#MCS51單片機(jī)原理應(yīng)用

1、MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗指導(dǎo)書唐山學(xué)院電工電子實(shí)驗教案中心2009年 3 月前言一單片機(jī)原理實(shí)驗的任務(wù)單片機(jī)原理實(shí)驗是單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的一部分，它的任務(wù)是：通過實(shí)驗進(jìn)一步了解和掌握單片機(jī)原理的基本概念、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計及 調(diào)試方法。學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計技術(shù)。提高應(yīng)用計算機(jī)的能力及水平，提高邏輯思維及動手能力。二實(shí)驗設(shè)備單片機(jī)實(shí)驗所使用的設(shè)備由計算機(jī)、單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)見下圖 0-1），其中計算機(jī)是軟件開發(fā)平臺，主要完成程序編輯、編譯、下載程序等任務(wù)；單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)是硬 件開發(fā)平臺，是基于 51/196 單片機(jī)的擴(kuò)展實(shí)驗系統(tǒng)。計算機(jī)和單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)之間是

2、通過 RS232 串行接口進(jìn)行通信的。圖 0-1 單片機(jī)原理實(shí)驗設(shè)備單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)配有開關(guān)電源、單片機(jī)、晶振、存儲器、可編程并行接口芯片、 鍵盤顯示控制芯片、 24 鍵鍵盤、六位 LED 數(shù)碼管顯示、 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換芯片、簡單輸出 口 2 個、簡單輸入口 1 個、邏輯電平輸入開關(guān)、發(fā)光二極管顯示電路，并配有小直流電 機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器、音響等驅(qū)動電路。在計算機(jī)軟件的控制下可完成單片機(jī)基本實(shí)驗 及綜合設(shè)計性實(shí)驗項目。所有的 MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程實(shí)驗都是在這套實(shí)驗系統(tǒng)上 完成的。三對參加實(shí)驗學(xué)生的要求閱讀實(shí)驗指導(dǎo)書，復(fù)習(xí)與實(shí)驗有關(guān)的理論知識，明確實(shí)驗?zāi)康?，了解?nèi)容和方法

3、。按實(shí)驗指導(dǎo)書要求進(jìn)行接線和操作，經(jīng)檢查和指導(dǎo)老師同意后再通電。在實(shí)驗中注意觀察思考，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)和程序，并由指導(dǎo)教師復(fù)查后才能結(jié)束實(shí) 驗。實(shí)驗后應(yīng)斷電并返回 WINDOWS 下關(guān)閉計算機(jī)，整理實(shí)驗臺，恢復(fù)到實(shí)驗前的情 況。認(rèn)真寫實(shí)驗報告，按規(guī)定格式寫出程序流程圖、程序、并分析實(shí)驗結(jié)果、完成思考 題等。字跡要清楚，結(jié)論要明確。愛護(hù)實(shí)驗設(shè)備，遵守實(shí)驗室紀(jì)律。*注：本實(shí)驗指導(dǎo)書適用于MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用 A 、單片機(jī)原理及應(yīng)用 B 等課程。目錄第一章 MC51 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗 3實(shí)驗一 P1口實(shí)驗 驗證性） 3實(shí)驗二 外部中斷實(shí)驗 驗證性） 5實(shí)驗三 定時器實(shí)驗 7實(shí)驗四 串行口實(shí)驗

4、 -串并轉(zhuǎn)換實(shí)驗 9實(shí)驗五 數(shù)碼顯示實(shí)驗 11實(shí)驗六 A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)驗 13實(shí)驗七 數(shù)字電子鐘實(shí)驗 綜合性） 15實(shí)驗八 D/A 轉(zhuǎn)換實(shí)驗 16 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 實(shí)驗九 簡單 I/O 口擴(kuò)展實(shí)驗 18 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 實(shí)驗十 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗 20 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 實(shí)驗十一 直流電機(jī)實(shí)驗 22 HYPERLINK l bookmark64 o Current Docum

5、ent 實(shí)驗十二 PC機(jī)與單片機(jī)串行通信實(shí)驗 24 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 實(shí)驗十三 繼電器與電子音響實(shí)驗 26 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 實(shí)驗十四 8255可編程并行接口實(shí)驗 28 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 實(shí)驗十五 鍵盤顯示接口實(shí)驗 30第二章 單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗系統(tǒng)及 TMSD 調(diào)試程序 32第一節(jié) 單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗系統(tǒng) 32/ 31第二節(jié) TMSD 源語言調(diào)試程序簡介 35第一章 MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗實(shí)驗一

6、 P1口實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康膶W(xué)習(xí) P1 口的使用方法。學(xué)習(xí)延時子程序的編寫和使用。學(xué)習(xí)單片機(jī)實(shí)驗系統(tǒng)的使用方法和程序的調(diào)試方法 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。計算機(jī)。導(dǎo)線。 三實(shí)驗內(nèi)容 分別完成單片機(jī) P1 口做輸出口、既做輸入又做輸出口的實(shí)驗任務(wù)。P1 口做輸出口，接八只發(fā)光二極管，編寫程序，使其循環(huán)點(diǎn)亮。P1 口低四位接四只發(fā)光二極管 L1-L4, P1 口高四位接開關(guān) K1-K4, 編寫程序，將開關(guān) 的狀態(tài)在發(fā)光二極管上顯示出來。四實(shí)驗原理說明P1 口為準(zhǔn)雙向口， P1 口的每一位都能獨(dú)立地定義為輸出線或輸入線，作為輸入的口 線，必須向鎖存器相應(yīng)位寫入 “1，”該位才能作為輸入。 8

7、031 中所有口鎖存器在復(fù)位時均 置為 “1，”如果后來往口鎖存器寫入過“0”，再作為輸入時，需要向口鎖存器對應(yīng)位寫入“1?！毖訒r程序的編寫可以用兩種方法，一種是用定時器來實(shí)現(xiàn)，一種使用指令循環(huán)來實(shí) 現(xiàn)。在系統(tǒng)時間允許的情況下可以采用后一種方法。如果系統(tǒng)晶振為 6.144MHz ，則一個機(jī)器周期為 12/6.144 即s 1/0.512 。s 現(xiàn)要編寫一個延時 0.1s 的程序，可以大致寫出如下：MOVR7, #200DE1: MOVR6, #XDE2: DJNZ R6, DE2DJNZ R7, DE1/ 311/0.256us,面 MOV 、 DJNZ 指令均為兩個機(jī)器周期，所以執(zhí)行一條指令

8、需要現(xiàn)求出 X 值：6(X 1 0.256 1 0.256 1 0.256) 200 1 0.256 0.1 106指令 3 指令 2 指令 4 指令 1計算出 X=126 ，代入上式可知實(shí)際延時約為 0.100004s。五連線方法及實(shí)驗電路題目 1： 8031的 P1.0P1.7分別接發(fā)光二極管 L1 L8 ，硬件原理圖如圖 1-1所示。題目 2：P1口的 P1.0P1.3 接 L1-L4,P1 口的 P1.4 P1.7 接 K1-K4 ，硬件原理圖如圖 1-2 所示。100001001001 00100100LED LED LED LED LED LED LED LEDL8 L7L6L5

9、L4L3L1P1.7P1.6P1.5P1.6P1.5P1.3P1.4803 1P1.2圖 1-1 題目 1 硬件原理圖L2P1.1 P1.0+5V1 0006圖 1-2 題目 2 硬件原理圖六思考題及實(shí)驗報告要求思考題(1.試說明 51 系列單片機(jī) 4 個 I/O 口在使用上的分工和操作上的特點(diǎn)。(2.修改程序，使發(fā)光二極管閃亮移位方向改變。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2. 總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體 會。實(shí)驗二 外部中斷實(shí)驗實(shí)驗?zāi)康? 31學(xué)習(xí)外部中斷技術(shù)的基本使用方法；學(xué)習(xí)中斷處理程序的編程方法。二實(shí)驗設(shè)備及器材配置單片機(jī)實(shí)

10、驗開發(fā)系統(tǒng)。計算機(jī)。導(dǎo)線。 三實(shí)驗內(nèi)容 在以下實(shí)驗題目中任選一個或由老師指定。P1 口做輸出口，接八只發(fā)光二極管，編寫程序，使其循環(huán)點(diǎn)亮。以單脈沖輸出端做 為中斷申請，當(dāng)?shù)谝淮萎a(chǎn)生外部中斷時，使發(fā)光二極管全亮，延時 1 秒后返回中斷之前的 狀態(tài)；當(dāng)?shù)诙萎a(chǎn)生外部中斷時，使發(fā)光二極管全滅，延時 1 秒后返回中斷之前的狀態(tài)； 以后如上述一直循環(huán)下去。以單脈沖輸出端做為中斷申請，自行設(shè)計連線，用實(shí)驗箱上的紅、綠、黃發(fā)光二極 管模擬交通燈控制。當(dāng)有急救車通過時，兩交通燈信號為全紅，以便讓急救車通過，延時 10 秒后交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)。四實(shí)驗原理說明 本實(shí)驗中中斷處理程序的應(yīng)用，最主要的地方是如何保護(hù)

11、進(jìn)入中斷前的狀態(tài)，使得中 斷程序執(zhí)行完畢后能返回中斷前 P1 口及發(fā)光二極管的狀態(tài)。除了保護(hù)累加器A、程序狀態(tài)字 PSW 外、 P1 口的狀態(tài)外，還要注意主程序中的延時程序和中斷程序的延時程序不能混 用，本實(shí)驗中，主程序延時程序用的寄存器和中斷延時用的寄存器也不能混用。 五連線方法及實(shí)驗電路8031的 P1.0P1.7分別接發(fā)光二極管 L1L8，INT0 接單脈沖輸出端 “ ” 外部中斷實(shí)驗電路如圖 1-3 所示/ 31+5V圖 1-3 外部中斷實(shí)驗電路六思考題及實(shí)驗報告要求1.思考題(1.試說明 51 系列單片機(jī)外部中斷如何使用。(2.修改程序，外部中斷產(chǎn)生時，使發(fā)光二極管閃亮移位方向改變。

12、2.實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2. 總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗三 定時器實(shí)驗一. 實(shí)驗?zāi)康?.學(xué)習(xí) 8031 內(nèi)部定時器 /計數(shù)器的使用和編程方法；2.進(jìn)一步掌握中斷處理程序的編程方法。二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容8031內(nèi)部定時器 T1 ，按方式 1工作、即做為十六位定時器使用每 0.1 秒溢出一次。 P1 口的 P1.0-P1.7 分別接八只發(fā)光二極管。要求編寫程序模擬一時序控制裝置。開機(jī)后，第一 秒鐘 L1、L3 亮，第二秒鐘 L2 、L4 亮，第三秒鐘 L5、L7 亮

13、，第四秒鐘 L6、L8 亮，第五/ 31 秒鐘 L1、L3、L5、 L7 亮，第六秒鐘 L2、 L4、 L6 、 L8 亮，第七秒鐘全亮，第八秒鐘全 滅，以后又從頭開始，一直循環(huán)下去。四實(shí)驗原理說明定時常數(shù)的確定定時器 /計數(shù)器的輸入脈沖與機(jī)器周期一樣，為振蕩器頻率的1/12。本實(shí)驗中，時鐘頻率為 6.144MHz 。實(shí)現(xiàn) 0.1秒的延時，要在定時器 1 中設(shè)置一個時間常數(shù)即計數(shù)初值，使 其每隔 0.1 秒溢出一次，再用一個寄存器計溢出的次數(shù)，計 10 次即可實(shí)現(xiàn) 1 秒延時。時間 常數(shù)按以下公式計算：(216 X) 12 f 0.1計算出 X 之后，換算成十六進(jìn)制數(shù)將高八位放在 TH1 中，

14、低八位放在 TL1 中。初始化程序包括定時器初始化 .試說明 51 系列單片機(jī)定時器的使用方法。(2. 單片機(jī)定時器 T1 工作在計數(shù)器方式，編程實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制計數(shù)器，將計數(shù)值在 發(fā)光二極管上顯示出來。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2. 總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體 會。實(shí)驗四 串行口實(shí)驗. 實(shí)驗?zāi)康? 31掌握 8031 串行口方式 0 工作方式及編程方法；掌握利用串行口擴(kuò)展 I/O 通道的方法。 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容利用 8031串行口，和并行輸出串行移位寄存器74LS164,

15、擴(kuò)展 I/O 口，在數(shù)碼顯示器上循環(huán)顯示 09這 10 個數(shù)字。四實(shí)驗原理說明串行口工作在方式 0 時，可通過外接移位寄存器實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。在這種方式下，數(shù)據(jù) 為 8 位，只能從 RXD 端輸入輸出， TXD 端輸出移位同步時鐘信號，其波特率固定為振蕩 頻率的 1/12 。由軟件置位串行控制寄存器 SCON ）的 REN 位后才能啟動串行接收，在 CPU 將數(shù)據(jù)寫入 SBUF 寄存器后，立即啟動發(fā)送。待 8 位數(shù)據(jù)傳輸完成后，硬件將 SCON 寄存器的 TI 位置 1。圖 1-4 中， LD0-LD5 分別經(jīng)反向驅(qū)動后分別至六個共陰極數(shù)碼管的陰極， H-A 經(jīng)同向 驅(qū)動器 7407 驅(qū)動后至數(shù)碼

16、管的陽極。五. 連線方法及實(shí)驗電路1.連線方法8031的 TXD 端接 74LS164的 SCLK端，RXD 端接 74LS164 的 SIN 端。74LS164 的 QH-QA 分別接數(shù)碼顯示的 a-h,數(shù)碼顯示的 LD0 接高電平 +5V ）， LD1- LD5 接低電平 .試說明 51 系列單片機(jī)串行口工作方式及如何使用。(2. 修改程序及硬件連線，使數(shù)碼管顯示數(shù)字0-FF。實(shí)驗報告要求 (1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2. 總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體 會。實(shí)驗五 數(shù)碼顯示實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康恼莆掌叨螖?shù)碼顯示數(shù)字的原理。了解七段數(shù)碼顯示數(shù)字的原

17、理。掌握利用一個段鎖存器、一個位鎖存器同時顯示多位數(shù)字的方法。 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容利用實(shí)驗臺上的六個數(shù)碼管，同時顯示16 或自己的學(xué)號后六位這 6個數(shù)字。四實(shí)驗原理說明因為有六個數(shù)碼管，用靜態(tài)顯示所需 I/O 口太多，故適用于動態(tài)顯示。本實(shí)驗中用一 個位鎖存器 74LS273 作為位數(shù)據(jù)口，用另一個 74LS273 作為段數(shù)據(jù)口。/ 31CS2、CS3 是兩片 74LS273 的片選控制端， 08-0F、 10-17 是 74LS138 譯碼器的輸出 端，口地址的高八位固定為 1BH 。當(dāng)數(shù)據(jù)指針 DPTR 指向 1B08-1B0FH 、

18、1B10-1B17H 時， 執(zhí)行指令 MOVX DPTR,A 時，經(jīng)內(nèi)部譯碼后，在對應(yīng)的插孔上輸出低電平。 五連線方法及實(shí)驗電路連線方法如果 LED 顯示器與 8279 之間連接有短路片，首先將這些短路片全部拔掉:CS2 接 08-0F,O11-O18 接 LED 的 A-H 。 第二片 74LS273(U5:CS3 接 10-17， O21-O26 接 LED 的 LD0-LD5 。實(shí)驗電路 數(shù)碼顯示電路圖如圖 1-5 所示。+5V+5V100a-ha-ha-ha-ha-ha-hU29U3074072 0 2011 64 211 8339513111O1178 Q

19、Q Q Q Q Q Q QU474LS273474711D1D 2D3D4D5D6D7311K12 34 56 78 L DD DD DD DD CLD5 LD4O24O2625O22 O21DPYa2b34567K8C874331417187654 32 1 DDD DD DD D87654321 Q Q Q Q Q Q Q Qg dp9611U5 74LS273a cd f g b111 /RESETdp+5V4.7K08-0FU26A 74LS0274LS274.7KD0D7D6D5D4D3D2D1D0U27AU25ACS3WR 313 WR1 GND10-1774LS04 74LS04

20、圖 1-5 數(shù)碼顯示電路圖/ 31六思考題及實(shí)驗報告要求思考題 (1.試說明動態(tài)顯示的原理。(2.修改程序，讓顯示的數(shù)字循環(huán)移動起來。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2. 總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體 會。實(shí)驗六 A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的連線方法。2.了解 ADC0809 的轉(zhuǎn)換性能及編程方法。通過實(shí)驗了解單片機(jī)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容利用實(shí)驗臺上的 ADC0809 做 A/D 轉(zhuǎn)換器，實(shí)驗臺上的電位器提供模擬量輸入，編制 程序，將模擬

21、量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用發(fā)光二極管或數(shù)碼管顯示出來。四實(shí)驗原理說明ADC0809 是 8 通道八位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，每采集一次需要 100 微秒。 START 端為 A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號， ALE 端為通道地址鎖存信號。實(shí)驗電路中已將其相連，以 便同時鎖存通道地址并開始 A/D 轉(zhuǎn)換，故啟動 A/D 轉(zhuǎn)換只需如下兩條指令：MOV DPTR, #1B20HMOVX DPTR, AA 中內(nèi)容是不重要的，這是一次虛擬寫。中斷方式下， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后自動產(chǎn)生 EOC 信號，將其與 8031 INT0 相連。中斷處 理程序中，使用如下指令即可讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。MOV DPTR,#1B20H

22、/ 31MOVX A, DPTR五連線方法及實(shí)驗電路1連線方法ADC0809 的片選端 CS5接 20-27，EOC 接 INT0 。2.2K 電位器中間抽頭接 IN0,另外兩個頭，一端接 +5V ，另一端接 GND 。2實(shí)驗電路A/D 轉(zhuǎn)換電路圖如圖 1-6 所示+5V26272.2 KGND28GND 16+5V 12IN-0IN-1IN-2IN-3IN-4IN-5IN-6IN-7ref(-)ref(+)ADC08 09msb22lsb 2-8EOCADD-AADD-BADD-CALEENABLESTARTCLOCK21 D720 D619 D518 D48 D315 D214 D117

23、D025242322A0A1A210 ALEINT074LS0 220-2 7圖 1-6 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖六思考題及實(shí)驗報告要求思考題(1. 試說明 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器如何使用。 (2.同時采集兩個通道的模擬量輸入電壓，將采集的數(shù)字量在在數(shù)碼管上顯示出來。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2. 總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體 會。實(shí)驗七 數(shù)字電子鐘實(shí)驗實(shí)驗?zāi)康?.進(jìn)一步掌握定時器的使用和編程方法。2.進(jìn)一步掌握中斷處理程序的編程方法。進(jìn)一步掌握鍵盤顯示接口工作原理。 實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。/ 312.計算機(jī)。

24、導(dǎo)線。 三實(shí)驗內(nèi)容 利用實(shí)驗臺上的六個數(shù)碼管及單片機(jī)定時器，設(shè)計一個電子時鐘，在六位數(shù)碼顯 示器上實(shí)時顯示計時值。格式如下：XX XX XX 由左向右分別為：時、分、秒 四實(shí)驗原理說明數(shù)字電子鐘是一個計時裝置，計時周期24 小時，滿刻度 23 時 59 分 59 秒。數(shù)字電子鐘有多種設(shè)計方法。例如：采用中小規(guī)模集成電路，也可以用專用時鐘芯片配以顯示等外 圍電路組成，還可以采用單片機(jī)設(shè)計電子鐘。以單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子鐘，具有編程靈活，便于 功能擴(kuò)充等特點(diǎn)。用單片機(jī)來模擬時鐘，由定時器 /計數(shù)器產(chǎn)生 0.1 秒的時基信號，定時器溢出時產(chǎn)生中 斷，以 0.1 秒、秒、分、時為單位計數(shù)。五連線方法及實(shí)驗電路

25、參考數(shù)碼顯示實(shí)驗電路或自行設(shè)計。 六思考題及實(shí)驗報告要求1.思考題 (1.如何提高電子鐘的計時精度？ (2.如何為電子鐘增加清零及對時功能？2.實(shí)驗報告要求 (1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。 (2.總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗八 D/A 轉(zhuǎn)換實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.了解 D/A 轉(zhuǎn)換器的基本原理。2.了解 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 的性能及編程方法。了解單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展 D/A 轉(zhuǎn)換的基本方法。 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。/ 31計算機(jī)。示波器。導(dǎo)線三實(shí)驗內(nèi)容利用實(shí)驗臺上的 DAC0832 產(chǎn)生鋸齒波、三角波、正弦波。三種波形

26、輪流顯示。 四實(shí)驗原理說明D/A 轉(zhuǎn)換是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的變換，從 D/A 轉(zhuǎn)換輸出的是模擬電壓信號。產(chǎn)生 鋸齒波和三角波只需由 A 存放的數(shù)字量的增減來控制；要產(chǎn)生正弦波，較簡單的手段是造 一張正弦數(shù)字量表。取值范圍為一個周期，采樣點(diǎn)越多，精度越高。本實(shí)驗中，輸入寄存器占偶地址口， DAC 寄存器占較高的奇地址口。兩個寄存器均對 獨(dú)立進(jìn)行鎖存。因而要把一個數(shù)據(jù)通過 0832 輸出，要經(jīng)過兩次鎖存。典型程序段如下：MOV DPTR ， #PORTINMOV A ， #DATAMOVX DPTR ， AINC DPTRMOVX DPTR, A其中第二次 I/O 寫是一個虛擬寫過程，其目的只是

27、產(chǎn)生一個 WR 信號，啟動 D/A 。 五連線方法及實(shí)驗電路連線方法DAC0832 片選端 CS6 接 28-2FH ，AOUT 接示波器探頭。實(shí)驗電路D/A 轉(zhuǎn)換電路如圖 1-7 所示。+5V28-2 F68D16D25D34D416D515D614D713D07117clsb DI0cIo ut1DI1 VIo ut2DI2DI3RfbDI4DI5VrefDAC0832DI6msb DI7ILEDDCS N NWR2Xfer G GWR1+5V0298 +5V19 VCC18 WRGND2LM3 24GND1圖 1-7 D/A 轉(zhuǎn)換電路六思考題及實(shí)驗報告要求/ 311.思考題(1. 理論分

28、析 D/A 轉(zhuǎn)換輸出 AOUT 端輸出電壓范圍。2.實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。 (2.總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗九 簡單 I/O 口擴(kuò)展實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)在單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展簡單I/O 口的方法。2.學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)輸入、輸出程序的編制方法。 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容利用 74LS244 作為輸入口，讀取開關(guān)狀態(tài)，并將此狀態(tài)，通過發(fā)光二極管或數(shù)碼管顯 示出來。四實(shí)驗原理說明MCS51 單片機(jī)外部擴(kuò)展空間很大，但數(shù)據(jù)總線口和控制信號線的負(fù)載能力有限的。若需要擴(kuò)展的芯片很多，則 MC

29、S51 總線負(fù)載過重， 74LS244 是一個擴(kuò)展輸入口，同時也是 一個單向驅(qū)動器，以減輕總線口負(fù)擔(dān)。五連線方法及實(shí)驗電路1.連線方法74LS244(U6 的 I1-I8 接開關(guān)的 K1-K8,CS4 端接 18-1F。74LS273(U4 的 O11-O18 接數(shù)碼管 A-H,CS2 接 08-0F； P1.0、P1.1 接數(shù)碼管 LD0- LD1。2.實(shí)驗電路簡單 I/O 口實(shí)驗電路如圖 1-8 所示。 六思考題及實(shí)驗報告要求思考題/ 31(1. 試說明 74LS244 的邏輯功能及實(shí)驗電路圖的原理。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。(2.總結(jié)

30、實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，1374LS022 CS23 WR3D22D41D60D84Y3Y2Y1Y4Y3Y2Y1YU6 74LS2444A3A2A1A4A3A2AK2 K3K1KLRL01DD81 71876521DD D D D D DDU4 74LS273K6K5I1517 I181918 7 6 5 4 3 2 1 Q Q Q Q QQ QQK4K7 K8+5VO11 O12 O13L1 L2 L3 L4O14 O15 O16 O17 O18GNDL7 L8實(shí)驗十 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗實(shí)驗?zāi)康牧私獠竭M(jìn)電機(jī)控制的基本原理；掌握控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的編程方法。 實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單

31、片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。步進(jìn)電機(jī)/ 31導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容利用實(shí)驗臺上的并行口及步進(jìn)電機(jī)小盒，編制程序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速控制。四實(shí)驗原理說明步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理是通過對它每相線圈中的電流的順序切換來使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動電路由脈沖信號來控制，所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)最合適。本實(shí)驗使用國產(chǎn) 20BY-0 型步進(jìn)電機(jī)，它使用 +5V 直流電源，每相電流為 0.16A ，電機(jī)線圈由四相組成，即A 、 B 、 C、D。驅(qū)動方式為兩相激勵方式，各線圈通電順序如表 1-1 所示。相順序ABCD01100101102001131001表 1-1 兩相激

32、勵通電次序反向 正向五連線方法及實(shí)驗電路實(shí)驗時可用 P1 口或并行輸出口，作為步進(jìn)電機(jī)四相線圈控制，分別接 BA、BB、BC、BD ，將步進(jìn)電機(jī)插頭與 J8 相連即可。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路如圖 1-9 所示。ABD16 / 31圖 1-9 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路六思考題及實(shí)驗報告要求畫出實(shí)驗硬件電路圖及程序流程圖；寫出自行設(shè)計的實(shí)驗程序清單；如果程序中出現(xiàn)問題，分析原因并解決。給出實(shí)驗結(jié)果及對實(shí)驗的改進(jìn)意見。實(shí)驗十一小直流電機(jī)實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.進(jìn)一步了解 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 的性能及編程方法。2.了解直流電機(jī)控制的基本方法。二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。直流電機(jī)。導(dǎo)

33、線三實(shí)驗內(nèi)容利用實(shí)驗臺上的 DAC0832 編制程序輸出一串脈沖，經(jīng)放大后驅(qū)動小電機(jī)，改變輸出脈/ 31沖的電平及持續(xù)時間，達(dá)到電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速之目的。四實(shí)驗原理說明小直流電機(jī)轉(zhuǎn)動原理；轉(zhuǎn)動方向是由電壓的正負(fù)來控制的。電壓為正則電機(jī)正轉(zhuǎn)，電 壓為負(fù)則電機(jī)反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速大小則是由 AOUT 輸出脈沖的占空比來決定的，正向占空比越大 則電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，反向轉(zhuǎn)則占空比越小轉(zhuǎn)速越快。本實(shí)驗中，模擬量輸出為雙極性，當(dāng)輸入數(shù)字量小于 80H 時，輸出為負(fù)，輸入等于 80H 時則輸出為 0V ，輸入大于 80H 則輸出為正。因而，本實(shí)驗中 DAC0832 輸入數(shù)字量只 需要三個，再通過不同的延時即可達(dá)到

34、目的。五連線方法及實(shí)驗電路連線方法DAC0832 片選端 CS6 接 28-2FH ， AOUT 接電機(jī)放大器的 DJ 插孔，插頭 J1 接電機(jī)；實(shí)驗電路D/A 轉(zhuǎn)換及電機(jī)驅(qū)動電路如圖 1-10 所示。+5V28-2 F6D07D16D25D34D416D515D614D713117clsb DI0cVIo ut1DI1Io ut2DI2DI3RfbDI4DI5VrefDAC08 32DI6msb DI7ILEDDCS NNWR2Xfer GGWR1+5V0298 +5VGNDLM3 24GND18 WR219 VCC8圖 1-10 D/A 轉(zhuǎn)換及電機(jī)驅(qū)動電路六思考題及實(shí)驗報告要求1.思考題(

35、1.如何測量電機(jī)轉(zhuǎn)速？2.實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。/ 31（2.總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗十二 PC 機(jī)與單片機(jī)串行通信實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.掌握串行口工作方式的程序設(shè)計，掌握單片機(jī)通信程序編制方法。2.了解實(shí)現(xiàn)串行通信的硬環(huán)境，數(shù)據(jù)格式的協(xié)議，數(shù)據(jù)交換的協(xié)議。了解 PC 機(jī)串行通信的基本要求。二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。串口電纜導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容1.利用單片機(jī)串行口，實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)串行通信。2.本實(shí)驗題目要求如下：單片機(jī)串行口工作方式設(shè)定為方式1，波特率為 1200；在 PC機(jī)上運(yùn)行串口調(diào)試助

36、手軟件，要求將從 PC 機(jī)發(fā)送的字符 0 F），顯示到實(shí)驗系統(tǒng)的數(shù)碼 管上，單片機(jī)將接收到字符返回到PC 機(jī)屏幕上顯示出來。四實(shí)驗原理說明PC機(jī)上的串行接口采用 RS-232C 串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，其邏輯 1電平為 5V 15V， 表示傳號狀態(tài)；其邏輯 0 電平為 5V 15V ，表示空號狀態(tài)；其邏輯電平與TTL 、CMOS 電平不兼容。因此， RS232C 驅(qū)動器與 TTL 電平連接必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。 MC1488 、 MC1499 是集成芯片。 MC1488 為 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS232C 電平， MC1489 為 RS232C 電平 轉(zhuǎn)換為 TTL 電平。單片機(jī)串行口工作在方式 1.

37、比較 MAX232 與 MC1488 、 1489 RS232 芯片的不同。計算比較波特率 時的誤差。(2.查閱資料在 PC 機(jī)下是如何編程實(shí)現(xiàn)串行通信的？(3. 修改程序及連線，使數(shù)碼管可以顯示0-FF。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。 (2.總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗十三繼電器與電子音響實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.掌握用繼電器控制的基本方法和編程。2.了解計算機(jī)發(fā)出不同音調(diào)聲音的編程方法。 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。繼電器、揚(yáng)聲器導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容1.利用 P1 口輸出高低電平，控制繼電器的開合，以實(shí)現(xiàn)對

38、外部裝置的控制2.利用 P1 口輸出不同頻率的脈沖通過揚(yáng)聲器發(fā)出不同頻率的音調(diào)。/ 31四實(shí)驗原理說明1 現(xiàn)代自動化控制設(shè)備中，都存在一個電子電路與電氣電路的互相連接問題，一方面要 使電子電路的控制信號能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件電動機(jī)、電磁鐵、電燈等)；一方面又要為電子電路與電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全。繼電器便 能完成這一橋梁作用。實(shí)驗題目 1 所用繼電器型號為 JDC-3F，控制電壓為直流 +5V ，控制 端為 JDQ 插孔，當(dāng) JDQ 為高電平時，繼電器不動作，為低電平時繼電器動作常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合)。2 音調(diào)由不同頻率的方波產(chǎn)生，音調(diào)與頻率的關(guān)系如表1-

39、2 所示。方波的頻率由定時器控制。定時器計數(shù)溢出后，產(chǎn)生中斷，將 P1.7 取反即得周期方波。每個音調(diào)相應(yīng)的定時器 初值可按公式計算：晶振為 6.144MHz 時，音階 1 相應(yīng)的定時器初值為 X，則1 262 2 (2 16 X) 12 6.144 10 6可得 X=64599=FC2FH ，其它的可同樣求得。表 1-2 音調(diào)與頻率的關(guān)系音調(diào)1234567頻率262294330349392440494XFC2FFC8FFCF8FD23FD73FDBAFDFA音的節(jié)拍由延時子程序來實(shí)現(xiàn)。延時子程序?qū)崿F(xiàn)基本延時時間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù) 倍。五實(shí)驗連線及實(shí)驗電路 1實(shí)驗連線題目 1：8031 的

40、 P1.1 接 JDQ端，繼電器的輸出 J4 接一指示燈。題目 2：8031 的 P1.7 接 LB插孔，揚(yáng)聲器接 J6。2實(shí)驗電路繼電器電路原理圖如圖1-12 所示。揚(yáng)聲器電路圖如圖 1-13 所示。GND+5V/ 31圖 1-13 揚(yáng)聲器電路原理圖六思考題及實(shí)驗報告要求1.思考題(1.簡述對原理圖的理解，圖中二極管的作用？(2.修改連線，編程實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器發(fā)音受繼電器的控制。2.實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2.總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗十四 8255A 可編程并行接口實(shí)驗一實(shí)驗?zāi)康?.掌握單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展外圍芯片的方法。

41、2.了解 8255A 芯片的結(jié)構(gòu)及編程方法。 二實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。2.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容 以單脈沖輸出端做為中斷申請，自行設(shè)計連線，用實(shí)驗箱上的紅、綠、黃發(fā)光二極管 模擬交通燈控制。當(dāng)有急救車通過時，兩交通燈信號為全紅，以便讓急救車通過，延時 10 秒后交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)。四實(shí)驗原理說明可編程通用并行接口電路 8255A 具有三個八位的并行接口 ，分別為 PA 口、 PB 口和 PC 口，其中 PC 口又分為高四位和低四位，它們都可以通過軟件編程來改變 I/O 工作方式， 8255A 可與 MCS51 單片機(jī)直接接口。8255A 有三種基本工作方式，其中 ,方式

42、 0 是基本的輸入輸出方式。在這種方式中，三個端 口的每一個可由程序設(shè)定為輸入或輸出方式，這種方式適用于無條件地傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備。 例如，讀一組開關(guān)狀態(tài)，控制一組指示燈，并不需要聯(lián)絡(luò)信號， CPU 可隨時讀入開關(guān)狀/ 31態(tài)，隨時可把一組數(shù)據(jù)送到指示燈顯示。五實(shí)驗連線及實(shí)驗電路 1.實(shí)驗連線8255 的 PB4-PB7接 L1-L4 ；PC0-PC7接 L5-L12 ；8255 的 CS1接 00-07 端。8031 的 INT0 管腳接單脈沖輸出端。2.實(shí)驗電路圖 1-14 8255 實(shí)驗電路原理圖六思考題及實(shí)驗報告要求1.思考題(1. 簡述 8255 芯片如何使用？如何與 8031 接口？(

43、2.擴(kuò)展電路連線，編程實(shí)現(xiàn)用數(shù)碼管顯示計時時間。2.實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2.總結(jié)實(shí)驗過程中調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。實(shí)驗十五鍵盤顯示接口實(shí)驗實(shí)驗?zāi)康?.掌握單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展鍵盤顯示接口的方法。2.了解掌握鍵盤顯示電路工作原理。實(shí)驗設(shè)備及器材配置1.單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。/ 312.計算機(jī)。導(dǎo)線。三實(shí)驗內(nèi)容利用實(shí)驗臺上的鍵盤顯示電路及并行接口芯片，編寫程序，在鍵盤上每按一個數(shù)字鍵 .簡述行掃描法識別按鍵的工作原理。(2.修改電路連線，編程實(shí)現(xiàn)將鍵值用數(shù)碼管顯示。實(shí)驗報告要求(1.給出自行設(shè)計的程序清單、程序流程圖。(2.總結(jié)實(shí)驗過程中

44、調(diào)試所遇到的問題和解決方法，寫出編程調(diào)試的經(jīng)驗和體會。第二章單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗系統(tǒng)及 TMSD 調(diào)試程序第一節(jié) 單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗系統(tǒng)一 TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)與基本實(shí)驗項目 實(shí)驗教案中采用的是清華大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)的 TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)，本系統(tǒng)同時插有 8031 單片機(jī)和 80C196KB 單片機(jī)。使用開關(guān)可以轉(zhuǎn)換為 8051 實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)/ 31或 80C196 實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)。此系統(tǒng)在 TMSD 軟件管理下運(yùn)行。1.主要技術(shù)指標(biāo)(1.單片機(jī) ： 8031/80C196KB 可換。(2. 時鐘頻率： 6.144MHz(3. 存儲器：程序存儲器、數(shù)據(jù)存

45、儲器、I/O 接口統(tǒng)一編址。最多達(dá) 64K ，板上 ROM16K ， RAM 32K ，可擴(kuò)充至 48K。(4.8255A 可編程并行接口一個。(5. 串行接口二個： 8250 芯片一個，與主機(jī)通訊使用；單片機(jī)串行口一個，供用戶使 用。(6.8279 鍵盤顯示控制器芯片一個。(7.24 鍵鍵盤一個、每鍵功能都可由用戶定義。(8. 六位 LED 數(shù)字顯示。(9.A/D 轉(zhuǎn)換芯片一個： ADC0809 。(10.D/A 轉(zhuǎn)換芯片一個： DAC0832 。(11. 配有小直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器、音響等驅(qū)動電路。(12. 配有簡單輸出口二個、簡單輸入口一個；串并轉(zhuǎn)換接口一個。. 配有 EPROM

46、寫入裝置。(15. 電源為 +5V 和12V.基本實(shí)驗項目本實(shí)驗系統(tǒng)提供的實(shí)驗項目有P1 口實(shí)驗、定時器實(shí)驗、簡單 I/O 口實(shí)驗、外部中斷實(shí)驗、開關(guān)量輸入實(shí)驗、發(fā)光二極管實(shí)驗、數(shù)碼顯示實(shí)驗、小鍵盤掃描實(shí)驗、 8255 可編程并行口 實(shí)驗、 8279 鍵盤顯示接口實(shí)驗、串行口通訊實(shí)驗、 A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)驗、 D/A 轉(zhuǎn)換實(shí)驗、小直流 電機(jī)調(diào)速實(shí)驗、電子音響實(shí)驗、繼電器控制實(shí)驗、步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗。二 TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)的原理和組成1.TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)原理 TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)框圖如圖 2-1 所示。/ 31單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)框圖圖 2-1

47、 TSC51/196TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)是采用單板結(jié)構(gòu)的基于單片機(jī)數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展的具有仿 真功能的實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)，主要由開關(guān)電源、單片機(jī)、晶振、存儲器、可編程并行接口芯 片、鍵盤顯示控制芯片、 24 鍵鍵盤、六位 LED 數(shù)碼管顯示、 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換芯片、簡單 輸出口 2 個、簡單輸入口 1 個、邏輯電平輸入開關(guān)、發(fā)光二極管顯示電路，并配有小直流 電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器、音響等驅(qū)動電路。在調(diào)試軟件 TMSD 的控制下可完成單片機(jī)基 本實(shí)驗及綜合設(shè)計性實(shí)驗項目。2.存儲器及 I/O 地址TSC51/196 單片機(jī)實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及 I/O 地址統(tǒng)一編

48、址 的方法。地址分配如下：0000H-3FFFH ：監(jiān)控程序 16K4000H-0BFFFH ：用戶程序或數(shù)據(jù) 32K0C000H-0FFFFH ：可擴(kuò)展的用戶程序或數(shù)據(jù)1B00H-1BFFH ： I/O 口地址在 1B00H-1BFFH 這 256 個 I/O 口地址中， 1B00H-1B3FH 為用戶可選擇的 I/O 口地址， 這 64 個地址分成 8 組，每組占用 8 個地址，在實(shí)驗臺上有八個引出插孔，分別標(biāo)有： 00- 07； 08-0F；10-17；18-1F；20-27；28-2F；30-37；38-3F。這里 00-07 即 1B00H-1B07H ， 其余類推。做實(shí)驗時 ,如果某外設(shè)口地址定為 1B10H-1B17H 之間的某