MCS-51单片机实验基础知识介绍
第1节MCS51单片机介绍
第1节MCS51单片机介绍MCS51单片机是一种非常常见且广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，它也是全球最流行的8位单片机之一。
本文将对MCS51单片机进行介绍，包括其起源、特点、应用领域以及未来的发展趋势等。
一、起源MCS51单片机最初由英特尔公司于1980年推出，其核心是Intel 8051微控制器。
当时，随着计算机技术的不断发展，市场对于小型化、低成本、低功耗的嵌入式系统需求日益增加。
MCS51单片机的出现填补了市场空白，迅速成为业界的热点。
二、特点1. 8位结构：MCS51单片机采用8位结构，这意味着处理器的每条指令都可以操作8位的数据。
这种结构在相对低成本和功耗的同时，提供了足够的计算和存储能力，适用于大多数嵌入式应用场景。
2. 可编程性：MCS51单片机具备高度的可编程性，开发者可以使用汇编语言或高级语言（如C语言）来编写程序，实现对系统的控制和管理。
这种可编程性使得MCS51单片机极其灵活和适应性强，适用于各种应用领域。
3. 存储能力：MCS51单片机具备内部存储器和外部存储器扩展能力。
内部存储器包括ROM和RAM，用于存放程序和数据。
而外部存储器可以通过扩展接口来连接更大容量的存储器，满足更高要求的应用场景。
4. 周边接口：MCS51单片机提供了大量的周边接口，包括通用输入输出引脚、串行口、定时器/计数器、中断控制器等。
这些接口可以为外围设备的连接提供便利，实现对其他硬件的控制和通信。
三、应用领域MCS51单片机广泛应用于各个领域的嵌入式系统中，包括但不限于以下几个方面：1. 家电控制：MCS51单片机的低功耗、可编程性和丰富的接口特点使得它非常适用于家电控制领域。
例如，电视、空调、洗衣机等家电产品中都可以采用MCS51单片机来实现智能控制和用户交互。
2. 工业自动化：在工业自动化领域，MCS51单片机可用于实现各种控制任务，如数据采集、温度控制、机器人控制等。
其稳定性和可靠性使得它成为工业环境中的理想选择。
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。
1实验一：MCS-51单片机指令分析
实验一：MCS-51单片机指令分析第一部分：位操作指令练习1、实验目的:学习并掌握MCS-51单片机程序开发系统操作方法，学习掌握Medwin仿真环境及其使用方法。
2、实验内容:万利仿真器开发环境Medwin使用练习。
3、实验仪器: PC机一台，万利仿真器Medwin开发环境。
4、实验步骤:第1步：实验准备:(1) 安装Medwin开发环境，并设置其相应的驱动。
(2) 打开Medwin开发环境，连接状态标志为绿色，说明开发环境与仿真器连接成功。
如未成功，检查连接、驱动程序设置等是否正确。
第2步：程序输入：首先在Medwin下新建一个项目，并新建一后缀名为.ASM的文件（.ASM表示汇编源文件），并添加入之前建立的项目中，在此文件中按照汇编语言语句规定的格式输入程序（只输源程序部分，具体程序参考下面的程序）。
第3步：程序运行和调试:(1) 程序编译输入源程序完毕后，可在“项目管理”窗口中点击“编译/汇编”选项，如果程序没有输入错误、语法错误等，则编译能够正确完成，在下面的消息窗口中，产生编译成功信息。
如果程序有输入错误，语法错误等，则消息窗口中会指出错误所在行及错误类型，此时必须返回源程序的错误行重新修改程序，修改完毕后，重新执行“编译/汇编”，直到程序没有输入错误、语法错误为止。
(2)产生代码并装入编译成功后，在“项目管理”窗口中点击“产生代码并装入”选项，对编译无误后产生的.OBJ文件进行连接，并把代码装入仿真器，代码装入仿真器后，才可以对程序实行仿真。
此时，可以在反汇编窗口中查看编译产生的机器码。
(3)程序的全速、单步执行在“调试”窗口中点击“全速”或者“单步”选项，完成程序的仿真运行，“全速”运行表示程序从头至尾一次运行结束，只能看到程序运行后所有寄存器的最终状态结果；“单步”运行表示程序按照指令逐行运行，此时可以查看每行指令运行后的寄存器的状态结果。
(4)查看单片机各种资源状态及内容在“察看”窗口中可以查看单片机内部及程序变量等各种资源，在单步或程序断点运行中可以实时观察单片机内部特殊功能寄存器、内部外部RAM、程序变量等内容，可以很方便的观测程序的运行状况。
MCS51单片机原理与应用-焊接实验
单片机开发板焊接实验
学习目标
熟悉电路板焊接基本流程 掌握电路板焊接基本技能
焊接准备
准备焊接工具
烙铁、焊锡丝、松香、镊子、放大镜等
准备电路装配图
电路装配图是电子元件的布局图
准备元件
元件清单
焊接原则
按功能模块焊接：
电源电路，振荡电路，UART电路（下载）， 复位等
按器件高低大小焊接：
先焊接较低器件：电阻、电容、二极管、三极 管； 再焊接较高器件：连接器、IC插座、按键等
RS232电路焊接过程-2
• MAX232的焊接
– 注意1号脚的位置，芯 片上豁口的方向 – 在一个对角的焊盘上加 上焊锡，这里是8号脚 – 放上芯片，芯片上的1 号脚位置标志是一个凹 下去的圆点
RS232电路焊接过程-3
• 把芯片的引脚和焊盘 对齐，固定8号引脚 • 用电烙铁加热焊锡丝 固定16号引脚 • 一定要使芯片的引脚 和焊盘对齐
电源电路焊接过程-8
正常工作状态
焊接顺序
• • • • • • • • • • • 电源电路焊接 C11->C6->IC插座->晶振 RS232电路的焊接 LED：D1->D2 复位电路 Switch：SW1->SW2->SW3->SW4 电阻的焊接 三极管的焊接：Q1->..->Q8 排阻的焊接 LED点阵焊接 4*4键盘、限流电阻焊接
RS232电路的原理图
RS232电路PCB图
• 焊接顺序 • C8->C7->C10->C5->C4>C9->U2->J1
RS232电路焊接过程-1
• 按照电源电路部分电 阻电容的焊接方法， 焊接电容C10->C5->C4>C9->C8->C7 • 焊接顺序，按照上面 的顺序逐个焊接 • 焊接要保证焊接质量， 是焊点有光泽，没有 毛刺
MCS-51单片机实验
MCS-51单片机实验第一部分软件实验 (2)软件实验一求一组数据的最大（小）值 (2)软件实验二二进制数转换为BCD数 (3)软件实验三二进制数转换为ASCII码 (3)第二部分硬件实验 (5)硬件实验一并行口输入、输出实验 (5)硬件实验二外部中断实验 (6)硬件实验三定时计数器实验 (9)硬件实验四串行通信实验 (11)第三部分综合实验 (13)综合实验一电子时钟 (13)第一部分软件实验软件实验一求一组数据的最大（小）值一、实验目的1.熟悉Keil μVision3软件，掌握C51语言程序的调试方法。
2.理解并掌握数组的定义及初始化。
3.熟悉并学会分支程序、循环程序的安排与设计。
二、实验设备装有Keil μVision3的计算机 1台三、实验内容••••1.用数组定义一组数据（如10个带符号数，每个占2字节），并赋初值；••••2.编程找出这组数的最大值、最小值，分别存在max、min变量中；••••3.编译后单步调试，打开Watches窗口和Memory窗口，观察变量值的变化以及它们在单片机存储器中的实际位置。
四、实验步骤1、建立项目文件：用鼠标单击【Project—New Project…】菜单命令，在弹出的“Creat New Project”窗口中选择项目保存的位置，在“文件名”后的框中输入项目文件名（可以与源程序文件名相同），单击“保存”。
并在弹出的窗口中选择器件型号。
2、建立源程序文件并添加到项目中：用鼠标单击【File—New…】菜单命令（或Create a new file），进入编辑窗口，在该窗口中输入源程序，单击【File—Save】菜单命令（或保存文件快捷按钮）保存文件（必须带扩展名）。
注意：用汇编语言写的程序，文件的扩展名为.ASM（必须写）；如用C语言则扩展名为.C。
然后将该文件添加到项目中。
必要时对单片机的晶振频率、编译输出文件（.hex）进行设置。
3、编译程序：用鼠标单击【Project—Build target或Rebuild all target files】菜单命令（或相应的快捷按钮），对源文件进行编译。
第一章MCS-51系列单片机知识
单片机电子产品设计
主讲人：胡克满 2013年3月 E_mail：hukeman@ 办公室：3114（东校区） 电话：668181
第一章 MCS-51单片机基本知识
本章主要内容： 1.1 什么是单片机 1.2 单片微型计算机及单片微型计算机系统 1.3 MCS-51系列单片机分类 1.4 MCS-51系列单片机的内部结构及引脚 1.5 MCS-51系列单片机的内部数据存储器 本章重点： MCS-51系列单片机选型
单片机电子产品设计
1.5 MCS-51单片机内部数据存储器
MCS-51单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器，
即所谓的内部RAM和内部ROM。
单片机电子产品设计
1.5.1内部数据存储器低128单元
30H ~7FH
20H ~2FH 18H ~1FH 10H ~17H 08H ~0FH 00H ~07H
单片机电子产品设计
微型计算机系统组成示意图如图所示。
微型计算机系统
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
CPU
运算器 控制器
输 出 接 口 电 路
输 出 设 备
+
存储器
软 件 系 统
硬件系统
单片机电子产品设计
（1）运算器 运算器是计算机的运算部件用于实现算术和逻辑运算。计算机的 数据运算和处理都在这里进行。 （2）控制器 控制器是计算机的指挥控制部件，使计算机各部分能自动协调地 工作。运算器和控制器是计算机的核心部分，常把它们合在一起称之 为中央处理器，简称CPU。 （3）存储器 存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据。存储器又分 为内存储器和外存储器。例如实训中使用的EPROM2764。 （4）输入设备 输入设备用于将程序和数据输入到计算机中，如键盘。 （5）输出设备 输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果，以用户需要的形 式显示或保存，如显示器、打印机。
mcs-51单片机原理及应用教程
mcs-51单片机原理及应用教程MCS-51单片机是一种用于嵌入式系统的微处理器，它广泛应用于各种电子设备中。
本教程将介绍MCS-51单片机的原理和应用。
在接下来的内容中，我们将从基本概念开始，逐步深入了解MCS-51单片机的工作原理和常见应用。
1. 概述MCS-51单片机是由Intel公司于20世纪80年代推出的一种8位微处理器。
它包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口和定时器等功能模块，可以完成各种数据处理和控制任务。
2. 架构和指令集MCS-51单片机采用哈佛架构，即指令存储器和数据存储器分开存储的结构。
它的指令集包括基本指令、算术指令、逻辑指令和控制指令等，可以完成各种数据操作和控制流程。
3. 存储器和寄存器MCS-51单片机具有内部存储器和外部扩展存储器。
内部存储器包括程序存储器和数据存储器，用于存储指令和数据。
此外，MCS-51单片机还包括多个特殊功能寄存器，用于存储控制和状态信息。
4. 输入/输出(I/O)MCS-51单片机具有多个I/O口，用于连接外部设备。
通过配置I/O口的输入和输出模式，可以实现与外界的数据交换和控制。
5. 中断和定时器MCS-51单片机支持中断功能，可以在特定条件下中断正在执行的程序，并转向处理中断程序。
此外，MCS-51单片机还包含多个定时器/计数器，用于生成精确的时间控制和测量。
6. 应用领域MCS-51单片机广泛应用于各种嵌入式系统中，包括家电、通信设备、汽车电子和工业控制等。
它的低成本、低功耗和高可靠性使其成为许多应用场景的首选。
综上所述，MCS-51单片机是一种功能强大的嵌入式微处理器，具有丰富的功能和广泛的应用领域。
通过学习MCS-51单片机的原理和应用，我们可以更好地理解和应用该技术，为嵌入式系统的开发和设计提供支持。
MCS-51单片机应用实验教程课程设计
MCS-51单片机应用实验教程课程设计1. 简介MCS-51单片机是一种高性能、低功耗单片机，广泛应用于各个领域。
本文主要介绍MCS-51单片机应用实验教程课程设计内容，以帮助初学者了解MCS-51单片机的应用。
2. 实验环境•Keil C51编译器•STC89C52RC单片机•电路板和外围器件•PC3. 实验内容3.1 实验1：LED流水灯LED流水灯是MCS-51单片机入门实验，可以让学生熟悉MCS-51单片机基本指令和寄存器的使用，以及加深对位运算的理解。
实现方法：通过MCS-51单片机的IO口和位运算实现8个LED灯的流水效果。
3.2 实验2：数码管显示数码管是一种常见的数字显示器件，通过数码管的显示，可以实现对数字的显示和闪烁等效果。
该实验可以让学生了解MCS-51单片机的定时器和中断服务程序的使用，以及对数码管的控制。
实现方法：通过MCS-51单片机的定时器，按照一定的时间间隔对数码管进行显示和闪烁。
3.3 实验3：按键控制LED灯按键开关是电子产品常用的一种输入方式，通过按键的不同状态可以控制LED等输出设备的开关。
该实验可以让学生了解MCS-51单片机的IO口的输入状态读取和控制。
实现方法：通过MCS-51单片机的IO口读取按键输入状态，通过位运算控制LED灯的开关。
3.4 实验4：外部中断实现按钮控制LED灯外部中断是MCS-51单片机的一种重要功能，通过外部中断可以实现对按钮的响应，进而实现对LED等设备的控制。
该实验可以让学生进一步了解MCS-51单片机的外部中断服务程序的使用和IO口管理。
实现方法：通过MCS-51单片机的外部中断输入，响应按键状态，并通过位运算控制LED灯的开关。
3.5 实验5：定时器PWM控制LED灯亮度通过调节LED灯的亮度，可以达到调节电子产品亮度的效果。
该实验可以让学生了解MCS-51单片机的定时器的PWM输出功能，以及通过PWM实现对LED等设备的亮度调节。
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MCS-51单片机实验基础知识介绍
一、MCS-51单片机（51子系列） (2)
1. 基本结构 (2)
DIP封装管脚描述 (2)
存储器 (3)
输入/输出口 (4)
中断系统 (4)
定时器/计数器（T/C） (5)
2．寻址方式 (5)
3．指令系统（3大类共111条） (6)
指令系统介绍要点 (7)
助记符、操作数形式，对标志位的影响 (7)
数据传送（两个操作数、源操作数不变） (8)
数据传送（堆栈操作） (8)
数据传送（交换） (9)
算术运算 (9)
逻辑运算 (10)
控制程序转移 (10)
4．汇编语言程序编程 (11)
简单例程 (11)
伪指令 (12)
指令格式 (13)
程序基本格式 (13)
中断服务子程序格式 (14)
5．源程序编译→机器语言目标程序 (14)
二．EXP-51实验板 (15)
三. 接口方法 (16)
实验2 ADC/DAC (17)
实验3 键盘与数码显示接口 (17)
实验4 串行口通信 (18)
四. 单片机开发系统 (19)
1．单片机的开发 (19)
2．单片机开发工具、AEDK (19)
3．单片机开发系统组成 (20)
4．AEDK使用方法简介 (21)
5．程序编辑/调试主要步骤 (21)
一、MCS-51单片机（51子系列）
1.基本结构
DIP封装管脚描述
存储器
包括程序存储器(内/外64K)、内RAM和专用寄存器（SFR）
内部RAM128字节
工作寄存器区1－3，由程序状态字（PSW）的RS1/RS0两位定义。
专用寄存器（不包括PC）
专用寄存器复位状态：除Pn(n=0,3)寄存器和SP寄存器外，其它皆为00H
输入/输出口
中断系统
定时器/计数器（T/C）
2．寻址方式
3．指令系统（3大类共111条）
指令系统介绍要点
助记符、操作数形式，对标志位的影响
其中标志C（即CY）、OV、AC，均是程序状态字PSW中的位。
数据传送（两个操作数、源操作数不变）
数据传送（堆栈操作）
对DPTR的堆栈操作通过PUSH DPH 和PUSH DPL两条指令完成。
数据传送（交换）
算术运算
逻辑运算
控制程序转移
指令“JMP @A+DPTR”的转移地址＝A＋DPTR，一般情况下以DPTR之值作为基地址、A之值作为地址偏移量，实现程序的散转移。
4．汇编语言程序编程
简单例程
SAMPLE.ASM将存于外RAM的被加数＋存于ROM的加数之和存到内RAM:
;汇编语言源程序SAMPLE.ASM
;标号: 助记符操作数;注释
ORG 0000H ;ORG是伪指令,不生成目标程序代码(机内码)
AJMP START
ORG 0050H
START:MOV R0,#30H
MOV DPTR,#0000H ;指针DPTR赋值
MOVX A,@DPTR ;取外RAM被加数
MOV R1,A
MOV DPTR,#00A0H
CLR A
MOVC A,@A+DPTR ;取ROM加数
ADD A,R1
MOV @R0,A ;和存30H、31H单元
INC R0
CLR A
MOV ACC.0,C ;上面ADD后会影响进位标志C
MOV @R0,A
SJMP$
END
SAMPLE.ASM经过编译后会生成几个中间文件,其中之一为如下的列表文件 SAMPLE.LST: 地址机内码标号: 助记符操作数;注释
ORG 0000H ;ORG是伪指令,不生成目标程序代码(机内码)
00000150 AJMP START
ORG 0050H
00507830 START: MOV R0,#30H
0052900000 MOV DPTR,#0000H ;指针DPTR赋值
0055E0 MOVX A,@DPTR ;取外RAM被加数
0056F9 MOV R1,A
00579000A0 MOV DPTR,#00A0H
005A E4 CLR A
005B93 MOVC A,@A+DPTR ;取ROM加数
005C29 ADD A,R1
005D F6 MOV @R0,A ;和存30H、31H单元
005E08 INC R0
005F E4 CLR A
006092E0 MOV ACC.0,C ;上面ADD后会影响进位标志C
0062F6 MOV @R0,A
006380FE SJMP $
END
程序存储器空间窗口显示了指令代码的存储状况
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 0000 01 50 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 0010 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 0020 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 0030 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 0040 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 0050 78 30 90 00 00 E0 F9 90 00 A0 E4 93 29 F6 08 E4 0060 92 E0 F6 80 FE 00 FF 00 FF 48 D7 00 BF 04 FF 04 0070 FF 00 FF 00 7F 00 FE 00 FF 40 FF 01 FF 00 FF 00
上面的表格显示：
程序存储器地址0000H和0001H两个单元存的是指令“AJMP START”的机内码。
从0050H 到0064H存的是从标号为“START”的指令“ MOV R0,#30H”开始，到伪指令“END”之前的指令“SJMP $”为止的所有指令的机内码。
伪指令
指令格式
程序基本格式
中断服务子程序格式
5．源程序编译→机器语言目标程序
二．EXP-51实验板
单片机插座
P1口插孔
T0电源开关
RAM 62256
键盘显示8279
AD 0809DA 0832并口8255A
8255A PA 口外设开关
8255A PB 口插孔
8255A PC 口
插孔LED 插孔K 开关插孔
数码显示器
模
拟
量
输
入
VREF DA 输出VOUT V-OUT 电位器输出端
INT0ADC 时序测量点START 、EOC ROM
仿
真探头
RXD TXD 复位键
MON ↔USER
EXP-51实验板
EXP-51实验板电路图三. 接口方法
实验2 ADC/DAC
ADC0809
DAC0832
选择模拟信号输入通道启动ADC 启动SC EOC
实验3 键盘与数码显示接口
8279
•••••••••••••
8279键盘工作机理
实验4 串行口通信
四. 单片机开发系统
1．单片机的开发
2．单片机开发工具、AEDK
3．单片机开发系统组成
AEDK－51W 仿真机EXP－51实验箱
基于MCS-51单片机的实验系统
基于MCS-51单片机的实验系统由MCS-51开发系统和实验系统（EXP-51实验箱）构成。
4．AEDK使用方法简介
帮助”）
为例）
LCA51
汇编语言”，“编
汇编语言源文5．程序编辑/调试主要步骤
哇！。