单片机原理单片机原理实验指导书实验指导书高高 林林湖北民族学院湖北民族学院20142014 年年 4 4 月月实验系统概述实验系统概述一、单片机仿真实验仪简介：一、单片机仿真实验仪简介：单片机原理课程实验采用由江苏启东达爱思计算机有限公司生产的 596H+型单片机仿真教学实验仪器。实验仪通过 RS-232 串口与微机（上位机）进行通信，可完成 MCS-51 系列 8 位单片机和MCS-196 系列 16 位单片机的实验，功能较强大。实验仪电路板采用模块化设计，使实验连线简捷明了，免去了学生调试实验线路的工作。整个实验电路面板的硬件布局如图 1.1 所示：图 1.1 实验电路面板硬件布局图对所标注部件说明如下：1 串行通信波特率选择开关。其中左边一位用于做 8251 串行通信实验，右边两位为系统与 PC机串行通信波特率选择位。在 PC 机配置较低的场合或 DOS 操作系统下通常采用中间的9600bps 常规波特率；而如果在 windows 环境或 PC 机能承受的情况下，选择右边的57600bps 波特率较为适宜。2 CPU 选择开关。可在通电或断电情况下改变当前的 CPU，该开关包含三档，左、右两档均用来选择 51 系列单片机，而中间一挡用来选择 196 系列单片机，注意在实验之前要选择正确的单片机进行实验。3 复位按钮。一般用作程序执行过程中，按下该按钮后，程序停止运行，所有设备回复初始状态。4 暂停按钮。可以暂停当前程序的执行，以便查看单片机的运行状态。打开实验仪电源开关，系统应显示闪动打开实验仪电源开关，系统应显示闪动“P.”“P.” ，处于待命状态；否则按下，处于待命状态；否则按下 RESETRESET 键，如仍再不显示，键，如仍再不显示，应立即切断电源，检查后重新进行或向实验教师提问。应立即切断电源，检查后重新进行或向实验教师提问。二、实验仿真软件介绍：二、实验仿真软件介绍：运行“MCS-51 单片机实验系统” ，会出现选择微机与实验仪进行串行通信的对话框，如图 1.2 所示：图 1.2 选择通信端口对话框在上图所示的对话框中，主要是进行通信端口的选择和波特率选择这两项设置。由于上位机只有最多两个 RS-232 串行通信端口，因而端口选择只可能是串口 1 或串口 2，其他并未用到。而具体是串口 1、2 中的哪一个则由实验仪与上位机的通信连线有关。波特率的选择相对简单，只要保证所选波特率与实验仪上的波特率选择开关一致即可。打开实验仪电源后，点击打开实验仪电源后，点击“确定确定” ，如果顺利进入仿真软件编程界面，表示实验仪与上位机能正常，如果顺利进入仿真软件编程界面，表示实验仪与上位机能正常通信；若出现通信；若出现 “仿真器没有连接仿真器没有连接”这样的提示信息，那就表示实验仪与上位机不能正常通信，这时就这样的提示信息，那就表示实验仪与上位机不能正常通信，这时就应该检查串行通信线是否连接好或波特率设置是否对应，如果仍然不能解决，则应立即向实验教师提应该检查串行通信线是否连接好或波特率设置是否对应，如果仍然不能解决，则应立即向实验教师提问。问。正常连接以后会进入“Dais-MCS51 仿真开发系统”软件的界面，如图 1.3 所示：图 1.3 Dais-MCS51 仿真开发系统该开发系统软件配合实验仪使用，能够完成从简单到复杂的 MCS-51 单片机相关的实验内容，是MCS-51 单片机实践学习较好的入门工具，其使用过程概括如下：1 点击工具条中“” （新建）建立新的实验源程序编辑窗口，或点击“” （打开） ，在打开对话框中选择要打开的源程序文件，也会进入源程序编辑窗口。2 点击工具条中“” ，进行源文件的编译、连接、装载，在出现编译成功的对话框后点击“OK”框自动进入源文件调试状态。3 在工具条中点击所需的运行方式：“” （单步） 、 “” （宏单步） 、 “” （连续运行） 。4 系统一旦进入运行状态后若需停止该程序的运行请点击“” （复位）中止当前程序的运行。三、三、KeilC51 编程软件的使用说明：编程软件的使用说明： 1、启动 KEIL uVision2/uVision3 集成开发环境。2、打开工程，选择“Project”菜单下的“Options for Target.”命令。3、在弹出的对话框中点击选择“Debug”标签，选中对话框右边使用硬件驱动的“Use: XXX”单 选框，并在其下拉选择框中选择“Dais Emulator Driver” 。 调试技巧：如需调试 C51 程序，建议选中下拉框右下方的“Go till main()”（若是 KEIL 8.XX 版本则为“Run to main()” ）复选框，将其打勾。4、点击下拉框右边的“Settings” ，如能打开达爱思仿真实验系统设置对话框。如需改变达爱思设 置，只需要在按驱动右边的“Settings”按钮在对话框中选择正确的串行口、波特率，并完成工作 模式、RAM/ROM、P0/P2 的设置。5、还要在在弹出的“Options”对话框中点击选择“Output”标签，选中对话框中间创建 HEX 文 件的“Create HEX File”复选框前打勾。以便在编译过程中生成可执行的 HEX 文件，并且才有可 能将该文件装载到实验箱存储器中等待运行。6、KeilC51 软件与实验箱的串行通信：如果能够正常通信，则点击（Start/Stop Debug Session）后能正常进入软件调试（Debug）界面，如下图所示：否则，则不能进入软件调试（Debug）界面，会弹出如下对话框：则表明 Keil 软件与实验箱不能正常通信，需要解决串行通信存在的问题。 其主要问题主要在以下两个方面： 串行通信线未接好，如接头松动等； 串行通信设置不正确，如通信波特率设为 57600bps 而非 9600.bps。实验一实验一 P1 口霓虹灯实验（口霓虹灯实验（4 学时）学时）一、实验目的一、实验目的了解实验仿真系统的硬件结构，熟练使用实验仿真软件；掌握 MCS-51 单片机 P1 口的基本结构和使用方法；学会用 C51 编写含分支和循环结构的程序。二、实验预备知识二、实验预备知识P1 口为准双向口，每一位都可独立地定义为输出线或输入线。本实验中延时子程序采用指令循环来实现，机器周期(12/6MHz)*指令所需机器周期数*循环次数，在系统时间允许的情况下可以采用此方法。三、实验内容三、实验内容（1）在实验箱上完成：P1 作为输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管按照如下顺序点亮：开始从左往右循环点亮从右往左循环点亮从左往右逐个点亮从右往左逐个熄灭2 个发 光二极管分别从中间往两边循环点亮2 个发光二极管分别从两边往中间循环点亮全部点亮全部 熄灭开始。 （2）用 Proteus 软件参照实验电路连线并仿真运行，得出与实验箱上相同的软件仿真结果。 所用元器件：单片机 AT89C51、发光二极管 LED-GREEN(RED、BLUE)、排阻或电阻 RESPACK-8(RES)、 8 位缓冲器 74LS244 参考仿真电路图：四、程序框图四、程序框图五、实验电路（只连图中粗实线）五、实验电路（只连图中粗实线）六、实验步骤六、实验步骤P1.OP1.7 用插针连至 L1L8，运行程序后，观察发光二极管闪亮移位情况。七、思考七、思考（1）在 C51 编程中用查表法实现相同的实验现象。 （利用数组编程）（2）尝试用单片机内部定时器控制延时以代替软件延时程序实现本实验要求。实验二实验二 时钟显示实验（时钟显示实验（4 学时）学时）一、实验目的一、实验目的(1)熟练掌握单片机定时器的编程技巧；(2)掌握八段数码 LED 显示器的工作原理和编程方法。二、实验内容二、实验内容（1）在实验箱上完成：编写程序，用定时器产生 0.1S 定时中断，对时钟计数器计数，并将数值实时地送数码管显示（左 边 2 个数码管显示“时” ，中间 2 个显示“分” ，右边 2 个显示“秒” ） 。（2）用 Proteus 软件参照实验电路连线并仿真运行，得出与实验箱上相同的软件仿真结果。所用元器件：单片机 AT89C51、8 位锁存器 74LS273 或 74LS373、3-8 译码器 74LS138、排阻或电 阻 RESPACK-8(RES)、或非门 74LS02、共阳极六合一数码管 7SEG-MPX6-CA 参考仿真电路图：三、程序框图三、程序框图四、实验连线（无）四、实验连线（无）五、实验预备知识五、实验预备知识1数码显示电路：电路组成：6 个共阳极数码管、2 个 74LS273 锁存器 端口地址： 字型口（段码锁存器）FFDCH 字位口（位码锁存器）FFDDH 2动态显示： 每次只有一个数码管显示其相应字符，并且从左往右反复快速扫描，利用人眼的“视觉滞留”效 益实现“同时”显示不同字符的工作方式。 3字型码表：（共阳极）09：0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90六、思考六、思考（1）电子钟走时精度和程序中那些常数有关？ （2）将数码显示也改为定时扫描方式该如何编程？实验三实验三 急救车与交通灯实验（急救车与交通灯实验（4 学时）学时）一、实验目的一、实验目的(1)了解 8255 芯片的结构、工作方式及编程方法(2)学习模拟十字路口交通控制的实现方法；(3)熟练掌握外部中断技术的使用方法。二、实验内容二、实验内容（1）在实验箱上完成： 用 8255 的 PA 口、PB 口的低四位做输出口，控制十二个发光二极管亮灭，模拟十字路口交通灯管 理。一般情况下正常显示，有急救车到达时，两个方向四个路口交通信号灯全红，以便让急救车通过。 设急救车通过路口时间为 10 秒，急救车通过后，交通恢复正常。本实验用单次脉冲申请外部中断，表 示有急救车通过。（2）用 Proteus 软件参照实验电路连线并仿真运行，得出与实验箱上相同的软件仿真结果。 所用元器件：单片机 AT89C51、可编程并口芯片 8255A、按键 BUTTON、发光二极管 LED- GREEN(RED、YELLOW)、8 位锁存器 74LS273 或 74LS373、3-8 译码器 74LS138、或非门 74LS02、排阻或 电阻 RESPACK-8(RES) 、8 位缓冲器 74LS244 参考仿真电路图：三、程序框图三、程序框图四、实验连线（只连图中粗实线）四、实验连线（只连图中粗实线）五、实验步骤五、实验步骤8255 PB3PB0、PA7PA0 依次接发光二极管 L1L12。编写程序，初始态为四个路口的红灯全亮之后，东西路口的绿灯亮南北路口的红灯亮，东西路口方向通车。延时一段时间后东西路口的绿灯熄灭，黄灯开始闪耀。闪耀若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北路口方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯熄灭，黄灯开始闪耀。闪耀若干次后，再切换到东西路口方向，之后重复以上过程。六、实验说明六、实验说明中断服务程序的关键是：保护进入中断时的状态，并在退出中断之前恢复进入时的状态。必须在中断程序中设定是否允许中断重入，即设置 EX0 位。本例中使用了 INT0 中断（P3.2） ，一般中断程序进入时应保护 PSW、ACC 以及中断程序使用但非其专用的寄存器。本例的中断程序保护了 PSW、ACC 等三个寄存器并且在退出前恢复了这三个寄存器。另外中断程序中涉及到关键数据的设置时应关中断，即设置时不允许重入。本例中没有涉及这种情况。中断信号由单脉冲按钮 SP 产生。七、思考七、思考（1）试编程解决中断返回以后不能回到中断之前状态的问题。（2）将交通灯控制程序放在定时器 T0 中断服务子函数中完成，试编程实现。实验四（一）实验四（一） 串并转换实验（串并转换实验（2 学时）学时）一、实验目的一、实验目的掌握 8031 串行口方式 0 工作方