MCS51单片机实验与开发系统
MCS-51单片机原理与应用教学设计

MCS-51单片机原理与应用教学设计介绍MCS-51单片机是一种微型计算机芯片,广泛应用于许多嵌入式系统中。
单片机课程是电子信息类专业的重要课程之一,是培养学生嵌入式系统设计能力的基本环节,也是学生熟练掌握C语言编程技能的关键课程。
本文主要介绍MCS-51单片机原理与应用教学设计的相关内容。
教学目标本教学设计旨在通过讲解MCS-51单片机的基本原理及其应用,培养学生以下几个能力:1.理解MCS-51单片机的基本架构和指令系统。
2.掌握MCS-51单片机的编程工具和编程方法,熟练使用Keil软件。
3.能够完成基本的嵌入式系统设计和开发任务,包括输入输出控制、中断处理、定时器计数、串口通信等。
4.能够将所学知识应用于具体的嵌入式系统设计任务中,并在实践中不断提高自己的技能和分析问题的能力。
教学内容第一章:MCS-51单片机体系结构1.1 MCS-51单片机的基本组成介绍MCS-51单片机的基本构成和各部分的功能,包括CPU、存储器、输入输出接口等。
1.2 MCS-51单片机的寄存器介绍MCS-51单片机的寄存器及其作用,包括通用寄存器、特殊功能寄存器、状态寄存器等。
1.3 MCS-51单片机的指令系统介绍MCS-51单片机的指令系统,包括指令格式、指令类型、指令执行时间等。
第二章:Keil软件的使用2.1 Keil软件的介绍介绍Keil软件的基本功能和使用方法。
包括新建、编译、下载和调试程序等。
2.2 Keil软件的项目管理介绍Keil软件的项目管理功能,包括添加、删除、修改源文件,设置编译选项等。
2.3 Keil软件的调试功能介绍Keil软件的调试功能,包括单步执行、断点调试、变量监视等。
第三章:MCS-51单片机的应用3.1 输入输出控制介绍MCS-51单片机的输入输出控制方法,包括端口输入输出、LED和数码管控制等。
3.2 中断处理介绍MCS-51单片机的中断处理机制,包括硬件中断和软件中断,中断优先级等。
MCS-51单片机应用系统设计

6 通信电路的设计 单片机应用系统一般需要其具有数据通信的能力,通常采用RS-
232C、RS-485、I2C、CAN、工业以太网、红外收发等通信标准。
7 印刷电路板的设计与制作 电路原理图和印制电路板常采用专业设计软件进行设计, 如
Protel、Proteus、OrCAD等。设计印制电路板需要有很多的技巧和经 验。设计好印制电路板图后,应送到专业厂家制作生产,在生产出来 的印制电路板上安装好元件,则完成硬件设计和制作。
3. 程序设计 1 建立数学模型:描述出各输入变量和各输出变量之间 的数 学关系。
2 绘制程序流程图:以简明直观的方式对任务进行描述。 3 程序的编制:选择语言、数据结构、控制算法、存储 空间 分配,系统硬件资源的合理分配与使用,子程序的入/出口 参 数的设置与传递。
4. 软件装配 各程序模块编辑之后,需进行汇编或编译、调试,当满足设
单 片 机 应 用 系 统 设 计 的 一 般 过 程
7.1 MCS-51单片机应用系统设计过程
1. 总体设计 2. 硬件设计 3. 软件设计 4. 可靠性设计 5. 单片机应用系统的调试、测试
7.1.1 总体设计
1.明确设计任务 单片机应用系统的设计是从确定目标任务开始的。 认真进行目标分析,根据应用场合、工作环境、具体用途,
2. 程序设计技术
软件结构实现结构化,各功能程序实行模块化、子程序化。 一般有以下两种设计方法:
1 模块程序设计:优点是单个功能明确的程序模块的设 计和 调试比较方便,容易完成,一个模块可以为多个程序所共 享 。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。
2 自顶向下的程序设计:优点是比较符合于人们的日常 思维 ,设计、调试和连接同时按一个线索进行,程序错误可以 较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响, 一处修改可能引起对整个程序的全面修改。
MCS51单片机指令系统

第一条指令为远查表指令,可以在64K的程序存储器空间寻 址。基地址寄存器为DPTR,其意思为,DPTR里面存放的是 程序存储器中数据表格的首地址,A为数据地址的偏移量。
这条指令执行以后,以 (A)+(DPTR)的数值为地址数 据就送进A里面来了,也就是从表格首地址开始以后的第(A) 个数据被送进A了。(举例子说明)
编写好的程序都放在程序存储器中,由于一个存储地址所 指示的存储单元只能存放一字节的数据。所以,在存放指令时, 必须将指令拆分成一个一个字节进行连续存放。
比如: 实现“累加器加10H”这条指令,其机器语言为 0111010000010000, 占用了两个字节,就必须拆成两个字节 进行连续存储。
但是,用二进制来表示比较麻烦,因此,也常用十六进制来 表示如:74H 10H来表示以上这条机器语言。可见,用十六进 制表示指令比较简单,但是,指令系统有上百条指令,不易记 住。所以,一般采用容易记住的一些缩写符号来表示机器语言,
2. 在指令中直接给出操作数的地址, 这种寻址方式就属
于直接寻址方式。在这种方式中, 指令的操作数部分直接 是操作数的地址。
比如:MOV A,30H;将30H里面的数送到A里面 MOV 21H,30H;将30H里面的数存放到21H里面 在MCS -51 单片机指令系统中, 直接寻址方式中可
以访问 3 种存储器空间: (1) 内部数据存储器的低 128 个字节单元(00H~
7. 位寻址 指按照位进行的寻址操作,(前面讲的都是按字节进
行的寻址操作)。该种寻址方式中, 操作数是内部RAM单元 中20H到2FH的128个位地址以及SFR中的11个可进行 位寻址的寄存器中的位地址寻址。
比如:MOV C,20H;就是将RAM中位寻址区中20H位地 址中的内容送给C。区别与MOV A,20H;这个是将内部 RAM中20H单元的内容送给A。
MCS51单片机原理及应用实验指导书

《MCS51单片机原理及应用》实验指导书唐山学院电工电子实验教学中心年月前言一.单片机原理实验的任务单片机原理实验是单片机原理及应用课程的一部分,它的任务是:1.通过实验进一步了解和掌握单片机原理的基本概念、单片机应用系统的硬件设计及调试方法。
2.学习和掌握单片机应用系统程序设计技术。
3.提高应用计算机的能力及水平,提高逻辑思维及动手能力。
二.实验设备单片机实验所使用的设备由计算机、单片机实验开发系统(见下图0-1),其中计算机是软件开发平台,主要完成程序编辑、编译、下载程序等任务;单片机实验开发系统是硬件开发平台,是基于51/196单片机的扩展实验系统。
计算机和单片机实验开发系统之间是通过RS232串行接口进行通信的。
图0-1 单片机原理实验设备单片机实验开发系统配有开关电源、单片机、晶振、存储器、可编程并行接口芯片、键盘显示控制芯片、24键键盘、六位LED数码管显示、A/D及D/A转换芯片、简单输出口2个、简单输入口1个、逻辑电平输入开关、发光二极管显示电路,并配有小直流电机、步进电机、继电器、音响等驱动电路。
在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合设计性实验项目。
所有的MCS51单片机原理及应用课程实验都是在这套实验系统上完成的。
三.对参加实验学生的要求1.阅读实验指导书,复习与实验有关的理论知识,明确实验目的,了解内容和方法。
2.按实验指导书要求进行接线和操作,经检查和指导老师同意后再通电。
3.在实验中注意观察思考,记录有关数据和程序,并由指导教师复查后才能结束实验。
4.实验后应断电并返回WINDOWS下关闭计算机,整理实验台,恢复到实验前的情况。
5.认真写实验报告,按规定格式写出程序流程图、程序、并分析实验结果、完成思考题等。
字迹要清楚,结论要明确。
爱护实验设备,遵守实验室纪律。
*注:本实验指导书适用于MCS51单片机原理及应用A、单片机原理及应用B等课程。
目录第一章MC51单片机原理及应用实验 (3)实验一P1口实验(验证性) (3)实验二外部中断实验(验证性) (5)实验三定时器实验 (7)实验四串行口实验--串并转换实验 (9)实验五数码显示实验 (11)实验六A/D转换实验 (13)实验七数字电子钟实验(综合性) (15)实验八D/A转换实验 (16)实验九简单I/O口扩展实验 (18)实验十步进电机实验 (20)实验十一直流电机实验 (22)实验十二PC机与单片机串行通信实验 (24)实验十三继电器与电子音响实验 (26)实验十四8255可编程并行接口实验 (28)实验十五键盘显示接口实验 (30)第二章单片机开发实验系统及TMSD调试程序 (32)第一节单片机开发实验系统 (32)第二节TMSD源语言调试程序简介 (35)第一章MCS51单片机原理及应用实验实验一P1口实验一.实验目的1.学习P1口的使用方法。
第三章MCS51系列单片机指令系统及汇编语言程序设计

SJMP rel ;PC+ 2 + rel→PC 短转移指令为一页地址范围内的相对转移指令。因为rel为1字节补码 偏移量,且SJMP rel指令为2字节指令,所以转移范围为-126D~+ 129D 【4】间接转移指令
表3.4 程序存储器空间中的32个基本2K地址范围
0000H~07FFH 0800H~0FFFH 1000H~17FFH 1800H~1FFFH 2000H~27FFH 2800H~2FFFH 3000H~37FFH 3800H~3FFFH 4000H~47FFH 4800H~4FFFH 5000H~57FFH
3. 寄存器寻址
以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存 器包括:A,B,DPTR,R0~R7。其中,R0~R7必须在 工作寄存器组之中。
例如:INC R0 ;(R0)+1→R0
需要注意的是,A和B既是通用寄存器,又是具有直 接地址的特殊功能寄存器。
4. 寄存器间接寻址
以寄存器中的内容为地址,该地址中的内容为操作数的寻址方式。能够 用于寄存器间接寻址的寄存器有:R0,R1,DPTR,SP。其中,R0,R1必 须在工作寄存器组之中,SP仅用于堆栈操作。
MCS-51单片机共有111条指令,按功能分类, MCS-51指令系统可分为5大类:
➢ 数据传送类指令(共29条) ➢ 算术操作类指令(共24条) ➢ 逻辑操作类指令(共24条) ➢ 控制转移类指令(共17条) ➢ 布尔变量操作类指令(共17条)
1.数据传送类指令(共29条)
以累加器A为目的操作数类指令(4条)
DICE实验指导书概论

[单片机原理及接口技术] [实验指导书][东北电力大学自动化工程学院]2020年11月20日前言本实验指导书是以启动计算机总厂有限公司生产的DICE-5212K单片机实验系统为硬件基础来编写的。
其主要内容为实验设备的介绍、操作使用及MCS51系列单片机的相关实验项目。
第1章实验设备介绍1.1实验设备简介DICE-5212K多功能单片机实验开发系统是《MCS-51单片机原理与接口》《C8051嵌入式单片机控制技术》《自动化控制》《传感器控制》等课程教学的配套实验设备。
它以小系统、多功能、易扩展为设计思想,系统的地址总线、数据总线、控制总线全部引出,对用户开放,并留有扩展单元(区),学生可以选配各种扩展模块开展实验项目。
本设备不仅针对教学实验、课程设计、毕业设计等教学环节提供了良好的实验开发环境,同时也可为学生课外科技活动的开展提供硬件支持。
下图为DICE-5212K单片机实验箱的实物图。
图1-1 DICE-5212K单片机实验箱的实物图1.2、系统组成及工作方式DICE-5212K单片机实验系统由用户实验箱、仿真器和ISP下载器等部分组成。
其工作方式有脱机运行和联机运行两种,其中脱机运行又分为固化程序脱机运行和ISP脱机运行两种。
下面分别介绍各种工作方式。
1.2.1 固化程序脱机运行DICE-5212K用户实验箱的外部扩展程序存储器W27512(ROM 64K)内部烧写了部分硬件实验模块程序,在不用仿真器和PC机联机时可直接通过实验仪4*6键盘调出相应的程序并全速运行。
便于用户测试和演示实验。
1.2.2 ISP脱机运行可以通过ISP下载线,将HEX文件直接下载到AT89S52单片机内部8K的FLASH ROM中运行。
1.2.3 联机运行通过仿真器及配套上位软件在PC机上编写、编译、装载、运行、调试程序。
具体操作详见“第2章 DICE-5212K仿真联机运行”。
1.3、系统地址分配及系统接口定义1.3.1 系统地址分配(1)I/0地址分配(2)存储器地址分配1.3.2 系统接口定义(1)RS232用户通信口短路块定义:A:EXT-C(2、3)位置,表示RXD、TXD插孔悬空,用户使用时需用导线连接。
MCS-51单片机实验集合(9个实验)

寄存器的初值。
附录A 实 验
二、实验器材 仿真器及附件(电源、仿真头、联机通讯电缆)、直流稳压
电源(最好是单片机专用电源)、逻辑笔、数字万用表各一套。
附录A 实 验
三、实验电路
+ 5V
U2 R1 2 1 7407
附录A 实 验
附录A 实 验
实验一 MCS-51单片机及其开发系统 (仿真器)的认识
实验二 MCS-51指令系统 实验三 MCS-51指令系统综合练习 实验四 中断实验 实验五 显示器与定时中断 实验六 串行通信 实验七 键盘扫描 实验八 A/D转换 实验九 D/A转换
附录A 实 验
实验一 MCS-51单片机及其开发系统(仿真器)的认识
一、实验目的 (1) 了解MCS-51单片机开发常用工具。 (2) 了解仿真器构成、功能及连接。 (3) 掌握MCS-51开发软件(汇编器)安装、功能及基本操作。 (4) 掌握源程序的编辑、汇编、运行(包括连续执行、单步执行和跟踪执
行)。 (5) 掌握汇编语言指令与机器语言指令之间的对应关系。 (6) 掌握ORG、DATA、BIT等伪指令的作用。 (7) 掌握在特定仿真开发系统下浏览、修改特殊功能寄存器、内部RAM、
25 24
23 22
21
U6
+ 5V
1
2 3
4
A0 Vcc A1 WP A2 SCL Vss SDA
8
7 6 P3.4 5 P3.5
33 pF 3.6864 MHZ
8 9C5 2 U4A
1 2
6
INT0
4
74LS21 5
2 4W C0 2
实验四-MCS-51单片机外部中断实验

实验四-MCS-51单片机外部中断实验实验目的:1. 学习MCS-51单片机的外部中断原理和使用方法;2. 掌握如何通过硬件中断和软件中断实现MCS-51单片机的响应机制;3. 了解MCS-51单片机外部中断的实际应用。
实验器材:MCS-51单片机开发板、按键开关、调试器。
实验原理:MCS-51单片机通过INT0和INT1两个硬件中断引脚实现外部中断。
当INT0外部中断线检测到低电平信号时,中断向量为0x0003;当INT1外部中断线检测到低电平信号时,中断向量为0x0013。
通过配置中断控制寄存器IE和TCON,可以实现对外部中断的使能、触发方式和优先级等的控制。
MCS-51单片机还可以通过软件方式实现外部中断,即通过软件方式扫描外部信号,并在检测到信号发生变化时触发相应的中断处理程序。
实现软件中断的方法是使用定时器功能,通过定时器中断触发中断服务程序,该程序扫描外部信号,并根据需要触发软件中断。
实验步骤:1. 将开发板上的按键开关连接到开发板的P3.2引脚。
按键开关按下时,P3.2引脚被拉低,可以触发外部中断。
2. 打开Keil μVision5软件,新建工程,选择芯片型号为STC89C52,保存并命名为“Exp4”。
3. 在主函数中声明中断函数,并在中断函数中打印提示信息。
4. 在主函数中初始化中断控制寄存器IE和TCON,开启INT0外部中断,并将中断优先级设置为最高。
5. 在主函数中使用无限循环,来保持程序一直运行,并定时打印提示信息,以验证程序是否正常运行。
6. 烧录程序到开发板上,先在开发板上不按下按键,观察是否正常打印提示信息。
然后按下按键,观察是否触发外部中断,进入中断函数并打印提示信息。
实验代码:#include<STC89C52.h>#include<stdio.h>// 定义外部中断0的中断服务函数void Interrupt0() interrupt 0{printf("External interrupt 0 has occured!\n");}// 打印提示信息printf("Program is running...\n");while(1){// 定时打印提示信息printf("Hello!\n");delay_ms(1000);}}注意事项:1. 写中断程序时,一定要注意将中断函数的声明放在程序开头,否则可能会出现中断无法触发的情况;2. 在使用中断相关功能的时候,务必仔细阅读数据手册中的相关章节,以确保正确使用并且避免出现不必要的错误;3. 在进行外部中断实验的时候,可以使用按键开关、光敏电阻等外部器件来模拟外部信号的变化,以测试程序的正确性。
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程。它的出现改变传统可编程硬件系统的开发流 程。现在大多数的可编程器件(FPGA、CPLD、 DSP、MCU……)都支持ISP特性。Atmel公司推 出的AT89S系列51单片机也符合ISP特性。其 中P1.5(MOSI)是数据输入、P1.6(MISO)是数据 输出、P1.7(SCK)是编程脉冲输入。图3是ISP下 载硬件电路。AT9S51通过74HC373(不能用 72LS373,因为72LS373的输出电平只有3点几 伏,达不到要求,无法通信)和PC机的并口连接。 电路比较小可装在DB25插针式并口插头内部,单 独做一个ISP下载头。使用起来比较方便。
MAX232E组
PC
.}P;o
MCU AT891
段码管驱动
成串行通信
机
审
八位数码管 信息的显示
行
口
蜂鸣器和发 光二极管模 拟外部负载
卜毽2
74LS06位 驱动
图2 2.2
系统的硬件电路
AT89S51芯片
本系统采用ATMEL公司新推出的AT89S51 作为主控芯片,AT89S51拥有与INTEL公司的 8051相同的内核和引脚排列。表1为AT89S51 的内部功能表,AT89S51除了具有8051的全部功 能外,还内置了一些非常实用的功能。如 AT89S51内部的程序存储器是4KB可擦写的
flash
ROM,下载程序代码整个过程仅用几秒钟,使
3.2
图3
ISP下栽电路
用起来非常方便。而8051内部的程序存储器是 4KB的PROM,只能一次性写入程序代码,以后就 无法修改。另外AT89S51比较实用的功能就是片 内提供了一个ISP下载接口。很适合单片机初学 者做实验、设计,甚至是开发。
表1.4,1"89S51的内部功能表
摘要:介绍利用ISP下栽,设计的MCS一51单片机实验和开发系统,硬件结构和工作原理,并展示利 用本系统完成的实验和单片机实现的开发功能。 关键词:单片机;串行编程;AT89S51;ISP下栽
中图分类号:TP311
文献标识码:A
MCS——5 1 Microcontroller Experiments
tO
download.We
can use
this system
structure
finish all the experiments of
are
MCS一51 Mierocontroller,and make the development function come true.The hardware
http://www.91dz.corD_/show.aspx?id=2&cid=8,2004.
藕信够蘸翔P2口接LED数
码管能完成静态或动态显示
第25卷第4期
2 00
计算技术与
自
动化
v01.25.NO.4 Dec.2 0 O 6
6年1 2月
Computing Technology and Automation
文章编号:1003—6199(2006)04—0074—03
MCS一5 1单片机实验与开发系统
甘
文,陈君霞,郑立玲
(广西水利电力职业技术学院,广西南宁530023)
图i单片机实验扣开发系统框图
收稿日期:2006—09一07 作者简介:甘文(1978一),男,广西jB流人,助理工程师,研究方向:单片机技术。
2.1原理框图和硬件电路结构
MCS一51单片机实验、设计系统原理框图如 图1所示。主要由微处理器、通信电路、键盘电路、 显示电路等组成。系统的硬件电路组成如图2所 示。主要有AT89S51、ISP下载电路、串行通信电 路、P3口组成的4
x
4行列式键盘、外部负载模拟
电路,P0口和P2口组成的8位LED数码管显示 电路和由PC机的USB口提供的电源电路。
第25卷第4期
叵画习吨亟习圃电源输出
74LS240LED
甘
文等:MCS一51单片机实验与开发系统
是通过同步串行方式,实现对其可编程逻辑器件的 重新配置。ISP(In
System
Program)即在系统可编
and the work principles
introduced here.
Key words:microcontroller,Serialization program,AT89¥51,ISPdownload
2 1
MCS一51单片机实验与开发系统的组
成
前
言
INTEL公司8051单片机自八十年代诞生以 来发展迅速,目前大多数产品都嵌入了51系列的 单片机作为主控芯片。《单片机原理及应用》是一 门实践性很强的课程,须通过相应的实验及实践, 来加深理解和巩固理论知识。同时在实验平台上 进行应用电路的设计,可以提高学生的理论联系实 际的能力。目前51系列单片机实验箱或实验板, 性价比不高。为此我们设计了一套MCS一51单 片机实验和开发板。该板在控制成本较低的前提 下,把MCS一51单片机基本的实验及开发系统, 全部集成到一块较小的电路板上,全部预留了扩展 接口,便于扩展(如A/D、D/A转换等)。
3系统硬件电路的介绍
3.1
图4显示电路
ISP下载电路 ISP是最先由Lattice公司提出的一种技术,
76
计算技术与自动化
2006年12月
4
MCS一51单片机实验和开发系统板的
应用 由于引入了ISP,使得该系统板的使用范围大 5总结 总而言之,无论是做单片机的实验还是用于设 计开发;初学者、或者是具有一定设计能力的用户, 本实验、设计系统板都适合他们使用。如增加些辅 助电路,本系统板还可以完成更多的实验、设计和 开发。再加上ISP,使得其应用范围更广、使用效 率更高。
and Development System
GAN Wen,CHEN Jun—xia,ZHENG Li—ling (Guangxi Hydrauhc and Electric Polytechnic,Nanning 530023,China)
Abstract:The experiments and development system was designed by the technique oD接Pl口,能完成转弯灯 或交通灯的实验 利用蜂鸣器能完成方波或音 乐输出的实验, P3口能完成键盘实验;其第 二功能完成外部计数、中断或 在设计方面 用键盘和LED数码管设计16 路抢答器 用键盘设计智能密码锁、 电子时钟和电子秒表 其他自行开发的设计题目
参考文献
LED显示电路
如图4所示。该显示电路由八位LED数码 管、74LS240和74LS07组成。74LS240负责段码 驱动,74LS07负责位码驱动。可进行时间、日期或 其它的数字显示。该键盘电路是4×4的行列式键 盘结构。可满足大多数的实验或设计要求。此外, 还有发光二极管显示电路、MAX232E串行通信电 路等。
为提高。以前做设计或开发,一般都是先编写好源 程序,再通过专门的编程器把源程序代码固化到芯 片内部,然后把芯片插到目标电路板进行调试。利 用ISP,就可以直接把AT89S51芯片插到目标电 路板上,PC机通过下载电缆直接对芯片进行在线 编程,编程结束后自动转入运行模式进行调试,整 个调试过程通过PC机进行在线操作,非常方便, 设计的过程都提高了一个层次。 该系统在实验或设计开发方面的应用如表2
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