等），单击“保存”按钮。

图1-7“SaveAs”对话框图

7）单击Target1前面的+号，展开里面的内容SourceGroup1，如图1-8所示。

图1-8Target展开图

8）用右键单击SourceGroup1，在弹出的快捷菜单中选择AddFiletoGroup`SourceGroup1`选项，如图1-9所示。

图1－9AddFilestoGroup‘SourceGroup1’菜单

9）选择刚才的文件example.asm，文件类型选择AsmSourcefile（*.a*）。

如果是C文件，则选择CSourcefile；如果是目标文件，则选择Objectfile；如果是库文件，则选择Libraryfile。

最后单击“Add”按钮，如果要添加多个文件，可以不断添加。

添加完毕后单击“Close”按钮，关闭该窗口，如图1-10所示

图1-10AddFilestoGroup‘SourceGroup1’对话框

10）这时在SourceGroup1目录里就有example.asm文件，如图1-11所示。

图1-11example.asm文件

11）接下来要对目标进行一些设置。

用鼠标右键（注意用右键）单击Target1，在弹出的会计菜单中选择OptionsforTarget“Target1”选项，如图1-12所示。

图1-12ptionsforTarget“Target1”选项

12）、弹出OptionsforTarget“Target1”对话框，其中有8个选项卡。

1默认为Target选项卡（如图1-13所示）

1-13Target选项卡

④设置Debug选项卡（如图1-19所示）

这里有两类仿真形式可选：

UseSimulator和Use：

KeilMonitor-51Driver，前一种是纯软件仿真，后一种是带有Monitor-51目标仿真器的仿真。

●LoadApplicationatStart：

选择这项之后，Keil才会自动装载程序代码。

1-19设置Debug选项卡

●Gotillmain：

调试C语言程序时可以选择这一项，PC会自动运行到main程序处。

这里选择UseSimulator。

如果选择Use：

KeilMonitor-51Driver，还可以单击图1-19中的Settings按钮，打开新的窗口如图1-20，其中的设置如下。

●Port：

设置串口号，为仿真机的串口连接线COM_A所连接的串口。

●Baudrate：

设置为9600，仿真机固定使用9600bit/s跟Keil通信。

●SerialInerrupt：

允许串行中断，选中它。

●CacheOptions：

可以选也可以不选，推荐选它，这样仿真机会运行得快一点。

最后单击OK按钮关闭窗口。

图1-20Target设置

13）编译程序，选择【Project】/【Rebuildalltargetfiles】选项，如图1-21所示。

图1-21Rebuildalltargetfiles

或者单击工具栏中的

按钮，如图1-22所示，开始编译程序。

图1-22工具栏中的按钮

如果编译成功，开发环境下面会显示编译成功的信息，如图1-23所示。

图1-23编译成功信息

14）编译完毕之后，选择【Debug】/【Start/StopDebugSession】选项，即就进入仿真环境，如图1-24所示。

图1-24仿真

或者单击工具栏中的

铵钮，如图1-25所示。

图1-25工具栏仿真按钮

15）装载代码之后，开发环境下面显示如图1-26所示的信息。

图1-26装载代码

16）运用调试菜单Debug和调试命令（如表1-3所示）运行程序

表1-3调试菜单和调试命令Debug

菜单

工具栏

快捷键

描述

Start/StopDebugging

Ctrl+F5

开始/停止调试模式

Go

F5

运行程序，直到遇到一个中断

Step

F11

单步执行程序，遇到子程序则进入

Stepover

F10

单步执行程序，跳过子程序

Stepoutof

Ctrl+F11

执行到当前函数的结束

CurrentfunctionstopRuning

Esc

停止程序运行