微机原理及应用实验指导书x.doc
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1、 微机原理及应用(单片机)实验指导书熊光洁机电教研室北京工商大学机械自动化学院2008-3-28目 录第一部分单片机原理及汇编程序设计概述.312实验一 认识单片机开发系统,学习有关软件的使用 .37实验二 MCS-51汇编程序设计(分支、散转程序练习).8实验三 定时/计数器实验. . .9实验四 中断系统实验.10实验五 静态存储器扩展实验. .1112实验六 综合实验特种车优先通过的交通灯控制.13第二部分 TD-NMC+教学实验系统简介 .18302.1 TD-NMC+系统功能及特点.182.2 TD-NMC+系统构成 .192.3 SST89E554RC简介. .19202.4Kei
2、l C51 的安装 . .21232.4.1 系统要求. .212.4.2 软件安装 .21232.5 Vision2 集成开发环境.24262.6 仿真调试与脱机运行间的切换方法.26292.6.1 脱机运行. . .26272.6.2 与Keil C51 开发环境联机调试的方法. 272.6.3 从SoftICE返回IAP引导程序的方法.29第一部分 单片机原理及汇编程序设计实验一 认识单片机开发系统,学习有关软件的使用一、 实验目的1.学习Keil C51 集成开发环境的操作;2.熟悉TD-NMC+教学实验系统板的结构及使用;3.熟悉程序汇编、装入、调试及执行过程。二、实验设备PC机一台
3、,TD-NMC+教学实验系统平台三、 实验内容1.观察TD-NMC+教学实验系统的结构;2.编写实验程序,将00H0FH 共16个数写入单片机内部RAM 的30H3FH 空间。通过本实验,学生需要掌握Keil C51 软件的基本操作,便于后面的学习。3. 练习编辑、调试、汇编、通信的方法和步骤。四、 实验步骤1观察TD-NMC+教学实验系统的结构,了解主机、主要芯片位置,电源连接方法,通信接口位置,复位方法,显示等。2. 创建Keil C51 应用程序在Keil C51 集成开发环境下使用工程的方法来管理文件,所有的源文件、头文件甚至说明性文档都可以放在工程项目文件里统一管理。下面创建一个新的
4、工程文件Asm1.Uv2,以此详细介绍如何创建一个Keil C51 应用程序。(1)运行Keil C51 软件,进入Keil C51 集成开发环境。(2)选择工具栏的Project 选项,如图1-1-1 所示,弹出下拉菜单,选择NewProject 命令,建立一个新的Vision2 工程。这时会弹出如图1-1-2 所示的工程文件保存对话框,选择工程目录并输入文件名Asm1 后,单击保存。图1-1-1 工程下拉菜单图1-1-2 工程保存对话框(3)工程建立完毕后,Vision2 会马上弹出如图1-1-3 所示的器件选择窗口。器件选择的目的是告诉Vision2 使用的80C51 芯片的型号是哪一个
5、公司的哪一个型号,不同型号的51芯片内部资源是不同的。此时选择SST 公司的SST89E554RC。另外,可以选择Project 下拉菜单中的“Select Device for Target Target 1”命令来弹出图1-1-3 所示的对话框。图1-1-3 器件选择对话框(4)到此建立好一个空白工程,现在需要人工为工程添加程序文件,如果还没有程序文件则必须建立它。选择工具栏的File 选项,在弹出的下拉菜单中选择New 目录,如图1-1-4 所示,或点击。此时会在文件窗口出现如图1-1-5 所示的新文件窗口Text1,若多次执行New 命令,则会出现Text2、Text3 等多个新文件窗
6、口。图1-1-4 新建源文件下拉菜单 图1-1-5 源程序编辑窗口(5)输入程序,完毕后点击“保存”命令保存源程序,如图1-1-6 所示,将Text1 保存成Asm1.asm。Keil C51 支持汇编和C 语言,Vision2 会根据文件后缀判断文件的类型,进行自动处理,因此保存时需要输入文件名及扩展名.ASM 或.C。保存后,文件中字体的颜色会发生一定变化,关键字会变为蓝色。图1-1-6 源文件保存对话框(6)程序文件建立后,并没有与Asm1.Uv2 工程建立任何关系。此时,需要将Asm1.asm源程序添加到Asm1.Uv2 工程中,构成一个完整的工程项目。在Project Window
7、窗口内,选中Source Group1 点击鼠标右键,会弹出如图1-1-7 所示的快捷菜单,选择Add Files to GroupSourceGroup1命令,此时弹出如图2-1-8 所示的添加源程序文件对话框,选择文件Asm1.asm,点击Add 命令按钮即可将源程序文件添加到工程中。图1-1-7 添加源程序文件快捷菜单图1-1-8 添加源程序文件对话框2. 编译、链接程序文件(1)设置编译、链接环境,点击命令,会出现如图1-1-9 所示的调试环境设置窗口,在这里可以设置目标系统的时钟。单击Output 标签,在打开的选项卡中选中Create Hex File 选项,在编译时系统将自动生成
8、目标代码*.Hex。点击Debug 标签会出现如图1-1-10 所示的调试模式选择窗口。从图2-1-10 可以看出,Vision2 有两种调试模式:Use Simulator(软件仿真)和Use(硬件仿真)。这里选择硬件仿真,点击Settings 可以设置串口。串口波特率选择 38400。图1-1-9 Keil C51 调试环境设置窗口图1-1-10 调试设置窗口(2)点击或命令编译、链接程序,此时会在Output Window 信息输出窗口输出相关信息,如图2-1-11 所示。图1-1-11 编译、链接输出窗口3. 调试仿真程序(1)打开系统板的电源,给系统复位后点击调试命令(注:每次进入调
9、试状态前确保系统复位正常),将程序下载到单片机的FLASH 中,此时出现如图1-1-12 所示调试界面。(2)点击命令,可以打开存储器观察窗口,在存储器观察窗口的Address:栏中输入D:30H(或0x30)则显示片内RAM30H 后的内容,如图1-1-12 所示。如果输入C:表示显示代码存储器的内容,I:表示显示内部间接寻址RAM 的内容,X:表示显示外部数据存储器中的内容。(3)将光标移到SJMP $语句行,点击命令,在此行设置断点。图1-1-12 调试界面(4)接下来点击命令,运行实验程序,当程序遇到断点后,程序停止运行,观察存储器中的内容,如图1-1-13 所示,验证程序功能。(5)
10、如图1-1-12 所示,在命令行中输入E CHAR D:30H=11H,22H,33H,44H,55H后回车,便可以改变存储器中多个单元的内容,如图1-1-14 所示。图1-1-13 运行程序后存储器窗口 图1-1-14 修改存储器内容(6)修改存储器的内容的方法还有一个,就是在要修改的单元上点击鼠标右键,弹出快捷菜单,如图1-1-15 所示,选择Modify Memory at D:0x35命令来修改0x35 单元的内容,这样每次只能修改一个单元的内容。图1-1-15 存储器修改单元(7)点击命令,可以复位CPU,重新调试运行程序,点击命令,单步跟踪程序。(8)实验结束,按系统的复位按键可以
11、复位系统,点击命令,退出调试。在此以Asm1.Uv2 工程为例简要介绍了Keil C51 的使用,Keil C51 功能强大,关于Keil C51的使用需要通过日后的使用慢慢掌握。硬盘中提供有SoftICE_Tutorial.exe 文件,该文件以动画的形式展示了基于SST 公司的SoftICE 在Keil C51 环境下的调试过程。实验二 MCS-51汇编程序设计(分支、散转程序练习)一、 实验目的1、学习分支程序的设计方法,熟悉51的指令系统;2、学习散转程序的设计方法,熟悉51的指令系统;3、学习设计延时循环程序。二、 实验设备PC机一台,TD-NMC+教学实验系统三、实验内容1.采用比
12、较分支结构设计程序,实现以下温度控制。设某温度检测系统,在控制器的RAM的40H单元存放标准温度,50H单元存放检测温度值。当检测温度大于标准温度时,使P1.0的灯亮报警,当检测温度低于标准温度时启动加热灯(假设P1.7置“1”,接通加热电路);当检测温度等于标准温度时,关掉加热炉,保持温度,并使P1.2的灯亮。2用散转结构编程实现以下要求当R7等于0、1、2时,分别散转到OPR0、OPR1、OPR2三个程序入口。OPR0入口后P1口8个灯不停的闪烁;OPR1入口后P1.7灯先亮,然后右移,循环不止;OPR1入口后P1口中间两灯先亮,然后向两边散开,循环不止。 四、 实验线路图P1.7P1.6
13、P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0五、 接线方法用排线将P1口的P1.0P1.7与D0-D7相接,P1口相应的位输出高电平,就可以点亮相应的发光二极管。实验三 查表程序设计实验一、 实验目的学习查表程序的设计方法,熟悉51 的指令系统。二、 实验设备PC机一台,TD-NMC+教学实验系统三、 实验内容1. 通过查表的方法将16 进制数转换为ASCII 码;2. 通过查表的方法实现yx2,其中x为09 的十进制数,以BCD码表示,结果仍以BCD码形式输出。四、 实验步骤1. 采用查表的方法将16 进制数转换为ASCII 码根据ASCII 码表可知,09 的ASCII 码为30H39
14、H,AF 的ASCII 码为41H46H,算法为(假定待转换的数存放在R7 中):当R79 时,相应的ASCII 码为:R730H;当R79 时,相应的ASCII 码为:R730H07H。实验程序:自己编写(待转换的数存放在R7 中,R6、R5存放转换结果。)实验步骤:(1)编写实验程序,编译、链接无误后联机调试;(2)将待转换的数存放在R7 中,如令R7 中的值为0x86;(3)在语句行SJMP MAIN 设置断点,运行程序;(4)程序停止后查看寄存器R6、R5 中的值,R6 中为高4 位转换结果0x38,R5 中为低4位转换结果0x36;(5)反复修改R7的值,运行程序,验证程序功能。2.
15、 通过查表实现yx2x 为09 的十进制数,存放与R7 中,以BCD 码的形式保存,结果y 以BCD 码的形式存放于寄存器R6 中。实验程序:自己编写实验步骤:(1)编写实验程序,经编译、链接无误后,进入调试状态;(2)改变R7 的值,如0x07;(3)在语句行SJMP MAIN 处设置断点,运行程序;(4)程序停止后,查看寄存器R6 中的值,应为0x49;(5)反复修改R7 中的值,运行程序,验证程序功能。实验四 数据排序实验一、实验目的熟悉51 的指令系统,掌握数据排序程序的设计方法。二、 实验设备PC机一台,TD-NMC+教学实验系统三、 实验内容在单片机片内RAM 的30H39H 写入
16、10 个数,编写实验程序,将这10 个数按照由小到大的顺序排列,仍写入RAM 的30H39H 单元中。四、 实验步骤根据实验内容要求,画出程序流程图,参考图4,编写实验程序。实验步骤如下:(1)编写实验程序,编译、链接无误后联机调试;(2)为30H39H 赋初值,如:在命令行中键入E CHAR D:30H9, 11H, 5, 31H, 20H, 16H,1, 1AH, 3FH, 8 后回车,可将这10 个数写入30H39H 中;(3)将光标移到语句行SJMP $处,点击命令,将程序运行到该行;(4)查看存储器窗口中30H39H 中的内容,验证程序功能;(5)重新为30H39H 单元赋值,反复运
17、行实验程序,验证程序的正确性。图4 实验程序流程图实验五 位操作实验一、 实验目的掌握位指令的使用,学习位程序的设计方法。二、 实验设备PC机一台,TD-NMC+教学实验系统三、 实验内容编写实验程序,计算Y = A B , 。 MCS-51 单片机内部有一个一位微处理器,借用进位标志Cy 作为位累加器。位操作指令的操作对象是内部RAM 的位寻址区,即字节地址为20H2FH 单元中连续的128 位(位地址为00H7FH),以及特殊功能寄存器中的可位寻址的位。四、 实验步骤程序需要实现A 与B 的异或运算,将A、B 分别存放在位地址00H、01H 中,结果Y 存放在位地址04H 中。实验程序清单
18、:(Asm6.asm) QA EQU 00HQB EQU 01HQY EQU 04HORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV C, QAANL C, /QB ;C=QA(QB 非)MOV QY, CMOV C, QACPL CANL C, QB ;C=(QA 非)QBORL C, QY ;C=QA(QB 非)+(QA 非)QBMOV QY, CSJMP MAIN ;设置断点, 观察20H 或C 中的值END实验步骤:(1)编写实验程序,经编译、链接无误后,联机调试;(2)修改20H 单元的值,例如01H;(3)在语句行SJMP MAIN 设置断点,运行实验程序;
19、(4)程序停止运行后查看20H 中的值,应为11H;(5)修改20H 中的值,重新运行程序,验证程序的正确性。附:在汇编语言中,除了MCS-51 指令系统所规定的指令外,还定义了一些伪指令,这些伪指令只对汇编程序提供必要的控制信息,不产生任何代码。因此伪指令不是单片机执行的指令。常用的伪指令有如下几条:(1)起始地址伪指令:ORG nn(nn 表示16 位地址)(2)定义字节伪指令:DB n1, n2, , nN(3)定义字伪指令:DW nn1, nn2, , nnN(4)定义存储区伪指令:DS x从指定的地址单元开始,预留x 个存储单元,以备程序使用。(5)等值伪指令:字符名 EQU 数或汇
20、编符号将一个数(8 位或16 位二进制数)或特定的汇编符号赋予所定义的字符名。(6)数据地址赋值伪指令:字符名 DATA nn将16 位地址赋予所定义的字符名。通常用来定义数据地址。(7)定义位地址符号伪指令:字符名 BIT bit将位地址bit 赋予所定义的字符名。如果所使用的汇编程序不具备识别BIT 伪指令的能力,可以用EQU 命令来定义位地址变量。(8)汇编结束伪指令:END实验六 定时/计数器实验一、 实验目的1. 了解MCS-51 单片机定/计数器的工作原理与工作方式;2. 掌握定时/计数器T0 和T1 在定时器和计数器两种方式下的编程;二、 实验设备PC机一台,TD-NMC+教学实
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- 微机 原理 应用 实验 指导书
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