單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實驗

實驗一 系統(tǒng)認(rèn)識及基本程序設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)Keil集成開發(fā)環(huán)境的操作；2.熟悉TD-51系統(tǒng)板的結(jié)構(gòu)及使用，熟悉51指令系統(tǒng)；3．掌握不同進(jìn)制數(shù)及編碼相互轉(zhuǎn)換的程序設(shè)計方法，加深對數(shù)碼轉(zhuǎn)換的理解；4．學(xué)習(xí)查表程序的設(shè)計方法，進(jìn)一步熟悉51的指令系統(tǒng)。二、實驗設(shè)備PC機(jī)一臺，TD-NMC+教學(xué)實驗系統(tǒng)。三、實驗步驟⑴編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后，啟動調(diào)試功能；⑵觀察實驗現(xiàn)象，并分析原因；⑶按復(fù)位鍵退出調(diào)試狀態(tài)。四、實驗內(nèi)容1.將BCD碼整數(shù)0～255存入片內(nèi)RAM的20H、21H、22H中，然后轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)00H～FFH，保存到寄存器R4中。修改20H、21H、22H單元的內(nèi)容，如：00H，05H，08H；觀察實驗結(jié)果。參考程序：;==============================================================;文件名稱:Asm2-1.asm;功能描述:BCD整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)(8位,范圍從00H--FFH);============================================================== ORG0000H LJMPMAIN ORG0100HMAIN: MOVR0,#20H ;BCD存放高位地址 MOVR7,#03H ;BCD碼0--255,最多3位 CLRA MOVR4,ALP1: MOVA,R4 MOVB,#0AH MULAB ;乘10 ADDA,@R0 ;加下一位的值 INCR0 ;指向下一單元 MOVR4,A ;結(jié)果存入R4 DJNZR7,LP1 ;轉(zhuǎn)換未結(jié)束則繼續(xù) SJMPMAIN ;設(shè)置斷點(diǎn),觀察實驗結(jié)果R4中的內(nèi)容 END2.將16位二進(jìn)制整數(shù)存入R3R4寄存器中，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)，以組合BCD形式存儲在RAM的20H、21H、22H單元中。參考程序：;=============================================================;文件名稱:Asm2-2.asm;功能描述:二進(jìn)制整數(shù)(16位)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)(組合BCD);=============================================================;0--FFFFH(R3R4)==>0--65535 ORG0000H LJMPMAIN ORG0100HMAIN: MOVR0,#22H ;轉(zhuǎn)換結(jié)果低位地址 MOVA,R0 PUSHACC ;ACC表示累加器A的直接地址 MOVR7,#03H CLRALP1: MOV@R0,A ;結(jié)果存儲地址清零 DECR0 DJNZR7,LP1 POPACC MOVR0,A MOVR7,#16 LP2: PUSHACC CLRC MOVA,R4 ;R4中為二進(jìn)制數(shù)的低位 RLCA MOVR4,A MOVA,R3 ;R3中為二進(jìn)制數(shù)的高位 RLCA MOVR3,A MOVB,#03HLP3: MOVA,@R0 ADDCA,@R0 ;執(zhí)行乘2操作 DAA ;十進(jìn)制調(diào)整 MOV@R0,A ;結(jié)果保存 DECR0 DJNZB,LP3 POPACC MOVR0,A DJNZR7,LP2 LJMPMAIN ;設(shè)置斷點(diǎn)觀察結(jié)果,可進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換 END3.通過查表的方法將16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼；參考程序：參考程序：;======================================================================;文件名:INT2.ASM;功能說明:外部中斷INT0,INT1操作.;外部中斷0:使發(fā)光二極管閃爍4次.;外部中斷1:使發(fā)光二極管由右向左流水顯示,一次亮兩個LED.;====================================================================== ORG0000H LJMPSTART ORG0003H LJMPEINT0 ORG0013H LJMPEINT1START: MOVP1,#00H SETBIT0 ;定義外部中斷0為邊沿觸發(fā) SETBEX0 ;使能外部中斷0 SETBIT1 ;定義外部中斷1為邊沿觸發(fā) SETBEX1 ;使能外部中斷1 SETBEA ;使能總中斷 SJMP$EINT0: MOVR7,#04H ;外部中斷0中斷服務(wù)程序ELP0: MOVP1,#0FFH ACALLDELAY ;調(diào)用延時程序 MOVP1,#00H ACALLDELAY DJNZR7,ELP0 RETIEINT1: MOVA,#03H ;外部中斷1中斷服務(wù)程序 MOVR7,#10HILP1: MOVP1,A RLA RLA ACALLDELAY DJNZR7,ILP1 RETIDELAY: MOVR6,#0FFH ;延時子程序DLP1: MOVR5,#0FFHDLP2: DJNZR5,DLP2 DJNZR6,DLP1 RET END實驗三 定時器/計數(shù)器應(yīng)用實驗一、實驗?zāi)康?．了解MCS-51單片機(jī)定/計數(shù)器的工作原理與工作方式；2．掌握定時/計數(shù)器T0和T1在定時器和計數(shù)器兩種方式下的編程；3．學(xué)習(xí)定時/計數(shù)器T2的可編程時鐘輸出功能。二、實驗設(shè)備PC機(jī)一臺，TD-NMC+教學(xué)實驗系統(tǒng)，連接線若干三、實驗步驟⑴按實驗內(nèi)容要求完成硬件連線；⑵編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后，啟動調(diào)試功能；⑶觀察實驗現(xiàn)象，并分析原因；⑷按復(fù)位鍵退出調(diào)試狀態(tài)。四、實驗原理 通常，8051單片機(jī)內(nèi)部有2個16位定時/計數(shù)器，即定時器0（T0）和定時器1（T1）。增強(qiáng)型單片機(jī)SST89E554RC內(nèi)部還有一個16位定時器T2，與其相關(guān)的特殊功能寄存器有TL2、TH2、RCAP2L、RCAP2H、T2CON等。定時器/計數(shù)器2控制寄存器（T2CON）各位的含義簡述如下：TF2：定時器溢出標(biāo)志，當(dāng)定時器溢出時置位，必須由軟件清除。當(dāng)RCLK＝1或TCLK＝1時此位將不會被置位。EXF2：定時器2外部標(biāo)志，當(dāng)EXEN2＝1并且T2EX引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變引起捕捉或重載發(fā)生時此位置1。如果定時器2中斷使能，EXF2＝1會引起中斷，此位必須軟件清除。DCEN＝1時，EXF2不會引起中斷。RCLK：接收時鐘標(biāo)志，RCLK＝1，串行口使用T2的溢出脈沖作為方式1和3下的接收時鐘；RCLK＝0，串行口使用T1的溢出脈沖作為接收時鐘。TCLK：發(fā)送時鐘標(biāo)志，與RCLK的作用相同。EXEN2：定時器2外部使能標(biāo)志。EXEN2＝1且T2未被用于串口時鐘時，若T2EX引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變則出現(xiàn)捕捉或重載。EXEN2＝0時，T2忽略T2EX引腳上的變化。TR2：啟動/停止定時器2，為1時啟動定時器2。C/T2＃：定時器/計數(shù)器選擇。C/T2＃＝1為計數(shù)功能；C/T2＃＝0為定時功能。CP/RL2＃：捕捉/重載標(biāo)志。CP/RL2＃＝1，當(dāng)EXEN2＝1且T2EX引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變時捕捉發(fā)生。CP/RL2＃＝0，T2溢出時重載發(fā)生，或當(dāng)EXEN2＝1且T2EX引腳上出現(xiàn)負(fù)跳變時重載發(fā)生。如果RCLK＝1或TCLK＝1，此位會被忽略，T2溢出時自動重載。定時器/計數(shù)器2模式寄存器（T2MOD）各位的含義簡述如下：T2OE：定時器2輸出使能位。DCEN：遞減計數(shù)使能位。五、實驗內(nèi)容1.使用定時器0與定時器1進(jìn)行定時，在P1.0和P1.1引腳上輸出方波信號，通過示波器觀察波形輸出，測量并記錄方波周期。參考程序：;=======================================================================;文件名稱:Timer.ASM;功能說明:使用定時器0和定時器1在P1.0與P1.1引腳上輸出方波.;======================================================================= ORG0000H LJMPSTART ORG0100HSTART: MOVTMOD,#11H ;設(shè)置定時器工作方式為方式1 MOVTH0,#0F8H ;裝入定時器0的計數(shù)初值 MOVTL0,#00H MOVTH1,#0F8H ;裝入定時器1的計數(shù)初值 MOVTL0,#00H SETBTR0 ;啟動定時器 SETBTR1MLP1: JNBTF0,MLP2 ;判定時器0溢出標(biāo)志 MOVTH0,#0F8H ;重裝定時器0的計數(shù)初值 MOVTL0,#00H CPLP1.0 CLRTF0 ;清溢出標(biāo)志MLP2: JNBTF1,MLP1 ;判定時器1溢出標(biāo)志 MOVTH1,#0F8H MOVTL1,#00H CPLP1.1 CLRTF1 AJMPMLP1 END2.將定時/計數(shù)器1設(shè)定為計數(shù)器方式，每次計數(shù)到10在P1.0引腳上取反一次，硬件連接如圖所示，按單次脈沖KK1，觀察發(fā)光管D0的狀態(tài)，每10次變化一次。參考程序：;=======================================================================;文件名稱:COUNT.ASM;功能描述:利用計數(shù)器1,在計數(shù)10次后對P1.0引腳取反一次;======================================================================= ORG0000H AJMPSTART ORG0100HSTART: MOVTMOD,#60H ;設(shè)置定時器/計數(shù)器1為計數(shù)器方式,且為方式2 MOVTH1,#0F6H ;裝入計數(shù)初值 MOVTL1,#0F6H SETBTR1 ;啟動計數(shù)MLP1: JNBTF1,MLP1 ;判溢出標(biāo)志 CPLP1.0 ;取反P1.0 CLRTF1 ;清溢出標(biāo)志 AJMPMLP1 END3.定時器2可以作為時鐘發(fā)生器使用，并在P1.0引腳上輸出占空比為50％的方波。編程定時器2，使用示波器測量輸出時鐘，測量時鐘周期；假定需要輸出1MHz的方波信號，試修改程序，并使用示波器測量，驗證程序的正確性。引腳P1.0與T2復(fù)用，除作為普通I/O引腳外，還有兩個功能，即為定時/計數(shù)器2輸入外部時鐘，輸出占空比為50％的周期時鐘。如果將T2配置為時鐘發(fā)生器，那么必須將C/T2＃設(shè)置為0，將T2OE設(shè)置為1，并設(shè)置TR2為1以啟動定時器。輸出時鐘的頻率取決于晶振頻率以及捕捉寄存器的重載值，公式如下：輸出頻率＝晶振頻率÷［n×（65536－RCAP2H，RCAP2L）］其中n＝2（6時鐘模式）或n＝4（12時鐘模式）晶振頻率為11.0592MHz，工作于12時鐘模式下，輸出頻率的范圍為：42Hz～2.76MHz。參考程序：;=======================================================================;文件名稱:ClkOut.ASM;功能描述:使用定時器2作為時鐘發(fā)生器,測量P1.0引腳輸出,測量周期.;=======================================================================T2CON EQU0C8H ;定義特殊功能寄存器T2MOD EQU0C9HRCAP2L EQU0CAHRCAP2H EQU0CBH ORG0000H AJMPSTART ORG0100HSTART: MOVRCAP2H,#0FFH ;改變RCAP2H,RCAP2L中的值可以改變時鐘頻率 MOVRCAP2L,#00H MOVT2MOD,#02H ;設(shè)置T2工作于時鐘輸出模式下 MOVT2CON,#04H ;啟動定時器T2 SJMP$ END實驗四 看門狗實驗一、實驗?zāi)康牧私饪撮T狗的工作原理，學(xué)習(xí)看門狗的編程方法。二、實驗設(shè)備PC機(jī)一臺，TD-NMC+教學(xué)實驗系統(tǒng)，連接線若干三、實驗步驟⑴ 按圖連接實驗電路圖；⑵ 編寫實驗程序，編譯、鏈接無誤后啟動調(diào)試；⑶ 允許實驗程序，LED閃爍；⑷ 按單次脈沖KK1－，對WDT停止刷新；⑸ 經(jīng)過大概3秒鐘，可觀察軟件界面，產(chǎn)生復(fù)位，程序停止運(yùn)行（注意界面變化）；⑹ 改變WDT的超時周期，反復(fù)實驗幾次，驗證看門狗功能。每次重新運(yùn)行程序前，都應(yīng)該先停止調(diào)試，然后重新啟動調(diào)試，這樣方可保證系統(tǒng)正常工作。四、實驗原理SST89E554RC提供了一個可編程看門狗定時器（WDT），可以防止軟件跑飛并自動恢復(fù)，提高系統(tǒng)的可靠性。用戶程序中如果使用了看門狗，那么必須在用戶自己定義的時間內(nèi)刷新WDT，亦稱“喂狗”。若在規(guī)定的時間內(nèi)沒有刷新WDT，則產(chǎn)生內(nèi)部硬件復(fù)位。WDT以系統(tǒng)時鐘（XTAL1）作為自己的時基，WDT寄存器每隔344064個時鐘加1，時基寄存器（WDTD）的高8位被用作WDT的重載寄存器。WDT的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-4-1所示。WDT超時周期計算如下：周期＝（255－WDTD）×344064÷fCLK（XTAL1）看門狗定時器控制寄存器（WDTC）各位說明如下：WDOUT：看門狗輸出允許0：看門狗復(fù)位不在復(fù)位引腳上輸出1：如果看門狗復(fù)位允許位WDRE＝1，看門狗復(fù)位將在復(fù)位腳上輸出復(fù)位信號32個時鐘WDRE：看門狗定時器復(fù)位允許0：禁止看門狗定時器復(fù)位1：允許看門狗定時器復(fù)位WDTS：看門狗定時器復(fù)位標(biāo)志0：外部硬件復(fù)位或上電會清除此位，向此位寫1會清除此位，若由于看門狗引起的復(fù)位將不影響此位。1：看門狗溢出，此位置1WDT看門狗定時器刷新0：刷新完成，硬件復(fù)位此位。1：軟件設(shè)置此位以強(qiáng)迫看門狗刷新，俗稱“喂狗”。SWDT啟動看門狗定時器0：停止WDT1：啟動WDT看門狗定時器數(shù)據(jù)/重載寄存器（WDTD）五、實驗內(nèi)容學(xué)習(xí)SST89E554RC的看門狗功能模塊，編寫實驗程序，程序正常運(yùn)行時8個LED閃爍，通過按鍵使看門狗產(chǎn)生超時，引起系統(tǒng)復(fù)位。參考程序：;======================================================================;文件名稱:WDT.C;功能描述:看門狗實驗,程序運(yùn)行時LED閃爍.使用按鍵使看門狗產(chǎn)生;超時,引起系統(tǒng)復(fù)位.系統(tǒng)復(fù)位,軟件停止按鈕變灰.;======================================================================WDTD EQU85H ;看門狗定時器數(shù)據(jù)/重載寄存器WDTC EQU0C0HWDT BIT0C1H ;看門狗定時器刷新位 ORG0000H AJMPSTART ORG0003H AJMPEINT0 ORG0100HSTART: MOVWDTD,#9FH ;看門狗定時 MOVWDTC,#1FH ;看門狗控制 SETBF0 ;設(shè)置標(biāo)志 SETBIT0 ;外部中斷0觸發(fā)方式 SETBEX0 ;外部中斷0使能 SETBEA ;全局中斷使能MLP1: JNBF0,MLP2 ;判標(biāo)志 MOVP1,#0FFH ACALLDELAY MOVP1,#00H ACALLDELAY SETBWDT ;喂狗 AJMPMLP1MLP2: SJMP$EINT0: MOVP1,#00H CLRF0 ;清標(biāo)志 RETIDELAY: MOVR7,#0FFH ;延時DLP1: MOVR6,#0FFHDLP2: NOP NOP DJNZR6,DLP2 DJNZR7,DLP1 RET END實驗五 串口通訊實驗一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)MCS-51單片機(jī)串口的工作原理及程序設(shè)計；2.了解使用SSTEasyIAP11F.EXE軟件實現(xiàn)程序脫機(jī)運(yùn)行的方法；3.熟悉啟動加載代碼與SoftICE相互切換的方法。二、實驗設(shè)備PC機(jī)一臺，TD-NMC+教學(xué)實驗系統(tǒng)。三、實驗步驟（1）串口通訊實驗電路如圖3-7-2所示；（2）編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后啟動調(diào)試；（3）進(jìn)入調(diào)試界面，點(diǎn)擊命令，打開串口1監(jiān)視窗口；（4）運(yùn)行實驗程序，觀察此時有如圖3-7-2所示輸出；（5）閱讀1.7節(jié)的內(nèi)容，首先將系統(tǒng)程序由SoftICE切換到啟動加載程序；（6）將編譯生成的Hex文件通過SSTEasyIAP11F.EXE軟件下載到單片機(jī)內(nèi)部Flash中；（7）復(fù)位單片機(jī)，打開超級終端或串口調(diào)試軟件，將端口號及波特率等設(shè)置好，觀察PC顯示，如圖3-7-3和圖3-7-4所示；（8）實驗結(jié)束，重新將SoftICE下載到單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)替換啟動加載程序。四、實驗原理MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的全雙工串行接口部分，包含有串行接收器和串行發(fā)送器。有兩個物理上獨(dú)立的接收緩沖器和發(fā)送緩沖器。接收緩沖器只能讀出接收的數(shù)據(jù)，但不能寫入。發(fā)送緩沖器只能寫入發(fā)送的數(shù)據(jù)，但不能讀出。因此可以同時收、發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工通訊。兩個緩沖器是特殊功能寄存器SBUF，它們公用地址為99H，SBUF是不可位尋址的。此外，還有兩個寄存器SCON和PCON分別用于控制串行口的工作方式以及波特率，定時器T1可以用作波特率發(fā)生器。SST89E554RC提供了增強(qiáng)型全雙工串行接口，具有幀錯誤檢測和自動地址識別的功能。由于SST89E554RC的串口用作調(diào)試目的，所以KeilC51軟件提供了串口模擬窗口，可以借助此窗口調(diào)試串口通訊程序。也可以將程序編譯生成目標(biāo)代碼（.HEX），脫機(jī)運(yùn)行。五、實驗內(nèi)容編寫實驗程序，每隔一定的時間單片機(jī)向串口發(fā)送一次數(shù)據(jù)“Xi’anTangduCorp.”。;=====================================================================;文件名稱:Serial.ASM;功能說明:串口輸出實驗,定時向串口發(fā)送數(shù)據(jù)"Xi'anTangduCorp.".; 在串口觀察窗1中可以觀察數(shù)據(jù).;===================================================================== ORG0000H LJMPSTART ORG0100HSTART: LCALLINITCOM ;初始化串口MLP1: MOVDPTR,#SENDDATA ;數(shù)據(jù)起始地址MLP2: MOVA,#00H MOVCA,@A+DPTR CJNEA,#00H,MLP3 AJMPMLP5MLP3: MOVSBUF,A ;發(fā)送數(shù)據(jù)到串口MLP4: JNBTI,MLP4 ;判發(fā)送結(jié)束否? CLRTI ;清發(fā)送標(biāo)志 INCDPL AJMPMLP2MLP5: LCALLDELAY AJMPMLP1;Xi'anTangduSENDDATA:DB58H,69H,60H,61H,6EH,20H,54H,61H,6EH,67H,64H,75HDB20H,43H,6FH,72H,70H,2EH,0DH,0AH,00H ;Corp.INITCOM:MOVSCON,#50H ;串口初始化 MOVTMOD,#20H ;波特率設(shè)置為19200bps MOVPCON,#80H MOVTH1,#0FDH SETBTR1 CLRES ;不啟動串口中斷 RETDELAY: MOVR7,#0FFHDLP1: MOVR6,#0FFHDLP2: NOP NOP NOP DJNZR6,DLP2 DJNZR7,DLP1 RET END實驗六 靜態(tài)存儲器擴(kuò)展實驗一、實驗?zāi)康?.掌握單片機(jī)系統(tǒng)中存儲器擴(kuò)展的方法；2.掌握單片機(jī)內(nèi)部RAM和外部RAM之間數(shù)據(jù)傳送的特點(diǎn)。二、實驗設(shè)備PC機(jī)一臺，TD-NMC+教學(xué)實驗系統(tǒng)。三、實驗步驟1.按圖連接使用電路；2.按實驗內(nèi)容編寫實驗程序，經(jīng)編譯、鏈接無誤后啟動調(diào)試；3.打開存儲器觀察窗口，在存儲器＃1的Address中輸入D:0x30，在存儲器＃2的Address中輸入X:0x0000來監(jiān)視存儲器空間；4.可單步運(yùn)行程序，觀察存儲器內(nèi)容的變化，或在while(1)語句行設(shè)置斷點(diǎn)再運(yùn)行程序，驗證實驗功能。四、實驗原理存儲器是用來存儲信息的部件，是計算機(jī)的重要組成部分，靜態(tài)RAM是由MOS管組成的觸發(fā)器電路，每個觸發(fā)器可以存放1位信息。只要不掉電，所儲存的信息就不會丟失。因此，靜態(tài)RAM工作穩(wěn)定，不要外加刷新電路，使用方便。但一般SRAM的每一個觸發(fā)器是由6個晶體管組成，SRAM芯片的集成度不會太高，目前較常用的有6116（2K×8位），6264（8K×8位）和62256（32K×8位）。本實驗以62256為例講述單片機(jī)擴(kuò)展靜態(tài)存儲器的方法。SST89E554RC內(nèi)部有1K字節(jié)RAM，其中768字節(jié)（00H～2FFH）擴(kuò)展RAM要通過MOVX指令進(jìn)行間接尋址。內(nèi)部768字節(jié)擴(kuò)展RAM與外部數(shù)據(jù)存儲器在空間上重疊，這要通過AUXR寄存器的EXTRAM位進(jìn)行切換，AUXR寄存器說明如下：EXTRAM：內(nèi)部/外部RAM訪問0：使用指令MOVX@Ri/@DPTR訪問內(nèi)部擴(kuò)展RAM，訪問范圍00H～2