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实验指导书山东英才学院计算机电子信息工程学院目录第一部分系统介绍(1一、整机介绍(1二、系统特点(1三、8051单元概述(2第二部分8051调试软件的使用(5一、主窗口简介(5二、编辑程序(6三、编译调试(6第三部分基本试验(7实验一P1口实验(7实验(一P1口实验一(7实验(二P1口实验二(10实验二简单I/O口扩展实验(13实验(一简单I/O口扩展实验一(13实验(二简单I/O口扩展实验二(16实验三中断实验(18实验四定时器实验(22*实验五8255A可编程并行接口实验(25*实验(一8255A可编程并行接口实验一(25*实验(二8255A可编程并行接口实验二(27实验六数码显示实验(33实验七D/A转换实验(39实验八A/D转换实验(44实验九存储器扩展实验(48实验十LCD显示实验(50第一部分系统介绍一、整机介绍1、EL型微机教学实验系统结构EL-MUT-III型微机教学实验系统由电源、系统板、CPU板、可扩展的实验模板、微机串口通讯线、JTAG通讯线及通用连接线组成。系统板的结构简图见下图。二、系统特点EL-MUT-III型微机/单片机教学实验系统是北京精仪达盛科技有限公司根据广大学者和许多高等院校实验需求,结合电子发展情况而研制的具有开发、应用、实验相结合的高科技实验设备。旨在尽快提高我国电子科技发展水平,提高实验者的动手能力、分析解决问题能力。系统具有以下特点:1、CPU可选用80C31、8086、80C196中任一种CPU,系统功能齐全,涵盖了微机/单片机教学实验课程的大部分内容。2、系统采用开放式模块化结构设计,通过两组相对独立的总线最多可同时扩展2块应用实验板,用户可根据需要购置相应实验板,降低了成本,提高了灵活性,便于升级换代。3、配有两块可编程器件:EPM7128被系统占用。另一块EPM7032供用户实验用。两块器件皆可通过JTAG接口在线编程。使用十分方便。4、灵活的电源接口:配有PC机电源插座,可由PC提供电源。另外还配有外接开关电源,提供所需的+5V,±12V,其输入为220V的交流电。5、系统的联机运行模式:配有系统调试软件,系统调试软件分DOS版和WINDOWS版两种,均为中文多窗口界面。调试程序时可以同时打开寄存器窗口、内存窗口、变量窗口、反汇编窗口、波形显示窗口等等,极大地方便了用户的程序调试。该软件集源程序编辑、编译、链接、调试与一体,每项功能均为中文下拉菜单,简明易学。经常使用的功能均备有热键,这样可以提高程序的调试效率。8051调试软件不仅支持汇编语言,而且还支持C语言编辑调试。6、系统的单机运行模式:系统在没有与计算机连接的情况下,自动运行在单机模式,在此模式下,用户可通过键盘输入运行程序(机器码,和操作指令,同时将输入信息及操作的结果在LED数码管上显示出来。7、系统功能齐全,可扩展性强。本实验系统不仅完全能满足教学大纲规定的基本接口芯片实验,其灵活性和可扩展性(数据总线、地址总线、控制总线为用户开放亦能轻松满足其课程设计、毕业设计使用等。三、8051单元概述1、微处理器:i80c31,它的P1口、P3口皆对用户开放,供用户使用。2、时钟频率:6.0MHz3、存储器:程序存储器与数据存储器统一编址,最多可达64k,板载ROM(监控程序27C25612k;RAM1(程序存储器62648k供用户下载实验程序,可扩展达32k;RAM2(数据存储器62648k供用户程序使用,可扩展达32k。(RAM程序存储器与数据存储器不可同时扩至32k,具体与厂家联系。(见图1-1:存储器组织图。在程序存储器中,0000H----2FFFH为监控程序存储器区,用户不可用,4000H----5FFFH为用户实验程序存储区,供用户下载实验程序。数据存储器的范围为:6000H----7FFFH,供用户实验程序使用。注意:因用户实验程序区位于4000H-----5FFFH,用户在编写实验程序时要注意,程序的起始地址应为4000H,所用的中断入口地址均应在原地址的基础上,加上4000H。例如:外部中断0的原中断入口为0003H,用户实验程序的外部中断0的中断程序入口为4003H,其他类推,见表1-1。4、可提供的对8051的基本实验为了提高微机教学实验质量,提高实验效率,减轻主讲教师和实验教师的劳动强度,在该系统的实验板上,除微处理器外、程序存储器、数据存储器外,还增加了8255并行接口、8250串行控制器、8279键盘、显示控制器、8253可编程定时器、A/D、D/A转换、单脉冲、各种频率的脉冲发生器、输入、输出电路等模块,各部分电路既相互独立、又可灵活组合,能满足各类学校,不同层次微机实验与培训要求。可提供的实验如下:(1、8051P1口输入、输出实验(2、简单的扩展输入、输出实验(3、8051定时器/计数器实验(4、8051外中断实验(5、8279键盘扫描、LED显示实验(6、8255并行口输入、输出实验(7、交通灯控制实验(8、8259中断实验(10、A/D转换实验(11、D/A转换实验(12、存储器扩展实验FFFFHCFBFHFFFH4FFFH2FFFH0000H中断名称8051原中断程序入口用户实验程序响应程序入口外中断00003H4003H定时器0中断000BH400BH外中断10013H4013H定时器1中断001BH401BH串行口中断0023H4023H表1-1:用户中断程序入口表5、资源分配本系统采用可编程逻辑器件(CPLDEPM7128做地址的编译码工作,可通过芯片的JTAG接口与PC机相连,对芯片进行编程。此单元也分两部分:一部分为系统CPLD,完成系统器件,如监控程序存储器、用户程序存储器、数据存储器、系统显示控制器、系统串行通讯控制器等的地址译码功能,同时也由部分地址单元经译码后输出(插孔CS0---CS5给用户使用,他们的地址固定,用户不可改变。具体的对应关系见表1-2。另一部分为用户CPLD,它完全对用户开放,用户可在一定的地址范围内,进行编译码,输出为插孔LCS0----LCS7,用户可用的地址范围见表1—2,注意,用户的地址不能与系统相冲突,否则将导致错误。地址范围输出孔/映射器件性质(系统/用户0000H---2FFFH监控程序存储器系统*3000H---3FFFH数据存储器系统*4000H---7FFFH用户程序存储器系统*8000H---CFDFHLCS0---LCS7用户CFE0HPC机串行通讯芯片8250系统*CFE8H显示、键盘芯片8279系统CFA0H---CFA7HCS0系统CFA8H---CFAFHCS1系统CFB0H---CFB7HCS2系统CFB8H---CFBFHCS3系统CFC0H---CFC7HCS4系统CFC8H---CFCFHCS5系统CFD0H---FFFFHLCS0----LCS7用户注:系统地址中,除带“*”用户既不可用,也不可改外,其他系统地址用户可用但不可改。表1—2:CPLD地址分配表第二部分8051调试软件的使用一、主窗口简介主窗口共有以下几个区域组成:最上部为此集成开发环境的程序名称及打开的文件名称(当没有文件打开时,则无文件名称显示,一般为蓝底白字。它的下部为主菜单,主菜单的项目与工作状态有关:当没有文件打开或运行时,只有三项:文件、查看、帮助。而当有文件打开时,则共有九项:文件、编辑、查看、编译、调试、控制对象、选项、窗口、帮助(主菜单的功能见功能详解。在主菜单的下部为工具栏,自左至右为:新建C文件(、新建汇编文件(、打开(文件(、文件保存(存盘(、剪切(、复制(、粘贴(、C程序编译命令(Ctrl+F7(、C程序连接命令(Shift+F7(、C程序编译连接命令(F3(、汇编命令(F3(、开始调试(F5(、停止调试[Shift+F5](、程序复位[Ctrl+F2](、设置/清除断点[Ctrl+F8](、跟踪调试[F7](、单步执行[F8](、执行到光标行[F4](、运行[F9](、反汇编窗口[Alt+5](、寄存器窗口[Alt+2](、内部数据存储器窗口[Alt+3](、外部数据存储器窗口[Alt+4]、帮助(这些工具并不是同时有效。在主界面的中央的大面积区域为文件的编辑区,可打开汇编文件、C文件及其他形式的文本文件。在主界面的下部为状态栏,最左边为命令/提示栏,显示当前正在执行的命令或工作状态,当光标指向一个按钮时,此栏也显示此按钮的功能。第二栏为光标在编辑区域中所处的行、列位置,右边的两栏分别显示当前键盘字母键的大/小写状态及小键盘的状态(数字/命令二、编辑程序主窗口下。在“文件”中选择“新建”菜单,可进行C语言编辑或汇编语言编辑。也可以选择“打开”,打开现有的实验程序(选择后缀.ASM或.C,可分别打开汇编语言程序和C语言实验程序。三、编译调试程序编辑完成后,即可进行编译调试。主菜单中有“编译”栏,可对当前文件进行编译。“调试”栏可进行系统复位及其他调试手段。“选项”栏“通讯串口选项”可进行通讯口设置。“查看”栏可打开内存、外存、寄存器等窗口,通过修改存储器地址可查看不同地址区的内容,也可以对其进行修改。第三部分基本试验实验一P1口实验实验(一P1口实验一一、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。二、实验设备:EL-MUT-III型单片机实验箱、8051CPU模块三、实验内容:1.P1口做输出口,接八只发光二极管,编写程序,使发光二极管循环点亮。2.P1口做输入口,接八个按纽开关,以实验箱上74LS273做输出口,编写程序读取开关状态,在发光二极管上显示出来。四、实验原理:P1口为准双向口,P1口的每一位都能独立地定义为输入位或输出位。作为输入位时,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”,如果后来在口锁存器写过“0”,在需要时应写入一个“1”,使它成为一个输入。可以用第二个实验做一下实验。先按要求编好程序并调试成功后,可将P1口锁存器中置“0”,此时将P1做输入口,会有什么结果。再来看一下延时程序的实现。现常用的有两种方法,一是用定时器中断来实现,一是用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。本实验系统晶振为6.144MHZ,则一个机器周期为12÷6.144us即1÷0.512us。现要写一个延时0.1s的程序,可大致写出如下:MOVR7,#X(1DEL1:MOVR6,#200(2DEL2:DJNZR6,DEL2(3DJNZR7,DEL1(4上面MOV、DJNZ指令均需两个机器周期,所以每执行一条指令需要1÷0.256us,现求出X值:1÷0.256+X(1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256=0.1×10⁶指令(1指令(2指令(3指令(4所需时间所需时间所需时间所需时间X=(0.1××10⁶-1÷0.256/(1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256=127D=7FH经计算得X=127。代入上式可知实际延时时间约为0.100215s,已经很精确了。五、实验原理图:P1口输出实验P1口输入实验六、实验步骤:执行程序1(T1_1.ASM时:P1.0~P1.7接发光二极管L1~L8。执行程序2(T1_1.ASM时:P1.0~P1.7接平推开关K1~K8;74LS273的O0~O7接发光二极管L1~L8;74LS273的片选端CS273接CS0(由程序所选择的入口地址而定,与CSO~CS7相应的片选地址请查看第一部分系统资源,以后不赘述。七、程序框图:循环点亮发光二极管通过发光二极管将P1口的状态显示八、参考程序:1、循环点亮发光二极管NAMET1_1;P1口输实验CSEGAT0000HLJMPSTARTCSEGAT4100HSTART:MOVA,#0FEHLOOP:RLA;左移一位,点亮下一个发光二极管MOVP1,ALCALLDELAY;延时0.1秒JMPLOOPDELAY:MOVR1,#127;延时0.1秒DEL1:MOVR2,#200DEL2:DJNZR2,DEL2DJ