单片机原理及应用实验指导书(Word文档下载)

整个单片机实验系统由实验箱、功能扩展模块、单片机专用开发工具、实验指导书以及配套软件光盘等部分组成。

实验系统的基础平台采用箱式结构，外形美观大方、便于携带、利于教学，操作方便。

最小系统板是本实验装置的核心模块，它提供了51单片机的一个最小工作系统，并充分地扩展了单片机总线和I/O口以便于与其他模块的电路连接。最小系统板包括的外围电路有：时钟电路、复位电路、P0口锁存电路、拨码开关电路。最小系统板上扩展的I/O口，包括P0、P1、P2、P3口的每个管脚独立都引出，作为数据总线（P0口），地址总线低8位（P0口经锁存后的输出），地址总线高8位用8针的双排插针座引出；控制总线（WR, RD, ALE等）独立引出。

由于最小系统板的独立式可更换设计，使得本实验装置可通过改变这个最小系统板来进行不同家族单片机的实验教学，如AVR，PIC，96家族单片机等，非常灵活和方便。

基础板是本实验装置的实验基础，其内容围绕单片机教学大纲。

它由以下21个模块组成：

（1）发光二极管阵列模块；

（2）键盘模块（独立式与矩阵式两用键盘）；

（3）动态数码管扫描显示模块；

（4）静态串行显示模块；

（5）8155扩展实验模块；

（6）8255扩展实验模块；

（7）RS232接口实验模块；

（8）波形信号发生器模块；

（9）外部SRAM实验模块（62256）；

（10）外部扩展EEPROM实验模块（W27C512）；

（11）FlashROM实验模块（W29C011A）；

（12）ADC0809转换实验模块；

（13）V/F转换实验模块；

（14）DAC0832转换实验模块；

（15）F/V转换实验模块；

（16）时钟源模块；

（17）总线驱动与总线锁存模块（74HC245/74HC573）；

（18）微处理器监控模块；

（19）电源模块（±12V/±5V）；

（20）芯片自由扩展实验模块（2组）；

（21）电位器调节模块（2组）；

（22）接口转换模块。

MedWin是万利电子有限公司Insight~系列仿真开发系统的高性能集成开发环境。集编辑、编译／汇编、在线及模拟调试为一体，VC风格的用户界面，内嵌自主版权的宏汇编器和连接器，并完全支持Franklin／KeilC扩展OMF格式文件，支持所有变量类型及表达式，配合Insight系列仿真器，是您开发80C51系列单片机的理想开发工具。

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以下分别是安装MedWin集成开发环境的方法：

第一步：从光盘上安装或从因特网下载安装

从光盘上安装

1．安装中文MedWin，进入文件夹Manley＼MedWin＼Chinese

2．安装英文MedWin，进入文件夹Manley＼MedWin＼English

3．在文件夹内，点击setup。

从因特网上下载安装

1．下载所需的MedWin中文版Chinese．zip或MedWin英文版English．zip文件

2．双击鼠标左键，释放文件Chinese．zip或English．zip

3．将文件释放到C：＼Windows＼Temp或其它文件夹

4．进入C：＼Windows＼Temp＼Chinese或C：＼Windows＼Temp＼English文件夹

5．在文件夹内点击setup，安装MedWin集成开发环境。

4．在调试状态下，源程序文本窗口内的蓝绿色箭头——临时断点，退出时不保存

调试状态下，在源程序窗口内蓝绿色断点处设置断点，标记为黄色，再次设置断点，黄色断点标记被清除。

在进行其他实验之前，先熟悉实验装置的核心模块——单片机最小系统模块。掌握该实验模块的电路原理和接口的使用方法。

1．掌握单片机振荡器时钟电路及CPU工作时序；掌握复位状态及复位电路设计；掌握单片机各引脚功能及通用I/O口的使用；掌握单片机基本指令的使用。

2．掌握MedWin集成开发环境，仿真器和烧录器等开发工具的使用。

1.单片机仿真器，烧录器；

2.单片机最小系统实验模块，键盘实验模块，发光二极管阵列实验模块。

1．连接实验电路，编写简易单片机汇编程序达到下述工作要求：以任意两个独立式按键作为输入，当第一键按下时，点亮第一行发光二极管；当第二键按下时，点亮第二行发光二极管。

2．将编写的程序调入仿真器中，在MedWin集成开发环境中进行调试；

3．在MedWin中产生机器码文件，用烧录器烧录到单片机芯片中，插在板子上观察工作情况。

我们以常用的单片机芯片AT89C51为教学实例，首先对其引脚进行简要介绍：

图1-1  AT89C51引脚图及逻辑符号图

P3口线的第二功能见表1-1，这些特殊功能我们将在以后的实验中进行学习。

表1-1   P3口线的第二功能

（1）振荡电路、时钟电路。如图1- 2所示，外部时钟振荡电路由晶体振荡器和电容C1、C2构成并联谐振电路，连接在XTAL1、XTAL2脚两端。对外部C1、C2的取值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性。C1、C2通常取值C1=C2=30PF左右；8051的晶振最高振荡频率为12M，AT89C51-24PC的外部晶振最高频率可到24M。在单片机最小系统板上已经提供了晶振电路，在使用该电路时，应加上跳线帽，并插入合适的晶振。

图1-2 片内振荡器等效电路和外接元件

AT89C51也可以采用外部时钟方式，外部时钟从XTAL2脚输入，XTAL1脚接地。可以采用我们板子上提供的外部时钟源作为单片机外部时钟输入。

（2）CPU时序

晶振（或外部时钟）的振荡频率的确定，就确定了CPU的工作时序。这里介绍几个重要的时序概念，我们在以后的实验中还会经常涉及到：

◇ 振荡周期：或者称时钟周期，是指为单片机提供定时信号的振荡器的周期。

◇ 机器周期：在8051单片机中，一个机器周期由12个振荡周期组成。

◇ 指令周期：是指执行一条指令所占用的全部时间。一个指令周期通常含有1~4个机器周期。机器周期和指令周期是两个很重要的衡量单片机工作速度的值。

若外接12MHz晶振时，8051的三个周期的值为：

振荡周期=1/12us；

机器周期=1us；

指令周期=1~4us。

在一些应用中，传统的8051的速度显得有些慢，因此，当前很多采用8051内核的新型单片机采用了加速处理器结构，使机器周期提高到振荡周期的6倍、4倍等等，RISC（精简指令集）的采用，更让单片机在单个时钟周期完成一条指令，使得单片机在处理速度上得到大大提高。

（1）复位状态

在8051单片机中，只要在单片机的RST引脚上出现2个机器周期以上的高电平，单片机就实现了复位。单片机在复位后，从0000H地址开始执行指令。复位以后单片机的P0~P3口输出高电平，且处于输入状态，SP（堆栈寄存器栈顶指针）的值为07H（因此，往往需要重新赋值，其余特殊功能寄存器和PC（程序计数器）都被清为0。复位不影响内部RAM的状态。

（2）复位电路

单片机可靠地复位是保证单片机正常运行的关键因素。因此，在设计复位电路时，通常要使RST引脚保持10ms以上的高电平。当RST从高电平变为低电平之后，单片机就从0000H地址开始执行程序。

8051单片机通常都采用上电自动复位和开关复位两种方式。实际使用中，有些外围芯片也需要复位，如8255等。这些复位端的复位电平要求与单片机的复位要求一致时，可以把它们连起来。

在最小系统板上，提供了一个通用的复位电路，在使用该板之前，必须将该电路与单片机连接起来。另外，还可以采用主板上的微处理器监控模块来控制复位脚，以便更加可靠地管理单片机的工作。  

51单片机的存储器包括5个部分：程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。位地址空间、特殊功能寄存器包括在内部数据存储器内。

51单片机的内部数据存储器一般只有128字节或256字节，当空间不够用时也就需要扩展外部数据存储器（参见实验五）。有些单片机不具有内部程序存储器，例如8031，这时就需要扩展外部程序存储器。在单片机系统中，程序存储器和外部数据存储器的编址独立，各可寻址64K字节空间。两者在电路上，可以通过PSEN信号线和RD信号线区别开来。

特殊功能寄存器是非常重要的部分，我们通过对特殊功能寄存器的设置和读写来完成单片机的大部分工作。限于篇幅，这里不对其内容进行罗列，请查阅有关书籍。

以上列出的是Intel8051、8051的主要资源配置。现在，由于8位51单片机的广泛使用，各个芯片生产厂商推出了具有自身特色的采用51内核的单片机，它们在这些基本资源的基础上进行了进一步的裁减或增强。

1、连接单片机与复位电路、时钟源（晶振电路或外部时钟源），选择几组I/O口，用导线分别连接发光二极管阵列、及键盘。以下对涉及到的其他实验模块进行简要介绍：

（1）发光二极管阵列模块：

如左图所示，每行为8个发光二极管，共4行。每行与底部的8针排线座相对应。第一行发光二极管与从左数第一个插座对应，第二行发光二极管与左数第二个插座对应……。插座的每个引脚与发光管阴极相连，也就是说，当对应脚为低电平时，发光二极管点亮。

（2）键盘阵列模块：键盘模块是“独立式”和“矩阵式”两用键盘。使用之前，必须连接键盘模块右下角的VCC和GND,为模块提供电源。模块右边的S0～S15锁紧孔，是独立式键盘接口，分别对应着键S0～S15。当某个键按下时，对应的接口将被拉低。

电路示例如下：

图1－3  电路原理图示例

2、实验示例程序：

假设P3.1，P3.2口分别连接两个键，P0口连接第一行发光二极管，P1口连接第二行发光二极管，参看电路图1－3。程序实例如下：

ORG 0000H

AJMP START

ORG 0030H

START:       MOV P 3,0FFH

MOV A,P3

MOV 40H,A                            ;暂放于40H

ACALL  DL10MS                            ;去抖延时

MOV A,P3

CJNE A,40H,PASS

CJNE A,#0FEH,LAMP1；是第一键吗？

MOV P1,#0FFH

MOV P0,#00H        ；点亮第一行发光二极管

PASS:         LCALL DL10MS       ；延时

AJMP START

LAMP1:                  CJNE A,#0FDH,PASS;是第二键吗？

              MOV P0,#0FFH

MOV P1,#00H

AJMP PASS

;延时子程序：

DL10MS:       MOV R7,#08h

LOOP1:    MOV R6,#0F9H

LOOP2:    NOP

          NOP

          DJNZ R6,LOOP2

        DJNZ R7,LOOP1

          RET

END

在Medwin集成开发环境中编写单片机程序，步骤如下：点击【文件】菜单，建立新项目（PROJECT），项目命名如 当前文件夹\XXX.prj；建立新文件，命名为XXX.asm；这时就可在文本编辑区输入程序代码了。程序编写完成后（参考示例程序），点击【项目管理】菜单下【编译/汇编】项，进行程序编译，如果程序有错误则系统通过调试项提示。排除所有的错误，直到编译完全成功。

3、正确连接仿真器与PC机、仿真头与目标板、仿真器电源。正确连接目标板电源。点击【项目管理】菜单下产生并生成代码项，程序被装入仿真器，点击调试菜单下【全速运行】选项，程序运行，观察程序运行结果。在【项目管理】菜单下点击【输出Intel Hex文件】或【输出binary文件】，输出机器代码文件。

4、正确连接烧录器和PC机、烧录器电源。取单片机芯片，放入烧片机芯片座（注意放置位置），夹紧；打开烧录器驱动软件，点击【器件】菜单下选择器件项，选择正确的芯片型号。点击【文件】菜单下打开项，输入刚才生成.hex或.bin文件的路径，点击打开，文件被下载到烧录器。点击【器件】菜单下【运行】项，分别运行erase, blank check, program，verify（或在确定Auto中内容后，运行Auto）。成功后程序便固化到单片机中了。

5、除去目标板电源，将单片机取下，插入目标板插座中，注意对齐1脚。正确连接目标板电源。观察程序运行情况。

1、说明单片机的各个引脚的功能及作用，比较P0，P3脚的异同？

2、时钟周期、机器周期的关系是什么？在单片机外部晶振为12M时，下面的延时子程序延时了多少时间？当晶振为6M时呢？

DELAY：MOV  R5，#08H

DL1：   MOV   R6，#00H

DL2：   MOV   R7,#80H

DJNZ   R7，$

DJNZ   R6,DL2

DJNZ   R5,DL1

RET

1．编写通用4字节压缩BCD码的加、减法运算程序；

2．编写通用单字节有符号二进制数加、减法运算程序；

               RET

                END

    SUBSTART：MOV  rlen，#00H       ；差字节单元清0

                SUBB  A，@R0

SUB2：     RET

               END

+)-65   1 0 1 1 1 1 1 1 B

1、掌握单片机中断机制。

2、熟悉中断的应用和编程。

连接单片机最小系统和发光二极管阵列的电路并编写程序，学习单片机中断机制，及中断优先级和中断保护的方法：

使用独立式按键1连接（P3.2），按键2连接（P3.3），在平时状态下，发光二极管行以200ms的时间间隔，依次点亮。1键按下时中断处理程序点亮P0.0对应的发光管2秒钟，其他发光管熄灭；2键按下时P0.1对应发光管点亮2秒，其他发光管熄灭。

PT0,PT1:定时器/计数器0，1的中断优先级控制；

          ORG    0000H

          AJMP   MAIN

          ORG    0003H

          AJMP    INT0INT

          ORG    0013H

          AJMP    INT1INT

;**********主程序**********************************

          ORG    0030H

MAIN：   MOV    SP，#60H   

MOV    IE，#10000101B        ;使能INT0，INTl

          MOV    TCON，#00000101B     ;设INT0、INTl跳沿触发。

          MOV    IP，#01H                                     ;外部中断0优先

        MOV    A,#0FEH

LOOP:   RR     A

          MOV    P0,A

          ACALL  DELAY200MS

          AJMP   LOOP

；*****************INT0中断服务程序*****************************

INT0INT:     CLR  EA

ACALL   DELAY10MS       ；去抖动

JNB  INT0, HAVKEY1         ；确实有键，转HAVEKEY1

SETB  EA

RETI

HAVEKEY1:  PUSH  PSW

             PUSH  Acc

SETB  EA

MOV  P0，#0FEH

ACALL  DELAY2S            ；亮2秒钟

POP  Acc

POP  PSW

RETI

；************INT1中断服务程序******************************

INT1INT:

                (…………)

                 RETI

;********************************************************

DELAY200MS:                                    ;延时200ms子程序

                (…………)

                  RET

DELAY10MS:                                      ;延时10ms子程序

                (…………)

                  RET

DELAY2S:                                         ;延时2s子程序  

                (………….)

                 RET

END

程序范例中用“（………）”表示的程序段需学生自己编写。

运行整个程序，观察是否符合理论分析的结果。

1、掌握定时器/计数器的工作原理。

2、学习单片机定时器/计数器的应用设计和调试。

1、仿真器；

2、单片机最小系统；

3、波形信号发生器；

4、静态串行方式数码管显示模块。

连接电路并编写程序，使单片机定时器/计数器测量波形信号发生器输出的低频脉冲信号的频率，并在数码管上显示频率值；

示例程序如下：

            ORG     0000H

            LJMP    MAIN

           (______________)

LJMP    INTS_T0

；***********************主程序**************************************

            ORG     0030H

MAIN:      MOV     SP，#40H

MOV     TMOD，(___)

;两个定时器都是方式1，定时器1对外部信号计数

            MOV     TL0，#0AFH

            MOV     TH0，#3CH              ;0FFFFH-3CAFH=50000,50ms

            MOV     B，#20      ;软件计数器。循环20次，T0共定时20×50ms＝1s

            MOV     TL1，#0H

            MOV     TH1，#0H

            (____________)                       ;允许T0中断

            (____________)                      ;禁止T1中断

            SETB    EA

            SETB    TR0

            SETB    TR1

            SJMP     $

;******************T0定时1s的中断服务程序****************************

INTS_T0:    CLR     EA                        ;关中断

DJNZ    B,CONTINUE              

；1s定时到，把T0、T1都关掉，计算1s钟内T1的计数脉冲有多少   

CLR     TR1         

CLR     TR0

            MOV     R0,#30H

            MOV     @R0,TL1                      ;获取数据。先低后高

            INC     R0

            MOV     @R0,TH1;

ACALL    NDIV1                        ;16位调整为五个十进制数

MOV     R0,#36H

DSHOW:    ACALL    SHOW                         ;显示

            MOV     TL1,#0H

            MOV     TH1,#0H

            SETB    TR0

            SETB    TR1

            MOV     B,#20

CONTINUE:

            MOV     TL0,#0AFH

            MOV     TH0,#3CH

            SETB    EA

(_________)           ;中断返回

;********(31H高8位 30H低8位)***********************************************

;********(32H个位，33H十位，34H百位，35H千位，36H万位);R3,R4余数***********

;********NDIV1子程序：把0~FFFFH，转换成五个十进制数**************************

NDIV1:

         MOV   R0,#30H

         MOV   R1,#36H

         MOV   R2,#0                              ;商65535

L10000:                                             ;除以10000   即2710H

         CLR   C

         MOV   R0,#30H

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#10H

         MOV   R3,A                             ;低位余数

         INC   R0

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#27H

         MOV   R4,A

         JC    L1000                             ;不超过10000，

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         MOV   31H,R4

         JMP   L10000

L1000:                                          ;除以1000   即3E8H

         MOV   36H,R2

         MOV   R2,#0H

L1000A:

         MOV   R0,#30H

         CLR   C

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#0E8H

         MOV   R3,A                                    ;低位余数

         INC   R0

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#3H

         MOV   R4,A

         JC    L100                                      ;不超过1000

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         MOV   31H,R4

         JMP   L1000A

L100:                                                     ;除以100   即64H

         MOV   35H,R2

         MOV   R2,#0H

L100A:

         MOV   R0,#30H

         CLR   C

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#64H

         MOV   R3,A                                     ;低位余数

         INC   R0

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#0H

         MOV   R4,A

         JC    L10                                      ;不超过100

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         MOV   31H,R4

         JMP   L100A

L10:

         MOV   34H,R2

         MOV   R2,#0H

L10A:

         MOV   R0,#30H

         CLR   C

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#10

         MOV   R3,A                                       ;低位余数

         JC    L1                                        ;不超过10

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         JMP   L10A

L1:

         MOV   33H,R2

         MOV   32H,30H

         RET

；******************显示子程序***********************************

SHOW:

         MOV   SCON,#00H                       ;设定串行工作模式为0

         MOV   R1,#05H                          ;数码管显示的位数5位

         MOV   DPTR,#TAB

LOOP:

         MOV   A,@R0

         MOVC  A,@A+DPTR                     ;取出字型码

         MOV   SBUF,A                          ;发送

WAIT:    JNB   TI,WAIT                         ;等待一帧发送完毕

         CLR   TI

         DEC   R0                              ;指向下一字型码

         DJNZ  R1,LOOP

         （_______）           ;子程序返回

TAB:  

DB  0FCH, 060H, 0DAH, 0F2H, 66H, 0B6H, 0BEH, 0E0H, 0FEH, 0F6H

;显示字型为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

DB  8EH, 7CH, 1CH, 0ceH, 6eH, 60H                  ;显示字型F,U,L,P,H,I

         END

在（____）中填上合适的语句，运行程序，使用信号发生器发生不同频率的信号，并纪录测量的值。

该实验需要两套MPC100B配合完成。

1．掌握单片机串行口工作方式；

    2．掌握双机通讯的接口电路设计及程序设计。

1．仿真器；

由两套单片机试验装置（两个实验小组）共同完成该实验。我们称装置1为甲机，装置2为乙机。甲机发送一个字节的呼叫信号给乙机，乙机正确地收到该呼叫信号后，返回一个字节的应答信号。当甲机收到正确的应答信号后，再发送规定格式的数据帧。数据帧必须包括以下内容：

数据长度（1字节）+ 数据（n字节）+ 校验和（1字节）

乙机收到完整的数据帧后，发送一个表明接收正确或错误的应答字节。

要求每个字节的发送帧格式为：起始位（1bit）＋数据位（8bit）＋停止位（1bit）。

要求通讯波特率为4800bps，而以上各信号和数据帧的具体数据内容，可以自行规定。

（3）全双工(Full—duplex)方式

（1）通讯接口设计

在本次实验中，主要讨论单片机系统之间的异步串行通讯的实现。

51单片机具有1个“全双工”的串行口，主要因为单片机内部有独立的发送器（1字节缓存）和接收器（1字节缓存）。但由于串口缓存太少，只有1字节，在相互传送大量数据时，软件上实际采用的还是半双工的工作方式。

（2）查询方式双机通讯软件设计

MOV  R7，2FH               ；送字节数至R7

MOV  R6，#00H              ；清累加和寄存器

TX_ACK：      MOV  A，#06H               ；发呼叫信号“06”

MOV  SBUF，A

WAITl：        JBC  TI，RX_YES             ；等待发送完一个字节

                SJMP  WAITl

RX_YES：      JBC   RI，NEXTl              ；接收乙机回答

                SJMP  RX_YES

NEXTl：        MOV  A，SBUF          ；判断乙机是否同意接收，不同意就继续呼

CJNE  A，#00H，TX_ACK

TX_BYTES：    MOV  A，R7                 ；向乙机发送要传送的字节个数

MOV  SBUF，A

ADD  A，R6

                MOV  R6，A

WAIT2：       JBC   TI，TX_NEWS

SJMP  WAIT2

TX_NEWS：    MOV  A，@R0                 ；发送数据

(_____________)

ADD  A，R6                       ；形成累加和送R6

MOV  R6，A

INC   R0                       ；指针加1

WAIT3：       JBC   TI，NEXT2

SJMP  WAIT3

NEXT2：       DJNZ  R7，TX_NEWS               ；判发送结束

TX_SUM:       MOV  A，R6                       ；数据巳发送完，发累加给乙机

MOV  SBUF，A

WAIT4：       (_______________)   

(______________)

RX_0FH：     JBC  RI，IF_0FH                     ；等待乙机回答

             SJMP  RX_0FH

IF_0FH：       MOV  A，SBUF

               CJNE  A，＃0FH，FMT_RAM          ；判断传送正确否

SJMP $

                 MOV  TH1，#0F4H

                 MOV  TL1，#0F4H

                 SETB  TR1

                 MOV  SCON，#50H              ；串行口初始化

                 MOV  PCON，#80H

FMT_RAM：     MOV  R0，#30H               ；设置R0指针

                 MOV  R6，#00H                ；校验和寄存器清零

RX_ACK：       JBC   RI，IF_06H              ；接收呼叫信号

                 SJMP  RX_ACK

IF_06H：         MOV  A，SBUF                ；判断呼叫信号是否有误

CJNE  A，#06H，TX_15H

TX_00H：        MOV  A，#00H                 ；向甲机回送同意接收信号

                 MOV  SBUF，A

WAIT1：         JBC   TI，RX_BYTES           ；等待应答信号发送完

SJMP   WAIT1

TX_15H：        MOV   A，#15H                ；向甲机报告接收呼叫信号不正确

                 MOV   SBUF，A

WAIT2：         JBC    TI，HAVE1     

                 SJMP   WAIT2

HAVE1：         LJMP   RX_ACK

RX_BYTES：     JBC   RI，HAVE2                 ；接收数据块长度

                 SJMP  RX_BYTES   

HAVE2：         MOV  A，SBUF                   ；给长度寄存器赋值

                 MOV  R7，A

                 MOV  R6，A                      ；形成累加器和

RX_NEWS：     JBC  RI，HAVE3                   ；接收数据

                SJMP  RX_NEWS

HAVE3：        MOV   A，SBUF                   ；将接收到的数据存入外部RAM

                MOV  @R0，A

                INC  R0

                ADD  A，R6                      ；形成累加和

                MOV  R6，A

DJNZ  R7，RX_NEWS             ；判断数据是否接收完毕

RX_SUM：      JBC  RI，HAVE4                  ；接收数据校验和

SJMP   RX_SUM

HAVE4：        MOV   A，SBUF                 ；判断传送是否正确

CJNE  A，06H，TX_ERR

TX_RIGHT：    MOV  A，#0FH                   ；向甲机报告传送正确

MOV  SBUF，A

WAIT3：        JBC  TI，OKEND      

                SJMP  WAIT3

TX_ERR：      MOV  A，#0F0H                   ；向甲机报告传送有误

MOV  SBUF，A

WAIT4：       JBC  TI，AGAIN      

SJMP  WAIT4

AGAIN：       LJMP  FMT_RAM                 ；返回重新接收数据状态

OKEND：       SJMP OKEND

1．参考图4.3进行电路设计，画出电路图，并用导线正确连接两套装置的单片机最小系统实验模块，以及连接最小系统模块与外部数据存储器模块。

2．参考示例程序，按照实验要求编写程序流程图，然后编写程序。连接好仿真器，对编写的程序进行仿真调试，直至通讯成功。

1．画出接口电路原理图。

2．在该实验中，单片机串行口工作在什么工作方式下？说明该工作方式的特点。

3．波特率是什么？怎样设置单片机串口通讯的波特率？如果实验要求通讯波特率为9600bps，怎样修改程序？

1、学习SRAM（静态RAM）芯片的工作原理和结构；

2、学习单片机扩展数据存储器的接口方法。

2．单片机最小系统模块；

连接电路并编写程序，使得：第一步，单片机在SRAM中填入不断增加的数字，0，1，2，3……9，然后再从0开始到9，直到添满整个SRAM。第二步，将数据读出并验证是否符合原写入的规律。该实验主要通过仿真器来观察程序工作情况。

如图5.1所示为51单片机的片外总线结构图。

其中，P0口在接外部存储器时，作为地址总线的低8位及数据总线复用。它能以吸收电流的方式驱动8个TTL负载。P2口在访问外部存储器时，可以作为高8位地址总线送出高8位地址。

由图5.1可以看到，51单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入、用户I/O外，其余管脚都具有系统扩展的功能。这些引脚构成了51单片机的片外3总线结构，即：

图5.1 51单片机的片外总线结构图。

内部逻辑结构如图5.3所示

电路参考如下。

2．编程参考：

         ORG 0000H

         JMP MAIN

         ORG 0030H

MAIN:

         MOV SP,#60H

         MOV A,#0H

         MOV DPTR,#0000H

LOOP:

         ADD A,#1

         DA  A

         ANL A,#0FH                   ;则总在0到9之间

         MOVX @DPTR,A

         INC DPTR

         DJNZ R0,LOOP;载入256个

;读出送到静态串行显示口

         MOV 30H,#0;

         MOV 31H,#0;

         MOV 32H,#0;

         MOV 33H,#0;

         MOV 34H,#0;

         MOV 35H,#0;

         MOV R3,#00H;读数据的个数

         MOV DPTR,#0000H

GET_LOOP:

         MOV R0,#30H;存放的首地址

         MOV R1,#31H

         MOV R2,#5;6个显示的数据,移动5个

         ;推入到显示存储区,向后移动

SHIFT_LOOP:

         MOV A,@R1

         MOV @R0,A

         INC  R0

         INC  R1

         DJNZ R2,SHIFT_LOOP

         MOVX A,@DPTR

         MOV  @R0,A;写到最后一个位置

         ;显示在数码管上

         ACALL SHOW

         ACALL DELAY

         INC  DPTR

         DJNZ R3,GET_LOOP;256个

         JMP MAIN

         RET

DELAY:   ;延时子程序;大约1秒

         PUSH  04H

         PUSH  05H

         PUSH  06H

         MOV R4,#01H

         MOV R5,#0H

         MOV R6,#0H

DELAYLOOP:

         NOP

         NOP

         NOP

         NOP

         DJNZ R6,DELAYLOOP;原地循环

         DJNZ R5,DELAYLOOP

         DJNZ R4,DELAYLOOP

         POP   06H

         POP   05H

         POP   04H

         RET

SHOW:

         PUSH  00H

         PUSH  01H

         PUSH  0E0H

         PUSH  DPH

         PUSH  DPL

         MOV  SCON,#00H       ;设定串行工作模式为0

         MOV  R1,#06H        ;数码管显示的位数

         MOV  R0, #30H        ;字型码首地址偏移量

         MOV  DPTR,#TAB

LOOPSHOW:

         MOV  A,@R0

         MOVC A,@A+DPTR      ;取出字型码

         MOV  SBUF,A         ;发送

WAIT:    JNB  TI,WAIT         ;等待一帧发送完毕

         CLR  TI

         INC   R0             ;指向下一字型码

         DJNZ  R1,LOOPSHOW

         POP  DPL

         POP  DPH

         POP  0E0H

         POP  01H

         POP  00H

TAB：DB  0FCH,060H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H

DB  8EH,7CH,1CH,0ceH,6eH,60H,00H

;显示字型为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,F,U,L,P,H,I

;0   1    2    3    4   5    6    7    8     9  10F  11U 12L 13P 14H 15I

;16 NOTHING

         END

  编写程序，并装入仿真器，运行程序，通过开发环境观察数据区内容。

1．学习矩阵式键盘工作原理；

2．学习矩阵式键盘接口的电路设计和程序设计。

1．仿真器

2．单片机最小系统实验教学模块

3．矩阵式键盘实验模块

4．动态扫描数码管显示模块

要求实现：在矩阵式键盘中的某个键被按下时，8位LED动态显示器上最低位显示该键对应的字符，以前的字符向高位推进1位（即类似于计算器）。

矩阵式由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图所示，一个4*4的行、列结构可以构成一个16个按键的键盘。很明显，在按键数量较多的场合，矩阵式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/0口。

图6-1  矩阵式键盘结构

按键设置在行、列交节点上，行、列分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上。平时无按键按下时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平如果为低，则行线电平为低，列线电平如果为高，则行线电平则为高。这一点是识别矩阵式键盘是否被按下的关键所在。由于行列式键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平。因此，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。

下面以图6-2中4号键被按下为例，来说明此键是如何被识别出来的。

前已述及，键被按下时，与此键相连的行线电平将由与此键相连的列线电平决定，而行线电平在无键按下时处于高电平状态。如果让所有列线处于高电平那么键按下与否不会引起行线电平的状态变化，始终是高电平，所以，让所有列线处于高电平是没法识别出按键的。现在反过来，让所有列线处于低电平，很明显，按下的键所在行电平将也被置为低电平，根据此变化，便能判定该行一定有键被按下。但我们还不能确定是这一行的哪个键被按下。所以，为了进一步判定到底是哪—列的键被按下，可在某一时刻只让一列线处于低电平，而其余所有列线处于高电平。当第1列为低电平，其余各列为高电平时，因为是键4被按下，所以第1行仍处于高电平状态；当第2列为低电平，其余各列为高电平时，同样我们会发现第1行仍处于高电平状态，直到让第4列为低电平，其余各列为高电平时，因为是4号键被按下，所以第1行的高电平转换到第4列所处的低电平，据此，我们确信第1行第4列交叉点处的按键，即4号键被按下。

根据上面的分析，很容易得出矩阵键盘按键的识别方法，此方法分两步进行。第一步，识别键盘有无健被按下；第二步，如果有键被按下，识别出具体的按键。分述如下：

识别键盘有无键被按下的方法是：让所有列线均为低电平，检查各行线电平是否有低电平，如果有，则说明有键被按下，如果没有，则说明无键被按下(实际编程时应考虑按键抖动的影响，通常总是采用软件延时的方法进行消抖处理)。

识别具体按键的方法是（亦称之为扫描法）：逐列置零电平，并检查各行线电平的变化，如果某行电平由高电平变为低电平，则可确定此行此列交叉点处按键被按下。

请注意：由于键盘模块做了特殊的处理，使得矩阵式键盘的行线输出的电平状态与前面所述正好相反。即，行线的输出电平，在平时为低电平，有键按下时（该键对应列线输入为低电平），该键对应的行线输出为高电平。在编程的时候请注意这一点。

1、按照图6-2的电路图，用导线将矩阵式键盘、数码管动态扫描显示模块和单片机的最小系统实验模块连接正确。

2、示例程序如下：

keyvalue  equ   40h      ；读到键盘的值暂放的地址

dispptr      equ   37h      ；显示缓冲区地址高位

firstptr      equ   30h      ；显示缓冲区地址低位

(……….)部分要求学生自己编写，将程序调入仿真器进行调试，直至达到实验要求。

1、画出接口电路原理图，并简要分析电路的执行过程。

2、给出程序流程图和程序清单、并给予适当注释。

3、图6-2的电路示意图共采用了P0、P1、P2三个I/O口，你有没有更节省I/O线的方案？请给出电路示意图。

１．熟悉8255并行接口芯片的基本工作原理及应用；

２．掌握单片机与8255的接口电路设计和编程。

4． 发光二极管阵列模块

阵列以一定规律点亮：（1）逐行循环点亮；（2）逐列循环点亮

2．连接单片机最小系统、8255扩展接口、数码管动态扫描显示模块、矩阵式键盘模块组成的电路，要求在键盘按下时，8位LED动态显示器上最低位显示相应的字符，以前的各位字符向高位推进1位。请参看实验六的相关内容。

8255是一个具有3个8位的8位并行口，并且可编程为多种工作模式的接口芯片。由于每个端口上具有输入/输出的缓冲和锁存功能，因此可用于扩展单片机有限的I/O口，作为单片机和外围器件的中间接口电路。

8255共40个引脚，采用了双列直插的封装，主要引脚功能如下：

(1)端口A、B、C

端口A为8位数据传送，数据输入或输出时均受到锁存。

端口B为8位数据传送，数据输入时不受锁存，而数据输出时受到锁存。

端口C为8位数据传送，数据输入时不受锁存，而数据输出时受到锁存。

(2)8255接口工作状态选择表7.1

表7.1 8255接口工作状态

（3）8255的基本工作方式

    8255可编程并行I/O扩展芯片是通过在控制端口中设置控制字来决定它的工作方式的。

    8255有以下三种基本工作方式：

    8255A的端口A可以工作在三种工作方式中的任何一种，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C则常常配合端口A和端口B工作，为这两个端口的输入／输出传送提供控制信号和状态信号。

①方式0

方式0是一种基本输入／输出方式。它是把PA0～PA7、PB0～PB7、PC0～PC3、PC4～PC7全部输入／输出线都用作传送数据，各端口是输入还是输出由方式控制字来设置。这种方式多用于同步传送和查询式传送。

8255的方式控制字如图7.1：

②方式1

方式1是一种选通输入／输出方式。它把A口和B口用作数据传送，C口的部分引脚作为固定的专用应答信号，A口和B口可以通过方式控制字来设置方式1。这种方式多用于查询传送和中断传送。

③方式2

方式2是一种双向选通输入／输出方式。它利用A口为双向输入／输出口，C口的PC3～PC7作为专用应答线。方式2只用于端口A，在方式2下，外设可以通过端口A的8位数据线，向CPU发送数据，也可以从CPU接收数据。

当8255接收到写入控制端口的控制字时，首先测试控制字的最高位，如为1，则是方

如图7.1  8255的方式控制字

式选择控制字；如为0，则不是方式选择控制字，而是对端口C置1／置0控制字，这是由于端口C的每一位可作为控制位来使用。端口C置1／置0控制字也是写到控制端口，而不是写到端口C。

图7.2 采用8255的阵列式发光二极管电路

图7.3为键盘和动态显示参考电路，只耗费了少量器件和单片机I/O口线便完成了控制电路：

图7.3 采用8255的键盘显示实验电路

   按照实验要求，参考图7.2 和7.3，分别编写程序。

1、参考图7.2进行电路设计，画出电路图，并用导线正确连接8255可编程I/O扩展模块、单片机最小系统模块、发光二极管阵列。分别编写程序实现（1）逐行循环显示程序，一个时刻只有一盏灯亮；（2）逐列循环显示程序，一个时刻只有一盏灯亮2。也可以一排排显示，或者一列列显示，学生可以自己设计显示方案。连接好仿真器，对编写的程序进行仿真调试。

2、参考图7.3，参考实验六的相关程序，编写矩阵式键盘和显示程序。