MCS51单片机原理及应用

《MCS51单片机原理及应用》实验指导书唐山学院电工电子实验教学中心2009年3月1前言一．单片机原理实验的任务单片机原理实验是单片机原理及应用课程的一部分，它的任务是：1.通过实验进一步了解和掌握单片机原理的基本概念、单片机应用系统的硬件设计及调试方法。2.学习和掌握单片机应用系统程序设计技术。3.提高应用计算机的能力及水平，提高逻辑思维及动手能力。二．实验设备单片机实验所使用的设备由计算机、单片机实验开发系统（见下图0-1），其中计算机是软件开发平台，主要完成程序编辑、编译、下载程序等任务；单片机实验开发系统是硬件开发平台，是基于51/196单片机的扩展实验系统。计算机和单片机实验开发系统之间是通过RS232串行接口进行通信的。图0-1单片机原理实验设备单片机实验开发系统配有开关电源、单片机、晶振、存储器、可编程并行接口芯片、键盘显示控制芯片、24键键盘、六位LED数码管显示、A/D及D/A转换芯片、简单输出口2个、简单输入口1个、逻辑电平输入开关、发光二极管显示电路，并配有小直流电机、步进电机、继电器、音响等驱动电路。在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合设计性实验项目。所有的MCS51单片机原理及应用课程实验都是在这套实验系统上完成的。三．对参加实验学生的要求1.阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确实验目的，了解内容和方法。2.按实验指导书要求进行接线和操作，经检查和指导老师同意后再通电。3.在实验中注意观察思考，记录有关数据和程序，并由指导教师复查后才能结束实验。4.实验后应断电并返回WINDOWS下关闭计算机，整理实验台，恢复到实验前的情况。5.认真写实验报告，按规定格式写出程序流程图、程序、并分析实验结果、完成思考题等。字迹要清楚，结论要明确。爱护实验设备，遵守实验室纪律。*注：本实验指导书适用于MCS51单片机原理及应用A、单片机原理及应用B等课程。计算机RS232串行口单片机实验开发系统2目录第一章MC51单片机原理及应用实验..........................................................................................3实验一P1口实验（验证性）........................................................................................................3实验二外部中断实验（验证性）.................................................................................................5实验三定时器实验.........................................................................................................................7实验四串行口实验--串并转换实验..............................................................................................9实验五数码显示实验....................................................................................................................11实验六A/D转换实验...................................................................................................................13实验七数字电子钟实验（综合性）...........................................................................................15实验八D/A转换实验...................................................................................................................16实验九简单I/O口扩展实验.......................................................................................................18实验十步进电机实验...................................................................................................................20实验十一直流电机实验...............................................................................................................22实验十二PC机与单片机串行通信实验.....................................................................................24实验十三继电器与电子音响实验...............................................................................................26实验十四8255可编程并行接口实验..........................................................................................28实验十五键盘显示接口实验.......................................................................................................30第二章单片机开发实验系统及TMSD调试程序......................................................................32第一节单片机开发实验系统.......................................................................................................32第二节TMSD源语言调试程序简介...........................................................................................353第一章MCS51单片机原理及应用实验实验一P1口实验一．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。3.学习单片机实验系统的使用方法和程序的调试方法二．实验设备及器材配置1.单片机实验开发系统。2.计算机。3.导线。三．实验内容分别完成单片机P1口做输出口、既做输入又做输出口的实验任务。1.P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使其循环点亮。2.P1口低四位接四只发光二极管L1-L4,P1口高四位接开关K1-K4,编写程序，将开关的状态在发光二极管上显示出来。四．实验原理说明P1口为准双向口，P1口的每一位都能独立地定义为输出线或输入线，作为输入的口线，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入。8031中所有口锁存器在复位时均置为“1”，如果后来往口锁存器写入过“0”，再作为输入时，需要向口锁存器对应位写入“1”。延时程序的编写可以用两种方法，一种是用定时器来实现，一种使用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。如果系统晶振为6.144MHz，则一个机器周期为12/6.144μs即1/0.512μs。现要编写一个延时0.1s的程序，可以大致写出如下：MOVR7,#200DE1:MOVR6,#XDE2:DJNZR6,DE2DJNZR7,DE1上面MOV、DJNZ指令均为两个机器周期，所以执行一条指令需要1/0.256us,现求出X值：46101.0256.01200)256.01256.01256.01(X指令3指令2指令4指令1计算出X=126，代入上式可知实际延时约为0.100004s。五．连线方法及实验电路题目1：8031的P1.0—P1.7分别接发光二极管L1—L8，硬件原理图如图1-1所示。题目2：P1口的P1.0—P1.3接L1-L4,P1口的P1.4—P1.7接K1-K4，硬件原理图如图1-2所示。LEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLED74LS06100100100100100100100100P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.08031L1L2L3L4L5L6L7L8+5VLEDLEDLEDLED74LS06100100100100P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.08031L1L2L3L4K1K2K3K4+5VK4K3K2K1+5VGND图1-1题目1硬件原理图图1-2题目2硬件原理图六．思考题及实验报告要求1.思考题(1).试说明51系列单片机4个I/O口在使用上的分工和操作上的特点。(2).修改程序，使发光二极管闪亮移位方向改变。2.实验报告要求(1).给出自行设计的程序清单、程序流程图。(2).总结实验过程中调试所遇到的问题和解决方法，写出编程调试的经验和体会。5实验二外部中断实验一．实验目的1.学习外部中断技术的基本使用方法；2.学习中断处理程序的编程方法。二．实验设备及器材配置1.单片机实验开发系统。2.计算机。3.导线。三．实验内容在以下实验题目中任选一个或由老师指定。1.P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使其循环点亮。以单脉冲输出端做为中断申请，当第一次产生外部中断时，使发光二极管全亮，延时1秒后返回中断之前的状态；当第二次产生外部中断时，使发光二极管全灭，延时1秒后返回中断之前的状态；以后如上述一直循环下去。2.以单脉冲输出端做为中断申请，自行设计连线，用实验箱上的红、绿、黄发光二极管模拟交通灯控制。当有急救车通过时，两交通灯信号为全红，以便让急救车通过，延时10秒后交通灯恢复中断前状态。四．实验原理说明本实验中中断处理程序的应用，最主要的地方是如何保护进入中断前的状态，使得中断程序执行完毕后能返回中断前P1口及发光二极管的状态。除了保护累加器A、程序状态字PSW外、P1口的状态外，还要注意主程序中的延时程序和中断程序的延时程序不能混用，本实验中，主程序延时程序用的寄存器和中断延时用的寄存器也不能混用。五．连线方法及实验电路8031的P1.0—P1.7分别接发光二极管L1—L8，INT0接单脉冲输出端“”外部中断实验电路如图1-3所示6LEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLED74LS06100100100100100100100100P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.08031L1L2L3L4L5L6L7L8+5VINT0图1-3外部中断实验电路六．思考题及实验报告要求1.思考题(1).试说明51系列单片机外部中断如何使用。(2).修改程序，外部中断产生时，使发光二极管闪亮移位方向改变。2.实验报告要求(1).给出自行设计的程序清单、程序流程图。(2).总结实验过程