微机原理实验指导书-最终版

单片机原理与应用实验指导书长安大学电气工程专业实验室1目录实验总目的及要求……………………………………………………………１系统概述………………………………………………………………………2实验一、系统认识……………………………………………………………７实验二、熟悉５１指令（多字节十进制加法）……………………………１１实验三、熟悉５１指令（双字节乘法）……………………………………１３实验四、熟悉５１指令（数据排序）………………………………………１６实验五、熟悉５１指令（双字节除法）……………………………………１８实验六、熟悉５１指令（布尔操作）………………………………………２１实验七、定时器／计数器……………………………………………………２３实验八、ＡＤＣ０８０９（模／数转换）…………………………………２7实验九、ＤＡＣ０８３２（数／模转换）…………………………………２9实验十、８１５５接口扩展及其应用………………………………………３2实验十一、串行口扩展并行Ｉ／Ｏ…………………………………………３72实验总目的及要求学习单片机原理及应用这门课程，必须重视实践环节。即要独立编写程序，独立连接线路，独立上机调试程序。上机的目的：绝不是为了验证教材和讲课内容或者验证自己所编的程序正确与否。应该说，学习单片机程序设计及硬件开发，其上机实验目的为：（１）加深对讲授内容的理解。一些重要的语法规定，只靠课堂讲授，既枯燥无味又难以记住，而通过多次实验，就能自然地、熟练地掌握。所以通过上机来掌握语法规则是行之有效的方法。（２）熟悉所用的计算机系统的操作方法，也就是了解和熟悉ＭＣＳ－５１系统的开发环境。一个程序必须在一定的外部环境下才能运行，所谓“环境”，就是指系统的硬件条件和软件条件。使用者应该了解为了运行一个程序，需要哪些必要的外部条件，可以利用哪些系统的功能来帮助自己开发程序。（３）学会上机调试程序，也就是要学会善于发现程序中的错误，并能很快地排除这些错误，使程序能正确运行。要做到这些，就要求我们不仅要了解和熟悉有关理论和方法，重要的是要通过自己的直接实践来积累经验，灵活主动地去学习。上机要求：上机实验一般应包括以下几个步骤：（１）上机前，应复习与本次实验有关的课本知识，提前预习实验内容，完成实验报告上的实验练习题，并准备好上机所需程序。对程序中有疑问的地方，应做出记号，以便上机时给予注意。切忌不编程序或抄别人的程序上机。（２）上机时，输入调试程序和连接线路，都应爱护仪器，小心操作，切忌在主机板上放置可导电物体，以防短路造成系统毁坏。（３）上机结束后，应按要求整理出实验报告，及时交给指导教师。3系统概述一、系统概述：ＭＰ－５１开发板是专为在ＴＤＳ－ＭＤ教学系统上开设５１单片机原理及应用课程实验而研制。它采用紧耦合多机技术来构成系统的“双ＣＰＵ结构”，做到了单片机资源的全开发，是一台高性能的单片机开发系统。其主要性能指标如下：（１）ＭＰ－５１开发板是通过教学系统上的ＰＣ总线来组成多机系统的，它可利用ＴＤＳ－ＭＤ主机板上的资源来开发，调试单片机应用系统。（２）在教学系统的主控台上（即ＰＣ机或ＣＲＴ终端或液晶终端）可直接使用５１汇编，反汇编功能，提供与ＰＣ－ＤＥＢＵＧ兼容的调试界面。（３）通过仿真电缆，可利用开发系统来仿真调试用户系统，而对于用户又无任何限制，即单片机资源全开放；通过PC总线，亦可用单片机来控制教学系统主板上的各种接口电路，支持单片机原理及应用教学实验。（４）教学系统主板上，有１６ＫＳＲＡＭ区，出让给用户作为外部程序区（００００～３ＦＦＦ）。（５）开发板上的时钟为６ＭＨＺ，亦可由用户通过仿真电缆，引入自己的时钟，以满足实时的要求。二、系统的安装与操作：１、系统的安装：（１）将ＭＰ－５１开发板插到教学系统主机板的ＰＣ总线上（元件面朝左）。（２）开启ＴＤＳ－ＭＤ教学系统电源开关，显示：（３）键入５，就可进入ＭＰ－５１系统，使教学系统成为一台高性能的５１单片机教学系统，并可显示“－”命令提示符，等待ＤＥＢＵＧ命令的键入。２、系统的操作：（１）键盘操作：．ＳＨＩＦＴ键：同其它键结合，用于区分上下档或大小写字符的键入。．ＣＴＲＬ键：同其它键结合，用于实现特定的控制功能，即：ＣＴＲＬ＋Ｐ：挂接或施放打印机。ＣＴＲＬ＋Ｓ：暂停命令的运行，直到任一键键入为止。ＣＴＲＬ＋Ｃ：中断命令的运行。．Ｆ４：等同于ＣＴＲＬ＋Ｃ。“ＷＥＬＣＯＭＥＴＯＹＯＵ！”＞＞５－4．Ｆ５：等同于ＣＴＲＬ＋Ｓ。．：回抹键。．：数据浏览。．：程序反汇编查找。．：程序反汇编浏览。其余标准ＡＳＣＬＬ码输入，键盘上已标得很清楚了，这里就不再赘述。（２）ＤＥＢＵＧ界面及操作：５装载８０５１单片机系统。在＞提示符下，键入５就装载８０５１单片机系统，使系统成为一台具有汇编，反汇编以及ＤＥＢＵＧ动态调试功能的８０５１单片机教学开发系统。8051系统的命令提示符为“－”。Ａ启动小汇编程序。其格式为：Ａ或Ａ＜地址＞需说明的是：汇编程序输入时，数字一律是十六进制数且省略Ｈ后缀，但反汇编时，为了便于阅读，数字一律有Ｈ后缀；另外，同ＰＣ－ＤＥＢＵＧ一样，语句标号一律是该句的实际地址（四位十六进制数）。Ｕ反汇编程序命令。其格式为：Ｕ或Ｕ（地址）或Ｕ（地址），（地址）Ｂ断点设置。在＞提示符下键入Ｂ系统就会提示：［ｉ］：并等待你给出的断点地址并。此时系统继续提示：［ｉ＋１］：提示你输入下一个断点地址，如此下去，直到你直接用响应为止。系统允许至多设１０个断点，断点的清除方法，只能是通过RESET键或重新上电来实现。另外，还需说明的是断点不允许设在如下的位置：ａ．ＭＯＶＣ指令涉及到的存储地址。ｂ．距下一语句标号的距离小于３。Ｄ显示一段地址单元中的数据。其格式为：Ｄ或Ｄ（地址）或Ｄ（地址１），（地址２）每次只能８字节，８字节的显示。Ｅ编辑指定地址单元中的数据。其格式为：Ｅ或Ｅ（地址）每次只能一字节一字节地显示或修改数据，一旦进入Ｅ命令状态，就可通过“空格键”来使地址向高地址方向移动，而“－”键则使地址向低地址方向移动，亦可用直接填入新数据来修改地址单元中的内容。若直接用回车键来填充的话，就退出Ｅ命令。Ｍ程序块搬移。5其格式为：Ｍ（源首地址），（源尾地址）（空格）（目标首地址）。Ｒ寄存器及片内ＲＡＭ区显示／修改。其格式为：Ｒ或Ｒ０７ＸＸ其中Ｒ则按下面格式显示当前单片机的状态，即：ＤＰ是ＤＰＴＲ的缩写，ＰＣ是当前程序运行指针，指示下一条要执行语句的地址。Ｒ０７ＸＸ（ＸＸ＝００～ＦＦ）则可显示／修改单片机中的片内ＲＡＭ单元的内容，每次只能一字节一字节地显示或修改，一旦进入此状态后就可通过（空格键）来使地址向高地址方向移动，而“－”键则使地址向低地址方向移动，亦可直接填入新数据来修改当前地址单元中的内容，若直接用回车键来响应的话，就退出Ｒ命令，值得说明的是单片机的专用寄存器的显示／修改亦如此进行，如ＡＣＣ的显示／修改可按如下进行：显示键入－Ｒ０７Ｅ００７Ｅ０ＸＸ－１２－ＲＡ＝１２ＰＣ＝ＸＸＸＸＴ单步运行程序：其格式为Ｔ或Ｔ＝（地址）Ｔ据当前ＰＣ指示单元地址单步执行一条指令，执行完毕，显示运行后的单片机状态，即：而Ｔ＝（地址）则按你指定的（地址）来执行一条指令，并显示运行后的单片机状态。ＭＰ－５１单片机开发板规定：（１）单步执行前需确定Ｓ１开关拨至ＳＴＥＰ状态，否则单步等同于Ｇ命令。（２）不允许在０００３～０００５Ｈ（ＩＮＴ０中断矢量区）地址单步执行。Ｇ连续运行程序。其格式Ｇ或ＧＢ或Ｇ＝（地址）或ＧＢ＝（地址）其中，ＧＢ或ＧＢ＝（地址）表示带断点连续运行程序，连续运行程序仅当遇到断点或用ＲＥＳＥＴ键入方能终止程序运行。另一方面，当Ｓ１拨至ＳＴＥＰ情况下连续运行时，ＩＮＴ０线被占用，仅当Ｓ１拨至ＥＸＥＣ位置时，全部线均开放，但单步命令－Ａ＝ＸＸＢ＝ＸＸＰＳＷ＝ＸＸＤＰ＝ＸＸＸＸＰＣ＝ＸＸＸＸ－－Ａ＝ＸＸＢ＝ＸＸＰＳＷ＝ＸＸＤＰ＝ＸＸＸＸＰＣ＝ＸＸＸＸ－6Ｔ等同于Ｇ命令。三、开发板及应用：１．ＭＰ－５１单片机开发系统译码规定：５１单片机的程序空间６４Ｋ分配如下：００００～３ＦＦＦＨ（１６Ｋ）用户区（教学机主板ＲＡＭ）４０００～ＤＦＦＦＨ用户区（待扩展）Ｅ０００～ＦＦＦＦＨ系统区５１单片机的数据空间６４Ｋ分配如下：００００～ＦＦＦＦＨ全部开放给用户使用２．ＭＦＴ８８／９８教学系统主机板上的Ｉ／Ｏ接口电路的应用：主机板上已有全部ＩＮＴＥＬ常用接口芯片供选用，ＭＰ－５１单片机开发板亦可通过特殊的调用功能程序来控制这些芯片。（１）地址对照表：８０５１８０８８芯片名０Ｃ２０～０Ｃ３Ｆ００２０～００３Ｆ８２５９０Ｃ４０～０Ｃ５Ｆ００４０～００５Ｆ８２５３．．．注意：Ｉ／Ｏ接口芯片的地址并不占用５１外部的数据空间地址，而是通过特殊的调用功能子程序来操纵这些接口电路，即：ＣＡＬＬＦ４Ｅ０──写入ＣＡＬＬＦ４Ｅ３──读出（２）接口应用：如下程序可完成对８２５５Ａ口写入１２：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃０Ｃ６０ＭＯＶＡ，＃１２ＣＡＬＬＦ４Ｅ０如下程序可完成将８２５５Ｂ０状态读入Ａ累加器：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃０Ｃ６１ＣＡＬＬＦ４Ｅ３7实验一、系统认识一、实验目的：学习并掌握本教学系统的基本操作，为以后的实验打下基础。二、实验设备：ＴＤＳ－ＭＤ微机教学实验系统一台ＭＰ－５１单片机开发系统一台三、实验内容：示例程序：计算６个数据的和。ａ．求：（３２Ｈ）＋（４１Ｈ）＋（０１Ｈ）＋（５６Ｈ）＋（１１Ｈ）＋（０３Ｈ）＝？ｂ．求：（９５Ｈ）＋（０１Ｈ）＋（０２Ｈ）＋（４４Ｈ）＋（４８Ｈ）＋（１２Ｈ）＝？其中将数据分别放在片内ＲＯＭ区的５０Ｈ～５５Ｈ单元中，求和的结果放在片内ＲＡＭ区的０３Ｈ（高位），０４Ｈ（低位）单元中，则示例程序如下：地址指令码助记符──────────────────────────────────２０００７Ａ０６ＭＯＶＲ２，＃０６２００２７Ｂ００ＭＯＶＲ３，＃００２００４７Ｃ００ＭＯＶＲ４，＃００２００６７８５０ＭＯＶＲ０，＃５０２００８ＥＣＭＯＶＡ，Ｒ４２００９２６ＡＤＤＡ，＠Ｒ０２００ＡＦＣＭＯＶＲ４，Ａ２００Ｂ０８ＩＮＣＲ０２００ＣＥ４ＣＬＲＡ２００Ｄ３ＢＡＤＤＣＡ，Ｒ３２００ＥＦＢＭＯＶＲ３，Ａ２００ＦＤＡＦ７ＤＪＮＺＲ２，２００８２０１１８０ＦＥＳＪＭＰ２０１１────────────────────────────────四、实验步骤：１、将ＭＰ－５１开发板插到教学系统主机板的ＰＣ总线插座上（元件面朝左）。2、开启TDS-MD教学系统电源开关，显示：３、键入５，就进入到ＭＰ－５１系统界面下，提示“－”等待键入DEBUG命令。──ＷＥＬＣＯＭＥＴＯＹＯＵ！＞8４、从２０００Ｈ单元起，输入上面示例程序的助记符部分，即：显示键入－Ａ２０００２０００－ＭＯＶＲ２，＃０６２００２－ＭＯＶＲ３，＃００２００４－．．．．．２０１１－ＳＪＭＰ２０１１２０１３－－５、从２０００Ｈ单元起检查输入的程序是否正确，即：显示键入－Ｕ２０００２０００ＭＯＶＲ２，＃Ｏ６Ｈ２００２ＭＯＶＲ３，＃００Ｈ．．．．２０１１ＳＪＭＰ２０１１－如发现某行有错时，可在当前行键入Ａ，就可直接修改该句。６、用Ｒ０７ＸＸ格式命令来将题目ａ中的六个数分别放入片内ＲＡＭ区５０Ｈ～５５Ｈ单元中，即：＞５－`9显示键入－Ｒ０７５００７５０ＸＸ－３２（空格）０７５１ＸＸ－４１（空格）０７５２ＸＸ－01（空格）０７５3ＸＸ－56（空格）０７５4ＸＸ－11（空格）０７５５ＸＸ－０３－７、用Ｔ命令单步方式运行程序（将Ｓ１开关拨至ＳＴＥＰ），直至PC=2011程序结束。显示键入－Ｔ＝２０００Ａ＝ＸＸＰＣ＝２００２ＴＡ＝ＸＸＰＣ＝２００４Ｔ．．．．Ａ＝ＸＸＰＣ＝２０１１８、用Ｒ０７ＸＸ格式命令来检查单片机片内的０３Ｈ～０４Ｈ单元，此即运行程序的结果。９、用Ｂ命令在２０１１处设一个断点，即：显示键入－Ｂ［０］：２０１１［１］：－１０、用Ｒ０７ＸＸ格式命令