MCS51单片机实验及毕业课程设计指导书.doc

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)MCS 51 单片机实验及课程设计指导书杨打生王忠远康瑞芳内蒙古电子信息职业技术学院2006 3- 0 -目录实验实验一： WAVE软件使用实验二：常用指令的使用练习实验三：循环程序实验四：查表程序实验五：数制转换程序实验六实用子程序：（编程器的使用）实验七：输入检测与输出显示程序实验八：中断定时程序课设一、课程设计目的和意义二、实验电路系统的结构和使用方法三、设计参考题目介绍和设计提示性思考题四、设计任务书及要求五、课程设计报告格式及要求六、考核办法七、课程设计内容及学时安排实验一： WAVE软件使用一、预习内容1、试验目的：学习WAV

2、E软件安装和基本使用。2、WAVE软件的安装选择 WAVE文件夹下的 SETUP.EXE文件并双击接着下一步最后到完成。3、安装后写出软件窗口中工具栏中各按钮的名称。参考说明书- 0 -1234567891011121314151617181920212223244、写出下面二实例各条指令的含义二、试验内容实例一指令的含义ORG 0000HMOV R0,#01HL1: MOV A,R0MOV P0,AINCR0AJMP L1END实例二ORG 0000HMOV R0,#01HL2: MOV A,R0MOV P2,ARLAMOV R0,A指令的含义LJMP L2END1、打开 WAVE见面，新建

3、一个文件后输入实例一程序内容， 并保存在我的文档名为 A1.ASM, 执行编译按钮或项目菜单中的编译2、编译后，如正确扫描过去，不正确提示出错信息修改后再编译直到不提示错误为止。3、打开窗口中的CPU窗口和数据窗口的CODE和 DADE写出每条指令的机器操作代码。4、打开窗口中的平排窗口，这样程序窗口、 CPU窗口、数据存储器窗口就并排在整个屏幕。5、点击单步按钮或F8 键进行单步操作。6、观测 CPU窗口的 A、P0 和数据存储器窗口 R0 的状态并列表 1 记录每循环一次下列寄存器的值。表一123456789起始 R0AP0结束 R08、新建一个文件后输入实例二程序内容，并保存在我的文档名

4、为 A2.ASM , 执行编译按钮或项目菜单中的编译9、重复上述 2-6 步填写下表二123456789起始 R0起始 AP2结束 A结束 R0三、实验报告要求1、 写出上述两试验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致）。2、 整理表一和表二的数据，分析他们各自实现的功能。3、 写出 CPU窗口 20 个特殊功能寄存器及其功能。实验二：常用指令的使用练习一、预习内容1、在 WAVE软件平台下学习常用指令的特点。2、写出下面二实例各条指令的含义3、写出各实例实现的功能二、试验内容实例一指令的含义机器操作代码MOV PSW,#08HMOV 30H,#25MOV R0,#30HMOVMOV DPT

5、R,#0006HMOV A,#35HMOVX DPTR,AMOV A,R0MOVX DPTR,AMOVC +DPTRSJMP$功能：1、将程序输入编辑器，保存文件名为MOV.ASM2、对源程序进行编译，修改语法错误3、打开窗口中的CPU窗口和数据窗口的CODE和 DADE写出每条指令的机器操作代码。4、 打开窗口中的平排窗口， 这样程序窗口、 CPU窗口、数据存储器窗口和程序存储器窗口就并排在整个屏幕。5、 写出 R0在数据存储单元中的地址，执行到实例二 指令的含义SJMP 时 R0.、DPTR、 A 的内容机器操作代码A.P0ORG 0000Hmov a,#34hmov p0,#56hMOV

6、 B,#12HLCALL PPSJMP $PP:push apush p0mov a,#78hmov p0,apop p0pop aRETEND1、将程序输入编辑器，保存文件名为STACK.ASM2、对源程序进行编译，修改语法错误3、打开窗口中的CPU窗口和数据窗口的CODE和 DADE写出每条指令的机器操作代码。4、打开窗口中的平排窗口，这样程序窗口、幕。5、打开 CPU窗口、单步执行写出每条指令CPU窗口、数据存储器窗口就并排在整个屏 A.P0 的值。三、实验报告要求1、 写出上述两试验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致），整理试验一试验二的结果。2、 区分实例一个条传输指令的不同。

7、3、 写出指令在执行调用时堆栈SP的变化过程和堆栈在堆栈区所保存内容。实验三：循环程序一、预习内容1、实验目的：1）掌握循环程序的结构。（循环变量初值、循环变量的修改、循环体执行的条件）。2）循环程序的执行过程3）了解循环的嵌套。2、写出下面二实例各条指令的含义。3、试写出各实例实现的功能。二、实验内容实例一：试验内容实验题目：流水灯程序清单：指令的含义。ORG 0000HLJMP STARTORG 0100HSTART: MOV R7, #08HMOV A, #01HLOOP: MOV P1, AACALL DELAYRR ADJNZ R7, LOOPSJMPLOOPDELAY： MOV R

8、6， 100LL2：MOV R5， 255LL1：NOPDJNZ R5，LL1DJNZ R6，LL2RETEND实验步骤：1、将程序输入编辑器，保存文件名为LSD.ASM2、对源程序进行编译，修改语法错误。3、运行程序使程序窗口和CPU窗口并排，观察CPU窗口 P0 口的变化状态现。现象：4、将指令 RR A改为 RLA 再编译运行，观察P0 口现象。现象：5、将 DELAY中 MOV R6,#100 中 100 分别改为 10 和 200 后编译运行，观察 P0 口现象。现象：结论：实例二冒泡排序法?数据排序常用的方法是冒泡排序法。原则：执行时从前向后进行相邻数的比较，如数据的大小次序与要求

9、的顺序不符就将这两个数互换，否则不互换。对于升序排序，通过这种相邻数的互换，使小数向前移动，大数向后移动。从前向后进行一次冒泡（相邻数的互换） ，就会把最大的数换到最后。再进行一次冒泡，就会把次大的数排在倒数第二的位置。?无符号数排序程序。设在片内 RAM中，起始地址为 30H的 8 个单元中存放有 8 个无符号数。 设 R7 为比较次数计数器，初始值为 07H，位地址 00H为数据互换标志位。对这些无符号数进行升序排序。程序清单：START：CLR00HMOV R7，#07HMOV R0，#30HLOOP：MOV A， R0MOV 2BH，AINCR0MOV 2AH，R0CLRCSUBB A

10、，R0JCNEXTMOVR0， 2BHDECR0MOV R0，2AHINCR0SETB 00HNEXT：DJNZ R7， LOOPJB 00H，STARTSJMP $1、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为 *.ASM 文件，编译后，打开窗口中数据窗口的DATA，并使程序窗口与数据窗口 DATA的并排。2、在数据窗口 DATA中 30H-37H填入 8 个两位十六进制数。30H31H32H33H34H35H36H37H排列前65H32H58H56H42H78H36H20H排列后3、 用单步执行观测30H-37H 单元内容的变化。三、实验报告要求1、 出上述两试验程序各条指令的含义（与预习时相

11、比是否一致），整理实例一、实例二的结果。2、 试分析在实例一如何实现霓虹灯的控制。实验四：查表程序一、预习内容1、试验目的：掌握顺序程序中查表程序的常用指令和其特点。2、写出下面二实例各条指令的含义。3、 试写出各实例实现的功能。二、试验内容实例一平方表?在程序存储器的一片存储单元中建立起该变量的平方表。 用数据指针 DPTR 指向平方表的首址，则变量与数据指针之和的地址单元中的内容就是变量的平方值。程序段如下：START：MOVA ，30HACALL SQRMOVR1，AMOVA，31HACALL SQRADDA ，R1MOV32H， ASJMP$指令的含义SQR：MOVDPTR，#TABM

12、OVC A，A+DPTR；RETTAB ：DB0 ，1，4，9，16 ，25，36，49，64，811、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为 *.ASM 文件，编译后，打开窗口中数据窗口的DATA，并使程序窗口与数据窗口 DATA的并排。2、在数据窗口 DATA中 30H-32H 填入 8 个两位十六进制数将执行后的结果填入下表。30H31H32H执行前03H06H00H执行后3、写出 DB数据表格在程序存储器的指令地址数据0149162536496481实例二一、七段显示器的原理二、按键输入与代码转换显示（共阴）指令的含义ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART:

13、 CLR P0MOV R3,#00HMOV P1,#0FFHPD: MOV A,P1CJNE A,#0FFH,SBSJMP PDSB: RRC AINC R3JNC SBMOV A,R3MOV DPTR,#TABLEMOVC +DPTRMOV P0,ASJMP $TABLE: DB 3FH ， 06H ， 5BH ， 4FH ， 66HDB6DH ， 7DH ， 07H ， 7FH ， 6FHEND1、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为 *.ASM 文件，编译后，打开 CPU窗口和数据窗口的 DATA，并使程序窗口、数据窗口 DATA和 CODE、CPU窗口并排。2、在 CPU窗口 P1、

14、0 填入“ 0”。3、用单步执行到SJMP观测$ P0 口的数据并记录。4、修改 P1 的内容重新编译在执行第二、三步填写下表。P102H04H08H10H20H40HP0三、实验报告要求1、 写出上述两试验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致），整理实例一、实例二的结果。2、 试分析在实例一如何采用 MOVC A，A+PC 指令也可以实现查表功能， （且不破坏 DPTR 的内容，从而可以减少保护 DPTR 的内容所需的开销。但表格只能存放在 MOVC A，A+PC 指令后的 256 字节内，即表格存放的地点和空间有一定限制） 。3、 在实例二如采用共阳数码管数据表DB应为什么？实验五：数

15、制转换程序一、预习内容1、写出下面二实例各条指令的含义2、各实例实现的功能 .3、试写出各实例实现的功能二、试验内容实例一单字节十六进制整数转换成单字节码整数入口条件：待转换的单字节十六进制整数在累加器A 中。出口信息：转换后的码整数（十位和个位）仍在累加器 A 中，百位在 R3中。影响资源： PSW、A、B、 R3 堆栈需求： 字节HBCD:指令的含义MOV B,#100 ；DIV ABMOV R3,AMOV A,#10 ；XCH A,BDIV ABSWAP AORL A,B ；SJMP $RET1、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为 *.ASM 文件，编译后，打开 CPU窗口和数据窗口

16、的 DATA，并使程序窗口、数据窗口 DATA、CPU窗口并排。2、在 CPU窗口 A 单元写入 55H或填入“”。3、用单步执行到SJMP观测$ A 的数据和 R3 单元内容并记录。4、修改 A 的内容重新编译在执行第二、三步填写下表。执行前 A 65HFEH98H76H83H69H85H执行后 AR3实例二、双字节二进制数转换成BCD码。设（ R2R3）为双字节二进制数，（ R4R5R6）为转换完的压缩型BCD码。十进制数 B 与一个 8 位的二进制数的关系可以表示为：只要依十进制运算法则，将 bi （i 7，6，, , ， 1，0）按权相加，就可以得到对应的十进制数 B。（逐次得到： b

17、7 20； b721 b620；b7 22b621b5 20 ；, ） 。DCDTH：指令的含义CLR AMOV R4，AMOV R5，AMOV R6，AMOV R7，#16LOOP：CLRCMOVA，R3RLCAMOVR3， AMOVA，R2RLCAMOVR2， AMOVA，R6ADDC A，R6DAAMOVR6， AMOVA，R5ADDC A，R5DAAMOVR5， AMOVA，R4ADDC A，R4DAAMOVR4， ADJNZR7， LOOP 1、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为*.ASM 文件，编译后，打开 CPU窗口和数据窗口的 DATA，并使程序窗口、数据窗口 DATA、

18、CPU窗口并排。2、用单步执行到 SJMP观测$R3、R4、R5 单元的内容并记录填写下表。R210H01HFFH84H76HR300H00H00H65H4BHR4R5R6三、实验报告要求1、写出上述两试验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致），整理实例一、实例二的结果。2、 试分析在实例一采用实例二的算法来编写程序3、 试分析在实例二采用实例一的算法来编写程序实验六实用子程序：（编程器的使用）一、预习内容1、 学习单片机编程器的使用2、写出下面实例各条指令的含义3、各实例实现的功能LABTOOL-48编程器的使用编程器菜单和工具兰按钮如下图1 所示操作步骤如下：1、选择（所要编程芯片的类

19、型、厂家、设备）见图22、擦除（擦除芯片的数据，读出出后程序存储单元全为FFH）3、调入（调入的程序扩展名为BIN 将写入代编程的程序存储器）4、编辑（看到将写入程序存储器单元的机器代码）见图35、编程（机器代码写入程序存储器单元）6、读出、编辑后将看到写入程序存储器单元的机器代码图 1图 2图 3二、试验内容实验题目：流水灯指令的含义程序清单：ORG 0000HLJMP STARTCSEG AT 0100HSTART: MOV R7, #08HMOV R2,#01HMOV A, R2LOOP:MOV P1, AACALL DELAYRR ADJNZ R7, LOOPSJMPSTARTDELA

20、Y： MOV R6， 100LL2：MOV R5， 255LL1：NOPDJNZ R5，LL1DJNZ R6，LL2RETEND1、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为 *.ASM 文件，编译后，打开 CPU窗口和数据窗口的 DATA，并使程序窗口、数据窗口 DATA、CPU窗口并排，进行调试。2、调试无误后，用编程器把程序写入单片机的程序存储器。3、试验电路板硬件连接，用排线将P1 口经驱动器输出到LED显示。P0三、实验报告要求1、写出上述实验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致），整理实验的结果。2、试分析改变 R2的值将影响什么 ?3、试分析改变 R5、R6的值将影响什么 ?实验

21、七：输入检测与输出显示一、预习内容1、学习单片机编程器的使用2、写出下面实例各条指令的含义和在DB后填入合适的数据3、写出下实例实现的功能二、试验内容实验题目：按键输入与代码转换显示实验板数码管的实际状态（e 表示小数点）ORG 0000HSTART:指令的含义MOV R3,#00HMOV P1,#0FFHPD: MOV A,P1CJNE A,#0FFH,SBSJMP PDSB: CLR CRRC AINC R3JNC SBMOV A,R3MOV DPTR,#TABLEMOVC +DPTRMOV P0,ASJMP $TABLE: DBDBEND1、在 WAVE软件中输入上述程序并保存为 *.A

22、SM 文件，编译后，打开 CPU窗口和数据窗口的 DATA，并使程序窗口、数据窗口 DATA、CPU窗口并排。2、模拟调试与实际功能是否一致并修改。3、调试无误后，用编程器把程序写入单片机的程序存储器。4、试验电路板硬件连接，用排线将8 个微动开关接入P1 口， P0 口经驱动器输出到数码管显示。硬件连接框图按动12345678开关显示三、实验报告要求1、写出上述两试验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致），整理实验结果。2、试分析改变 R3的值将影响什么 ?3、试分析改变 DB数据的值将影响什么 ?实验八：中断定时程序一、预习内容1、写出下面二实例各条指令的含义2、各实例实现的功能二、试

23、验内容实验题目：产生方波实验目的： 1 掌握定时计数器的工作原理。2 掌握定时计数器的初始化过程。3 掌握中断申请、中断响应及中断返回的过程。实验要求：从 P1.0 输出周期为 100ms 的方波。用 T0 工作在方式 1。已知 fosc=6MHz. 实验步骤： 1 从 P1.0 引一根导线到 1 个发光二极管。2 计算初值 X216 0.5ms2s=40536=9e58H3 将程序输入编辑器，保存文件名为 FBO.ASM程序清单：ORG 0000HLJMP STARTCSEG AT 000BHLJMP ZHDUANCSEG AT 0100HSTART:MOV TMOD,#01HMOV TH0

24、,#9EHMOV TL0,#58HSETB EASETB ET0SETB TR0SJMP$ZHDUAN: CPLP1.0MOV TH0,#9EHMOV TL0,#58HRETIEND指令的含义4 对源程序进行编译，修改语法错误。5 运行程序以，观察现象。现象：，三、实验报告要求1、写出上述实验程序各条指令的含义（与预习时相比是否一致），整理实的结果。2、中断程序中 MOV TH0,#9EH和 MOV TL0,#58H指令可去掉吗？为什么？3、试分析改变 TMOD数据的值将影响什么 ?课设一、课程设计目的和意义课程设计是一个综合应用课程知识的教学环节，要求学生能够将课程知识系统的联系起来，根据任

25、务要求，科学合理地选择相应理论知识，培养学生应用课程知识解决实际问题的能力，提高对课程内容的认识和理解，培养学生分析问题、解决问题的思维能力。提高学生全局考虑问题、综合应用专业知识的能力。要完成设计任务，学生必须全局考虑单片机的软件、 硬件知识， 学习相应功能的实现方法， 掌握简单的外部电路功能，了解单片机和外部电路的接口电路，设计接口协议，合理分配硬件、软件资源，综合利用专业知识。单片机课程设计要求学生进一步了解单片机的硬件结构。根据设计任务和单片机的功能，分析用单片机的功能实现设计任务的方法，充分考虑单片机的各种功能，最大限度的利用单片机软件、硬件资源，考虑硬件、软件资源的分配，力求以最低

26、的成本实现设计任务要求的功能。通过单片机课程设计要求学生能够更好的理解单片机的组成，理解单片机各个组成部分的功能和应用，了解单片机的广泛应用， 学习单片机的应用方法。通过单片机课程设计，可以提高学生的编程能力。课程设计的题目都是日常生活中经常见到的内容，学生容易接受和理解设计任务的要求，如何科学合理的应用单片机知识实现设计任务是单片机课程设计的主要目的。根据设计任务全面考虑课程知识，按照设计要求将任务分解，设计控制流程，体现了模块化设计的基本思想。组织学过的各种语句实现相应的功能控制，既可以学习程序编制方法，又可以进一步加深对每个语句的理解，巩固各条语句的使用语法，提高学生的编程水平。单片机课

27、程设计可以提高学生的实际操作水平。电路板包含了单片机最小系统和课程设计各项目所需的主要元件，学生需要根据电路板上提供的元件进行硬件选择，分配硬件资源和软件资源，画出硬件原理图和连接图，根据硬件原理图和题目要求编写设计框图和相关程序，用仿真软件进行调试和连接，调试成功后用编程器将程序烧写到单片机的内部 ROM中，进行硬件和软件的分别调试和统一调试，提高学生实际操作能力。通过本次课设使学生能够掌握用单片机进行实际产品开发的基本过程，加强模块化设计思想的培养，养成良好的设计、编程习惯，同时也增加了学生对本专业的兴趣，培养学生实际操作和编程技能，为今后专业课程的学习和走向工作岗位打下良好的基础。二、实

28、验电路系统的结构和使用方法一）课程设计系统的构成：单片机课程设计系统的硬件电路包括：1、89C51 的最小应用系统。包括单片机工作必需的时钟电路、复位电路、电源、 89C51 等2、显示单元。包括 6 位 8 段数码管组成的动态显示电路和 16 位发光二极管组成的位显示单元。根据设计需要进行选择。数码管实际电路板内部接线如下图3、输入单元。 包括一个 4 4 矩阵键盘，用于实现数字输入和功能控制； 一个 8 位拨码开关和一个 8 位轻触式按纽开关，用以实现开关量输入和模拟其它控制按纽。4、驱动单元。由 3 片 74LS07 组成 18 个缓冲器，用于驱动数码管或其它负载。5、一个蜂鸣器。模拟一

29、些简单的声音报警或声音提示。6、一个由 MAX488 组成的串行通信接口。 用于和微型计算机或其它单片机实现远距离通信。7、实验电路系统的外观如图一二）课程设计系统硬件的使用方法1、电源。该课程设计电路设计了一个由 7805 构成的稳压电源，需要外接 7.5V 的直流电压。2、各个单元电路相互独立， 根据控制功能留有接口，可以根据需要与其它电路通过接插件连接。（如图二）图一课程设计硬件电路实物图图二课程设计硬件电路接插件连接图3、6 个数码管以动态扫描方式连接，留有段码和位码控制接口。4、16 个发光二极管以共阴极方式连接，公共端接地，各位单独控制5、两个 8 位位输入单元可以通过跳线插子选择

30、输入高电平或低电平。6、用户程序必须通过仿真软件汇编为二进制或十六进制机器代码，用编程器烧录到89C51 中，通电后才能运行。三、设计参考题目和设计要求（一）、单片机课程设计题目：1、数字钟、2、8 路智力竞赛抢答器、3、交通信号灯控制器、4、倒计时、5、数制转换6、自己选定设计要求：所有项目均在一个最小单片机系统下完成，学生可以根据自己的兴趣和能力选择其中的一个或多个题目进行设计。（二）、设计要求1、数字钟、时分秒（ 1） 利用 6 个 LED 分别显示时、分、秒，时为二十四进制，分、秒为60 进制。（ 2）时、分、秒之间分别用 2 个发光二极管间隔，并且每隔一秒闪烁一次（亮的时间和灭的时间

31、分别为 0.5 秒）。（ 3）数字钟的初值设为： 23： 59： 50（ 4）闹铃时间设为： 00：00： 00 蜂鸣器发音（鸣叫 3 秒）设计提示性思考题 :(1) 显示用静态还是动态扫描显示方式？(2) 如设实现秒脉冲，可否用软件延时的方法实现？(3) 如何实现显示初值的设定？(4) 如何实现闹铃设置 (多点闹铃如何解决 )？(5) 是否可以将其扩为多点打铃计时器？2、智力竞赛抢答器（ 1）供八路抢答输入？（ 2） 当没有任一路按键按下时，数码管中间一段每隔一秒闪烁一次（亮的时间和灭的时间分别为 0.5 秒）。（ 3）当任一路抢答时，蜂鸣器发音（鸣叫1 秒），并且 LED 数码管显示该路的

32、编号。（ 4）一次抢答结束后，过5S 恢复到开机初始状态，等待下一轮抢答。设计提示性思考题（ 1） 是否需要采用动态扫描显示方式？（ 2） 如何实现定时？（ 3） 如何扩为 16 路、 24 路抢答器？3、 交通信号灯控制器东西路口南北路口（ 1）西通行 30 秒（绿灯亮），南北通行 20 秒（红灯亮），每个路口指示灯由绿转红的中间，黄色指示灯亮 5 秒。4、计时器指示现在路口灯亮的剩余时间。5、初始状态，东西开始通行。设计提示性思考题（ 1） 东西路与南北路之间各个信号灯亮、灭的时间之间的是什么关系？（ 2） 显示应该采用动态还是静态扫描方式？（ 3） 可否采用软件延时实现定时， 如果采用软件延时进行定时， 可能会出现什么问题，该如何解决？（ 4） 如何实现用户对初值的设定4 、 倒计时、(1) 、初始值设为 216 秒(2) 、当剩余时间小于 100 秒时百位不显示 , 剩余时间小于 10 秒时 , 仅显示个位 . 剩余时间 0 秒时个位为闪烁显示 0.(3) 、当计时减为 0 时, 蜂鸣器鸣叫 3 秒设计提示性思考题（ 1） 显示扫描方式如何选择？（ 2） 计时用的定时单位如何实现？（ 3） 如何实现用户对初值的设定？（ 4） 能否扩为四位现实的倒计时？5、进制转换（ 1）开始无输入时 , 4 个 LED 闪烁显示 0。（ 2）通过 4* 4 矩阵编码键盘连续输入不多