中南大学单片机实验报告

单片机原理及应用系统设计实验报告学院：信息科学与工程学院班级：学号：姓名：指导老师：目录第一章综述...................................................................................................................................0第二章实验要求...........................................................................................................................1第三章软件设计...........................................................................................................................21清零程序.............................................................................................................................22拆字程序.............................................................................................................................33拼字程序.............................................................................................................................44数据传送程序设计.............................................................................................................55排序程序.............................................................................................................................76散转程序.............................................................................................................................8第四章硬件设计...........................................................................................................................101数字量输入输出实验.........................................................................................................101）硬件构造：...............................................................................................................102）程序代码：...............................................................................................................102定时器/计数器实验...........................................................................................................121）硬件构造：...............................................................................................................132）程序代码：...............................................................................................................143Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验.....................................................................................................151）硬件构造：...............................................................................................................152）程序代码：...............................................................................................................154串行通信软件设计...........................................................................................................191）硬件构造：...............................................................................................................202）程序代码：...............................................................................................................20第五章调试过程及体会...............................................................................................................241调试过程...........................................................................................................................242收获体会...........................................................................................................................24第一章综述单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1.SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。MCS51系列微控制器应用广泛，在家电、汽车甚至航空等领域都有其活跃的身影。然而，普通51系列微控制器内部资源有限，像我用Proteus构建微控制器虚拟实验室选用的AT89C52只有三个定时器、一个全双工的串行口和中断控制，并且其数据处理能力有限，不适合对大量数据进行复杂分析和运算。因此，在不重新选型(可选用SoC)的前提下，为实现我们所需要的功能，就需要进行外围扩展。针对微控制器的特点，我们首先考虑串行扩展，因为微控制器的I/O引脚有限，并行扩展一则外围芯片面积比较大，二则对抑制EMI不利。1第二章实验要求1、学习KeilC51集成开发工具的操作及调试程序的方法，包括：仿真调试与脱机运行间的切换方法；2、熟悉TD-51单片机系统板及实验系统的结构及使用；3、进行MCS51单片机指令系统软件编程设计与硬件接口功能设计；4、学习并掌握KeilC51与Proteus仿真软件联机进行单片机接口电路的设计与编程调试；5、完成指定MCS51单片机综合设计题下面主要分为软件和硬件部分来介绍软件部分：清零程序与拆字程序设计拼字程序与数据传送程序设计排序程序与散转程序设计硬件部分：静态存储器扩展实验要求：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指导书之“4.2FLASH存储器扩展实验”实验项目（P60）。数字量输入输出实验LED灯控制（使用8255接口芯片）要求：使用汇编语言编程，功能为：通过KK1实现LED灯工作方式即时控制，完成LED开关控制显示和LED灯左循环、右循环、间隔闪烁功能。定时器/计数器实验要求：由单片机内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。P1口的P1.0-P1.7分别接八个发光二极管。编写程序模拟时序控制装置。开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟