微机单片机原理实验指导书.docx
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微机单片机原理实验指导书
微机原理与接口技术
单片机原理及应用
实验指导书
信息工程学院实验中心
二○○七年九月编制
目录
学生实验室规则2
仿真系统使用指南3
微机原理与接口技术实验部分8
实验一8255并口应用实验——A.B.C口输出方波8
实验二 8255并行口应用实验——PB口控制PC口10
实验三 8255并行口应用实验——交通灯与霓虹灯控制11
实验四 LED显示控制实验12
实验五 8251串行通信——自发自收实验14
实验六8259中断控制器实验17
实验七 定时/计数器应用——8253输出方波19
*实验八 D/A转换实验——输出锯齿波、三角波21
*实验九 A/D转换实验23
*实验十 8155并行扩展3×3键盘、4位LED显示25
*实验十一 步进电机控制26
*实验十二小直流电机调速实验27
*实验十三 2×16LCD液晶显示接口实验28
*实验十四16×16点阵显示实验29
单片机原理及应用实验部分32
实验一基本I/O接口实验32
实验二中断应用实验——工业顺序控制33
实验三LED显示实验37
实验四 定时器/计数器应用实验—秒表39
*实验五串行口通信实验41
*实验六A/D转换实验42
*实验七D/A输出方波实验43
*实验八步进电机控制实验45
*实验九电子音响47
*实验十 外部存储器扩展实验48
*实验十一 8155并行扩展3×3键盘、4位LED显示50
附录字形/字位表52
注:
加(*)号为选做实验
学生实验室规则
1、学生应在实验课前做好实验的预习工作,并写好预习报告交老师检查。
无预习报告不准参加实验。
2、学生应按时上实验课,按照老师要求对号入座,进入实验室后不得大声喧哗与打闹,保持肃静的实验环境。
3、在实验室内不准吃东西、喝饮料、不准吸烟、不准穿背心、拖鞋,注意着装礼貌。
4、学生要按技术规程操作仪器设备,不懂要求与技术操作者应虚心请教老师。
对于与实验无关的仪器,不要揎自使用,不能揎自交换仪器以及把公物拿出实验室。
5、学生做实验应严肃认真、耐心细致,听从老师指导,正确操作。
严防触电、损坏仪器或其它事故发生。
6、实验完毕,应把实验数据记录或结果交指导老师审阅。
7、学生离开实验室前,要将所用仪器设备放置原处,关好仪器开关,并保持室内及实验台的整洁。
8、学生损坏仪器要及时报告老师,并按规定进行经济赔偿。
9、学生应按时交实验报告。
仿真系统使用指南
一、Dais仿真实验系统简介
本实验室应用Dais—958H+型仿真实验系统,它是及微机原理8086/8088、单片机MCS-51、MCS-96为一体的三合一仿真系统,把不同类型CPU的三总线(八位数据线、十六位地址总线、CPU控制总线)浓缩与合成,形成混为一体的通用型微机仿真实验系统。
系统提供丰富的软硬件资源,实验项目完整丰富,与课程教学紧密结合,能完成《微型计算机原理与接口技术》、《单片机原理及应用》课程的实验内容。
系统中的实验部件均为模块化设计电路,各模块之间相互独立,学生根据设计要求进行硬件电路设计连线及软件编程。
本实验系统同时配有直流电机、步进电机、音响等实验被控对象,可支持控制应用等综合性实验。
师生可根据实际需要选择,修改或新开实验项目。
系统硬件主要内容如下:
CPU
管理CPU:
89C52、目标CPU:
准16位微处理器8088、8032/78E438系列单片机、196KB/KC单片机
系统存储器
监控管理程序在管理CPU的FLASH中、由RAM器件61256二片构成最小系统(寻址范围64K)、BPRAM61256(32K)。
接口芯片
及单元实验
8251、8253、8255、8259、8237、ADC0809、DAC0832、164、273、244、393分频、电子发声单元,电机控制单元,开关及发光二极管、单脉冲触发器、继电器控制、16×16点阵、2×16LCD等。
外设接口
打印接口,RS232C串口、D/A驱动接口、步进电机驱动接口、音频驱动接口、PC总线接口。
显示器
6位LED、二路双踪示波器
键盘
32键自定义键盘
EPROM编程器
对EPROM2764/27128快速读出
系统电源
+5V/2A,±12V/0.5A
1.系统组成
Dais—958H+型仿真实验系统的8088/8086微机接口实验由管理CPU、目标CPU8088/8032单元和通用电路、接口实验电路及稳压电源组成,并配有CPU选择开关、串行口通信波特率选择开关。
系统既能独立运行(脱机方式),也可以PC微机为操作平台。
系统接口实验电路为单元电路方式,通过RS232串行接口与PC微机相连,在Windows集成软件的支持下,利用上位机丰富的软硬件资源,实现用户程序的编辑、编译、调试运行。
目标CPU8088采用主频为14.3818MHz晶振,51系列单片机晶振频率6MHz。
2.系统资源分配
实验系统寻址范围定义如下:
系统数据区
F000:
0000~00FFH
系统堆栈区
F000:
0100~01FFH
系统程序区
F000:
0200~07FFH
用户程序区
用户数据区
0000:
1000~07FFFH
用户堆栈区
0000:
0400~0600H
中断向量区
0000:
0000~03FFH
系统已定义的I/O地址如下:
接口芯片
口地址
用途
74LS273
FFDDH
字位口
74LS273
FFDCH
字形口
74LS245
FFDEH
键入口
8255A口
FFD8H
EP总线
8255B口
FFD9H
EP地址
8255C口
FFDAH
EP控制
8255控制口
FFDBH
控制字
3.常用控制电路
1.串行口通信波特率选择开关(位于实验箱右上角的船形开关)
2.CPU选择开关(位于实验箱右侧,串行口通信波特率选择开关下方的船形开关)
二、Dais仿真实验系统安装使用(本方法同样适用于单片机实验)
1.硬件安装
⑴电源连接:
通过随机所配的三芯电源线接入AC220V电网。
⑵打开电源开关系统应显示闪动的“P.”,若否应按下复位(RESET)键,如仍不显示闪动的“P.”,应立即切断电源,检查后重新进行或向指导教师报告。
⑶系统功能自检
在闪动的“P.”状态下,在仿真器(实验箱)小键盘按键:
[MOVE]→1000→[STEP]→[EXEC],系统以连续方式运行“8”字循环右移程序,若6位LED出现跑“8”右移显示,说明系统已进入正常工作状态,可按复位键返回“P.”闪烁状态待令。
单片机实验中,自检命令为:
[MOVE]→0000→[STEP]→[EXEC],现象为“8”字循环左移。
2.Windows环境快捷使用
⑴在桌面上双击图标
,弹出下图所示“选择通讯端口”对话框,然后选择PC机与实验系统所插串口一致的串口选项(串口1或2),与仿真器串行口通信波特率选择开关所对应位置一致的选项,(右侧是57600、中间是9600),软硬件设置、串口接线正确,且仿
真器电源打开,点击“确定”,上位机与仿真器连接,便进入Dais集成调试环境(IDE),如下图所示。
IDE是IntergratedDevelopmentEnvironment(集成开发环境)的缩写。
使用IDE可以轻松地创建文件,并可通过其良好的界面来编译或编辑文件,以生成下载至Dais仿真器中的调试程序文件。
若有错误,系统弹出下列提示框,选择“Yes”连接仿真器进入Dais集成调试环境。
选择“No”与选择“选择通讯端口”对话框“取消”一样,不连仿真器进入Dais集成调试环境。
⑵点击工具条中“
”图标,在打开对话框中(Dais文件夹)双击LED8088.asm文件,进入实验源程序的编辑窗口。
⑶工具条中点击“
”图标,进行源文件的编译、装载,在出现编译成功的对话框后点击“OK”框自动进入源文件调试状态。
点击“
”运行,执行系统自检程序,以连续方式运行“8”字循环右移程序,若6位LED出现跑“8”显示,说明系统已进入正常工作状态,点击“
”停止。
⑷调试程序时,可在在工具条中点击所需的运行方式:
“
”单步、“
”宏单步、“
”运行。
⑸若需要以断点方式运行,可直接点击源语句行前的“
”图标来完成所需断点的设置与清除,然后再点击“
”图标进入断点运行状态。
⑹系统一旦进入运行状态后若需终止该程序的运行请点击图标“
”退出当前操作返回待令状态。
(7)步骤
(2)~(4)可在IDE集成开发环境主界面菜单栏中的对应功能菜单项实现
注意:
(1)当已经建立或打开了的一个源程序文件,可以使用菜单编译项中的“文件编译、连接、装载”命令或单击工具栏“
”按钮即可对当前源文件进行编译、连接,如果源文件存在错误,即弹出下列“编译连接产生错误”对话框,单击“OK”,编译错误信息便出现在“编译连接信息”窗口,双击错误信息行,光标便自动跳转到源文件编辑窗口的出错行,以便进行修改。
如果源程序文件没有错误,即弹出“编译、连接成功”对话框。
(2)当启动调试软件或在使用软件过程中出现通讯错误提示框“Information”,如下图所示。
主要有以下几个原因:
⑴仿真器与计算机没有连接;
⑵仿真器的电源没有打开;
⑶仿真器连接的实际串行口波特率选择开关位置与软件设置不一致,;
⑷软件已被病毒感染。
对于⑴⑵⑷的错误,只要在硬件上检查一下,或用杀毒软件清除病毒即可。
对于第⑶种错误,请单击“No”进入主界面,再打开“设置/通讯端口选择”菜单,选择与硬件实际连接的端口及波特率与仿真器一致,单击“确定”按钮即可。
IDE集成开发环境系统使用详见IDE主界面菜单中的“帮助”项。
3.初始化状态
8088十六位微机实验系统上电(或按复位键)以后,显示器上显示监控提示符“P.”闪烁,各寄存器的初始化值如下:
SP=0600H,CS=0000H,DS=0000H,SS=0000H,ES=0000H,IP=1000H,FL=0000H
4.实验注意事项:
1)所有命令均在提示符“P.”闪烁状态输入。
在键盘监控状态,用户段地址为0000H。
2)实验接线图上的粗实线表示学生在实验时要用导线连接起来。
3)文件名:
所编辑的文件起名不得超过8个字符,不可以使用汉字以及“-、?
、*、/”等DOS文件名所不可使用的字符,也不可输入盘符和路径!
否则,当你点击“
”图标—编译、连接、装载程序时,系统提示错误,出现如下错误信息提示对话框。
说明所编辑文件名起名错误,按要求重新起名。
微机原理与接口技术实验部分
实验一8255并口应用实验——A.B.C口输出方波
一、实验目的
1、熟悉IDE集成开发环境的使用方法。
2、掌握可编程I/O接口芯片8255的接口原理,熟悉对8255初始化和输入、输出设置的编程方法。
二、实验内容
1、8255A.B.C口工作在方式0,编程实现在8255A.B.C口各位输出方波(占空比50%),并用示波器观测输出波形。
2、在上述输出方波频率不变的情况下,改变方波的占空比,观测波形。
三、程序参考流程
四、编程提示
可编程并行通信接口8255A有3个8位数据端口,即端口A、端口B、端口C、通过软件在控制端口中设置控制字来决定它的工作方式。
为了适应多种数据传送方式的要求,8255A有3种基本工作方式。
方式0:
为基本输入输出方式;方式1:
为选通输入输出方式;方式2:
为双向传输方式
方式选择控制字的格式如下:
本实验用方式0,是一种基本的输入/输出方式。
它是把PA0-PA7、PB0-PB7、PC0-PC7、全部输入/输出线都用作传送数据。
设置方式选择控制字使各端口工作在输出方式。
A组方式选择控制端口A和端口C的高四位PC4-PC7的工作方式,B组方式选择控制端口B和端口C的低四位PC0-PC3的工作方式。
8255端口地址如下:
8255A口地址FFD8H8255B口地址FFD9H
8255C口地址FFDAH8255控制口地址FFDBH
五、实验步骤
1、在与PC联机状态下,在集成调试环境主界面点击菜单栏中的实验指导\硬件实验\选择对应实验项目,打开源程序编译、连接、下载运行,观察实验结果。
然后在源程序上修改或新建文件,按照程序流程图编辑程序、编译、连接、下载,选择某种运行方式调试程序。
2、观察运行结果
点击工具栏“
”按钮,在连续运行方式下,用双踪示波器或集成开发环境中的双踪虚拟示波器观测波形。
用双踪示波器观测波形方法略。
双踪虚拟示波器使用方法如下:
用两根双头测试棒将仿真器上虚拟示波器输入端CH0、CH1分别与8255A.B.C口某两位输出插孔连接,然后点击主界面“
”按钮,系统进入PC示波器操作环境,如下图所示:
合理设置菜单中各项功能,点击“开始”按钮,便出现所测波形。
注:
(1)无波形,主要原因是X与Y轴幅度过大,可用缩小其幅度来解决,或所编程序有误。
(2)屏幕抖动主要原因是频率设置过高引起的,应选择低一点的频率。
(3)在检测频率较高的使用场合,不宜使用两个通道同时工作,因为两个通道的传输速率仅有一个通道的二分之一。
完成测试后,点击“暂停”按钮停止PC示波器工作,然后再点击“返回”按钮返回主界面。
3、修改程序,在上述输出方波频率不变的情况下,改变方波的占空比,然后编译、连接、下载调试运行程序,观察运行结果。
4、终止运行
点击工具栏“
”图标或实验箱上的“暂停按钮”,使系统无条件退出该程序的运行,返回监控状态。
六、实验报告要求(在预习报告的基础上完善实验报告)
1、附程序清单(方波占空比改变后程序)。
2、绘制输出波形。
实验二 8255并行口应用实验——PB口控制PC口
一、实验目的
⑴掌握8255和微机接口方法。
⑵掌握8255的工作方式和编程原理。
二、实验内容
用8255PX作开关量输入口,PY作输出口(其中X≠Y,PX、PY口指的是8255A、B、C口)。
编写程序,实现拨动开关实时控制发光二极管的亮灭。
三、程序参考流程
四、实验电路(PB口输入,PC口输出,或可自行设计)
五、编程提示
使8255端口B工作在方式0并作为输入口,读取K1~K8八个开关量,送C口显示。
C口工作在方式0,作为输出口。
六、实验步骤
1、实验连线:
按实验电路图连接线路(注意:
粗实线要用导线连接,连接导线时将接口箱的电源断开)
(1)8255A芯片B口的PB0~PB7依次和开关量输入插孔K1~K8相连。
(2)8255A芯片C口的PC0~PC7依次接L1~L8。
2、PC联机状态下,在集成调试环境主界面上,打开或新建文件,按照程序流程图编辑程序、然后编译、连接、下载,选择某种运行方式调试程序。
3、连续运行程序,拨动K1~K8,观察L1~L8发光二极管是否对应点亮。
七、实验报告要求
1、附程序清单。
2、写出实际运行结果。
实验三 8255并行口应用实验——交通灯与霓虹灯控制
一、实验目的
掌握通过8255并行口传输数据的方法,以控制发光二极管的亮与灭。
二、实验内容
1、用8255作输出口,控制12个发光二极管依次点亮,模拟街头霓虹灯管理。
2、(选做)用8255作输出口,控制12个发光二极管亮灭,模拟交通灯管理。
三、程序流程
(自行设计)
四、实验电路
自己设计,用A、B、C口某12位依次连接LED灯L1~L12,如A口8位、C口高4位。
五、编程提示
1、模拟街头霓虹灯控制,要求某一时刻只有一盏灯点亮,延时后下一盏亮,循环控制实现流动的效果。
2、系统使用的发光二极管为共阴极,逻辑0点亮、逻辑1熄灭。
3、(选做)模拟交通灯管理。
要完成本实验,必须先了解交通路灯的亮灭规律:
东西路口的绿灯亮,同时南北路口的红灯亮,东西路口方向通车。
延时等待后,东西路口的绿灯熄灭,黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后,东西路口红灯亮,同时南北路口的绿灯亮,南北路口方向开始通车,延时等待后,南北路口的绿灯熄灭,黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复以上过程。
六、实验步骤
1、实验连线,按自己设计电路连线。
2、在与PC联机状态下,编辑程序,编译、连接、下载,用连续方式运行程序。
3、观察运行结果
七、实验报告要求
1、附程序清单。
2、写出实验运行结果。
实验四 LED显示控制实验
一、实验目的
1、熟悉LED显示器动态显示过程。
2、掌握实验箱LED显示器的控制方法。
二、实验内容
利用实验箱上的六个LED进行显示实验。
编写程序分别实现:
1、控制一位LED显示;2、控制两位LED显示;3、控制六位LED显示
三、实验箱LED显示与键盘控制电路原理图
四、编程提示
1、LED的显示代码分为字形码和字位码,即对应字形口和字位口。
2、字形端口的地址为FFDCH,字位端口的地址为FFDDH。
字形表(详见附录)
代码
C0
F9
A4
B0
99
92
82
F8
80
90
88
83
C0
A1
86
8E
字形
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
字位表
LED位置
LED6
LED5
LED4
LED3
LED2
LED1
字位值
20H
10H
08H
04H
02H
01H
3、LED显示块是电发光二极管作为显示字段组成的显示器,有共阳、共阴两种连接方式。
本实验电路用的是共阴极LED。
型号为LG505011AG,是七段附带一个小数点(dp)的共阴极显示器,内部结构及显示的字符形状如图所示。
a~dp最终分别连接数据总线D0~D7。
(实验箱为共阴极连接,在实际电路中段驱动接一240反向线驱动器,软件译码相当于共阳极接法)。
五、程序参考流程
1、控制一位LED显示:
用查表换码法将要显示字符的字形码送AL,输出到字形口。
如:
要显示6,使AL=82H。
将字符要显示的位置(字位码)送AL,输出到字位口。
如要在LED6上显示,应使AL=20H。
2、控制两位LED同时显示:
如可以先显示LED1,延时,再显示LED2,程序循环。
3、控制六位LED动态显示:
如要想使你学号的后六位同时显示出来,视觉效果相当于“静态”显示。
程序流程图如下:
六、实验步骤
观察跑“8”自检程序的实验现象,再根据程序流程图自行编写程序,编译、连接、下载、调试,用连续方式运行程序,观察运行结果。
七、实验报告要求
1、附6位显示程序清单。
2、写出实验运行结果。
实验五 8251串行通信——自发自收实验
一、实验目的
了解串行通信的实现原理,掌握8251的工作方式和编程方法。
二、实验内容
1、利用本实验系统内的8251接口芯片,采用自发自收的方法,完成数据发送和接收通信实验。
发送的数据为从某一地址单元开始的16个源RAM区单元内容(如从4000H开始的16个单元),接收到的数据放在另一地址单元开始的目标RAM单元中(如从5000H开始的16个单元)。
最后核对接收的数据是否和发送的数据一致。
2、修改源程序,实现发送的数据从5000H单元开始的16个源RAM区单元内容,将接收到的数据放在6000H地址单元开始的目标RAM单元中。
有能力的同学将目标RAM单元中的数据依次显示在LED上,核对接收的数据是否和发送的数据一致。
三、程序参考流程
四、编程提示
1、系统上配有带使能控制的三输入、八输出译码器74LS138一片。
系统实验程序中对译码器的定义是:
使能控制端G的有效寻址范围为0FFE0H~0FFFFH,译码器输入控制端A、B、C连接地址线A2、A3、A4,其译码输出端Y0~Y7的有效寻址范围分别为0FFE0H、0FFE4H、0FFE8H、0FFECH、0FFF0H、0FFF4H、0FFF8H和0FFFCH,如下图
2、数据发送与接收字节均采用查询方式;
3、8251接口芯片的端口地址:
命令状态口=FFE1h,数据口=FFE0h;
4、设置方式字:
异步方式,8个数据位,1位起始位,1个停止位,波特率因子为16。
5、TXC、RXC时钟速率一致,可选速率F:
38.4KHz、76.8KHz、153.6KHz、307.2KHz,波特率bps=TXC÷16,相应可选bps:
2400、4800、9600、19200。
五、实验电路
六、实验步骤
1、实验连线
⑴连接138译码输入端A.B.C,其中A连A2,B连A3,C连A4,138使能控制输入端G与总线单元上方的GS相连。
⑵将8251串行通信单元的T/RXC与分频单元的T6相连,CLK与分频单元的T0相连,8251CS与译码单元的Y0相连,将8251串行通信单元RXD与TXD相连。
⑶用8芯扁平电缆将8251串行通信单元的数据总线插座与数据总线单元任一插座相连。
2、打开源程序,编译、连接、下载,设置源内存单元的16个数据,用连续方式运行,最左边LED显示“P.”后,用复位命令结束运行,即可检查源RAM与目标RAM中的内容是否一致。
3、修改源程序,8251开始将源内存单元的数据发送串行口,再从串行口接收数据存到目标内存单元。
用复位命令结束程序,检查5000~500Fh内存单元的数据,应与6000~600Fh一致。
检查方法:
方法1:
用IDE集成开发环境检查。
用复位命令结束程序,打开主界面菜单栏中的“视图”,选择“内存空间”项,如下图所示,选择“程序数据存储区”对话框对应地址,检查数据是否发送接收成功。
方法2:
用仿真器键盘与LED检查。
用复位命令结束程序,LED最高位显示“P.”闪烁,处于待命状态,从小键盘输入数字4000,LED左四位显示地址(4000),再按“TV/ME”键,LED右边两位显示对应地址内存单元的内容,如“01”,此内容可用键盘修改。
按“F2/NX”,显示下一单元…,按“F1/LS”键显示上一单元。
注意:
要发送的源16个内存单元内容可用程序给定,也可用IDE集成开发环境“视图”\“内存空间”\“程序数据存储区”对话框,通过上位机键盘预置对应内存地址单元内容,也可用仿真器键盘用上述方法预置,用后两种方法预置后,一定要按“复位”,然后用连续方式运行程序。
用复位命令结束运行,即可检查源RAM与目标RAM中的内容是否一致。
七、实验报告要求
1、附程序清单。
2、写出实验运行结果。
实验六 8259中断控制器实验
一、实验目的
掌握8259中断控制器的接口方法与程序设计。
二、实验内容
编制程序,利用8259芯片的IRX(如IR7)作为中断源,产生单一中断,LED显示中断发生的次数。
三、程序参考流程
四、实验电路
五、编程提示
1、8259接口芯片的端口地址:
奇地址端口=FFE1h,偶地址端口=FFE0h;
2、8259中断控制器是专为控制优先级中断设计的芯片。
它将中断源优先级排队,辩别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中。
因此无需附加任何电路,只需对8259进行编程,就可以管理8级中断,并选择优先模式和中断请求方式,即中断结构可以由用户编程来设定。
同时,在不需要增加其
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- 关 键 词:
- 微机 单片机 原理 实验 指导书