單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、電工學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書王民慧，陳湘萍編寫適用專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器 貴州大學(xué)二OO七年八月前言本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于使學(xué)生在掌握單片機(jī)的基本概念基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)一步熟悉MCS_51單片機(jī)的指令系統(tǒng)，并有一定的程序設(shè)計(jì)能力。要求學(xué)生在牢固掌握單片機(jī)基本概念的基礎(chǔ)上，掌握MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)，外圍接口，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的MCS51單片機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書共有九個(gè)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一 數(shù)據(jù)傳送（驗(yàn)證性）（2學(xué)時(shí)）熟悉KEIL的編譯環(huán)境，并進(jìn)行簡(jiǎn)單程序的軟件調(diào)試。掌握8031內(nèi)部RAM和外部RAM之間的數(shù)據(jù)傳送方法；掌握這兩部分RAM存貯器的特點(diǎn)與應(yīng)用，掌握各種數(shù)據(jù)傳送方法。實(shí)驗(yàn)二

2、 存儲(chǔ)器塊清零（驗(yàn)證性，2學(xué)時(shí)）掌握存儲(chǔ)器讀寫方法，了解存儲(chǔ)器的塊操作方法。實(shí)驗(yàn)三 二進(jìn)制到BCD轉(zhuǎn)換（驗(yàn)證性，2學(xué)時(shí)）掌握簡(jiǎn)單的數(shù)值轉(zhuǎn)換算法，基本了解數(shù)值的各種表達(dá)方法。實(shí)驗(yàn)四 十進(jìn)制到ASCII碼轉(zhuǎn)換（驗(yàn)證性，2學(xué)時(shí)）掌握BCD值和ASCII值的區(qū)別，如何將BCD值轉(zhuǎn)換成ASCII值，如何查表進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換及快速計(jì)算。實(shí)驗(yàn)五 存儲(chǔ)塊移動(dòng)（驗(yàn)證性，2學(xué)時(shí)）將指定源地址和長(zhǎng)度的存儲(chǔ)塊移到指定目標(biāo)位置。實(shí)驗(yàn)六 多分支程序（驗(yàn)證性，2學(xué)時(shí)）掌握程序的多分支結(jié)構(gòu)和多分支結(jié)構(gòu)程序的編程方法。實(shí)驗(yàn)七 數(shù)據(jù)排序（驗(yàn)證性，2學(xué)時(shí)）了解數(shù)據(jù)排序的簡(jiǎn)單算法。實(shí)驗(yàn)八 中斷的應(yīng)用（綜合性，8學(xué)時(shí)）熟悉8051定時(shí)器/

3、計(jì)數(shù)功能，并結(jié)合外部中斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)脈沖寬度的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)九 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)性，6學(xué)時(shí)）P1口輸出口，接八只發(fā)光二極管，編寫程序，使發(fā)光二極管按照要求的順序點(diǎn)亮。要求學(xué)生自己編制并行接口的開發(fā)程序，進(jìn)行硬件接線及軟件調(diào)試。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中附自己編制的程序及運(yùn)行結(jié)果，并對(duì)編程思路及運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析。目錄1、實(shí)驗(yàn)一：數(shù)據(jù)傳送42、實(shí)驗(yàn)二：存儲(chǔ)器塊清零63、實(shí)驗(yàn)三：二進(jìn)制到BCD轉(zhuǎn)換84、實(shí)驗(yàn)四：十進(jìn)制到ASCII碼轉(zhuǎn)換105、實(shí)驗(yàn)五：存儲(chǔ)塊移動(dòng)116、實(shí)驗(yàn)六：多分支程序137、實(shí)驗(yàn)七：數(shù)據(jù)排序158、實(shí)驗(yàn)八：中斷的應(yīng)用179、實(shí)驗(yàn)九：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)1810、實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本內(nèi)容要求2011、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式

4、21實(shí)驗(yàn)一：數(shù)據(jù)傳送實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆?031內(nèi)部RAM和外部RAM之間的數(shù)據(jù)傳送方法；掌握這兩部分RAM存貯器的特點(diǎn)與應(yīng)用，掌握各種數(shù)據(jù)傳送方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫并調(diào)試一個(gè)數(shù)據(jù)傳送程序，三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參考程序框圖如下16個(gè)數(shù)據(jù)傳送到404F單元(40)(4FH)傳送到808FH開始結(jié)束四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件PC機(jī)、Keil Vision2軟件。六、實(shí)驗(yàn)步驟1將404FH 數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存貯器808FH中，2將數(shù)據(jù)存貯器7E007E0FH中的數(shù)據(jù)送到8031內(nèi)部RAM 505FH中，3將以(R2，R3)為源RAM區(qū)首地址內(nèi)的

5、(R6，R7)個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，傳送到以(R4，R5)為末地址的RAM區(qū)。七、其它說(shuō)明通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及讀寫存儲(chǔ)器的方法，同時(shí)也可以了解用Keil單片機(jī)編程、調(diào)試方法。實(shí)驗(yàn)二：存儲(chǔ)器塊清零實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：選修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握存儲(chǔ)器讀寫方法。2. 了解存儲(chǔ)器的塊操作方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 指定內(nèi)部RAM中某塊的起始地址和長(zhǎng)度，要求能將其內(nèi)容清零。2. 指定外部RAM中某塊的起始地址和長(zhǎng)度，要求能將其內(nèi)容清零。3. 指定外部RAM中某塊的起始地址和長(zhǎng)度，要求能將其內(nèi)容置為某固定值（如0FFH）。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參考程序框圖設(shè)置塊起始地址設(shè)置塊

6、長(zhǎng)度當(dāng)前地址內(nèi)容清零地址加1結(jié)束是否清除完？存儲(chǔ)器塊清零參考程序框圖四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件 PC機(jī)、Keil Vision2軟件。六、其它說(shuō)明通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及讀寫存儲(chǔ)器的方法，同時(shí)也可以了解單片機(jī)編程、調(diào)試方法。實(shí)驗(yàn)三：二進(jìn)制到BCD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：選修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握簡(jiǎn)單的數(shù)值轉(zhuǎn)換算法。2 基本了解數(shù)值的各種表達(dá)方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 將給定的一個(gè)單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換成非壓縮的二十進(jìn)制(BCD)碼。2 將給定的一個(gè)單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換成壓縮的二十進(jìn)制(BCD)碼。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參考程序框圖給出要轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制

7、數(shù)將該數(shù)除以100保存百位數(shù)將余數(shù)除以10，得到十位數(shù)結(jié)束保存十位數(shù)余數(shù)為個(gè)位數(shù)，將其保存單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD碼框圖四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件PC機(jī)、Keil Vision2軟件。六、其它說(shuō)明計(jì)算機(jī)中的數(shù)值有各種表達(dá)方式，這是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。掌握各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換是一種基本功。有興趣的同學(xué)可以試試將BCD轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。實(shí)驗(yàn)四：十進(jìn)制到ASCII碼轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：選修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解BCD值和ASCII值的區(qū)別。 2了解如何將BCD值轉(zhuǎn)換成ASCII值。 3了解如何查表進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換及快速計(jì)算。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給出一個(gè)壓縮BCD數(shù)，分別用查表法和

8、邏輯運(yùn)算方法將其轉(zhuǎn)換成ASCII值。三、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課四、實(shí)驗(yàn)條件 PC機(jī)、Keil Vision2軟件。五、其它說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生了解數(shù)值的BCD碼和ASCII碼的區(qū)別，學(xué)會(huì)用查表法快速地進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換并進(jìn)一步了解數(shù)值的各種表達(dá)方式。實(shí)驗(yàn)五：存儲(chǔ)塊移動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：選修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解內(nèi)存的移動(dòng)方法。2 加深對(duì)存儲(chǔ)器讀寫的認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將指定源地址和長(zhǎng)度的存儲(chǔ)塊移到指定目標(biāo)位置。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參考程序框圖設(shè)置塊的源地址設(shè)置移動(dòng)長(zhǎng)度源地址加1目標(biāo)地址加1結(jié)束是否移動(dòng)完？設(shè)置塊的目標(biāo)地址從源地址取數(shù)保存到目標(biāo)地址中 否 是 存儲(chǔ)塊移動(dòng)參考程序框

9、圖四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件PC機(jī)、Keil Vision2軟件。六、思考題塊移動(dòng)是計(jì)算機(jī)常用操作之一，多用于大量的數(shù)據(jù)復(fù)制和圖象操作。本程序是給出起始地址，用地址加一方法移動(dòng)塊，請(qǐng)思考給出塊結(jié)束地址，用地址減一方法移動(dòng)塊的算法。另外，若源塊地址和目標(biāo)塊地址有重疊，該如何避免?實(shí)驗(yàn)六：多分支程序?qū)嶒?yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解程序的多分支結(jié)構(gòu)。2 了解多分支結(jié)構(gòu)程序的編程方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在多分支結(jié)構(gòu)的程序中，能夠按調(diào)用號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的功能。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參考程序框圖根據(jù)調(diào)用號(hào)查表得到跳轉(zhuǎn)地址結(jié)束跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序段調(diào)用返回設(shè)置調(diào)用號(hào) 多分支參考程

10、序框圖四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件 PC機(jī)、Keil Vision2軟件。六、其它說(shuō)明多分支結(jié)構(gòu)是程序中常見的結(jié)構(gòu)，若給出調(diào)用號(hào)來(lái)調(diào)用子程序，一般用查表方法，查到子程序的地址，轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序，完成指定操作。實(shí)驗(yàn)七：數(shù)據(jù)排序?qū)嶒?yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要求：選修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解數(shù)據(jù)排序的簡(jiǎn)單算法。 2了解數(shù)列的有序和無(wú)序概念。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給出一組隨機(jī)數(shù)，將此組數(shù)據(jù)排序，使之成為有序數(shù)列。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)地址清除交換標(biāo)志從當(dāng)前地址取數(shù)BA=B？設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度從當(dāng)前地址取數(shù)A地址加1結(jié)束數(shù)據(jù)比較完？全部有序？設(shè)置交換標(biāo)志交換A、B位置參考程序框圖 否 是 否 是

11、否 是數(shù)據(jù)排序參考程序框圖四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課。五、實(shí)驗(yàn)條件 PC機(jī)、Keil Vision2軟件。六、其它說(shuō)明有序的數(shù)列更有利于查找。本程序用的是“冒泡排序”法，算法是將一個(gè)數(shù)與后面的數(shù)相比較，如果比后面的數(shù)大，則交換，如此將所有的數(shù)比較一遍后，最大的數(shù)就會(huì)在數(shù)列的最后面。再進(jìn)行下一輪比較，找出第二大數(shù)據(jù)，直到全部數(shù)據(jù)有序。實(shí)驗(yàn)八：中斷的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8實(shí)驗(yàn)類型：綜合性實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握定時(shí)器的工作原理。2 掌握定時(shí)器的使用和中斷程序的設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0以及外部中斷INT0實(shí)現(xiàn)對(duì)外部脈沖信號(hào)寬度的測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段1 關(guān)于內(nèi)部計(jì)

12、數(shù)器的編程主要是定時(shí)常數(shù)的設(shè)置和有關(guān)控制寄存器的設(shè)置。內(nèi)部計(jì)數(shù)器在單片機(jī)中主要有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩個(gè)功能。2 內(nèi)部計(jì)數(shù)器用作定時(shí)器時(shí)，是對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)。每個(gè)機(jī)器周期的長(zhǎng)度是12個(gè)振蕩器周期。定時(shí)常數(shù)的設(shè)置可按以下方法計(jì)算：機(jī)器周期=12晶振頻率（65536-定時(shí)常數(shù)）*機(jī)器周期=定時(shí)時(shí)間由上式可計(jì)算出所需定時(shí)常數(shù)。由于各實(shí)驗(yàn)板的晶振頻率不同，實(shí)驗(yàn)時(shí)需根據(jù)所使用實(shí)驗(yàn)板計(jì)算定時(shí)常數(shù)。3定時(shí)器的有關(guān)的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式03，并確定用于定時(shí)還是用于計(jì)數(shù)。TCON主要功能是為定時(shí)器在溢出時(shí)設(shè)定標(biāo)志位，并控制定時(shí)器的運(yùn)行或停止等。4計(jì)

13、數(shù)器T0是否工作還與TR0、GATE和INT0有關(guān)。GATE是門控位，由TMOD中D3狀態(tài)決定。GATE用于確定INT0是否需要參與對(duì)計(jì)數(shù)器T0的控制：若GATE0，則計(jì)數(shù)器To只受TR0控制，INT0仍作為中斷請(qǐng)求輸入線用；若GATE1，則INT0可作為計(jì)數(shù)器To的輔助控制線，不再用作中斷請(qǐng)求輸入線。此時(shí)，若INT00，則TR0對(duì)計(jì)數(shù)器To的控制作用被禁止；若INT01，則允許TR0控制計(jì)數(shù)器T0的啟動(dòng)或停止。GATE的這種控制作用可以使定時(shí)器計(jì)數(shù)器用來(lái)測(cè)量脈沖的寬度。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件 PC機(jī)、Keil Vision2軟件、實(shí)驗(yàn)板、編程器、示波器、信號(hào)發(fā)生器。實(shí)驗(yàn)九：

14、單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：6實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握使用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)的方法。2 掌握并行I/O口的控制方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用74LS244的輸出接8只發(fā)光二極管，用定時(shí)器1作為中斷源，按方式1工作，即作為16位定時(shí)器使用，每0.05秒鐘T1溢出中斷一次。P0口通過(guò)74LS244接八個(gè)發(fā)光二極管。要求編寫程序模擬一彩燈控制裝置。開機(jī)后第一秒鐘D1，D3亮，第二秒鐘D2，D4亮，第三秒鐘D5，D7亮，第四秒鐘D6，D8亮，第五秒D1，D3，D5，D7亮，第六秒鐘D2，D4，D6，D8亮，第七秒鐘八個(gè)二極管全亮，第八秒鐘全滅，兩次循環(huán)后，按照D1D2D3D4D5D6

15、D7D8的順序點(diǎn)亮，兩次循環(huán)后，全部燈閃爍2次，然后按照D8D7D6D5D45D3D2D1的順序點(diǎn)亮，兩次循環(huán)后，又重新開始。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段1把定時(shí)器T1設(shè)置為50ms, 另外設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)值為20的軟件計(jì)數(shù)器，總的時(shí)間為：50ms*20=1000ms=1秒2定時(shí)常數(shù)的計(jì)算方法參見實(shí)驗(yàn)七。由于各實(shí)驗(yàn)板的晶振頻率不同，實(shí)驗(yàn)時(shí)需根據(jù)所使用實(shí)驗(yàn)板計(jì)算定時(shí)常數(shù)。3實(shí)驗(yàn)電路接線4參考程序框圖四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求集中授課五、實(shí)驗(yàn)條件 PC機(jī)、Keil Vision2軟件、實(shí)驗(yàn)板、編程器。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基本內(nèi)容及要求每門課程的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的報(bào)告必須以課程為單位裝訂成冊(cè)，格式參見附件五。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)體現(xiàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求這三個(gè)過(guò)程在一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成。1實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)在實(shí)驗(yàn)前每位同學(xué)都需要對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)，并寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，在預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料以及簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟，形成一個(gè)操作提綱。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的安全注意事項(xiàng)及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預(yù)習(xí)報(bào)告中。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前寫出實(shí)驗(yàn)方案