《单片机技术》《单片机与控制技术》
实验指导书
武汉工程大学电气信息学院电气工程教研室
目录
实验1 P1口实验一 (1)
实验2 P1口实验二 (4)
实验3 简单I/O口扩展实验 (7)
实验4 中断实验 (11)
实验5 定时器实验 (12)
实验6 存储器扩展实验 (14)
实验7 P1口扩展键盘实验 (15)
实验8 A/D转换实验 (17)
实验9 D/A转换实验 (19)
附录:实验设备硬件系统概述 (21)
实验1 P1口实验一
一、实验目的:
1.学习P1口的使用方法。
2.学习延时子程序的编写和使用。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容:
1.P1口做输出口,接八只发光二极管,编写程序,使发光二极管循环点亮。
2.P1口做输入口,接八个按纽开关,以实验箱上74LS273做输出口,编写程序读取开关状态,在发光二极管上显示出来。
四、实验原理:
P1口为准双向口,P1口的每一位都能独立地定义为输入位或输出位。作为输入位时,必须向锁存器相应位写入“1”,该位才能作为输入。8031中所有口锁存器在复位时均置为“1”,如果后来在口锁存器写过“0”,在需要时应写入一个“1”,使它成为一个输入。
可以用第二个实验做一下实验。先按要求编好程序并调试成功后,可将P1口锁存器中置“0”,此时将P1做输入口,会有什么结果。
再来看一下延时程序的实现。现常用的有两种方法,一是用定时器中断来实现,一是用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。
本实验系统晶振为6.144MHZ,则一个机器周期为12÷6.144us即1÷0.512us。现要写一个延时0.1s的程序,可大致写出如下:
MOV R7,#X (1)
DEL1:MOV R6,#200 (2)
DEL2:DJNZ R6,DEL2 (3)
DJNZ R7,DEL1 (4)
上面MOV、DJNZ指令均需两个机器周期,所以每执行一条指令需要1÷0.256us,现求出X值:
1÷0.256+X(1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256)=0.1×10?
指令(1)指令(2)指令(3)指令(4)
所需时间所需时间所需时间所需时间
X=(0.1××10?-1÷0.256)/(1÷0.256+200×1÷0.256+1÷0.256)=127D=7FH
经计算得X=127。代入上式可知实际延时时间约为0.100215s,已经很精确了。
五、实验原理图:
P1口输出实验
P1口输入实验
六、实验步骤:
执行程序1(T1_1.ASM)时:P1.0~P1.7接发光二极管L1~L8。
执行程序2(T1_1.ASM)时:P1.0~P1.7接平推开关K1~K8;74LS273的O0~O7接发光二极管L1~L8;74LS273的片选端CS273接CS0(由程序所选择的入口地址而定,与CSO~CS7相应的片选地址请查看第一部分系统资源,以后不赘述)。
七、程序框图:
循环点亮发光二极管
通过发光二极管将P1口的状态显示
八、参考程序:
1、循环点亮发光二极管(T1_1.ASM)
NAME T1_1 ;P1口输实验
CSEG AT 0000H
LJMP START
CSEG AT 4100H
START: MOV A,#0FEH
LOOP: RL A ; 左移一位,点亮下一个发光二极管
MOV P1,A
LCALL DELAY ;延时 0.1秒
SJMP LOOP
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
DELAY: MOV R1,#127 ; 延时0.1秒
DEL1: MOV R2,#200
DEL2: DJNZ R2,DEL2
DJNZ R1,DEL1
RET
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
END
2、通过发光二极管将P1口的状态显示(T1_2.ASM)
NAME T1_2 ;P1口输入实验
OUT_PORT EQU 0CFA0H
CSEG AT 0000H
LJMP START
CSEG AT 4100H
START: MOV P1,#0FFH ;复位P1口为输入状态
MOV A,P1 ;读P1口的状态值入累加器A
MOV DPTR,#OUT_PORT ;将输出口地址赋给地址指针DPTR
MOVX @DPTR,A ;将累加器A的值赋给DPTR指向的地址
SJMP START ;继续循环监测端口P1的状态
END
实验2 P1口实验二
一、实验目的:
1.学习P1口既做输入又做为输出的使用方法。
2.学习数据输入、输出程序的设计方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验原理:
P1口的使用方法这里不讲了。有兴趣者不妨将实验例程中的“SETB P1.0, SETB P1.1”中的“SETB”改为“CLR”看看会有什么结果。
另外,例程中给出了一种N路转移的常用设计方法,该方法利用了JMP @A+DPTR的计算功能,实现转移。该方法的优点是设计简单,转移表短,但转移表大小加上各个程序长度必须小于256字节。
四、实验原理图:
P1口输入、输出实验
五、实验步骤:
平推开关的输出K1接P1.0;K2接P1.1;
发光二极管的输入L1接P1.2;L2接P1.3;L5接P1.4;L6接P1.5。
运行实验程序,K1做为左转弯开关,K2做为右转弯开关。L5、L6做为右转弯灯,L1、L2做为左转弯灯。
结果显示:1:K1接高电平K2接低电平时,右转弯灯(L5、L6)灭,左转弯灯(L1、L2)以一定频率闪烁;
2:K2接高电平K1接低电平时,左转弯灯(L1、L2)灭,右转弯灯(L5、L6)以一定频率闪烁;
3:K1、K2同时接低电平时,发光二极管全灭;
4:K1、K2同时接高电平时,发光二极管全亮。
六、参考程序:T2.ASM
NAME T2 ;P1口输入输出实验
CSEG AT 0000H
LJMP START
CSEG AT 4100H
START: SETB P1.0
SETB P1.1 ;用于输入时先置位口内锁存器
MOV A,P1
ANL A,#03H ;从P1口读入开关状态,取低两位
MOV DPTR,#TAB ;转移表首地址送DPTR
MOVC A,@A+DPTR
JMP @A+DPTR
TAB: DB PRG0-TAB
DB PRG1-TAB
DB PRG2-TAB
DB PRG3-TAB
PRG0: MOV P1,#0FFH ;向P1口输出#0FFH,发光二极管全灭
;此时K1=0,K2=0
LJMP START
PRG1: MOV P1,#0F3H ;只点亮L5、L6,表示左转弯
ACALL DELAY ;此时K1=1,K2=0
MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒
ACALL DELAY ;延时0.5秒
LJMP START
PRG2: MOV P1,#0CFH ;只点亮L7、L8,表示右转弯
ACALL DELAY ;此时K1=0,K2=1
MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒
ACALL DELAY
LJMP START
PRG3: MOV P1,#00H ;发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1
LJMP START
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
DELAY: MOV R1,#5 ;延时0.5秒
DEL1: MOV R2,#200
DEL2: MOV R3,#126
DEL3: DJNZ R3,DEL3
DJNZ R2,DEL2
DJNZ R1,DEL1
RET ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
END
七、程序框图:
实验3 简单I/O口扩展实验——交通灯控制实验
一、实验目的:
1.学习在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法。
2.学习数据输出程序的设计方法。
3.学习模拟交通灯控制的实现方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容:
扩展实验箱上的74LS273做为输出口,控制八个发光二极管亮灭,模拟交通灯管理。
四、实验原理:
要完成本实验,首先必须了解交通路灯的亮灭规律。本实验需要用到实验箱上八个发光二极管中的六个,即红、黄、绿各两个。不妨将L1(红)、L2(绿)、L3(黄)做为东西方向的指示灯,将L5(红)、L6(绿)、L7(黄)做为南北方向的指示灯。而交通灯的亮灭规律为:初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。各发光二极管的阳极通过保护电阻接到+5V的电源上,阴极接到输入端上,因此使其点亮应使相应输入端为低电平。
五、实验原理图
六、实验步骤:
74LS273的输出O0~O7接发光二极管L1~L8,74LS273的片选CS273接片选信号CSO.
运行实验程序,观察LED显示情况是否与实验内容相符。
七、程序框图:
八、参考程序:T3.ASM
NAME T3 ;I/O口扩展实验一
PORT EQU 0CFA0H ;片选地址CS0
CSEG AT 0000H
LJMP START
CSEG AT 4100H
START: MOV A,#11H ;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭
ACALL DISP ;调用273显示单元(以下雷同)
ACALL DE3S ;延时3秒
LLL: MOV A,#12H ;东西路口绿灯亮;南北路口红灯亮
ACALL DISP
ACALL DE10S ;延时10秒
MOV A,#10H ;东西路口绿灯灭;南北路口红灯亮
ACALL DISP
MOV R2,#05H ;R2中的值为黄灯闪烁次数
TTT: MOV A,#14H ;东西路口黄灯亮;南北路口红灯亮
ACALL DISP
ACALL DE02S ;延时0.2秒
MOV A,#10H ;东西路口黄灯灭;南北路口红灯亮
ACALL DISP
ACALL DE02S ;延时0.2秒
DJNZ R2,TTT ;返回TTT,使东西路口黄灯闪烁五次 MOV A,#11H ;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭
ACALL DISP
ACALL DE02S ;延时0.2秒
MOV A,#21H ;东西路口红灯亮;南北路口绿灯亮
ACALL DISP
ACALL DE10S ;延时10秒
MOV A,#01H ;东西路口红灯亮;南北路口绿灯灭
ACALL DISP
MOV R2,#05H ;黄灯闪烁五次
GGG: MOV A,#41H ;东西路口红灯亮;南北路口黄灯亮
ACALL DISP
ACALL DE02S ;延时0.2秒
MOV A,#01H ;东西路口红灯亮;南北路口黄灯灭
ACALL DISP
ACALL DE02S ;延时0.2秒
DJNZ R2,GGG ;返回GGG,使南北路口;黄灯闪烁五次 MOV A,#03H ;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭
ACALL DISP
ACALL DE02S ;延时0.2秒
LJMP LLL ;转LLL循环DE10S: MOV R5,#100 ;延时10秒
LJMP DE1
DE3S: MOV R5,#30 ;延时3秒
LJMP DE1
DE02S: MOV R5,#02 ;延时0.2秒DE1: MOV R6,#200
DE2: MOV R7,#126
DE3: DJNZ R7,DE3
DJNZ R6,DE2
DJNZ R5,DE1
RET
DISP: MOV DPTR,#PORT ;273显示单元CPL A
MOVX @DPTR,A
RET
END
实验4 中断实验
———按键控制LED亮灭
一、实验目的:
1.学习外部中断技术的基本使用方法。
2.学习中断处理程序的编程方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容:
使用用单片机的INT0中断资源控制发光二极管(LED)的亮灭。当按下实验装置的单脉冲按钮时,触发单片机的INT0中断,在INT0的中断服务程序中,将LED的状态取反,即原来LED状态亮的话,将LED熄灭,反之点亮。
四、实验原理:
使用单片机的IO口驱动发光二极管LED,如用P1.0引脚驱动LED0。显然,由实验装置的LED硬件电路可知,当P1.0输出高电平时,LED0点亮。
本实验中断服务程序的功能比较简单,如果中断服务程序占用了一些公用资源(如寄存器等),还需要采取一些保护措施。最主要的地方是如何保护进入中断前的状态,使得中断程序执行完毕后能回到中断前的状态。要保护的地方,除了累加器ACC、标志寄存器PSW外,还要注意,通用工作寄存器R0~R7是否也有必要保护。试着在该实验项目中将这些现场保护指令添加进去!
五、实验原理图:
(结合实验装置自行绘出!)
六、实验步骤:
CPU板的I/O口与要驱动的LED相连(具体:......)。单脉冲输出端P-接CPU板上的INT0。
七、程序框图:
1、主程序框图
2、中断程序框图
( 实验同学自行绘出 )
八、参考程序:
实验5 定时器实验
———按键控制LED亮灭
一、实验目的:
1.学习8031内部计数器的使用和编程方法。
2.进一步掌握中断处理程序的编写方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容
使用用单片机的定时计数器资源及中断资源控制发光二极管(LED)的亮灭。用定时计数器T0对外部脉冲计数(脉冲由单脉冲按钮产生),每按下实验装置的单脉冲按钮5次时,进入单片机的定时计数器中断,在中断服务程序中,将LED的状态取反,即原来LED状态亮的话,将LED熄灭,反之点亮。
四、实验原理:
1.定时器模式确定及计数初值计算。
2.初始化程序
包括定时器初始化和中断系统初始化,主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行
正确的设置,并将时间常数送入定时器中。由于只有定时器中断,IP便不必设置。
3.设计中断服务程序和主程序
中断服务程序除了要完成计数减一工作外,还要将时间常数重新送入定时器中,为下一次中断做准备。主程序则用来控制发光二极管按要求顺序燃灭。
五、实验电路:
(根据实验系统自行绘出)
六、实验步骤:
CPU板的I/O口与要驱动的LED相连(具体:......)。单脉冲输出端P-接CPU板上的INT0。
七、程序框图:
1、主程序框图
2、中断程序框图
八、实验程序:
九、实验扩展
本实验如果不对外部脉冲计数,二是改为定时方式来控制LED亮灭,比如每0.5秒钟将LED状态取反一次,该如何实现?
提示:定时常数的确定
定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样,为振荡频率的1/12。本实验中时钟频率为6.0 MHZ,现要采用中断方法来实现0.5秒延时,要在定时器1中设置一个时间常数,使其每隔0.1秒产生一次中断,CPU响应中断后将R0中计数值减一,令R0=05H,即可实现0.5秒延时。
时间常数可按下述方法确定:
机器周期=12÷晶振频率=12/(6×10?)=2us
设计数初值为X,则(2e+16-X)×2×10-6=0.1,可求得X=15535
化为十六进制则X=3CAFH,故初始值为TH1=3CH,TL1=AFH
实验6 存储器扩展实验
一、实验目的:
1.掌握PC存储器扩展的方法。
2.熟悉62256芯片的接口方法。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容:
向外部存储器的7000H到8000H区间循环输入00~0FFH数据段。设置断点,打开外部数据存储器观察窗口,设置外部存储器的窗口地址为7000H—7FFFH。全速运行程序,当程序运行到断点处时,观察7000H—7FFFH内数据是否正确。
四、实验原理图:
实验系统上的两片6264的地址范围分别为:3000H~3FFFH,4000H~7FFFH,既可作为实验程序区,也可作为实验数据区。62256的所有信号均已连好。
五、程序框图:T16.asm
实验7 P1口扩展键盘实验
一、实验目的:
掌握P1口的使用方法,行列式键盘的工作原理及编程方法。
二、所需设备
1、CPU挂箱
2、对象挂箱
3、CPU模块(80C31)
4、LED/数码管/键盘模块
三、实验内容
P1.4~P1.7接键盘的列,P1.0~P1.3接键盘的行。通过扫描键盘确定是否有键按下,如有则确定键值,并在CPU模块的数码管上显示(高位为行号,低位为列号)。
四、实验原理说明
本实验中键值的确定采用线反转法。
五、实验步骤
1、实验连线
P1.4~P1.7接KEYY1~KEYY4,P1.0~P1.3接KEYX1~KEYX4。
2、运行实验程序P1KEY.asm,按动键盘,查看显示键值。
六、实验结果
按动键盘时,数码管上显示出该键所在的行列号。如“12”表示第一行第二列。
七、实验提示
在判断是否有键按下时,应有去抖动处理,以防止误操作。具体做法为延时10ms
再次判断是否有键按下。只有两次判断均为有键按下才进行处理。
八、程序框图
实验8 A/D转换实验
一、实验目的:
1.掌握A/D转换与单片机的接口方法。
2.了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法。
3.通过实验了解单片机如何进行数据采集。
二、实验设备:
CPU挂箱、8031CPU模块
三、实验内容:
利用实验台上的ADC0809做A/D转换器,实验箱上的电位器提供模拟电压信号输入,编制程序,将模拟量转换成数字量,用数码管显示模拟量转换的结果。
四、实验原理:
A/D转换器大致有三类:一是双积分A/D转换器,优点是精度高,抗干扰性好,价格便宜,但速度慢;二是逐次逼近法A/D转换器,精度、速度、价格适中;三是并行A/D转换器,速度快,价格也昂贵。
实验用的ADC0809属第二类,是八位A/D转换器。每采集一次需100us。
ADC0809 START端为A/D转换启动信号,ALE端为通道选择地址的锁存信号。实验电路中将其相连,以便同时锁存通道地址并开始A/D采样转换,故启动A/D转换只需如下两条指令:
MOV DPTR,#PORT
MOVX @DPTR,A
A中为何内容并不重要,这是一次虚拟写。
在中断方式下,A/D转换结束后会自动产生EOC信号,将其与8031CPU板上的INT0相连接。在中断处理程序中,使用如下指令即可读取A/D转换的结果:
MOV DPTR,#PORT
MOVX A,@DPTR
、
五、实验电路:
六、实验步骤:
1.0809的片选信号CS0809接CS0。
2.电位器的输出信号AN0接0809的ADIN0。
3.EOC接CPU板的INT0.
七、程序框图:T15.ASM
主程序中断服务程序