單片機實驗指導(dǎo)書

單片機試驗指導(dǎo)書張彥編機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院〔20236月編〕偉福仿真器系統(tǒng)概述本仿真器系統(tǒng)由仿真主機+仿真頭、MULT1A用戶板、試驗板、開關(guān)電源等組成。本系統(tǒng)的特點是：主機+仿真頭的組合，通過更換不同型號的仿真頭即可對各種不同類型的單片機進展仿真，是CPU仿真系統(tǒng)。承受主機+PODPODCPU進展仿真。本仿真器主機型號為E2023/S，仿真頭型號為POD8X5X〔518X5X單片機。DOSWINDOWS版本，后者功能強大，中/英文界面任選，用戶源程序的大小不再有任何限制，支持ASM，c，PLM語言混合編程，具有工程治理功能，為用戶的資源共享、課題重組供給強有力的手段。支持點屏顯示，用鼠標(biāo)左鍵點一下源程序中的某一變量，即可顯示該變量的數(shù)值。有豐富的窗口顯示方式，多方位，動態(tài)地顯示仿真的各種過程，使用極為便利。本操作系統(tǒng)一經(jīng)推出，馬上被寬闊用戶所寵愛。雙工作模式軟件模擬仿真(不要仿真器也能模擬仿真)。硬件仿真。CPU構(gòu)造，100％不占用戶資源。全空間硬件斷點，不受任何條件限制，支持地址、數(shù)據(jù)、外部信號、大事斷點、支持實時斷點計數(shù)、軟件運行時間統(tǒng)計。雙集成環(huán)境編輯、編譯、下載、調(diào)試全部集中在一個環(huán)境下。多種仿真器，多類CPU仿真全部集成在一個環(huán)境下?？煞抡?1系列，196系列，PIC系列，552、LPC764、DALLAS32043851CPU。為了跟上形勢，現(xiàn)在很多工程師需要面對和把握不同的工程治理器、編輯器、編譯器。他們由不同的廠家開發(fā)，相互不兼容，使用不同的界面，學(xué)習(xí)使用都很吃力。偉福WINDOWS調(diào)試軟件為您供給了一MakeBuild和調(diào)試工具并供給千個與第三方編譯器的接口。由于風(fēng)格統(tǒng)一，大大節(jié)約了您的精力和時間。強大的規(guī)律綜合調(diào)試功能。規(guī)律由交互式軟件菜單窗口對系統(tǒng)硬件的規(guī)律或時序進展同步實時采樣，并實時在線調(diào)試分析，采集深度32K(E2023/L)，最高時基采樣頻率達(dá)20MHz，40路波形，可準(zhǔn)確實時反映用戶程序運行時的歷史時間。系統(tǒng)在使用規(guī)律時，除一般的單步運行、鍵盤斷點運行、全速硬件斷點運行外，還可實現(xiàn)各種條件組合斷點如：數(shù)據(jù)、地址、外部掌握信號、CPU內(nèi)部掌握信號、程序區(qū)連續(xù)點等。由于規(guī)律儀可以直接對程序的執(zhí)行結(jié)果進展分析，因此極大地便利于程序的調(diào)試。隨著科學(xué)技術(shù)的進展，單片機通訊方面的運用越來越多。在通訊功能的調(diào)試時，假設(shè)通訊不正常，查找緣由是格外耗時和低效的，您很難搞清楚問題到底在什么地方，是波特率不對，是硬件信道有問題，是通訊協(xié)儀有問題，是發(fā)方出錯還是收方出錯。有了規(guī)律儀，狀況則完全不一樣，用它可以分別或者同時對發(fā)送方、接收方的輸入或者輸出波形進展記錄、存儲、比照、測量等各種直觀的分析，可以將實際輸出通訊報文的波形與源程序相比較，可馬上覺察問題所在，從而極大地便利了調(diào)試。強大的追蹤器功能追蹤功能以總線周期為單位，實時記錄仿真過程中CPU發(fā)生的總線大事，其觸發(fā)條件方式同規(guī)律。追蹤窗口在仿真停頓時可收集顯示追蹤的CPU指令記憶信息，可以以總線反匯編碼模式、源程序模式對應(yīng)顯示追蹤結(jié)果。屏幕窗口顯示波形圖最多追蹤記憶指令32K并通過仿真器的斷點、單步、全速運行或各種條件組合斷點來完成追蹤功能?？偩€跟蹤可以跟蹤程序的運行軌跡?？梢越y(tǒng)計軟件運行時間。其次章開發(fā)環(huán)境簡介FOR WINDOWS/WAVE進入本開發(fā)環(huán)境，其界面及主要功能如圖2-1中所注。仿打打保編復(fù)全跟單C數(shù)真開建開存譯速P據(jù)器文文項文文執(zhí)U窗設(shè)件件目件件位行蹤步窗口置口圖2-1 仿真器設(shè)置窗口如圖2-2所示，在試驗開頭時要先依據(jù)需要設(shè)置好仿真器類型、仿真頭類型以及CPU類型，并留意是否“使用偉福軟件模擬器假設(shè)使用硬件仿真，請留意去掉“使用偉福軟件模擬器”前的選擇。圖2-2 仿真器設(shè)置窗口文件窗口如圖2-3，可在此窗口下進展包括建、翻開、保存等文件操作。圖2-3 文件窗口編譯文件窗口如圖2-4，在此窗口下可將源文件編譯成目標(biāo)文件。圖2-4 編譯文件窗口執(zhí)行窗口如圖2-5，在此窗口下，可用全速、跟蹤、斷點等各種方式運行程序圖2-5 執(zhí)行窗口窗口窗口如圖2-6-1，在此窗口下，可以觀看各種窗口信息，其中最常用到的是CPU窗口和數(shù)據(jù)窗口。圖2-6-1 窗口CPU窗口通過CPU窗口可以看到你編譯正確的機器碼及反匯編程序，可以讓你更清楚地了解程序執(zhí)行過程。CPU窗口中還有SFR窗口和位窗口，讓你了解程序執(zhí)行過程中存放器內(nèi)容的變化。圖2-6-2 CPU窗口數(shù)據(jù)窗口對51系列CPU，數(shù)據(jù)窗口有：DATA 內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口；CODE 程序數(shù)據(jù)窗口；XDATA外部數(shù)據(jù)窗口；PDATA外部數(shù)據(jù)窗口〔頁方式〕圖2-6-3 數(shù)據(jù)窗口圖2-6-4 DATA〔內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口〕圖2-6-5 CODE〔程序數(shù)據(jù)窗口〕圖2-6-6 XDATA〔外部數(shù)據(jù)窗口〕圖圖2-6-7 PDATA〔頁方式外部數(shù)據(jù)窗口〕第三章 MCS51系列單片機試驗軟件試驗一存儲器塊清零一、試驗?zāi)康陌盐沾鎯ζ髯x寫方法。了解存儲器的塊操作方法。二、試驗內(nèi)容指定內(nèi)部RAM中某塊的起始地址和長度，要求能將其內(nèi)容清零。指定外部RAM中某塊的起始地址和長度，要求能將其內(nèi)容清零。指定外部RAM中某塊的起始地址和長度，要求能將其內(nèi)容置為某固定值〔如0FF三、試驗說明通過本試驗，學(xué)生可以了解單片機的存儲器構(gòu)造及讀寫存儲器的方法，同時也可以了解單片機編程、調(diào)試方法。四、試驗儀器和設(shè)備PC機、WAVE軟件。五、參考程序框圖設(shè)置塊起始地址設(shè)置塊起始地址設(shè)置塊長度當(dāng)前地址內(nèi)容清零1否是否去除完？是完畢存儲器塊清零參考程序框圖軟件試驗二二進制到BCD一、試驗?zāi)康?．把握簡潔的數(shù)值轉(zhuǎn)換算法。2．根本了解數(shù)值的各種表達(dá)方法。二、試驗內(nèi)容將給定的一個單字節(jié)二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換成非壓縮的二—十進制(BCD)碼。4．將給定的一個單字節(jié)二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換成壓縮的二—十進制(BCD)碼。三、試驗說明計算機中的數(shù)值有各種表達(dá)方式，這是計算機的根底。把握各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換是一種根本功。有興趣的同學(xué)可以試試將BCD轉(zhuǎn)換成二進制碼。四、試驗儀器和設(shè)備PC機、WAVE軟件。五、參考程序框圖給出要轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)給出要轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)100保存百位數(shù)保存十位數(shù)余數(shù)為個位數(shù)，將其保存完畢單字節(jié)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD碼框圖軟件試驗三十進制到ASCII一、試驗?zāi)康牧私釨CD值和ASCII值的區(qū)分。了解如何將BCD值轉(zhuǎn)換成ASCII值。了解如何查表進展數(shù)值轉(zhuǎn)換及快速計算。二、試驗內(nèi)容給出一個壓縮BCD數(shù)，分別用查表法和規(guī)律運算方法將其轉(zhuǎn)換成ASCII值。三、試驗說明此試驗主要讓學(xué)生了解數(shù)值的BCD碼和ASCII碼的區(qū)分，學(xué)會用查表法快速地進展數(shù)值轉(zhuǎn)換并進一步了解數(shù)值的各種表達(dá)方式。四、試驗儀器和設(shè)備PC機、WAVE軟件。五、參考程序框圖〔查表法〕給出要轉(zhuǎn)換的給出要轉(zhuǎn)換的BCD數(shù)取出BCD高四位查表得到ASCII碼保存高位ASCII碼取出BCD低四位查表得到ASCII碼保存低位ASCII碼完畢十進制到ASCII碼轉(zhuǎn)換〔查表法〕參考程序框圖軟件試驗四存儲塊移動一、試驗?zāi)康牧私鈨?nèi)存的移動方法。加深對存儲器讀寫的生疏。二、試驗內(nèi)容將指定源地址和長度的存儲塊移到指定目標(biāo)位置。三、試驗說明用地址加一方法移動塊，請思考給出塊完畢地址，用地址減一方法移動塊的算法。另外，假設(shè)源塊地址和目標(biāo)塊地址有重疊，該如何避開?四、試驗儀器和設(shè)備五、參考程序框圖設(shè)置塊的源地址設(shè)置塊的源地址設(shè)置塊的目標(biāo)地址設(shè)置移動長度從源地址取數(shù)保存到目標(biāo)地址中11否是完畢存儲塊移動參考程序框圖軟件試驗五多分支程序一、試驗?zāi)康牧私獬绦虻亩喾种?gòu)造。了解多分支構(gòu)造程序的編程方法。二、試驗內(nèi)容在多分支構(gòu)造的程序中，能夠按調(diào)用號執(zhí)行相應(yīng)的功能。三、試驗說明多分支構(gòu)造是程序中常見的構(gòu)造，假設(shè)給出調(diào)用號來調(diào)用子程序，一般用查表方法，查到子程序的地址，轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序，完成指定操作。四、試驗儀器和設(shè)備五、參考程序框圖設(shè)置調(diào)用號設(shè)置調(diào)用號依據(jù)調(diào)用號查表得到跳轉(zhuǎn)地址跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序段調(diào)用返回完畢多分支參考程序框圖軟件試驗六數(shù)據(jù)排序一、試驗?zāi)康牧私鈹?shù)據(jù)排序的簡潔算法。了解數(shù)列的有序和無序概念。二、試驗內(nèi)容給出一組隨機數(shù)，將此組數(shù)據(jù)排序，使之成為有序數(shù)列。三、試驗說明有序的數(shù)列更有利于查找。本程序用的是“冒泡排序”法，算法是將一個數(shù)與后面的數(shù)相比較，假設(shè)比后面的數(shù)大，則交換，如此將全部的數(shù)比較一遍后，最大的數(shù)就會在數(shù)列的最終面。再進展下一輪比較，找出其次大數(shù)據(jù)，直到全部數(shù)據(jù)有序。四、試驗儀器和設(shè)備五、參考程序框圖設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)地址設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)長度去除交換標(biāo)志從當(dāng)前地址取數(shù)A1從當(dāng)前地址取數(shù)B否 A<=B？ 是設(shè)置交換標(biāo)志 否數(shù)據(jù)比較完？A、B位置

是否全部有序？是完畢數(shù)據(jù)排序參考程序框圖硬件試驗一P2口輸出試驗一、試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)P2口的使用方法。學(xué)習(xí)延時子程序的編寫和使用。二、試驗內(nèi)容1、P2〔其輸入端為高電尋常發(fā)光二極管點亮光二極管循環(huán)點亮。23三、試驗電路連線P2．0●-----------------------●LED0P2．1 ●-----------------------●LED1P2．2●-----------------------●LED2P2．3 ●-----------------------● LED3P2．4●-----------------------●LED4P2．5 ●-----------------------●LED5P2．6●-----------------------●LED6P2．7 ●-----------------------●LED7四、試驗說明

1：P2口與LED燈連接示意圖1、P2口是準(zhǔn)雙向口。它作為輸出口時與一般的雙向口使用方法一樣。由準(zhǔn)雙向口構(gòu)造可知當(dāng)P2112JP1〔板子右上角，LED燈正上方〕跳在LED上，板上LED接的是高電平〔即VC。3對于程序Delay：MOVR7,#200MOV指令需DEL1：MOVNOPDEL2：DJNZR6,#123RDEL21個機器周期，DJNZ212MHz1μs，所以該段DJNZRDEL1程序執(zhí)行時間為：RET[1+〔1+1+2*123+2〕*200+2]*1μs五、試驗儀器和設(shè)備≈50msPC機、WAVE軟件、51超級板等。六、參考程序框圖開頭設(shè)置初始值數(shù)據(jù)輸出左移一位開頭設(shè)置初始值數(shù)據(jù)輸出左移一位延時硬件試驗二蜂鳴器報警試驗一、試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)P0口做輸出的使用方法。學(xué)習(xí)延時子程序的編寫和使用。把握習(xí)蜂鳴器的工作原理和使用。二、試驗內(nèi)容P0口做輸出口，接蜂鳴器，編寫程序使單片機實現(xiàn)警笛的報警功能。同時通過P2口輸出掌握LED0~LED7的亮滅。三、試驗電路連線四、試驗說明

2：蜂鳴器電路圖蜂鳴器發(fā)聲的原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲。由于單片機的I/OTTL電平根本驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。519015來放大驅(qū)動蜂鳴器。蜂鳴器的正極接到VCC〔+5V〕電源上面，蜂鳴器負(fù)極接到三極管的放射極E，三極管的基極B經(jīng)過限流電阻由單片機的P0.7引腳掌握。當(dāng)P0.7輸出高電尋常，三極管截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P0.7輸出低電尋常，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，蜂鳴器發(fā)聲。通過程序轉(zhuǎn)變單片機P0.7音色、音調(diào)的聲音。另外，轉(zhuǎn)變P0.7輸出電平的凹凸電平的占空比，則可以掌握蜂鳴器的聲音大小。本試驗中執(zhí)行程序時要把跳線JP1〔板子右上角，LED燈正上方LEDLED接的是高電平〔即VCC。五、試驗儀器和設(shè)備開頭P0.7輸出取反P2口輸出取反延時PC開頭P0.7輸出取反P2口輸出取反延時蜂鳴器試驗程序框圖硬件試驗三 數(shù)碼管顯示試驗一、試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)八段數(shù)碼管的工作原理。學(xué)習(xí)八段數(shù)碼管的使用和查表編程方法。二、試驗內(nèi)容60~9。三、試驗電路連線本試驗板中的共陰極數(shù)碼管的段碼abcdefgdp分別與單片機的P2．0~P2．7依次相連，掌握數(shù)碼管中顯示的字型；66個非門掌握，分別接到單片機的P1．0~P1．5端口上。程序中通過P1．0~P1．5輸出凹凸電平掌握數(shù)碼管的顯示和關(guān)閉，高電尋常對應(yīng)數(shù)碼管顯示，顯示內(nèi)容由P2．0~P2．7輸出的段碼掌握。四、試驗說明開頭查表取段碼位選信號輸出P2口輸出顯示延時1、本試驗中要把跳線JP1〔板子右上角，LED燈正上方〕開頭查表取段碼位選信號輸出P2口輸出顯示延時五、試驗儀器和設(shè)備PC機、WAVE軟件、51超級板等。六、參考程序框圖硬件試驗四外部中斷試驗一、試驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)外部中斷技術(shù)的根本使用方法。學(xué)習(xí)中斷處理程序的編程方法。二、試驗內(nèi)容用單次脈沖申請中斷，在中斷處理程序中對信號進展反轉(zhuǎn)輸出。三、試驗電路連線P2.0 ● ●LED0● ●INT0〔P3.2〕四、試驗說明編寫中斷處理程序需要留意的問題是：

單次脈沖保護進入中斷時的狀態(tài)，并在退出中斷之前恢復(fù)進入時的狀態(tài)。必需在中斷處理程序中設(shè)定是否允許中斷重入，即設(shè)置EX0位。本例中使用了INT0中斷，一般進入中斷處理程序時應(yīng)保護PSW，ACC以及中斷處理程序使用但非其專用的存放器〔保護現(xiàn)場。本例的INT0中斷處理程序保護了PSW，ACC〔恢復(fù)現(xiàn)場關(guān)鍵數(shù)據(jù)的設(shè)置時應(yīng)關(guān)中斷，即設(shè)置時不允許中斷重入。本例中沒有涉及這種狀況。3．INT0〔P3.2〕端接信號源。P2．0LED燈，以查看信號反轉(zhuǎn)．4．本試驗要把跳線JP1〔板子右上角，LED燈正上方〕跳在LED上，跳線J23〔黃色繼電器右上方〕五、試驗儀器和設(shè)備PC機、WAVE軟件、本試驗等。六、參考程序框圖開頭設(shè)置開頭設(shè)置P2.0初始狀態(tài)設(shè)置有關(guān)中斷掌握存放器開外中斷INT0死循環(huán)等待中斷INT0中斷入口保護現(xiàn)場P2.0狀態(tài)取反恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回主程序框圖 INT0中斷處理程序框圖硬件試驗五計數(shù)器試驗一、試驗?zāi)康?1單片機內(nèi)部定時／計數(shù)器使用方法。二、試驗內(nèi)容51T01P3．4(T0)引腳進展計數(shù)。將其數(shù)值按二進制數(shù)在P2口驅(qū)動LED燈上顯示出來。三、試驗電路連線P2．0 ●-----------------------●LED0P2．1 ●-----------------------●LED1P2．2 ●-----------------------●LED2P2．3 ●-----------------------●LED3P2．4 ●-----------------------●LED4P2．5 ●-----------------------●LED5P2．6 ●-----------------------●LED6P2．7 ●-----------------------●LED7AN0 ●-----------------------●T0〔P3．4〕四、試驗說明

單次脈沖1．本試驗中內(nèi)部計數(shù)器起計數(shù)器的作用。外部大事計數(shù)脈沖由T0〔P3．4〕腳引入定時器T0。單片機在每個機器周期采樣一次輸入波形，因此單片機至少需要兩個機器周期才能檢測到一次跳變，這就要求被采樣電平至少維持一個完整的機器周期，以保證電平在變化之前即被采樣。同時這就打算了輸入波形的頻率不能超過機器周期頻率。2．本試驗要把跳線J6跳到ANANP0.0J6在5144鍵盤左上方，跳線JP1〔板子右上角，LED燈正上方〕跳在LED上。五、試驗儀器和設(shè)備PC機、WAVE軟件、51超級板等。六、參考程序框圖開頭開頭T0工作方式〔1、計數(shù)模式〕開頭計數(shù)計數(shù)，輸出計數(shù)值計數(shù)器試驗參考程序框圖硬件試驗六1〔P2.0狀態(tài)取反〕一、試驗?zāi)康?1單片機內(nèi)部計數(shù)器的使用和編程方法。進一步把握中斷處理程序的編程方法。二、試驗內(nèi)容用單片機內(nèi)部定時器中斷方式計時，實現(xiàn)每1秒鐘輸出狀態(tài)發(fā)生一次反轉(zhuǎn)。三、試驗電路連線P2.0 ● ●LED0四、試驗說明關(guān)于內(nèi)部定時器/計數(shù)器的編程主要是時間常數(shù)的設(shè)置和有關(guān)掌握存放器的設(shè)置。內(nèi)部定時器/計數(shù)器在單片機中主要有定時和計數(shù)兩種功能。本試驗使用的是定時功能。與定時器有關(guān)的存放器有工作方式存放器TMOD和掌握存放器TCONTMOD用于設(shè)置定時器／計數(shù)器的工作方式0-3，并確定用于定時還是用于計數(shù)。TCON主要功能是為定時器在溢出時設(shè)定標(biāo)志位，并掌握定時器的運行或停頓等。12個振蕩器周期。11.0592MHZ1〔16位方式〕時，最大定時時間為：216*0.9216μs=60397.9776μs再利用軟件記數(shù),當(dāng)T017次時，所用時間為60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s因此在T01717117次，則使輸出狀態(tài)位取反。在設(shè)置時間常數(shù)前要先關(guān)對應(yīng)的中斷，設(shè)置完時間常數(shù)之后再翻開相應(yīng)的中斷。本試驗要把跳線JP1〔板子右上角，LED燈正上方〕跳在LED上。五、試驗儀器和設(shè)備T0中斷入口保護現(xiàn)場并重設(shè)置T0時間常數(shù)11T0中斷入口保護現(xiàn)場并重設(shè)置T0時間常數(shù)11秒？否是重設(shè)置秒計數(shù)值P2.0狀態(tài)取反恢復(fù)現(xiàn)場T0斷程序框圖開頭T01，定時器T0時間常數(shù)設(shè)置P2.0初始狀態(tài)設(shè)置秒計數(shù)值中斷允許死循環(huán)等待中斷主程序框圖硬件試驗七 定時器試驗2〔電子秒表〕一、試驗?zāi)康?1單片機內(nèi)部計數(shù)器的使用和編程方法。進一步把握中斷處理程序的編程方法。了解鍵盤顯示接口工作原理。二、試驗內(nèi)容2個八段數(shù)碼管輸出記時值，秒鐘的計時時間范圍在0~59秒內(nèi)。三、試驗電路連線本試驗連線試驗板上已經(jīng)接好，無需另外接線。四、試驗說明本試驗中要將記時結(jié)果送LED顯示，這可通過調(diào)用下面給出的顯示子程序來實現(xiàn)，調(diào)用過程是：先將各位記時值拆字，分別送到LED0~LED1顯示緩沖區(qū)中去，然后調(diào)用顯示子T01秒鐘根本時間單位，本系統(tǒng)fosc=11.0592MHz，當(dāng)定時T01〔16位〕時，最大定時時間為：216*0.9216μs=60397.9776μs再利用軟件記數(shù),當(dāng)T017次時，所用時間為60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s因此在T0