单片机原理及其应用实验报告

1、 单片机原理及其应用单片机原理及其应用 实验指导书实验指导书 南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院 自动化教研室自动化教研室 2011 年年 3 月月 I 前前 言言 单片机目前已广泛应用在智能仪表、工业控制、家用电器等各个领域，成为现代电子系统的一个极其重要的组成部分，对于电类专业学生来说，掌握单片机知识，具备基本应用技能，才能符合当前社会对专业人才的要求。 单片机是一门应用性极强的课程， 学生在掌握基本理论知识的基础上，更要通过实验训练，提高其调试动手能力，学会解决具体问题的思路和手段，具备初步的系统设计和调试能力。 因此，为了更好地做好单片机课程的软硬件实验，特编写本实验指导书，书中叙述了各实验的目的、要求，对于设计性实验，给出了列出了接线图、程序结构框图和清单。学生按要求完成本实验指导书中的实验，可基本掌握 MCS-51 单片机的结构原理、接口技术以及程序设计技巧。另外： 一、所有实验都是相互独立的，次序上也没有固定的先后关系，在使用本书进行教学时，教师可根据教学要求，选择相应实验。 二、对同一问题的解决方法往往不是唯一的，欢迎各位指导教师在使用本实验指导书的过程中提出更完

2、善的实验方案， 指出书中的错误和不足，并希望大家反馈给我们，以便及时修改。 II 目目 录录 第一章第一章 集成开发环境简介集成开发环境简介 1 第第二二章章 演示程序演示程序 9 第第三三章章 实验项目实验项目 15 实验一实验一 仿真环境熟悉， 清零、 拆字程序设计仿真环境熟悉， 清零、 拆字程序设计 15 实验二实验二 内部、 外部内部、 外部 RAM数据传送程序设计数据传送程序设计 17 实验三实验三 单片机单片机 I/O 口实验口实验 18 实验四实验四 A/D、D/A转换实验转换实验 20 实验五实验五 并行接口并行接口扩展实验扩展实验 24 1 第一章第一章 集成开发环境简介集成开发环境简介 Super ICES-51 80C51 单片机实验仪使用当前流行的 Keil C51 开发软件，采用 uVision2 集成开发环境。 1.1 Keil C51 简介简介 Keil C51 软件是德国 Keil 公司开发的功能完善的 C51 开发软件，近年来在国内得到了迅速普及。Keil 包括以下几个部分：uVision2 IDE、C51 编译器、A51汇编器、LIB 库管理器、BL

3、51 连接器/定位器、uVision 硬件调试器、RTX51 实时多任务操作系统。 Keil 软件的最新版本是 7.50。 用户可以向 Keil公司或国内代理商购买正版软件或索取 Demo 版本，也可以直接到 Keil 公司网站（http:/）下载。 1.2 uVision2 集成开发环境集成开发环境 uVision2 集成开发环境如图 1-1 所示，有编辑、项目、输出等 3 个大窗口和 File、Edit、View、Project、Debug、Periherals、Tools、SVCS、Windows、Help等下拉菜单。 变量观察区 存储器观察输出信息窗编辑区 工程项目窗口 项目名称栏 工具菜单栏 快捷图标 图 1-1 uVision2 集成开发环境 2 1.2.1 创建、保存工程文件创建、保存工程文件 在 uVision2 环境下，使用工程来管理各个文件。为了开始新的工程，选择“Project/New Projiect”选项，出现如图 1-2 所示界面。 然后选择此新工程要保存的路径，键入项目名称并保存，项目名称将会出现在集成环境的左上端，名称后缀为“.uv2” ，如图 1-3

4、所示。 注意项目名称最好不要超过 8 个字符、尽量不采用中文，与软件编程时变量的命名习惯一致。 图 1-2 创建新工程 图 1-3 保存新工程 3 1.2.2 MCU 选择选择 接着系统出现“Select Device for Target”界面，要求选择目标硬件系统的MCU，如图 1-4 所示。选择要开发的目标硬件系统的 MCU，点击“确定”即可。 对于 Super ICES-51 实验仪，应选择 Atlmel的 AT89C51。 1.2.3 添加源文件添加源文件 如图 1-5 所示，在“Target 1/Source Group 1”上点击右键，选择“/Add Files to Group Source Group 1” 后，出现如图 1-6 所示界面，添加所要的源程序。 源程序包括“*.C” 、 “*.ASM” 、 “*.LIB” 、 “*.A51”等。 图 1-4 MCU 选择 4 图 1-6 选择待添加的源文件 图 1-5 添加源文件 5 1.2.4 目标硬件系统配置目标硬件系统配置 源程序添加完毕后，进行“Option for Target”的设定。在菜单栏中，选择“Pro

5、ject/Option for Target” ，出现如图 1-7 所示界面。 点击 Target 选项卡， 输入目标硬件系统的晶振频率， 本实验仪为 11.0592 MHz； 点击 Output 选项卡，选中 Crest Hex File 选项，在编译时系统将会自动生成目标代码文件*.HEX； 点击 Debug选项卡，如图 1-8 所示，选择仿真模式等。 图 1-7 目标硬件系统配置 6 uVision2 的仿真模式分为 Use Simulator（软件仿真）和 Use（硬件仿真）2种。 其中 Use Simulator 选项是将 uVision2 调试器设置成软件模拟仿真模式，在此模式下不需要实际的目标硬件就可以模拟 8051 单片机的很多功能。Use Simulator 中的“Load Application at Start”是装入程序的复选框， “Go till main()”是表示从应用程序的主函数开始执行的复选框。除非有特殊情况，一般都同时使用这两复选框。 Use 选项有高级的 GDI 驱动（ICES 仿真器）和 Keil Monitor-51 驱动。运用此功能可以把 K

6、eil C51 嵌入到自己的系统中去，从而实现在目标硬件上调试程序。实验仪选择“use keil Monitor-51 Driver” 。 选择 “load Application at start” ， 在启动时直接装载程序， 选择 “Go till main” ，C51 开发时，装载后直接运行到 main函数。 7 硬件仿真模式下还需配置波特率等，点击“Settings”选项，如图 1-9 所示。 选择“serial interrupt” ，在前面打勾，否则装载过程中，仿真器会发出“嘀”一声长声报警，仿真结果将可能不正确。 选择正确的串口号，波特率最高为 38400； 建议只选 cache code。 1.2.5 程序编译、程序编译、连接连接与下载与下载 使用“Project”下拉菜单中的编译命令， “Build Target” （）只编译和连接在项目窗口中的修改过的程序； “Rebuild all Target File” （）编译和连接项目里所有的源程序文件。 图 1-9 串口等配置 8 编译等无误后，使用菜单栏中的“Debug”下“/start/stop Debug Sess

7、ion”或使用快捷方式()进入硬件调试系统，如图 1-10 所示。 “Debug”下“Step”或用快捷方式()进行单步（进子程序）调试； “Debug”下“Step Over”或用快捷方式()进行单步（不进子程序）调试； “Debug”下“Run to cursor line”或用快捷方式()进行运行到当前光标处调试； “Debug” 下 “Go” 或用快捷方式()进行全速运行， 直到下一个有效断点； “Debug”下“/start/stop Debug Session”进入、退出硬件调试系统环境。 另外， “Debug”下还有“stop running” 、 “rst”等操作。 图 1-10 硬件调试系统界面 9 第第二二章章 演示程序演示程序 为了更好地熟悉uVision2集成开发环境仿真开发系统的应用，本指导书提供了一个完整的程序编译、调试例子，详细说明集成环境下的各种操作。 程序内容：程序内容：将110十个数相加，并把其和放入内部 RAM 30H 单元。 这个问题有好几种算法，如果单纯从算法上来说，下面所列算法并不是最优的，因为其目的在于让你熟悉仿真系统的各种操作。 算法介绍

8、：算法介绍： 1加数、被加数、和最终单元（SUM）首先设置初始值，分别为1、0、0，加法次数单元（R2）设为10； 2每次加法所得中间结果存放在被加数单元中（累加器ACC），同时将加数单元增1； 3做完一次加法后，加法次数单元减1，并判断是否已为0（即已做完10次加法），如果不为0，继续做下次加法，若为0，则将累加器内容赋值给和最终单元； 4做完后，程序原地循环。 算法流程图及源程序分别如下： 10 加数、被加数（和中 间结果） 、和最终结果单元、加法次数单 元初始化 被加数+加数，结果 放在被加数（和中间结果）单元 结果放入 和最终单元 已做完 10 次加法？ N Y 加数增 1 堆 栈 初 始11 源源程序：程序： ;变量DATA_REG中的内容为加数（1-10）； ;ACC中的内容为被加数，同时也是每一次加法后的和中间结果存放单元； ;做完10次加法后，再将ACC内容放入指定的和单元SUM中。 ;* DATA_REG EQU 31H ;定义加数单元 SUM EQU 30H ;定义和单元 ;= ORG 0000H ;复位后PC指针 LJMP MAIN ;- ORG 0100H ;从

9、程序存储空间 0100H 单元放程序 MAIN: MOV SP, #70H ;堆栈指针从复位后的 07H 调整到 70H MOV DATA_REG, #1 ;加数单元初始值为1 MOV SUM, #00H ;和单元初始值为0 MOV R2, #10 ;加法循环次数为10 CLR A 被加数单元初始值为0 CLR C ;进位初始值为0 ADD_LOOP: ADDC A, DATA_REG ;被加数+加数，结果放入ACC INC DATA_REG ;加数增1 DJNZ R2, ADD_LOOP ;10次加法未做完，继续做 MOV SUM,A ;10次加法已做完，将和放入SUM单元 LJMP $ ;原地循环 ;* END 12 2.1 打开仿真环境打开仿真环境，新建一个工程文件，新建一个工程文件 按第一章介绍建立一个工程名为“test.uv2”的工程文件，选择目标硬件系统的 MCU 为 Atlmel的 AT89C51；目标硬件系统配置选择“Use Simulator” ，其余配置参考第一章介绍。 2.2 输入源程序输入源程序 单击菜单“File/New”,出现源程序编辑窗口，输入源程序，以“*.asm”保存，选择“/Add Files to Group Source Group 1” ，将此源程序添加到工程

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