单片机原理及应用实验指导书
单片机原理及应用 实验指导书
前言本实验指导书共介绍了12个应用实验，每个实验都进行了原理说明，阐述了实验过程。所有实验都在伟福单片机实验开发系统LAB2000上进行。实验指导书最后给出了实验报告的基本要求和书写格式，希望在每次完成实验之后按照要求认真书写实验报告，这样不仅可以帮助回忆实验过程，也为今后实际工作打下较为坚实的基础。一
前 言 本实验指导书共介绍了 12 个应用实验，每个实验都进行了原理说明，阐述了实验 过程。所有实验都在伟福单片机实验开发系统 LAB2000 上进行。实验指导书最后给出了 实验报告的基本要求和书写格式，希望在每次完成实验之后按照要求认真书写实验报 告，这样不仅可以帮助回忆实验过程，也为今后实际工作打下较为坚实的基础。 1
目录第一章单片机仿真系统简介1.1仿真实验系统的特点与基本组成1.2系统的安装和启动第二章8051系列单片机实验2.1实验一单片机仿真实验系统基本操作2.1.1实验目的与要求2.1.2实验内容1存储器块清零程序2上机操作及调试步骤3二进制数转换成二－十进制数（BCD码）程序4二进制数转换成ASCII码程序5数据排序程序复习思考题2.2实验二8051定点数运算程序设计2.2.1实验目的与要求2.2.2实验内容1二进制定点数加减运算程序2二进制定点数乘法运算程序复习思考题2.3实验三8051单片机P1口应用实验2.3.1实验目的与要求2.3.28051并行1/0口简介2.3.2实验内容1采用P1口作输出2采用P1口作输入和输出3采用P1口控制继电器4采用P1口控制音频电路发声复习思考题2.4实验四外部中断实验2.4.1实验目的与要求2.4.28051单片机中断系统简介4.4.3实验内容1采用外部中断INTO触发P1.0的输出状态反转2采用外部中断模拟交通信号灯控制复习思考题2
目 录 第一章 单片机仿真系统简介 1.1 仿真实验系统的特点与基本组成 1.2 系统的安装和启动 第二章 8051 系列单片机实验 2.1 实验一 单片机仿真实验系统基本操作 2.1.1 实验目的与要求 2.1.2 实验内容 1 存储器块清零程序 2 上机操作及调试步骤 3 二进制数转换成二 - 十进制数（BCD 码）程序 4 二进制数转换成 ASCII 码程序 5 数据排序程序 复习思考题 2.2 实验二 8051定点数运算程序设计 2.2.1 实验目的与要求 2.2.2 实验内容 1 二进制定点数加减运算程序 2 二进制定点数乘法运算程序 复习思考题 2.3 实验三 8051单片机P1口应用实验 2.3.1 实验目的与要求 2.3.2 8051 并行 I/O 口简介 2.3.2 实验内容 1 采用 P1 口作输出 2 采用 P1 口作输入和输出 3 采用 P1 口控制继电器 4 采用 P1 口控制音频电路发声 复习思考题 2.4 实验四 外部中断实验 2.4.1 实验目的与要求 2.4.2 8051 单片机中断系统简介 4.4.3 实验内容 1 采用外部中断 INT0 触发 P1.0 的输出状态反转 2 采用外部中断模拟交通信号灯控制 复习思考题 2
2.5实验五定时/计数器实验2.5.1实验目的与要求2.5.28051单片机定时/计数器简介4.5.3实验内容1用TO中断方式定时，每秒钟使P1.0输出状态发生一次反转2用TO计数外部脉冲，通过P1口显示计数值复习思考题2.6实验六8255输入输出实验2.6.1实验目的与要求2.6.28255可编程芯片简介4.6.3实验内容利用8255方式0，实现PA口作输出，PB口作输入复习思考题2.7实验七D/A转换实验2.7.1实验目的与要求2.7.2D/A转换芯片0832简介2.7.3实验内容利用0832产生不同波形输出复习思考题2.8实验八A/D转换实验2.8.1实验目的与要求2.8.2ADC0809简介2.8.3实验内容利用0809实现A/D转换并从LED上显示转换结果复习思考题2.9实验九键盘显示实验2.9.1实验目的与要求2.9.2数码管显示及键盘扫描工作原理2.9.3实验内容1数码管动态显示2键盘扫描显示复习思考题2.10实验十电子时钟实验2.10.1实验目的与要求2.10.2实验内容利用定时器中断实现电子时钟复习思考题2.11实验十一串行口通讯实验3
2.5 实验五 定时/计数器实验 2.5.1 实验目的与要求 2.5.2 8051单片机定时/计数器简介 4.5.3 实验内容 1 用T0中断方式定时,每秒钟使P1.0输出状态发生一次反转 2 用T0计数外部脉冲,通过P1口显示计数值 复习思考题 2.6 实验六 8255输入输出实验 2.6.1 实验目的与要求 2.6.2 8255可编程芯片简介 4.6.3 实验内容 利用8255方式0，实现PA口作输出，PB口作输入 复习思考题 2.7 实验七 D/A转换实验 2.7.1 实验目的与要求 2.7.2 D/A转换芯片0832简介 2.7.3 实验内容 利用0832产生不同波形输出 复习思考题 2.8 实验八 A/D转换实验 2.8.1 实验目的与要求 2.8.2 ADC0809 简介 2.8.3 实验内容 利用 0809 实现 A/D 转换并从 LED 上显示转换结果 复习思考题 2.9 实验九 键盘显示实验 2.9.1 实验目的与要求 2.9.2 数码管显示及键盘扫描工作原理 2.9.3 实验内容 1 数码管动态显示 2 键盘扫描显示 复习思考题 2.10 实验十 电子时钟实验 2.10.1 实验目的与要求 2.10.2 实验内容 利用定时器中断实现电子时钟 复习思考题 2.11 实验十一 串行口通讯实验 3
2.16.1实验目的与要求2.16.28051单片机串行口简介2.16.3实验内容通过串行口实现双机通信复习思考题2.12实验十二模拟空调温度控制实验2.12.1实验目的与要求2.12.2实验原理说明2.12.3实验内容利用电位器和A/D转换器实现模拟空调温度控制复习思考题附录实验报告基本要求与书写格式4
2.16.1 实验目的与要求 2.16.2 8051 单片机串行口简介 2.16.3 实验内容 通过串行口实现双机通信 复习思考题 2.12 实验十二 模拟空调温度控制实验 2.12.1 实验目的与要求 2.12.2 实验原理说明 2.12.3 实验内容 利用电位器和 A/D 转换器实现模拟空调温度控制 复习思考题 附录 实验报告基本要求与书写格式 4
第一章伟福单片机仿真实验系统简介1.1仿真实验系统的特点与基本组成伟福单片机仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。本实验仪提供强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能，可以让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。实验仪上有丰富的实验电路和灵活的组成方法。这些电路既可以和8031系列、也可以和80C196系列CPU及8088/8086CPU组合完成各种实验。本实验仪将高档仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分析功能移植到了过来，让学生在做实验时不仅能知道软件的执行过程，也能直观地看到程序运行时，电路上的信号状态，工作时序，非常详细地了解电路的工作情况。仿真实验系统具有三种使用方法：（1）用PC机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。（2）无PC机，仅用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验。（3）无实验仪、无仿真器，仅在PC机上采用软件模拟方式进行仿真。配MCS51/196仿真板，可进行8051或80C196的实验，配8088/8086仿真板，可以进行8088/8086实验。实验系统自带键盘和显示器，自带系统监控程序。如果没有PC机也同样进行各种学习和实验。配备PC机集成调试软件，在有PC机的情况下，通过板上仿真器实现64K全空间的硬件断点和仿真。PC机软件具有全集成化仿真环境，中、英文两种界面，软件仿真与硬件仿真两种模式，软件仿真可以在无仿真仪的情况下进行。实验仪可以方便灵活地构成各种实验方案，在有无PC机和实验仪的情况下，都能进行相应的编程实验，从而具有极为广泛的应用范围，板上提供了基本的实验电路，减少繁琐的连接线过程，板上也提供了DIP40／28/24／20／16/14插孔和CPU的地址数据总线引出插孔，供学生自已扩展其它实验，培养实际动手能力，加强对实验电路的理解。伟福实验系统在硬件上预留了自主开发实验的空间。对基本实验仅需少量连线就可进行，以减轻学生的工作量，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼学生的动手能力。此外，它还为学生们提供了强大的软硬件调试手段。伟福仿真实验系统上各功能模块的排列如图1.1所示。各个模块的引脚都被引出到相应的插孔，扩展插座为40芯通用插座，可兼容28芯、24芯、16芯和14芯插座。利用这个插座，可对双列直插式的各种微机芯片进行实验。总线扩展为三排插孔，用于引出各种总线信号，包括8根数据总线，16根地址总线，以及ALE，RD，WR等控制总线另外与CPU相关的一些控制信号和I/O信号例如P1口、RXD、TXD等信号在仿真板上引出。5
第一章 伟福单片机仿真实验系统简介 1．1 仿真实验系统的特点与基本组成 伟福单片机仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。 本实验仪提供强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能，可以让学生直观地观察到单 片机内部及外部电路工作的波形。实验仪上有丰富的实验电路和灵活的组成方法。这些 电路既可以和 8031 系列、也可以和 80C196 系列 CPU 及 8088／8086CPU 组合完成各种实 验。本实验仪将高档仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分 析功能移植到了过来，让学生在做实验时不仅能知道软件的执行过程，也能直观地看到 程序运行时，电路上的信号状态，工作时序，非常详细地了解电路的工作情况。仿真实 验系统具有三种使用方法： （1）用 PC 机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。 （2）无 PC 机，仅用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验。 (3) 无实验仪、无仿真器，仅在 PC 机上采用软件模拟方式进行仿真。 配 MCS51/196 仿真板，可进行 8051 或 80C196 的实验，配 8088／8086 仿真板，可 以进行 8088／8086 实验。实验系统自带键盘和显示器，自带系统监控程序。如果没有 PC 机也同样进行各种学习和实验。配备 PC 机集成调试软件，在有 PC 机的情况下，通过 板上仿真器实现 64K 全空间的硬件断点和仿真。 PC 机软件具有全集成化仿真环境，中、英文两种界面，软件仿真与硬件仿真两种模 式，软件仿真可以在无仿真仪的情况下进行。实验仪可以方便灵活地构成各种实验方案， 在有无 PC 机和实验仪的情况下，都能进行相应的编程实验，从而具有极为广泛的应用 范围，板上提供了基本的实验电路，减少繁琐的连接线过程，板上也提供了 DIP40／28 ／24／20／16／14 插孔和 CPU 的地址数据总线引出插孔，供学生自己扩展其它实验，培 养实际动手能力，加强对实验电路的理解。 伟福实验系统在硬件上预留了自主开发实验的空间。对基本实验仅需少量连线就可 进行，以减轻学生的工作量，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼 学生的动手能力。此外，它还为学生们提供了强大的软硬件调试手段。 伟福仿真实验系统上各功能模块的排列如图 1.1 所示。各个模块的引脚都被引出到 相应的插孔，扩展插座为 40 芯通用插座，可兼容 28 芯、24 芯、16 芯和 14 芯插座。利 用这个插座，可对双列直插式的各种微机芯片进行实验。总线扩展为三排插孔，用于引 出各种总线信号，包括 8 根数据总线，16 根地址总线，以及 ALE，RD，WR 等控制总线， 另外与 CPU 相关的一些控制信号和 I/O 信号例如 P1 口、RXD、TXD 等信号在仿真板上引 出。 5
8888.8000南京伟福串行通信打印机8888000液晶显示地址译玛PO8088/86直流电机步进电机数模变染POD51/96模数变换总线扩展仿真板扩展插座逻辑分析仪AN八段数码管888.8888.8888200温度传感器PYM8255分频申电路复位808C开关组维电器单脉冲电位器on.键盘图1.1伟福仿真试验系统的功能模块排列图中的圆点●表示仿真实验系统上的连线插孔，每个插孔旁边都有相应的文字标识，进行不同实验的时候，需要根据要求用专门的连线将它们连接起来。注意：无论是集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是实验线路的连接，都应确保在断电情况下进行，否则可能造成对设备的损坏。实验线路连接完成后，应仔细检查无误后再接通电源。在进行不同实验的时候可能需要采用不同译码地址，地址插孔的地址分配如表1-1所示。表1-1地址译码插孔的地址分配表CSO08000H~08FFFHCS109000H09FFFHCS2OA000H~OAFFFHCS3OB000H～0BFFFHCS4OCO00H～OCFFFHCS5ODO0OHODFFFHCS6OEO00H～0EFFFHCS7OFO0OH～OFFFFH1.2系统的安装和启动1.在PC机上安装伟福仿真开发系统集成调试软件。2.进行8051单片机实验时，应插上POD51仿真板，并插上8051或8052CPU。3.将配套的串行通讯电缆的一端与实验仪上的“仿真器串口”9芯D形插座相连另一端与PC机的串行口相连。6
图 1.1 伟福仿真试验系统的功能模块排列 图中的圆点 表示仿真实验系统上的连线插孔，每个插孔旁边都有相应的文字标 识，进行不同实验的时候，需要根据要求用专门的连线将它们连接起来。注意：无论是 集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是实验线路的连接，都应确保在断 电情况下进行，否则可能造成对设备的损坏。实验线路连接完成后，应仔细检查无误后 再接通电源。 在进行不同实验的时候可能需要采用不同译码地址，地址插孔的地址分配如表 1-1 所示。 表 1-1 地址译码插孔的地址分配表 CS0 08000H～08FFFH CS1 09000H～09FFFH CS2 0A000H～0AFFFH CS3 0B000H～0BFFFH CS4 0C000H～0CFFFH CS5 0D000H～0DFFFH CS6 0E000H～0EFFFH CS7 0F000H～0FFFFH 1.2 系统的安装和启动 1． 在 PC 机上安装伟福仿真开发系统集成调试软件。 2． 进行 8051 单片机实验时，应插上 POD51 仿真板，并插上 8051 或 8052 CPU。 3． 将配套的串行通讯电缆的一端与实验仪上的“仿真器串口” 9 芯 D 形插座相连， 另一端与 PC 机的串行口相连。 6
4.将实验台的电源线与220V电源相连。（实验结束后应拔下）5.打开实验台电源开关，红色电源指示灯亮。仿真开发器初始化成功后，LED会显示8051，表示仿真系统正常。6.打开PC计算机电源，执行伟福（WAVE）集成调试软件。集成调试环境界面如图1.2所示。下拉菜单W伟福6000软件模扣器（8031/32）[D：用YD0CUMETS\效学实验1实验VOICE.PRJ口区文件）编钱（）批系项目）执行）窗口）外设）仿真器（）帮助）区RBOO·HOo-XGeIIEO中日国国·#VOICE.ASW合快捷工具图标ORG0O00HLJNPSTARTORG00OBBINC20H，中断服务，中断计数器加1MOVTHO,HODBHMOV112%晶拆，形成10毫秒中断TLO,#DEFHRETISTART:MOVSP.#50HMONTHO.#ODEFETLO,#OEFHTMOD,WO1H编辑/调试窗口NOVE,#B2HHUSICO:NOPNOVDPTR,#DAT表头地址送DPTRMOV20B,$00H：中断计数器请口InsertD：TDOCUNTS教学实验（实验WOICE.ASM9.1CPV选择：8031/32：缺省显示格式：合十，十六进制：目标文件（BIHHE）导现块文点GVOICE.ASM包含文件项目窗口就烤执行时间：0.0usPC:00OHDPTR:0000KA:COHPSW:0OHSP:OTH图1.2伟福（WAVE)集成调试环境7.通过下拉菜单“仿真器”对仿真实验系统进行设置，如图1.3所示。选择仿真器：伟福Lab2000P实验系统。选择仿真头：MCS51实验。选择CPU：（8031/32）。7
4． 将实验台的电源线与 220V 电源相连。（实验结束后应拔下） 5． 打开实验台电源开关，红色电源指示灯亮。仿真开发器初始化成功后，LED 会 显示 8051，表示仿真系统正常。 6． 打开 PC 计算机电源，执行伟福(WAVE)集成调试软件。集成调试环境界面如图 1.2 所示。 下拉菜单 快捷工具图标 编辑/调试窗口 项目窗口 图 1.2 伟福(WAVE)集成调试环境 7． 通过下拉菜单“仿真器”对仿真实验系统进行设置，如图 1.3 所示。 选择仿真器：伟福 Lab2000P 实验系统。 选择仿真头：MCS51 实验。 选择 CPU：（8031／32）。 7
区仿真器设置语言目标文件仿真器通信设置选择仿真器选择仿真头选择CPU8031/32-MCS51实验CCOEE18088/86卖验G6WLPC93YLPC76XLab2000F仿直实验P51-PIC6000晶件频宇（H）■便用伟福软件模拟器仿真头设置12000X职消？帮助V好图1.3设置仿真实验系统通过仿真器设置中的“语言”栏可以设置用户所采用的编程语言，如图1.4所示。采用汇编语言编程时，应选中“伟福汇编器”复选框，采用C51高级语言编程时，应选中“KeilC”复选框。仿真器设置X语言目标文件仿真器通信设置C:NCOMP51V编译器路径ASM命令行区使用伟福预定义符号C命令行DBSBOEPL/命今行DB SB XE ROM (LARGE)RS (256)LI区命令行编译器选择缺省显示格式C二进制伟福汇编器十进制CKei1C4或更低），英特尔PL/#51,英特尔汇编器C十六进制子符CKeiCV5或更高），英特尔PL/MS1，英特尔汇编器a混合十，十六进√好？帮助X取消图1.4设置用户编程语言通过仿真器设置中的“目标文件”栏可以设置最终生成的用户目标文件，一般可以按图1.5进行设置。8
图 1.3 设置仿真实验系统 通过仿真器设置中的“语言”栏可以设置用户所采用的编程语言，如图 1.4 所示。 采用汇编语言编程时，应选中“伟福汇编器”复选框，采用 C51 高级语言编程时，应选 中“Keil C”复选框。 图 1.4 设置用户编程语言 通过仿真器设置中的“目标文件”栏可以设置最终生成的用户目标文件，一般可以 按图 1.5 进行设置。 8
X仿真器设置目标文件仿真器通信设置语言地址择区缺省地址（由编译结果确定）开始地址DOOOH结束址D015H区生成I文伴区生成HEX文件区置未用程序存贮器为OOH√好X取消？帮助图1.5设置目标文件通过仿真器设置中的“通信设置”栏可以设置集成调试环境与PC机的通信端口和波特率，如图1.6所示。仿真器设置X目标文件仿真器通信设置语言端口选择被特率选择115,200CCOM157,600OCOM2CCOM3宇符间间隔（小>大）COM4口使用伟福软件模拟器测试审行口丫好X取消？帮助图1.6设置通信方式9
图 1.5 设置目标文件 通过仿真器设置中的“通信设置”栏可以设置集成调试环境与 PC 机的通信端口和 波特率，如图 1.6 所示。 图 1.6 设置通信方式 9