单片机试验指导书

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单片机试验指导书

指导老师：李念强

电子信息与通信工程系

2023-3-6

第一部分单片机下载软件使用说明

使用AT89S5X系列单片机必需使用该下载软件，使用STC系列单片机则不需要使用该软件。

progisp是超强的AT系列芯片下载软件，它支持所有的AVR芯片的编程，支持AT89S51/AT89S52，支持自定义并口下载编程器，支持自定义串口的下载编程器，支持USBASP编程器，支持并口的并行编程器，支持USBProg编程器，支持自定义编程芯片，支持自定义编程熔丝信息提醒信息，支持USBProg的在线升级，支持USBProg-C实现脱机下载，支持自定义汉化信息提醒，支持工程管理--可以将所有的配置数据与编程数据打包为单一文件。

1、如何安装？

progisp是一个绿色软件，直接解压缩即可使用，进入软件主目录，运行“progisp.exe〞（将该文件设为桌面快捷方式，便利以后操作）即可运行程序。

2、如何使用？

运行“progisp.exe〞后，进入以下界面：

按以下步骤进行操作：①选择芯片：AT89S52。

②②点击“调入Flash〞，选择要下载的HEX文件。③点击“自动〞即可完成下载。

其次部分Keil软件使用说明

利用KeilSoftware可以开发所有8051系列单片机的嵌入式应用。KeilSoftware的8051开发工具提供以下程序，可以用它们来编译C源码，汇编源程序，连接和重定位目标文件和库文件，创立HEX文件，调试目标程序。

一、uVision2集成开发环境

uVision2IDE是一个基于Window的开发平台，包含一个高效的编辑器，一个项目管理器和一个MAKE工具。

uVision2支持所有的KEIL8051工具，包括C编译器，6过程：

?全功能的源代码编辑器。

?器件库用来配置开发工具设置。?项目管理器用来创立和维护项目o

?集成的MAKE工具可以汇编，编译和连接嵌入式应用。?所有开发工具的设置都是对话框形式的。

?真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器。

?高级GDI(AGDl)接口用来在目标硬件上进行软件调试，以及和Monitor-51进行通信。

?与开发工具手册和器件数据手册和用户指南有直接的链接。

二、关于开发环境

uVision2界面提供一个菜单，一个工具条以便快速选择命令按钮，另外还有源代码的显示窗口，对话框和信息显示。uVision2允许同时开启浏览多个源文件。

1、项目管理

工程(project)是由源文件、开发工具选项以及编程说明三部分组成的。一个单一的uVision2工程能够产生一个或多个目标程序。产生目标程序的源文件构成“组〞。开发工具选项可以对应目标，组或单个文件。

uVision2包含一个器件数据库(devicedatabase)，可以自动设置汇编器、编译器、连接定位器及调试器选项，来满足用户充分利用特定微控制器的要求。此数据库包含：片上存储器和外围设备的信息，扩展数据指针(extradatapointer)或者加速器(mathaccelerator)的特性。

uVision2可以为片外存储器产生必要的连接选项：确定起始地址和规模。

2、集成功能

uVision2的强大功能有助于用户按期完工。

?集成源极浏览器利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来

优化用户变数存储器。

?文件寻觅功能：在特定文件中执行全局文件探寻。?工具菜单：允许在V2集成开发环境下启动用户功能。?可配置SVCS接口：提供对版本控制系统的入口。?PC－LINT接口：对应用程序代码进行深层语法分析。?Infineon的EasyCase接口：集成块集代码产生。

?Infineon的DAVE功能：协助用户的CPU和外部程序。DAVE工程可被直接输入

uVision2。

三、编辑器和调试器

1、源代码编辑器

uVision2编辑器包含了所有用户熟悉的特性。彩色语法显像和文件辩识都对C源代码进行和优化。可以在编辑器内调试程序，它能提供一种自然的调试环境，使你更快速地检查和修改程序。

2、断点

uVision2允许用户在编辑时设置程序断点（甚至在源代码未经编译和汇编之前）。用户启动V2调试器之后，断点即被激活。断点可设置为条件表达式，变量或存储器访问，断点被触发后，调试器命令或调试功能即可执行。在属性框(attributescolumn)中可以快速浏览断点设置状况和源程序行的位置。代码覆盖率信息可以让你区分程序中已执行和未执行的部分。

3、调试函数语言

uVision2中，你可以编写或使用类似C的数语言进行调试。

1）.内部函数：如printf,memset,rand及其它功能的函数。2）.信号函数：模拟产生CPU的模拟信号和脉冲信号。3）.用户函数：扩展指令范围，合并重复动作。

4、变量和存储器

用户可以在编辑器中选中变呈来观测其取值。双层窗口显示，可进行以下调整：1）.当前函数的局部变量

2）.用户在两个不同watch窗口页面上的自定义变量

3）.堆栈调用(callstack)页面上的调用记录（树）(calltree)4）.不同格式的四个存储区

四、创立应用

如何创立一个新的工程？按如下步骤可建立一个新的工程1、首先开启Keil软件的开发环境，如下图所示。

2、点击菜单project,选择newproject:

3、输入工程文件的名字，选择你要保存的路径，譬如保存到Keil目录里，工程文件的名字

为test,如下图所示，然后点击保存。

4、这时弹出一个对话框，要求你选择单片机的型号，你可以根据你使用的单片机来选择，

keilc51几乎支持所有的51内核的单片机，例如，选择Atmel公司的AT89C51,可以选择ATMEL?AT89C51,然后点击确定。

5、点击确定后，弹出一个对话框，如下：询问是否复制标准8051启动代码并将其参与已

建工程中。按“是“，进入下一步。

6、接下来要创立一个源程序文件，建立一个汇编或.C文件，假使你已经有源程序文件，可

以忽略这一步，点击菜单File?New:

7、输入一个简单的程序，如下：

8、选择菜单File?Save

9、选择你要保存的路径，在文件名里输入文件名，注意一定要输入扩展名，假使是C程序

文件，扩展名为.C，假使是汇编文件，扩展名为.asm(或.a51)，假使是ini文件，扩展名为.ini，其他文件类型，譬如注讲解明文件，可以保存为.txt的扩展名。这里将文件保存为asm结尾的源程序文件，所以扩展名为.asm，保存为test.asm的名字，点击保存。

10、点击Target1前面的+号，展开里面的内容sourceGroup1:

11、用鼠标右键点击SourceGroup1(注意用鼠标右键)，弹出一个菜单，选择AddFilestoGroup?SourceGroup1?。选择方才编写的文件test.asm

假使在上述目录下看不到该文件，文件类型选Allfiles(*.*)，将显示该目录下的所有文件。12、点击Add按钮，将文件参与工程。

注意：在类型Type一栏，选Assemblylanguagefile。

然后，点击OK按钮，把文件参与工程。点击CLOSE按钮，关闭该对话框。出现如下画面。

13、双击test.asm文件，可以开启文件，程序出现变色显示，说明程序已被系统辨识。

五、参数设置

1、接着上图，用鼠标右键点击Target1，选择OptionsforTarget?Target1?，出现下图：

Xtal(Mhz)：是设置单片机的工作的频率，默认是24．OMHZ，假使单片机的晶振用的是1l.0592Mhz，那么在框里输入ll.0592(单位是Mhz，所以带小数点)。

UseOn-chipROM(0x0—0xfff)：这个选项是使用片上的FlashRom，我们知道At89C51有4k的flashRom，取决于你的应用系统，你的单片机的EA接高电平的话，请选中这个选项，假使单片机的EA接低电平，表示使用外部Rom，不要选中该项。我们在这里选中它。

Off-chipCodememory：表示你在片外接的Rom的开始地址和大小，假使你没有外接程序存储器，那么不要填任何数据．我们在这里假设使用一个片外的Rom，地址从Ox8000开始(不要填成8000，假使是8000，是10进制的数，一般填16进制的数)，Size为外接Rom的大小．假设接了一块0x1000字节的rom。最多可以外接3块Rom，假使还用了别的地址，就添上。

Off-ChipXdataMemory：那么可以填上你外接的Xdata(外部数据存储器的起始地址和大小，一般的应用是接一个62256，我们在这里特别的指定Xdata的起始地址为Ox2000，大小为Ox8000；

CodeBanking：是使用CodeBanking技术．keil可以支持程序代码超过64k的状况，最大可以有2兆的程序代码。假使代码超过64k，那么就要使用CodeBanking技术，以支持更多的程序空间．CodeBanking是一个高级的技术，支持自动的Bank的切换，是建立一个大型系统的需要，譬如要在单片机里实现汉字字库，实现汉字输入法，都要用到该技术．我们在这里不选中它。

MemoryModel：用鼠标点击MemoryModel的下拉箭头，会有3个选项。Small：变量存储在内部ram里．

Compact：变量存储在外部ram里，使用页8位间接寻址Large：变量存储在外部Ram里，使用16位间接寻址．

一般使用Small来存储变量，就是说单片机优先把变量存储在内部ram里，假使内部ram不够了，才会存到外部去．Compact的方式要自己通过程序来指定页的高位地址，编程比较繁杂，假使外部ram很少，只有256个字节，那么对该256个字节的读取就比较快，

用MO@Ri，A或MOA，@Ri指令。

假使超过256字节，那么要不断地进行切换的话，就比较麻烦。Compact模式适用于比较少的外部ram的状况．Large模式，是指变量会优先分派到外部ram里，用MOA，@DPTR或MO@DPTR，A来读取．要注意的是，3种存储方式都支持内部256字节和外部64k字节的ram．区别是变量的优先(或默认)存储在哪里的区别．除非你不想把变量存储在内部ram，才使用后面的Compact，Large模式．由于变量存储在内部ram里，运算速度比存储在外部ram要快的多，大部分的应用都是选择Small的模式．使用Small的方式：也不是说变量就不可以存储在外部，一样可以存储在外部，只是你要指定，譬如：unsignedcharxdataa；那么变量a就存储在外部的ram．unsignedchara；变量存储在内部ram．

假使用Large的模式：

unsignedcharxdataa：那么变量a就存储在外部的ram．unsignedchara；变量存储在外部ram．

这就是区别，就是说这几个选项只是影响没有特别指定变量的存储空间的时候，默认存储在哪里，譬如上面的变量定义unsignedchara．

那么我们最好选择Small．

CodeRomSize：用鼠标点击下拉箭头，将有3个选项：

Small：program2KOrless：适用于89c2051这些芯片，2051只有2k的代码空间，所以跳转地址只有2k，编译的时候会使用ACALLAJMP这些短跳转指令，而不会使用LCALL，LJMP指令，假使你的代码跳转超过2k，那么会出错。

Compact：2kfunctions，64kprogram：表示每个子函数的程序大小不超过2k，整个工程可以有64k代码．就是说在main()里可以使用LCALL，LJMP指令，但在子程序里只会使用ACALL，AJMP指令．除非你确认你的每个子程序不超过2k，否则不要用Compact方式。

Large：64Kprogram：表示程序或子函数都可以大到64k．使用codebank还可以更大．寻常我们都选用该方式．CodeRomSize选择Large方式速度不会比Small慢好多，所以一般没有必要选择Compact和Small的方式．这里选择Large方式．

Operating：点击下拉箭头有3个选项：None：表示不使用操作系统

RTX—51TinyReal—Time0s：表示使用Tiny操作系统RTX—51FullReal—Time0s：表示使用Full操作系统

Keilc51提供了tiny系统(demo版没有tiny系统，正版软件才有)，Tiny是一个多任务操作系统，使用定时器0来做任务切换．一般用11．0592Mhz时，切换任务的速度为30毫秒．假使有10个任务同时运行，那么切换时间为300毫秒．同时不支持中断系统的任务切换．也没有优先级．由于切换的时间太长，实时性大打折扣，多任务状况下(譬如5个)，轮一次就要150毫秒，150毫秒才处理一个任务，连实现键盘扫描这些事情都不行．更不要说串口接收，外部中断等．同时切换需要大约1000个机器周期，对cpu的浪费很大，对内部ram的占用也很厉害．实际上用到多任务操作系统的状况少之又少．关键是不适用．多任务操作系统一般适合于16位，32位的cpu，不适合8位cpu．

Keil的多任务操作系统的思想值得学习，特别是任务切换的算法，如何切换任务和保存堆栈等，有一定的研究价值．假使熟悉了其切换的方法，可以编写更好的切换(譬如将一次切换的时间从30毫秒改为3毫秒，实用性会好一些。2、编译输出设置（产生.HEX文件）

在上图中，点击OUTPUT，弹出如下界面：

SelectFolderforObjects:为最终生成的可执行文件，选择文件夹。NameofExecutable:对生成的可执行文件进行命名。

CreateHexFile:选中小方框，编译输出将产生用于最终烧录的Hex文件，不选中，

则不会产生。

六、程序调试与仿真

[程序调试]

完成以上工作后，就可以对程序进行调试与仿真了。具体步骤如下：

1、进行编译，Project?BuildTarget(RebuildAllTargetFiles,工程包含文件不止一个)。

2、有错误出现，在编译窗口，对错误类型和出错原因有详细说明，双击错误标号，就会定位在程序的相应处，修改错误，保存，再进行编译，直到全部通过为止。

编译完全通过后，就可以进行功能仿真了。

[程序仿真]

1、Debug?Start/StopDebugSession

图中，从左边方框中可观测程序运行时，R0—R7，A，B，SP，PC，PSW等特别功能寄放器的值，便于及时了解运行结果的对错。还可以观测内部RAM的运行值，例如30H，VIEW?memorywindow,在地址窗口输入要观测地址，内部RAM（I：0X00—0X7F）30H单元，I：0X30H.从下图可以看出，运行结果为3。外部存储器单元（X：0X000000—0X00FFFFH）。

除此之外，仿真环境还可以观测、仿真实际外设的运行状况，譬如，定时/计数器，串口，P0，P1，P2，P3口，中断等。

观测外设窗口：点击Peripherals按钮，弹出如下菜单，包含5个功能菜单：

Interrupt:中断设置与激活。

调试技巧：外部中断INT0对应于P3.2口线，因此，用鼠标单击PORT3窗口从右向左数第三位（P3.2口线对应的位），每单击两次，触发一次中断，原因是外部中断是下降沿或低电平有效的。

外部中断INT1的试验方法与外部中断INT0基本相像。

I/O-ports:包含四个端口，即P0、P1、P2、P3。

单击PORT0，将弹出具体窗口，可以观测运行的结果。用鼠标可对其进行设置，更改运行时的数据。

Serial:可对串口进行设置，具体如下：

Timer:对定时器/计数器进行设置。单击Timer0,出现如下画面。

第三部分试验指导书

试验1、熟悉单片机开发环境

目的：熟悉单片机的开发环境，把握把握单片机的编程和调试方法。内容：

（1）由拨码开关输入开关量到单片机。单片机根据不同的开关量输出相应的信号，点亮或熄灭LED发光管。

（2）让小灯进行多种方式显示。向单片机端口发送不同的数据，点亮LED灯。所需设备：51单片机主控模块。

51单片机LED小灯拨码开关试验原理1：

试验步骤：

连接单片机模块P1口与LED灯的连线，以及P2口与拨码开关模块的连线。将P2定义为输入，接至拨码开关，把P2口的数据送出到P1口，用LED灯显示。程序代码：

ORG0000HAJMPMAINORG0040H

MAIN:MOVP2,#0FFH

MOVA,P2NOPNOP

MOVP1,ANOPNOPNOPNOPNOPNOP

AJMPMAINEND

试验原理2：

试验步骤：

连接单片机模块P2口与LED灯的连线，控制LED灯有多种显示方式，如：流水打灯，逐个熄灭/点亮，交织点亮/熄灭等。试验结果：8个LED灯依次熄灭程序代码：流水打灯：

ORG0000H

AJMPMAINORG0040H

MAIN:??ACALLDELAY

AJMP

LOOP

R7,#0FFH;延时程序R6,#0FFH

DELAY:MOVAGAIN1:MOVAGAIN:NOPNOPDJNZDJNZRETEND

R6,AGAIN

R7,AGAIN1

试验2、交通灯试验

目的：提高学生理论联系实际的能力，观测实际的交通灯的工作方式，在试验箱上实现。内容：通过端口数据的不同，控制交通灯。所需设备：51单片机主控模块。

交通灯微动开关试验原理：

试验步骤：P2.0、P2.1、P2.2分别对应接到交通灯S/N方向的1、2、3控制端；P2.3、P2.4、P2.5分别对应接到交通灯E/W方向的4、5、6控制端。（1—RED，2—YELLOW，3—GREEN，4—RED，5—YELLOW，6—GREEN）。程序代码：

ORG0000HAJMPMAINORG0040H

MAIN:?

?AJMPMAIN

DELAY:MOVR7,#0FFH;延时程序AGAIN1:MOVR6,#0FFHAGAIN:NOPNOPDJNZR6,AGAINDJNZR7,AGAIN1RETEND

试验3、数字时钟试验

利用CPU内部系统资源，实现数字时钟。

内容：用单片机实现确凿定时，串行口显示时间。所需设备：51单片机主控模块。

8位静态数码管

试验原理：

试验步骤：

连接好数码显示模块与单片机模块的RXD、TXD，了解74HC164驱动8段LED数码管（共阳）的编码规则，串并转换IC74HC164管脚低电平日对应的数码管段显示，从而组成不同的数字和代码。

试验板上LED数码管显示模块所对应的“0—9〞的编码为:77H、14H、0B3H、0B6H、0D4H、

0E6H、0E7H、33H、0F7H、0F4H灭：00H试验结果：显示走动的时间。

;连线：P3.0-->Data,P3.1-->CLK

程序代码：

ORG0000HAJMPMAIN

MAIN:MOVSP,#70H

?

ACALLTimer;定时1秒子程序?ACALLBCDACALLDISPACALLDELAY?

DISP:MOVSCON,#00H；显示子程序

MOVR0,#60HMOVR2,#08H

L00C9:MOVSBUF,@R0L00CB:JNBTI,$

CLRTIINCR0DJNZR2,L00C9

ACALLDELAYRET

BCD:MOVR0,#60H；转换为BCD码

MOVR2,#08H

MOV

TAB:MOV

MOVCMOVINCDJNZRET

TABL:DB

DB

DBDBDBDBDBDBDBDBDB;

DELAY:MOVAGAIN1:MOVAGAIN2:MOVAGAIN:NOP

DJNZ

DJNZDJNZRETEND

DPTR,#TABLA,@R0

A,@A+DPTR@R0,AR0

R2,TAB77H;014H;10B3H;20B6H;30D4H;40E6H;50E7H;634H;70F7H;80F4H;900H;灭R5,#0FFHR7,#0ffHR6,#01HR6,AGAIN2R7,AGAINR5,AGAIN1

试验4、外部中断试验

目的：把握外部中断的产生方式和中断的处理过程。内容：通过单脉冲产生中断，使LED灯点亮。所需设备：51单片机主控模块。

试验原理：

+5V微动开关AT89S51INT0/P3.2INT1/P3.3K1K2GNDP1.0+5V

试验步骤：

中断脚P3.2(INT0)或者P3.3(INT1)与按键模块的按键连接，P1.0接到LED小灯。试验结果：

按K1时，LED点亮1秒后熄灭；按K2时，LED点亮2秒后熄灭。程序代码：

ORG0000HAJMPMAINORG0003H;0中断入口地址AJMPK1_1SORG0013H;1中断入口地址AJMPK2_2SORG0033HMAIN:MOVSP,#60HMOVP1,#0FFHSETBEASETBEX1;开外中断1SETBEX0;开外中断0SJMP$

K1_1S:CLRP1.0acalldelay1ssetbP1.0RETI

K2_2S:CLRP1.0acalldelay1sacalldelay1ssetbP1.0

RETI

DELAY_1S:

MOVR6,#50

D1:MOVR4,#20D2:MOVR5,#248

DJNZR5,$DJNZR4,D2DJNZR6,D1RETEND

试验5、定时器/计数器试验

目的：把握单片机中断的原理，定时器/计数器计数以及使用方法、。

内容：通过定时器1来定时产生中断控制P1.0线上的脉冲输出，驱动LED灯闪烁。所需设备：51单片机主控模块。

单片机P1口LED灯

试验原理：

试验步骤：连接单片机模块P1.0LED灯的连线。试验结果：LED灯闪烁。

程序代码：

ORGAJMPORGAJMPORG

MAIN:MOV

MOVMOV

MOV

SETBSETBSETB

LL:NOPNOP

NOPNOP

AJMP

INTQR:?RETIEND

0000H

MAIN001BHINTQR001DHSP,#60HTMOD,#10HTH1,#00HTL1,#00HEAET1TR1

LL

试验6、频率测量试验

目的：把握简易频率计的原理及频率测量的方法，深入了解定时计数器的使用。

内容：由分频模块引一脉冲信号到单片机引脚P3.4/T0，由单片机测量并显示出其频率值。所需设备：51单片机主控模块、红外通信/标准信号源模块。

静态数码管信号源单片机P3口

试验原理：

利用定时/计数器T0的计数功能，记录单片机引脚P3.4/T0上在一定时间（1s）内的脉冲数,即该脉冲的频率，然后将其直观的显示在数码管上。

P3.0/RXDP3.1/TXD静态数码管89S51P3.4/T0

程序代码：MAIN:

ORGMOVSETBMOVMOVMOVSETBLCALLCLRMOVMOV??

LCALLLCALLAJMP

0000HSP,#70HP3.4

TMOD,#05HTH0,#00HTL0,#00HTR0DELAYTR030H,TL031H,TH0

BCDDISPMAIN

;双字节二进制数转换成三字节bcd码，bcd码存于50H开始的三个单元，其中高位字节在前，二进制数低位字节存于30H，高位存于31HDBINTBCD:MOVR1,#50HMOVR5,#03H

CLRALOOP1:MOV@R1,AINCR1DJNZR5,LOOP1MOVR7,#10HLOOP4:MOVR0,#30HMOVR6,#02HCLRCLOOP2:MOVA,@R0RLCAMOV@R0,AINCR0DJNZR6,LOOP2MOVR1,#50HMOVR5,#03HLOOP3:MOVA,@R1ADDCA,@R1DAAMOV@R1,AINCR1DJNZR5,LOOP3DJNZR7,LOOP4RET

;双字节bcd分解成单字节bcd,R0指向带分解的bcd数的地址，R1指向转换后的存放单元BCDD2S:MOVA,@R0ANLA,#0FHMOV@R1,AINCR1MOVA,@R0SWAPAANLA,#0FHMOV@R1,ARET

BCD:MOVR0,#60HMOVR2,#08HBCD1: