《单片机应用技术实训》教案

苏州信息职业技术学院

教案

教师姓名张伟授课班级09各专业授课形式理实一体化授课日期2011 年月日第周授课时数30

授课章节名称单片机应用技术实训

教学目的

使学生在已有单片机理论基础上，进行单片机各功能部件的编程、调试；掌握单片

机的实际使用及相关外围电路

教学重点1.ADEK实验箱使用介绍

2.单片机程序的编写及调试

教学难点1.P1输入输出口操作设置

2.信号时序图分析及程序设计

更新或补充

内容

使用教具单片机实验室课外作业

课后体会

一、实训目的：

1熟悉单片机应用系统的开发、研制过程。

2、能运用MCS-51单片机进行简单的单片机应用系统的硬件设计。

3、能采用MCS-51单片机汇编语言进行简单的单片机应用系统的软件设计。

4、掌握单片机应用系统的硬件、软件调试方法。

5、熟悉单片机仿真开发系统的作用，基本掌握运用单片机仿真开发系统进行在线仿真、调试和目标程序固化的方法。

6、为今后从事单片机应用系统的开发、生产和维护工作奠定基础。

二、实训设备：

Aedk5196et单片机实验箱一台，PC机一台，LCA51ET单片机开发环境

三、实训内容：

1.P37,(五),2 数据排序

2.P40,(一),2 P1口输入输出

3.P50,(一),1 急救与交通灯

4.P57,(一),1 定时器应用

注意:以上部分分为1,要求或内容,2,电路及接线,3,流程框图,4,程序

四、实训总结

一、AEDK5196ET实验系统介绍

AEDK5196ET实验系统可以工作在独立运行模式。此时不需接PC机和仿真机，即可独立运行程序（独立运行模式的配置见第二章第一节）。实验系统配有3×7键盘和8位8段数码显示管，使用实验系统主板自带的键盘监控命令，可以独立进行程序运行和调试。

2.1 键盘说明

一.键盘排布

实验系统主板自带3×7 键盘，排布如下：

二.特殊键说明

https://www.360docs.net/doc/c11025341.html,st：“上一个”。此键在键盘的最下一行。

1.Next：“下一个”。

1.Shift：“上档键”。按一下Shift，再按其他键，则该键的上档字符有效。比如：按Shift键后，再按键盘左上方第一键，则为“S”命令，否则为“0”

1.Mon：“返回监控”。用户使用键盘监控执行完某条监控命令后，若想返回监控提示符状态执行另外的命令，可用此键返回监控。

1.RST：“系统总清”。

三.进入键盘监控状态

用户按下RST键后，在2秒内按下任意键，即可进入键盘监控状态，此时实验机上的数码管显示提示符“－”。

四．监控命令集

（注：命令中“,”表示参数间的分隔符，不必输入；[ ]表示括号内容可输入可不输入）

1. 读写程序存储空间(S)

命令格式

地址，Shift，S，Last/Next，[数据]，Last/Next，……，Mon。

*命令格式中“[数据]”项可输入也可不输入，输入数据时，此数据为写入数据。

例如：读程序空间30H的内容，可按以下步骤进行：

1.首先保证当前实验机处于键盘监控状态；否则按第一节第三项所述操作。

2.先从键盘输入地址30，然后按Shift键【即让上档字符有效，此时数码管末

位将显示“·”】，再按S键，此时数码管将显示30H的值。

3.若想修改30H单元的值，只需从键盘中输入相应的值即可。【不需再按上档键Shift，只需按键盘上的数字】

4.做完以上操作后，若想对下一个单元（31H）进行读或写，只需先按键盘上的“Next”键【若对上一个单元29H进行操作，应按“Last”键】，重复以上操作即可。

5.操作完成后，回到监控提示符状态，应按“Mon”键。

以下命令的操作与此类似。

2. 读写数据存储空间(SX)

地址，Shift，SX，Last/Next，[数据]，Last/Next，……，Mon。

3. 读写片内RAM (R)

地址，Shift，R，Last/Next，[数据]，Last/Next，……，Mon。

4. 读写片内SFR (RS)

地址，Shift，RS，Last/Next，[数据]，Last/Next，……，Mon。

5. 写保护/不写保护(W)

0/1，Shift，W。【0：写保护，1：不写保护】

注：其意义参见第二章第三节“实验机地址空间分布”。

6. I状态(I)

Shift，I。(显示提示符“—”。)

注：其意义参见第二章第三节“实验机地址空间分布”。

7. O状态(O)

Shift，O。(显示提示符“o”)

注：其意义参见第二章第三节“实验机地址空间分布”。

8. 断点设置(Y)

断点号，Shift，Y，Last/Next，[断点地址]，Last/Next，……，Mon。

9. 断点清除(Z)

(1).清除全部断点

Shift，Z。

(2).清除某个断点

断点号，Shift，Z。

10. 数据空间搬迁(MX)

源始址，Next，源末址，Next，目的地址，Shift，MX。

例如：若想将0000H～0200H的内容搬迁到0500H的地方，应如下操作：1.进入键盘监控状态。

1.输入源起始地址0000。

1.按Next键。【此时数码管的输入部分为右四位】

1.输入源末址0200。

1.按Next键。【此时数码管的输入部分为左四位】

1.输入目的地址0500H。

1.按Shift键。

1.按MX键。

搬迁操作完成后，按MON键返回监控。

11. 把O状态程序空间(即用户机上程序)搬迁入I状态程序空间(MO)

在I状态下：

源始址，Next，源末址，Next，目的始址，Shift，MO。

12. 程序空间填充(MF)

填充区始址，Next，填充区末址，Next，填充数据，Shift，MF。

13. 通过型单步执行(J)

(1).Shift，J，Next，……，Mon。

以当前PC值执行一条指令（若遇子程序调用，则连续执行完子程序后返回监控）。

(2).地址，Shift，J，Next，……，Mon。

以键入地址执行一条指令（若遇子程序调用，则连续执行完子程序后返回监控）。※实验机数码管上显示4位程序地址，2位指令首字节和2位栈指针（SP）

14. 跟踪型单步执行(N)

(1).Shift，N，Next，……，Mon。

以当前PC值执行一条指令（若遇子程序调用，则跟踪进入子程序内部）。(2).地址，Shift，N，Next，……，Mon。

以键入地址执行一条指令（若遇子程序调用，则跟踪进入子程序内部）。

※实验机数码管上显示4位程序地址，2位指令首字节和2位栈指针（SP）

【注意】单步执行程序时，实验机将自动关闭中断，将IE位清零。

15. 全速执行(G)

(1).Shift，G。

以当前PC值进入程序执行。

(2).地址，Shift，G。

以键入地址进入程序执行。

(3).地址，Next，一次性断点地址，Shift，G。

以键入地址进入程序执行。

16. 串口连PC机全速执行(GR)

(1).Shift，GR。

以当前PC值进入程序执行。

(2).地址，Shift，GR。

以键入地址进入程序执行。

(3).地址，Next，一次性断点地址，Shift，GR。

以键入地址进入程序。

注：GR命令意义参见“串行监控介绍”GR命令说明。

2.2 键盘监控状态下调试程序

键盘监控状态下调试程序有三种方法，均要求用户熟悉小键盘和键盘监控命令的使

用。

一.PC机下载程序

1.通过源语句调试软件LCAET或串行监控组合软件MAIN，将汇编好的目标文件

（.OBJ）下载至实验系统主板的RAM中。

2.进入键盘监控状态。

3.使用程序全速运行（G或GR）命令，运行程序。

4.使用单步运行或设置断点命令，调试程序。

二.小键盘直接输入程序（工作于独立运行模式）

1.进入键盘监控状态。

2.使用读写程序存贮空间(S)命令，通过小键盘输入机器码程序。

3.使用程序全速运行（G或GR）命令，运行程序。

4.使用单步运行或设置断点命令，调试程序。

三.命令使用

使用MO命令，将O状态程序空间数据移入I状态程序空间（工作于独立运行模式）

1.进入键盘监控状态。

2.使用MO命令，将O状态程序空间数据(既用户机上的程序)移入I状态程序空间。

3.使用程序全速运行（G或GR）命令，运行程序。

4.使用单步运行或设置断点命令，调试程序。

二、实训操作部分

（五）数据排序程序设计

１．实验目的

了解数据排序的简单算法。

掌握数列排序的编程方法。

２．实验内容

给出一组随机数，将此组数据排序，使之成为有序(升序)数列。

３．实验说明

数据排序中常用的方法是“冒泡排序”法，算法是从前向后进行相邻数的比较，如果数据的大小次序与要求的顺序不符就将这两个数交换，否则不交换，通过这种相邻数的交换，使小数向前移动，大数向后移动。从前向后进行一次冒泡后，最大的数就会在数列的最后面。再进行下一轮比较，找出第二大数据，直到全部数据按升序排列，程序则冒泡结束。４．实验仪器和设备

AEDK5196ET单片机实验箱一台，PC机一台，LCA51ET单片机开发环境。

５．参考程序框图

数据排序设计参考程序框图如图所示。

设置数据区地址设置数据区长度清除交换标志从当前地址取数A

地址加1

从当前地址取数B

A<=B

设置交换标志交换A、B位置

数据比较

完？

全部有序？

结束

数据排序程序设计参考流程图

６．参考程序

ORG 0000H

AJMP START

ORG 070H

START：CLR _____ ；互换数据标志位清零

MOV R7，#_____ ；各轮冒泡比较的次数

MOV R0，#_____ ；数据首地址存放于R0中LOOP：MOV A，@R0

MOV _____，A ；暂存数据存放到某一地址

INC R0

MOV _____，@R0 ；取后面的数据存放到某一地址

CLR C

SUBB A，@R0

JC NEXT

MOV @R0，_____ ；交换数据

DEC R0

MOV @ R0，_____ ；交换数据

INC R0

SETB _____ ；置交换标志位为1 NEXT：DJNZ R7，LOOP

７．调试程序步骤

(1) 填写源程序横线内容，将编写好的源程序输入单片机开发环境，保存文件名为

**.ASM。

(2) 对源程序进行编译。

(3) 根据提示进行纠错。

(4) 将源程序装载入实验仪。

(5) 确定调试前的参数设置。选定好排序的起始地址和数据的个数后，在相应的地址修改内容，例如，选定在片内RAM中，起始地址为40H的16个单元中存放16个无符号数据进行升序排序。在“查看”菜单中选择“数据存储器”，找到40H～4FH地址修改内容为00H～FFH范围内任意值。

(6) 确定调试方法。用单步运行(F8)或者设置断点连续执行(F5)程序。

(7) 观察程序执行结果。观察40H～4FH地址中数据的变化情况。

８．思考题

(1) 分析并完成参考程序中的填空内容，写出调试好的程序。

(2) 调试程序后写出40H～4FH地址的结果。

(3) 修改程序实现降序排序，写出修改方法。

(4) 如何用CJNE 比较指令实现升序排序？

(5) 试编程实现在内部RAM的20H单元开始的10个无符号数中找出最大值存入BIG 单元。

（一）P1口输入、输出实验

１.实验目的

（1）学习P1口的使用方法。

（２）学习延时子程序的编写和使用。

（３）掌握延时子程序的编写和使用以及延时时间的计算

２．试验内容

（1）P1口作输出口用：P1口接入八只发光二极管，使发光二极管循环点亮（循环点亮延时时间为1秒）

（２）P1口做输入口，接八个扭子开关，以实验机上74LS273做输出口，编写程序读取开关状态，将此状态，在发光二极管上显示出来。

３. 实验电路及连线

4. 实验说明

1.P1口是准双向口。它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当P1口作为输入口时，必须先对它置高电平使内部MOS管截止。因为内部上拉电阻阻值是20KΩ~40KΩ，故不会对外部输入产生影响。若不先对它置高，且原来是低电平，则MOS管导通，读入的数据是不正确的。

2.延时子程序的延时计算问题

对于程序DELAY:

MOV R0，#00H

DELAY1:

MOV R1，#0B3H

DJNZ R1，$

DJNZ R0，DELAY1

查指令表可知MOV，DJNZ 指令均需用两个机器周期，而一个机器周期时间长度为12／11.0592MHz，所以该段程序执行时间为：

（（0B3＋1）×256＋1）×2×12÷11059200＝100.002mS

5．实验仪器和设备

AEDK5196ET单片机实验箱一台，PC机一台，LCA51ET单片机开发环境。

6.实验框图

（1）程序1流程图：

开始

设置初始值

数据输出

循环左移

延时

程序1流程图

（2）程序2流程图

开始

读P1口

输出对应数据

程序2流程图

7．参考程序

（1）程序1参考

ORG 0000H

LJMP START

ORG 0040H

START: MOV SP,#60H

MOV A,

ROTATE: MOV P1,A ;点亮一个LED RL ;循环右移

LCALL ;延时

NOP

SJMP

DELAY: ;延时子程序(1秒) MOV R0,#0AH

DELAY1: MOV R1,#00H

DELAY2: MOV R2,#0B2H

DJNZ R2,$

DJNZ R1,DELAY2

DJNZ R0,DELAY1

RET

END

（1）程序2参考

ORG 0000H

LJMP START

ORG 0040H

START: MOV DPTR,#08300H ;并行输出口地址

READ: MOV P1, ;因P1口是准双向口,所以把P1口作为

;输入口时,应先置高电平.

;读开关状态

MOVX ,A ;把读入的数据输出

AJMP READ

END

8．试验报告与讨论

1.总结P1口输出一定频率的方波新好的编程方法。

2.总结试验步骤和实验方法

3.如果要实现指示灯多种花样显示，应如何编程？试编写几种花样程

序，如流水灯，追逐灯等显示程序。

(一)急救车与交通灯

１.实训要求

在实验四内容的基础上增加允许急救车优先通过的要求。有急救车到达时，两向交通信号为全红，以便让急救车通过。假定急救车通过路口时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前状态。本实验以按键为中断申请，表示有急救车通过。

２.实训目的

(1)学习外部中断技术的基本使用方法。

(2)学习中断处理程序的编程方法。

3.实训电路及连线

4.实验说明

中断服务程序的关键是：

(1) 保护进入中断时的状态，并在退出中断之前恢复进入时的状态。

(2) 必须在中断程序中设定是否允许中断重入，即设置EX0位。

本例中使用了INT0中断，一般中断程序进入时应保护PSW，ACC以及中断程序使用但非其专用的寄存器。本例的INT0程序保护了PSW，ACC，2等三个寄存器并且在退出前恢复了这三个寄存器。另外中断程序中涉及到关键数据的设置时应关中断，即设置时不允许重入。本例中没有涉及这种情况。

实验开始时K8应在H（高电平）端，要产生中断时先拨向L（低电平）端再拨回H端。

5.实验仪器和设备

AEDK5196ET单片机实验箱一台，PC机一台，LCA51ET单片机开发环境。

6.实验框图

7．参考程序

ORG 0003H ;INT 0 中断入口地址

LJMP INT0

ORG 0040H

START:

MOV SP,#60H

SETB ;INT 0 中断有效

SETB ;开启边沿触发方式

SETB EA ;开总中断允许

LCALL STA TUS0 ;初始状态(都是红灯) CIRCLE: LCALL STATUS1 ;南北绿灯,东西红灯

LCALL STA TUS2 ;南北绿灯闪转黄灯,东西红灯

LCALL STA TUS3 ;南北红灯,东西绿灯

LCALL STA TUS4 ;南北红灯,东西绿灯闪转黄灯

LJMP CIRCLE

INT0:

PUSH PSW ;保护现场

PUSH 2

PUSH ACC

MOV DPTR,#8300H

MOV A,#0FH ;南北,东西都亮红灯

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#100 ;延时10秒

LCALL DELAY

POP ACC ;恢复现场

MOVX @DPTR,A

POP

POP

STA TUS0: ;南北红灯,东西红灯

MOV DPTR,#8300H

MOV A,#0FH

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#10 ;延时1秒

LCALL DELAY

RET

STA TUS1: ;南北绿灯,东西红灯

MOV DPTR,#8300H

MOV A,#96H ;南北绿灯,东西红灯

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#200 ;延时20秒

LCALL DELAY

RET

STA TUS2: ;南北绿灯闪转黄灯,东西红灯MOV DPTR,#8300H

MOV R3,#03H ;绿灯闪3次

FLASH: MOV A,#9FH

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

MOV A,#96H

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

DJNZ R3,FLASH

MOV A,#06H ;南北黄灯,东西红灯

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#10 ;延时1秒

LCALL DELAY

RET

STA TUS3: ;南北红灯,东西绿灯

MOV DPTR,#8300H

MOV A,#69H

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#200 ;延时20秒

LCALL DELAY

RET

STA TUS4: ;南北红灯,东西绿灯闪转黄灯MOV DPTR,#8300H

MOV R3,#03H ;绿灯闪3次

FLASH1: MOV A,#6FH

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

MOV A,#69H

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

DJNZ R3,FLASH1

MOV A,#09H ;南北红灯,东西黄灯

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#10 ;延时1秒

LCALL DELAY

NOP

RET

DELAY: ;延时子程序

PUSH 2

PUSH 1

PUSH 0

DELAY1: MOV 1,#00H

DELAY2: MOV 0,#0B2H

DJNZ 0,$

DJNZ 1,DELAY2 ;延时100 mS

DJNZ 2,DELAY1

POP 0

POP 1

POP 2

RET

(一) 定时器应用

１.实验要求

由8031内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。P1口的P1.0-P1.7分别接八个发光二极管。要求编写程序模拟一时序控制装置。开机后第一秒钟L1，L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8亮，第五秒L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮，第七秒钟八个二极管全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3亮，然后L2，L4亮......一直循环下去。

２.实验目的

(1) 学习8031内部计数器的使用和编程方法。

(2) 进一步掌握中断处理程序的编程方法。

3.实验电路及连线

4.实验说明

(1) 关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能。本实验用的是定时器，有关计数器的说明请查阅实验七。

(2) 内部计数器用作定时器时，是对机器周期计数。每个机器周期的长度是12个振荡器周期。因为实验系统的晶振是11.0592MHz，所以定时常数的设置可按以下方法计算：

机器周期=12÷11.0592MHz＝1.0857μS

（65536-定时常数）*1.0857μS=50mS

定时常数＝4C00H

(3) 定时器的有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0～3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

(4) 在例程的中断服务程序中，因为中断定时常数的设置对中断程序的运行起到关键作用，所以在置数前要先关对应的中断，置数完之后再打开相应的中断。

5．实验仪器和设备

AEDK5196ET 单片机实验箱一台，PC 机一台，LCA51ET 单片机开发环境。

6．实验框图

开始

置初始常数

开中断

置T1的寄存器

保护现场

置定时常数

判是否到1秒

恢复现场

等待

N

查表

Y

显示数据

调整表格指针

T1LED.ASM主程序框图

INT_T1中断子程序框图

中断返回

INT T1入口

7．参考程序

; 系统晶振是 11.0592 MHz ORG 0000H AJMP START

ORG 001BH ;T1中断入口地址 AJMP INT_T1 ORG 0100H START:

MOV SP,#60H

MOV TMOD, ;置T1为方式1

MOV TL1, ;延时50mS 的时间常数 MOV TH1, MOV R0,#00H MOV R1,#20 SETB SETB

SETB ;开中断 SJMP $

INT_T1: ;T1中断服务子程序 PUSH ACC ;保护现场 PUSH PSW PUSH DPL

PUSH DPH

CLR TR1 ;关中断

MOV TL1, ;延时50mS常数

MOV TH1,

SETB TR1 ;开中断

DJNZ R1,EXIT

MOV R1,#20 ;延时一秒的常数

MOV DPTR,#DATA ;置常数表基址

MOV A,R0 ;置常数表偏移量

;读常数表

MOV P1,A ;送P1口显示

INC R0

ANL R0,#07H

EXIT:

POP ;恢复现场

POP

POP

POP

;LED显示常数表

DATA: DB 05H,0AH,50H,0A0H,55H,0AAH,0FFH,0H END