单片机原理与应用课程实验教案

PAGEPAGE1单片机原理与应用课程实验教案第一篇：单片机原理与应用课程实验教案《单片机原理与应用》实验教案第一章实验安排共8个实验，要求8次上机完成。这8个实验分别为：实验一利用软件仿真器调试算术运算程序实验二INT0中断实验实验三定时器/计数器定时实验实验四定时器/计数器计数实验实验五定时器/计数器T0扩展外部中断源实验实验六串行口扩展实验实验七DAC0832数模转换实验实验八8155接口芯片使用实验其中前六个实验为验证性实验，第七个实验为设计性实验。最后一个为综合性实验。每个实验3学时。第二章实验须知一、预习要求1、实验前认真阅读实验要求，明确实验目的和实验任务。2、拟订实验步骤，编好上机程序。二、报告要求共八个实验，每个实验完成后交实验报告，写在实验报告纸上，报告中应包含以下内容：1、实验名称、实验人姓名、学号、班级2、实验目的、任务（内容）；3、实验步骤记录主要实验过程。4、实验结果（1）记录实验现象；（2）要求写出已调试通过的实验程序清单（加适量注释）第三章实验项目及内容实验一利用软件仿真器调试算术运算程序1．目的要求（1）熟悉WAVE调试软件的使用。（2）熟悉算术运算程序编程和调试的方法。2．实验内容（1）有6个数据分别放在片内RAM区50H~55H单元中，试求和，并将结果放在片内RAM区03H（高位），04H（低位）单元中。（2）编程将内部RAM70H~7FH中的16个数据按从小到大的顺序重新排序。3．主要仪器设备PC机一台。4．程序清单（1）数据和.ASMORG0000HLJMPMAINORG1000HMAIN:MOVR2,#06HMOVR3,#00HMOVR4,#00HMOVR0,#50HL1:MOVA,R4ADDA,@R0MOVR4,AINCR0CLRAADDCA,R3MOVR3,ADJNZR2,L1END（2）数据排序.ASMORG0000HLJMPMAINORG1000HMAIN:MOVR2,#70HMOVR3,#71HL2:ACALLL1INCR2INCR3CJNER3,#80H,L2L3:SJMPL3NOPL1:MOVA,R2MOVR0,AMOVA,R3MOVR1,AMOVA,@R0L5:CLRCSUBBA,@R1MOVA,@R0JCL4XCHA,@R1MOV@R0,AL4:INCR1CJNER1,#80H,L5RETEND实验二INT0中断实验（验证性实验3学时，必做）1．目的要求（1）掌握MCS-51单片机中断原理以及编程使用方法。（2）理解下降沿中断和低电平中断的区别。2．实验内容（1）编写主程序，读取开关SW1的状态，当其闭合时初始化为下降沿中断，反之，初始化为低电平中断，且发光管灭；编写中断服务程序，使发光管闪烁5次，间隔250ms，即中断服务程序的执行时间为2.5秒。退出中断程序时，使发光管灭。（2）用万用表测量C点的电平，按下TR31秒钟，然后松开，观察C点电平的变化。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块4．程序清单（EXP7.ASM）ORG0000HSJMPMAINORG0003HLJMPINT0MAIN:MOVSP,#60Hmovp1,#0ffhNOPCLRP1.2NOPNOPMOVC,P1.3JCLOWERSETBIT0SJMPCONTLOWER:CLRIT0CONT:SETBEX0SETBEAHERE:SJMPHEREINT0:MOVR0,#5LP:CPLP1.2DLY:MOV30H,#5DEL0:MOVR7,#100DEL1:MOVR6,#125DEL2:DJNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1DJNZ30H,DEL0DJNZR0,LPCLRP1.2RETIEND实验三定时器/计数器定时实验（验证性实验3学时，必做）1．目的和要求（1）掌握MCS-51单片机定时器/计数器定时功能的使用方法。（2）了解定时和计数的本质区别和联系。2．实验内容编写程序，初始化定时器/计数器T0工作在定时方式1，使P1.2输出周期为10秒的方波，即使发光管亮3秒，灭7秒。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块4．程序清单（EXP9.ASM）ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINTT0MAIN:MOVSP,#60HCLRP1.2MOVTMOD,#01HMOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHSETBTR0SETBET0SETBEALP:SETBP1.2MOVA,#30MOV30H,#00DL1:CJNEA,30H,DL1CLRP1.2MOVA,#70MOV30H,#00DL2:CJNEA,30H,DL2SJMPLPINTT0:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHINC30HRETIEND实验四定时器/计数器计数实验（验证性实验3学时，必做）1．实验目的和要求（1）掌握MCS-51单片机定时器/计数器计数功能的使用方法。（2）了解定时和计数的本质区别和联系。2．实验内容编写程序，通过8个发光二极管来显示所计脉冲个数。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块4．程序清单（EXP10.ASM）U33CLKEQU0FF90HORG0000HMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#05HSETBTR0MOVDPTR,#U33CLKRDTIMER:MOVA,TH0MOVR0,TL0CJNEA,TH0,RDTIMERMOVR1,AMOVA,R0CPLAMOVX@DPTR,ASJMPRDTIMErEND实验五定时器/计数器T0扩展外部中断源实验（验证性实验3学时，必做）1．实验目的和要求掌握利用定时器/计数器扩展外部中断源使用的方法。2．实验内容编写主程序，使发光管灭；编写中断服务程序，当执行中断服务程序时，发光管闪烁5次，间隔500ms，主程序运行后通过按TR3按钮触发中断。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块3．程序清单（EXP11.ASM）ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINTT0MAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#05HMOVTH0,#0FFHMOVTL0,#0FFHSETBET0SETBEASETBTR0CLRP1.2HERE:SJMPHEREINTT0:MOVR0,#10LP:CPLP1.2DLY:MOV30H,#10DEL0:MOVR7,#100DEL1:MOVR6,#125DEL2:DJNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1DJNZ30H,DEL0DJNZR0,LPCLRP1.2MOVTH0,#0FFHMOVTL0,#0FFHRETIEND实验六串行口扩展实验（验证性实验3学时，必做）1．实验目的和要求（1）掌握MCS-51单片机串行口方式0的工作原理。（2）了解方式0的应用，即通过串行口扩展输出口，进行静态显示的方法。（3）掌握串行移位寄存器芯片74LS164的工作原理。2．实验内容编制程序使数码管循环依次显示00到99，每秒加1。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块4．程序清单（12.ASM）ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPintt0MAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#01HSETBET0SETBEAMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBTR0LLP:MOV30H,#0MOV31H,#0MOV32H,#0MOV33H,#0LP:MOVR0,#32HMOVR7,#2ACALLBINBCDMOVDPTR,#TABDSPLY:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTR;cplaMOVSBUF,ADSP1:JNBTI,DSP1CLRTIINCR0DJNZR7,DSPLYLP1:MOVA,30HCJNEA,#10,LP1MOV30H,#00HINC31HMOVA,31HCJNEA,#100,LPSJMPLLPintt0:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHINC30HRETI;tab:db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhtab:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90hBINBCD:MOVA,31HMOVB,#10DIVABMOV33H,AMOVA,BMOV32H,ARETEND实验七DAC0832数模转换实验（设计性实验3学时，必做）1．设计目的（1）掌握DAC0832与MCS51单片机的接口方法。（2）掌握D/A转换程序的设计方法。2．设计题与要求认真复习所学习的DAC0832的工作方式，利用单缓冲方式使0832输出锯齿波和三角波。并设计使运放LM741输出0-5V和0--5V的波形。如果不用示波器，如何测试你所设计的电路和所编写的程序是否正确。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块、示波器一台。4．设计原理D/A转换器的输入为数字量,经转换后输出为模拟量。DAC0832为一个8位D/A转换器,单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。MCS-51单片机与DAC0832的接口有3种连接方式,即直通方式、单缓冲方式及双缓冲方式。所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式,而另一个处于受控的锁存方式,当然也可使两个寄存器同时选通及锁存。本实验中采用该方式。要求WR1和WR2连接在一起接在89C51的WR端，CS和XFER连接在一起接在片选端，ILE接+5V。0832可以产生很多波形，如：三角波、锯齿波、梯形波等。5．设计内容编制程序使运放LM741输出锯齿波和三角波，具体步骤：断开开关SW1，输出锯齿波；闭和开关SW1，输出三角波。6．程序清单（DAC0832.asm）CS0832EQU0FF9FHORG0000HMAIN:MOVP1,#0FFHNOPJNBP1.3,RWAVEMOVDPTR,#CS0832MOVA,#00HLP:MOVX@DPTR,ANOPNOPINCAAJMPLPRWAVE:MOVDPTR,#CS0832MOVA,#00HLP1:MOVX@DPTR,ANOPINCACJNEA,#255,LP1NOPLP3:MOVX@DPTR,ANOPDECACJNEA,#00H,LP3MOVX@DPTR,ANOPSJMPLP1END实验88155接口芯片使用实验（综合性实验3学时，必做）1．实验目的和要求（！）掌握MCS-51单片机系统I/O扩展方法。（2）掌握并行接口芯片8155的性能以及编程使用方法。（3）掌握单片机系统动态LED显示和键盘输入程序的设计方法。2．实验内容编写程序实现下列功能：程序运行后数码显示管显示HHMMSS（000000），即时分秒，按键调整其为正确的时间并继续运行。该实验综合性较强，建议学生分两步走：第一步完成显示，可以参考实验六；第二步完成键盘扫描。3．实验所用仪器实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块4．程序清单（EXP152.asm）CE8155EQU0FF80HCA8155EQU0FF81HCB8155EQU0FF82HCC8155EQU0FF83HHMSEQU40HSECONDEQU41HMINUTEEQU42HHOUREQU43HORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINTT0MAIN:MOVSP,#60HMOVA,#00000011BMOVDPTR,#CE8155MOVX@DPTR,AMOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBET0SETBEASETBTR0LP2:MOVHMS,#00HMOVSECOND,#00HMOVMINUTE,#00HMOVHOUR,#00HLP3:MOVR0,#30HMOVR7,#6ACALLBINBCDMOVR2,#01HMOVA,R2LOOP:MOVDPTR,#CA8155MOVX@DPTR,AINCDPTRPUSHDPLPUSHDPHMOVDPTR,#TABMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRPOPDPHPOPDPLMOVX@DPTR,AACALLDL2MSINCR0MOVA,R2JBACC.5,LP1RLAMOVR2,AAJMPLOOPlp1:acallkd1AJMPLP3INTT0:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHINCHMSMOVA,HMSCJNEA,#0AH,PPMOVHMS,#00HINCSECONDMOVA,SECONDCJNEA,#60,PPMOVSECOND,#00HINCMINUTEMOVA,MINUTECJNEA,#60,PPMOVMINUTE,#00HINCHOURMOVA,HOURCJNEA,#24,PPMOVHOUR,#00HPP:RETIBINBCD:MOVA,HOURMOVB,#10DIVABMOV30H,AMOV31H,BMOVA,MINUTEMOVB,#10DIVABMOV32H,AMOV33H,BMOVA,SECONDMOVB,#10DIVABMOV34H,AMOV35H,BRETtab:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDL2MS:MOVR3,#5DLT1:MOVR4,#125DLT2:DJNZR4,DLT2DJNZR3,DLT1RETKD1:ACALLKS1JNZLK1ACALLDL2MSAJMPQQLK1:ACALLDL2MSACALLDL2MSACALLDL2MSACALLDL2MSACALLKS1JZQQMOVR5,#0FEHMOVR4,#00HMOVDPTR,#CA8155MOVA,R5MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRJBACC.0,LONEmm1:acalldl2msacalldl2msacallks1jnzmm1INCHOURMOVA,HOURCJNEA,#24,LONEMOVHOUR,#00HLONE:MOVA,R5RLAMOVR5,AMOVDPTR,#CA8155MOVA,R5MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRJBACC.0,LONE1mm2:acalldl2msacalldl2msacallks1jnzmm2INCMINUTEMOVA,MINUTECJNEA,#60,LONE1MOVMINUTE,#00HLONE1:MOVA,R5RLAMOVR5,AMOVDPTR,#CA8155MOVA,R5MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRJBACC.0,QQmm3:acalldl2msacalldl2msacallks1jnzmm3INCSECONDMOVA,SECONDCJNEA,#60,QQMOVSECOND,#00HQQ:RETKS1:MOVDPTR,#CA8155MOVA,#00HMOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRCPLAANLA,#03HRETEND四、考核办法每个实验：预习10%、实验操作60%、实验报告30%。最后成绩以每次实验课程成绩累加被实验项目个数相除的办法计算。五、主要参考资料1、《单片机接口技术开发实验指导书》北京科技大学C31实验室2、《8051实验指导书》西安唐都科教仪器公司第二篇：《单片机原理与应用》实验课程计划《单片机原理与应用》实验课程计划方案一：电子实习方式以电子产品生产为背景，通过电子实习使学生学到电子产品的工艺设计知识、电子产品制作过程，掌握制作电子产品的操作技能。具体划分为几下几个步骤：1、焊接练习（大一上学期已经完成）2、常用元器件和仪器仪表介绍及检测方法（大一上学期已经完成）3、硬件原理图设计（8学时）4、PCB设计及焊接（4学时）5、测试记录及分析（4学时）6、单片机软件程序设计（8学时）7、实习文档总结（4学时）实现难点：原理图设计是重点及难点，学时紧张方案二：购买PCB印制板方式购买成品的PCB印制板，要求各模块满足单片机应用的基本功能，学生练习焊接、测试、软件程序设计等操作技能。具体划分为几下几个步骤：1、PCB焊接（4学时）2、测试记录及分析（8学时）3、单片机软件程序设计（12学时）4、实习文档总结（4学时）实现难点：购买到价格合适功能齐全的印制板方案三：购买李群芳老师的实验单板购买成熟的DEMO板，学生练习实验和在线编程，学习开发环境和单片机的在线编程、仿真调试等技能。具体划分为以下几个步骤：1、实验程序设计、仿真调试技术2、实现接口输入/输出、中断、定时/计数器、实施程序设计。实现难点：李老师是否愿意技术转让的问题。其中和电信系刘玉老师聊天的时候说Dian团队卖51单板，学生立刻发了邮件给我，也存在技术转让的问题。王丽君20XX-5-11第三篇：《单片机原理及应用》课程教案《单片机原理及应用》课程教案第三次课2学时主要内容：第二部分单片机的原理与结构（3）2.5并行I/O端口2.6时钟电路与时序2.7复位操作和复位电路重点：P0～P3端口功能及使用中应注意的问题机器周期、时钟周期、指令周期的定义，及时钟周期、频率的计算复位后，特殊功能寄存器的初值难点：P0端口的功能2.5并行I/O端口4个双向的8位并行I/O端口(Port)，记作P0～P3属于特殊功能寄存器，还可位寻址。2.5.1P0端口（讲解时强调端口完成的功能）P0口某一位的电路包括：(1)一个数据输出锁存器，用于数据位的锁存(2)两个三态的数据输入缓冲器。(3)一个多路转接开关MUX，设置多路转接开关的目的:P0口既作通用I/O口，又可作为系统的地址/数据线口。(4)数据输出的驱动和控制电路，由两只场效应管（FET）组成，上面的场效应管构成上拉电路。P0口传送地址或数据时，CPU发出控制信号为高电平，打开上面的与门，使多路转接开关MUX打向上边，使内部地址/数据线与下面的场效应管处于反相接通状态。这时的输出驱动电路由于上下两个FET处于反相，形成推拉式电路结构，大大提高负载能力。P0口作通用的I/O口使用。这时，CPU发来的“控制”信号为低电平，上拉场效应管截止，多路转接开关MUX打向下边，与D锁存器的Q*端接通。（1）作输出口使用来自CPU的“写入”脉冲加在D锁存器的CP端，内部总线上的数据写入D锁存器，并向端口引脚P0.x输出。注意：由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。（2）作输入口使用应区分“读引脚”和“读端口”（或称“读锁存器”）。“读引脚”信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态经缓冲器读入内部总线；“读锁存器”信号打开上面的缓冲器把锁存器Q端的状态读入内部总线。2.5.2P1端口字节地址90H，位地址90H～97H。P1口只作为通用的I/O口使用，在电路结构上与P0口有两点区别：（1）因为P1口只传送数据，不再需要多路转接开关MUX。（2）由于P1口用来传送数据，因此输出电路中有上拉电阻，这样电路的输出不是三态的，所以P1口是准双向口。因此：（1）P1口作为输出口使用时，外电路无需再接上拉电阻。（2）P1口作为输入口使用时，应先向其锁存器先写入“1”，使输出驱动电路的FET截止。2.5.3P2端口字节地址为A0H，位地址A0H～A7H。在实际应用中，因为P2口用于为系统提供高位地址，有一个多路转接开关MUX。但MUX的一个输入端不再是“地址/数据”，而是单一的“地址”，因为P2口只作为地址线使用。当P2口用作为高位地址线使用时，多路转接开关应接向“地址”端。正因为只作为地址线使用，口的输出用不着是三态的，所以，P2口也是一个准双向口。P2口也可以作为通用I/O口使用，这时，多路转接开关接向锁存器Q端。2.5.4P3端口P3口的字节地址为B0H，位地址为B0H～B7H。P3口的第二功能定义，应熟记。P3口的第二功能定义：口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0*（外部中断0）P3.3INT1*（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部计数输入）P3.5T1（定时器1外部计数输入）P3.6WR*（外部数据存储器写选通）P3.7RD*（外部数据存储器读选通）2.5.5P0～P3端口功能总结使用中应注意的问题：（1）P0～P3口都是并行I/O口，都可用于数据的输入和输出，但P0口和P2口除了可进行数据的输入/输出外，通常用来构建系统的数据总线和地址总线，所以在电路中有一个多路转接开关MUX，以便进行两种用途的转换。而P1口和P3口没有构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此，在电路中没有多路转接开关MUX。由于P0口可作为地址/数据复用线使用，需传送系统的低8位地址和8位数据，因此MUX的一个输入端为“地址/数据”信号。而P2口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以MUX的一个输入信号为“地址”。（2）在4个口中只有P0口是一个真正的双向口，P1～P3口都是准双向口。原因:P0口作为系统的数据总线使用时，为保证数据的正确传送，需要解决芯片内外的隔离问题，即只有在数据传送时芯片内外才接通；不进行数据传送时，芯片内外应处于隔离状态。为此，要求P0口的输出缓冲器是一个三态门。在P0口中输出三态门是由两只场效应管（FET）组成，所以是一个真正的双向口。而其它的三个口P1～P3中，上拉电阻代替P0口中的场效应管，输出缓冲器不是三态的，因此不是真正的双向口，只能称其为准双向口（3）P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。因此在P3口电路增加了第二功能控制逻辑。这是P3口与其它各口的不同之处。2.6时钟电路与时序时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必需的时钟控制信号。2.6.1时钟电路时钟频率直接影响单片机的速度，电路的质量直接影响系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。2.6.2机器周期、指令周期与指令时序单片机执行的指令的各种时序均与时钟周期有关一、时钟周期单片机的基本时间单位。若时钟的晶体的振荡频率为fosc，则时钟周期Tosc=1/fosc。如fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。二、机器周期CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作。MCS-51单片机每12个时钟周期为一个机器周期，一个机器周期又分为6个状态：S1～S6。每个状态又分为两拍：P1和P2。因此，一个机器周期中的12个时钟周期表示为：S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、„、S6P2。三、指令周期执行任何一条指令时，都可分为取指令阶段和指令执行阶段。取指令阶段，PC中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行指令的操作码和操作数。指令执行阶段，对指令操作码进行译码，以产生一系列控制信号完成指令的执行。ALE信号是为地址锁存而定义的，以时钟脉冲1/6的频率出现，在一个机器周期中，ALE信号两次有效（但要注意，在执行访问外部数据存储器的指令MOVX时，将会丢失一个ALE脉冲）2.7复位操作和复位电路2.7.1复位操作单片机的初始化操作，摆脱死锁状态。引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使MCS-51复位。复位时，PC初始化为0000H，使MCS-51单片机从0000H单元开始执行程序。除PC之外，复位操作还对其它一些寄存器有影响，见表2-6(P34)。SP=07H，P0-P3的引脚均为高电平。在复位有效期间，ALE脚和PSEN*脚均为高电平，内部RAM的状态不受复位的影响。2.7.2复位电路片内复位结构：复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路:按键手动复位，有电平方式和脉冲方式两种。电平方式：脉冲方式：两种实用的兼有上电复位与按钮复位的电路。图2-19中（b）的电路能输出高、低两种电平的复位控制信号，以适应外围I/O接口芯片所要求的不同复位电平信号。74LS122为单稳电路，实验表明，电容C的选择约为0.1mF较好。第四次课2学时主要内容：第三部分寻址方式，指令系统（1）3.1指令系统概述3.2指令格式3.3指令系统的寻址方式3.4.1数据传送类指令重点：指令系统的寻址方式数据传送类指令难点：指令系统的寻址方式第三部分寻址方式，指令系统（1）介绍MCS-51汇编语言的指令系统。3.1指令系统概述MCS-51的基本指令共111条，按指令所占的字节来分：(1)单字节指令49条；(2)双字节指令45条；(3)三字节指令17条。按指令的执行时间来分：(1)1个机器周期（12个时钟振荡周期）的指令64条；(2)2个机器周期（24个时钟振荡周期）的指令45条；(3)只有乘、除两条指令的执行时间为4个机器周期（48个时钟振荡周期）。12MHz晶振:机器周期为1ms。3.2指令格式两部分组成，即操作码和操作数。操作码用来规定指令进行什么操作，操作数则是指令操作的对象，有单字节指令、双字节指令、三字节不同长度的指令，格式不同。（1）单字节指令：指令只有一个字节，操作码和操作数同在一个字节中。（2）双字节指令：一个字节为操作码，另一个字节是操作数。（3）三字节指令：操作码占一个字节，操作数占二个字节。其中操作数既可能是数据，也可能是地址。3.3指令系统的寻址方式寻址方式就是在指令中说明操作数所在地址的方法。共7种寻址方式。1．寄存器寻址方式操作数在寄存器中MOVA，Rn；（Rn）→A，n=0～7表示把寄存器Rn的内容传送给累加器A寻址范围包括：（1）4组通用工作寄存区共32个工作寄存器。（2）部分特殊功能寄存器，例如A、B以及数据指针寄存器DPTR等。2．直接寻址方式操作数直接以单元地址的形式给出：MOVA，40H寻址范围：(1)内部RAM的128个单元(2)特殊功能寄存器。除了以单元地址的形式外,还可用寄存器符号的形式给出。例如：MOVA，80H与MOVA，P0是等价的。直接寻址方式是访问特殊功能寄存器的唯一寻址方式3.寄存器间接寻址方式寄存器中存放的是操作数的地址，在寄存器的名称前面加前缀标志“@”访问内部RAM或外部数据存储器的低256个字节时，只能采用R0或R1作为间址寄存器。例如：MOVA，@Ri；i=0或1其中Ri中的内容为40H，把内部RAM中40H单元的内容送到A。寻址范围：（1）访问内部RAM低128个单元，其通用形式为@Ri（2）对片外数据存储器的64K字节的间接寻址，例如：MOVXA，@DPTR（3）片外数据存储器的低256字节，例如：MOVXA，@Ri（4）堆栈区，堆栈操作指令PUSH（压栈）和POP（出栈）使用堆栈指针（SP）作间址寄存器。4．立即寻址方式操作数在指令中直接给出，需在操作数前面加前缀标志“#”。例如：MOVA，#40H5．基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式本寻址方式是以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器。例如：指令MOVCA，@A+DPTR其中A的原有内容为05H，DPTR的内容为0400H，该指令执行的结果是把程序存储器0405H单元的内容传送给A。说明：（1）本寻址方式是专门针对程序存储器的寻址方式，寻址范围可达到64KB。（2）本寻址方式的指令只有3条：MOVCA，@A+DPTRMOVCA，@A+PCJMP@A+DPTR6．位寻址方式MCS-51有位处理功能，可以对数据位进行操作，例如MOVC，40H是把位40H的值送到进位位C。寻址范围包括：（1）内部RAM中的位寻址区。位有两种表示方法，例如，40H；另一种是单元地址加上位，例如，(28H).0，指的是28H单元中的最低位。它们是等价的。（2）特殊功能寄存器中的可寻址位可寻址位在指令中有如下4种的表示方法：a.直接使用位地址。例如PSW.5的位地址为0D5H。b.位名称的表示方法。例如：PSW.5是F0标志位，可使用F0表示该位。c.单元地址加位数的表示方法。例如:(0D0H).5。d.特殊功能寄存器符号加位数的表示方法。例如:PSW.5。7．相对寻址方式在相对寻址的转移指令中，给出了地址偏移量，以“rel”表示，即把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移的目的地址：目的地址=转移指令所在的地址+转移指令的字节数+rel偏移量rel是一带符号的8位二进制数补码数。范围是：–128~+127。向地址增加方向最大可转移（127+转移指令字节）个单元地址，向地址减少方向最大可转移（128-转移指令字节）个单元地址。3.4MCS-51指令系统分类介绍111条指令，按功能分类，可分为下面5大类：（1）数据传送类(28条)（2）算术操作类(24条)（3）逻辑运算类(25条)（4）控制转移类(17条)（5）位操作类(17条)指令中符号的意义:Rn当前寄存器区的8个工作寄存器R0～R7(n=0～7)。Ri当前选中的寄存器区中可作间接寻址寄存器的2个寄存器R0、R1(i=0,1)。Direct直接地址，即8位的内部数据存储器单元或特殊功能寄存器的地址。#data包含在指令中的8位立即数。#data16包含在指令中的16位立即数。rel相对转移指令中的偏移量，为8位的带符号补码数DPTR数据指针，可用作16位的地址寄存器。bit内部RAM或特殊功能寄存器中的直接寻址位。C（或Cy）进位标志位或位处理机中的累加器。addr1111位目的地址addr1616位目的地址@间接寻址寄存器前缀，如@Ri，@A+DPTR(X)X中的内容。((X))由X寻址的单元中的内容。→箭头右边的内容被箭头左边的内容所取代。3.4.1数据传送类指令使用最频繁的一类指令,通用格式：MOV，属“复制”性质，而不是“搬家”，数据传送类指令不影响标志位,CyOV，但不包括奇偶标志位P。1．以累加器为目的操作数的指令MOVA,Rn;(Rn)→A，n=0～7MOVA,@Ri;((Ri))→A,i=0,1MOVA,direct;（direct）→AMOVA,#data;#data→A例如：MOVA,R6;(R6)→A，寄存器寻址MOVA,70H;(70H)→A，直接寻址MOVA,@R0;((R0))→A，间接寻址MOVA,#78H;78H→A，立即寻址2.以Rn为目的操作数的指令、Ac和MOVRn,A;(A)→Rn,n=0～7MOVRn,direct;（direct）→Rn,n=0～7MOVRn,#dat;#data→Rn,n=0～7功能：是把源操作数的内容送入当前一组工作寄存器区的R0～R7中的某一个寄存器。3.以直接地址direct为目的操作数的指令MOVdirect,A;(A)→directMOVdirect,Rn;(Rn)→direct,n=0～7MOVdirect1,direct2;MOVdirect,@Ri;((Ri))→directMOVdirect,#data;#data→direct功能：把源操作数送入直接地址指出的存储单元。direct指的是内部RAM或SFR的地址。4.以寄存器间接地址为目的操作数的指令MOV@Ri,A;(A)→((Ri)),i=0,1MOV@Ri,direct;（direct）→((Ri))MOV@Ri,#data;#data→((Ri))5.16位数传送指令MOVDPTR,#data16;#data16→DPTR唯一的16位数据的传送指令,立即数的高8位送入DPH，立即数的低8位送入DPL。6．堆栈操作指令MCS-51内部RAM中可以设定一个后进先出（LIFO-LastInFirstOut）的区域称作堆栈.堆栈指针SP指出堆栈的栈顶位置。(1)进栈指令PUSHdirect先将栈指针SP加1，然后把direct中的内容送到栈指针SP指示的内部RAM单元中。例如：当（SP）=60H,（A）=30H,（B）=70H时，执行下列指令PUSHACC;(SP)+1=61H→SP,(A)→61HPUSHB;(SP)+1=62H→SP,(B)→62H结果：(61H)=30H,(62H)=70H,(SP)=62H(2)出栈指令POPdirectSP指示的栈顶（内部RAM单元）内容送入direct字节单元中，栈指针SP减1.例如:当(SP)=62H，(62H)=70H，(61H)=30H,执行下列指令：POPDPH;((SP))→DPH,(SP)-1→SPPOPDPL;((SP))→DPL,(SP)-1→SP结果：(DPTR)=7030H，(SP)=60H7.累加器A与外部数据存储器传送指令MOVXA,@DPTR;((DPTR))→A,读外部RAM/IOMOVXA,@Ri;((Ri))→A,读外部RAM/IOMOVX@DPTR,A;(A)→((DPTR)),写外部RAM/IOMOVX@Ri,A;(A)→((Ri)),写外部RAM/IO功能：读外部RAM存储器或I/O中的一个字节，或把A中一个字节的数据写到外部RAM存储器或I/O中。注意：RD*或WR*信号有效。采用DPTR间接寻址，高8位地址（DPH）由P2口输出，低8位地址（DPL）由P0口输出。采用Ri（i=0,1）间接寻址，可寻址片外256个单元的数据存储器。Ri内容由P0口输出。8位地址和数据均由P0口输出，可选用其它任何输出口线来输出高于8位的地址（一般选用P2口输出高8位的地址）。MOV后“X”表示单片机访问的是片外RAM存储器或I/O。8.查表指令共两条，用于读程序存储器中的数据表格的指令，均采用基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式。(1)MOVCA,@A+PC以PC作基址寄存器，A的内容作为无符号整数和PC中的内容（下一条指令的起始地址）相加后得到一个16位的地址该地址指出的程序存储单元的内容送到累加器A。注意：PSEN*信号有效。例如:(A)=30H,执行地址1000H处的指令1000H:MOVCA,@A+PC本指令占用一个字节，执行结果将程序存储器中1031H的内容送入A。优点：不改变特殊功能寄存器及PC的状态，根据A的内容就可以取出表格中的常数。缺点：表格只能存放在该条查表指令后面的256个单元之内，表格的大小受到限制，且表格只能被一段程序所利用。(2)MOVCA,@A+DPTR以DPTR作为基址寄存器，A的内容作为无符号数和DPTR的内容相加得到一个16位的地址，把由该地址指出的程序存储器单元的内容送到累加器A.例如(DPTR)=8100H(A)=40H执行指令MOVCA,@A+DPTR本指令的执行结果只和指针DPTR及累加器A的内容有关，与该指令存放的地址及常数表格存放的地址无关，因此表格的大小和位置可以在64K程序存储器中任意安排，一个表格可以为各个程序块公用。两条指令是在MOV的后面加C，“C”是CODE的第一个字母，即代码的意思。9．字节交换指令XCHA,RnXCHA,directXCHA,@Ri例如：(A)=80H，(R7)=08H，(40H)=F0H(R0)=30H，(30H)=OFH执行下列指令：XCHA,R7;(A)与(R7)互换XCHA,40H;(A)与(40H)互换XCHA,@R0;(A)与((R0))互换结果：(A)=0FH,(R7)=80H,(40H)=08H,(30H)=F0H10．半字节交换指令XCHDA,@Ri累加器的低4位与内部RAM低4位交换。例如：(R0)=60H,(60H)=3EH,(A)=59H执行完指令,则(A)=5EH,(60H)=39H。XCHDA,@RO第四篇：《单片机原理与应用》实验教案4实验三基于单片机的交通灯设计一、实验目的：通过本实验使学生建立应用电子产品系统开发思想，掌握可编程主控芯片产品、系统开发的开发原理、开发方法和开发过程。二、实验内容：1、建立基于单片机控制的交通灯模型，并划分软、硬件功能；2、以DVCC598JH++仿真器为基础，设计硬件电路；3、设计软件程序；4、软、硬件仿真与调试。三、交通灯设计：1、交通灯模型：把红、绿、蓝3个发光二极管作为一组，分别用4组发光二极管模拟十字路口交通灯。正常情况下，各道口通、断50s，通、断之间等待10s；特殊情况各道口分别可以一直通断，直到特殊情况解除。2、软、硬件功能划分：发光二极管亮、灭显示由硬件电路完成；亮、灭的时间由软件控制。3、交通灯硬件电路设计：4、软件设计：5、软、硬件仿真与调试：第五篇：《单片机原理及应用》课程《单片机原理及应用》课程自评报告陕西理工学院电气工程系《单片机原理及应用》课程组二○一○年三月目录第一部分课程简介第二部分课程内容与体系的改革第三部分实验教材第四部分自评结果和评分依据第五部分存在的主要问题及整改措施附件：自评评分依据《单片机原理及应用》课程自评报告第一部分课程简介单片机技术广泛地应用于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个工业领域。因此，单片机原理及应用是工科院校各专业学生的一门重要的应用技术课程，对电类学生尤为重要，通过该课程可以了解工业高新技术，培养综合的工程设计能力。学生在课程设计、毕业设计、科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入工作后，更会广泛接触到单片机的工程项目。近几年，一些用人单位直接把单片机应用技术测试作为人才选用的条件。显然，提高该门课程的教学质量，对培养学生的综合应用能力，提升学生在人才需求市场中的竞争能力，具有重要意义。《单片机原理及应用》课程是自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术等专业的一门专业技术基础课。单片机应用技术包含着广泛的内容（基本原理、接口技术、开发方法、开发工具、控制技术等），而且构成完整的知识体系。也就是说，缺少某一个方面或某一个环节的知识，将会影响实践应用能力。再者，单片机产品及其应用技术发展日新月异。在一门课程的有限教学时间内，如何让学生比较系统全面的掌握单片机应用知识，同时能反映比较新的应用技术，培养学生的工程设计能力，必须加强课程建设力度，在课程内容与课程体系上进行重大改革。《单片机原理及应用》课程在自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术3个本、专科专业中开设学时为40-60学时。多年来，该课程组师资队伍建设稳步提高，教学和实验条件逐步完善，现已形成了相对稳定的较高教学水平的师资队伍和完全满足实验教学条件的实验平台。目前，《单片机原理及应用》课程组共有6名课程主讲教师和多位实验技术人员，其中教授1人、副教授2人、讲师3人，研究生5人，实验师多人，承担校内相关3个专业本、专科学生的单片机原理及应用课程教学与实验任务。《单片机原理及应用》课程组在多年的具体教学与实践过程中，在课程建设和教学改革方面取得了较为显著的成效。从20XX年开始，课程改革小组注重教育思想和教学观念的转变，开展了课程教学内容、课程体系、教学方法及教学手段的改革研究与实践，对课程的教学内容与体系进行了优化。目前已初步建立了以培养学生工程素质和综合应用能力为教学目标的新的课程体系，在教材建设、实践性教学环节建设方面取得了可喜的成果。李建忠教授把课程组研究的理论成果变成了现实成果，编著的《单片机原理及应用》（第二版被评为国家十一五规划教材）一书被全国30多个省市的100多所高校采用，在国内产生较大影响。组织的实践教学环节在本院多届学生中也取得了显著的成效。《单片机原理及应用》教学仪器设备丰富，实验开出率100%，同时开设一定的设计性、综合性实验。实验室规章制度健全，管理人员到位，教学服务及时，为实验课程教学提供了有力保障。随着“单片机原理及应用”课程内容和课程体系改革的进行，课程教学质量逐步明显提高。伴随着教学质量的提高，浮现出了许多科研项目。例如，智能型家用有毒气体探测语音报警呼救装置、机车防带电过分相装置、消失模浇注充型速度的微机化测试的研制，科研项目的进行又推动了教学质量的进一步提高。教师在教学中，结合自己的科研生动地讲解原理、方法、技术。近几年课程组成员结合自己的科研项目，在单片机应用技术方面发表论文多篇。第二部分课程内容与体系的改革教材是教育思想、教育理念体现的载体，是一门课程教学内容与体系、教学方法及手段的集中表现。一本好的教材不能局限在知识的传递上，还应表现在科学思维方法、获取知识的方法、综合能力和创新设计能力培养方法的传递上，便于运用新的教学方法和手段组织实施教学。这是课程组改革研究的一个理论成果。在理论研究的指导下，确定以教材建设为龙头进行课程内容与体系的优化。由于单片机应用技术知识包含的内容广泛，单片机产品及其应用技术发展速度快，如何在有限的计划课时内让学生比较完整的掌握单片机应用技术知识体系，同时了解一些比较新应用技术，吸取了国内外先进的教学思想和教学经验，广泛收集和查阅国内外优秀教材和有关教学资料，又结合我们多年积累的教学经验和教训，比较全面地考虑了各种因素，对课程内容与课程体系进行整体优化，编著了《单片机原理及应用》（第二版被评为国家十一五规划教材）、《单片机原理及应用实践教程》，形成了一套新的课程教学体系。教材内容体系进行了优化组合。既体现了系统全面，包含了基本原理、接口技术、开发方法、开发工具、控制技术等，又进行了浓缩精练，论述严谨透彻。教材内容的组织上采用“以点见面，触类旁通”的精练浓缩方法。例如，在每一章节前都概述出相关的一般性内容和方法，然后再以具体的内容或典型的实例进行说明。始终贯穿应用观点。例如，在单片机原理的讲解中，着重强调站在应用角度，掌握单片机的功能特性和配置结构。即用户站在单片机芯片外部看它所提供给用户的使用功能和资源，达到正确、合理的使用单片机所提供的硬、软件资源。这不仅给学生强调了达到应用的学习目标，而且给学生树立了一个学习掌握应用知识的正确学习方法界面。这一点经教学实践检验，取得了良好的教学效果。又例如，在应用技术的讲解中，大多数选自生产和科研中的应用实例，使学生学后就能用。注重科学思维方法、获取知识的方法、综合能力和创新设计能力的培养方法的传递。掌握一门学科知识的学习方法，其实质是找出并抓住学科知识的内在联系，形成一个完整体系。该书突出了这方面的特色。例如，在指令系统的讲述中，大多数教材采取按功能类逐条指令罗列讲解，使初学者很难理解记忆。其实，指令系统中有一些操作指令的子集合是具有特征规律的，不同操作指令的子集合之间也具有一些可比性特征规律，在该书的讲述中用归纳、类推、类比方法进行纵向归类，横向类推、比较。这不仅能使学生掌握知识，而且学习了科学思维方法和学习方法。在讲解基础知识的基础上，反映新的应用技术成果。例如，紧密结合基础知识讲解了单片机应用程序开发设计方法。第三部分实验教材在广泛调研现有实验教材经验与问题的基础上，引入新的教育理念，针对现代工程人才的培养模式、人才素质及能力的要求，课程组认为实验教材不能局限在对基础知识的验证上、不能局限在基本实验的操作指导上、不能局限在某一门课程知识的动手实践能力的培养上、不能局限在理论教材的辅助功能作用上，还应给学生提供广阔的、自由灵活的动手实践空间，要培养学生在基本理论知识的基础上能够吸收、使用新技术方法，培养学生一般的工程实践能力和创新设计能力，使实验教材成为相对独立的综合实践能力培养的指导书。在这样的思想指导下，组织编写了《单片机原理及应用实践教程》的，于20XX年5月在本院内部印刷使用。在多年的使用中取得了良好的效果。《单片机原理及应用实践教程》一书主要具有以下特色：（1）知识的系统完整性与实践过程的系统完整性并重实验内容的编写上紧密结合理论教学，按照单片机原理及应用课程知识的内在联系，保持了知识的系统完整性。从宏观结构上，实验内容分为单片机系统功能、单片机系统扩展、单片机系统配置和综合应用四大实验组。在每个实验组中又按照基础→综合→工程应用的方式安排了多个实验项目，每个实验项目中又按照基本原理、知识提要、基本技术、方法论证、实验结果分析的方式进行组织。这样，使该书成为学习、掌握单片机原理及应用知识的很有价值的参考书。从实践应用过程看，该书宏观上反映了单片机应用系统的开发环境、开发方法、开发过程。在每一个实验项目中，又反映出了一个单片机应用系统立题概要分析、功能结构论证分析、器件选择、硬软件设计、系统调试、性能分析与测试、文档收集与整理的全过程。使学生能够学习、掌握到一个单片机应用系统开发设计过程中各个环节的技术方法。（2）知识掌握和科学思维能力培养并重在每个实验项目中都提示出所依据的基本原理知识，所采用的方法和技术，通过实验来加深对基本知识的理解，达到熟练掌握。在每个实验项目后，提出一些很有价值的思考问题，主要围绕实验现象观察与分析，培养学生科学细致地观察与分析问题的方法和能力。每个实验既给出了参考方案，又要求学生在参考方案的基础上自行设计、调试，充分发挥学生的主观能动性和创造力、有意识地培养学生对工程问题的分析与设计方法。每个实验都要求学生按照严格的格式写出实验报告，在实验报告中深入细致地分析、论证有关实验现象与结果，通过实验报告的书写，培养学生严谨求实的科学方法和态度。（3）既面向验证性实验又面向开放性、设计性实验根据单片机原理与应用的知识结构，实验内容分为单片机系统功能、单片机系统扩展、单片机系统配置和综合应用四个实验组。每个实验组又按照基本原理、技术、方法的应用，综合应用、工程设计的思路方式安排了多个实验项目，为学生提供了广泛的实验内容，即可以供课程实验使用，也可以供开放实验、设计实验使用。（4）实验教学的目标确定在以下几个方面：验证基本理论、方法和技术。通过验证性实验，使学生加深对基本理论、方法和技术理解，能够熟练应用，并使学生进一步认识到：基本理论、方法和技术来源于实践，又对实践有强大的推动作用，在实践中得到发展，得到创新。基本实践能力的培养。基本实践能力包含：掌握小型单片机应用系统开发研制所采用的基本环境、方法、手段及所使用的仪器设备。综合工程实践能力的培养。综合工程实践能力包含：掌握复杂单片机工程应用系统开发研制所采用的先进的环境、方法、手段及所使用的仪器设备，并能进行工程决策分析。创新设计能力的培养。创新设计能力包含：在一些关键的技术环节上能够激发出超常的思想方法或采用前沿性的技术手段分析解决问题。（5）实验教学的实施方式根据现代工程人才的培养模式、人才素质及能力的要求，我们设计出了形式多样的实验教学方式。指导型实验。这类实验纳入单片机原理及应用课程的教学计划和教学大纲，在老师的指导下，进行规定要求实验，实验后要写出实验报告。实验目标是基本实践能力的培养。开放型实验。这类实验是学生根据自己的要求自发地进行实验，实验室必须随时满足学生的实验要求。在这种实验中，学生可根据自己的情况实现多种目标。设计型实验。这类实验学生带着自己的设计问题，进入实验室进行调试或测试，一般结合课程设计、毕业设计、大学生科技活动项目进行。实验要有明确的目标，主要培养学生综合工程实践能力和创新设计能力。第四部分自评结果和评分依据为了进一步提高课程教学质量，努力做好课程建设与评估，电气工程系专门成立了院系、教研室（课程组）两级评估领导小组，负责对申报课程的指导、监督和审查。课程组全体任课教师认真学习、领会相关课程建设与评估精神，认真对照精品课程建设评估指标体系的各项要求，总结多年来课程建设的成果，结合课程建设过程中存在的