單片機原理實驗指導

1、目錄第1章實驗臺使用說明- 1 -1.1 實驗臺總體結(jié)構- 1 -1.2 通用實驗模塊- 1 -1.2.1 邏輯電平開關電路- 1 -1.2.2 LED單色燈顯示電路- 3 -1.2.3 信號源電路- 3 -1.2.4 雙色燈電路- 3 -1.2.5 繼電器及驅(qū)動電路- 3 -1.2.6 單脈沖電路- 4 -1.2.7 模擬電壓信號輸入電路- 4 -1.2.8 電源模塊- 4 -1.2.9 打印機接口插座- 4 -1.3 實驗臺使用注意事項- 5 -1.3.1 實驗時取下自檢接口卡- 5 -1.3.2 系統(tǒng)切換- 5 -1.3.3 “自鎖緊插孔”使用方法- 5 -1.3.4 嚴禁帶電連接、拔插

2、、更改實驗用的導線- 5 -第2章 LCA51ET軟件調(diào)試- 6 -2.1 LCA51ET性能特點- 6 -2.2 LCA51ET軟件使用介紹- 6 -2.3熱鍵表- 9 -第3章實驗指導- 10 -3.2 P1口輸入輸出實驗- 10 -3.2.1 實驗目的- 11 -3.2.2 實驗預習要求- 12 -3.2.3 實驗內(nèi)容- 12 -3.2.4 實驗報告- 17 -實驗成績- 19 -3.3 定時器實驗/計數(shù)器實驗- 19 -3.3.1 實驗目的- 22 -3.3.2 實驗預習要求- 22 -3.3.3 實驗內(nèi)容- 22 -3.3.4 實驗報告- 27 -實驗成績- 29 -3.5 模/數(shù)轉(zhuǎn)

3、換實驗- 29 -3.5.1 實驗目的- 30 -3.5.2 實驗預習要求- 30 -實驗內(nèi)容- 30 -3.5.4 實驗報告- 32 -實驗成績- 34 -第1章實驗臺使用說明單片機原理實驗臺選用上海航宏高科技有限公司生產(chǎn)的AEDK-T598D教學實驗系統(tǒng)。該實驗系統(tǒng)由AEDK-T598D實驗臺、標準RS232（9針）串行通訊電纜、系統(tǒng)計算機和調(diào)試軟件組成。調(diào)試界面基于Windows操作平臺具有VC風格，支持多窗體操作，調(diào)試軟件支持匯編語言和高級語言混合編譯、調(diào)試，編譯器支持錯誤定位，用戶可在同一界面下完成修改、編譯和調(diào)試，支持軟件仿真，可脫機仿真調(diào)試用戶程序。AEDK-T598D教學實驗系

4、統(tǒng)操作方法請見第二章。1.1實驗臺總體結(jié)構采用臺式結(jié)構，自帶電源。集INTEL8088、MCS51、MCS196三個CPU系統(tǒng)于一體，均可與PC機通過串行通訊連接實現(xiàn)獨立運行，三種狀態(tài)之間采用軟件切換。實驗臺由實驗機內(nèi)核和34個實驗模塊組成，實驗臺結(jié)構如圖1-1-1。1.2通用實驗模塊實驗臺上有8個通用實驗模塊，編號為：26啟動A/D轉(zhuǎn)換器1.2.1邏輯電平開關電路如圖1-2-1所示，由實驗臺左下側(cè)的 號實驗模塊中的八個自鎖開關K7K0組成，開關向上撥到鎖定位置時，接通+5V，輸出高電平，開關向下?lián)艿规i定位置時，接通GND，輸出低電平。圖1-2-1 邏輯電平開關電路261.2.2LED單色燈顯

5、示電路如圖1-2-2所示，由 號實驗模塊中的L7L0八個發(fā)光二極管組成,通過限流電阻構成共陽極控制，即：L7L0“自鎖緊插孔”端與高電平連接時，對應的LED單色燈亮，反之則暗。 圖1-2-2 LED單色燈顯示電路25延時1.2.3信號源電路位于實驗臺中下側(cè)的 號實驗模塊中。電路對4.9152MHZ進行分頻產(chǎn)生適合串行通信波特率的頻率以及實驗電路使用的頻率，共有6種頻率源輸出：150HZ、300HZ、600HZ、2.4KHZ、153.6KHZ、2.4576MHZ。1.2.4雙色燈電路23如圖1-2-3所示，位于實驗臺左下側(cè)的 號實驗模塊中。電路中的HL24HL21是4個獨立的雙色LED燈，每個雙

6、色LED燈由一個紅色LED管芯和一個綠色LED管芯封裝在一起，結(jié)構是共陰極，當陰極接GND(地線)、陽極加高電平時亮燈，兩個陽極都加高電平時紅綠燈同時亮顯示的是黃燈。 圖1-2-3 雙色燈電路電路中4個雙色LED燈的公共端接在GND(地線)，三態(tài)反相輸出驅(qū)動器74LS240輸出端控制每個LED燈的陽極，驅(qū)動器的輸入端引到“自鎖緊插孔” DG4DG1(綠燈) 和DR4DR1（紅燈）上，由于反向關系，紅管芯DR加低電平、綠管芯DG加高電平時，紅燈亮；紅管芯DG加高電平、綠管芯DR加低電平時，綠燈亮；DR、DG兩端都加低電平時，黃燈亮。1.2.5繼電器及驅(qū)動電路21開 如圖1-2-4所示，位于實驗臺

7、左側(cè)中下部的 號實驗模塊中。當開關量輸入端輸入低電平時，經(jīng)驅(qū)動電路7407（集電極開路OC門）使+5V繼電器動作：常開觸點閉合、常閉觸點斷開。圖1-2-4 繼電器及驅(qū)動電路 圖1-2-5 單脈沖電路201.2.6單脈沖電路如圖1-2-5所示，位于實驗臺左側(cè)中下部的 號實驗模塊中。采用RS觸發(fā)器產(chǎn)生單脈沖，每按一次微動開關KEYDEDT, +PULSE輸出孔輸出一個正脈沖,-PULSE輸出孔輸出一個負脈沖。20ALE1.2.7模擬電壓信號輸入電路如圖1-2-6所示，位于實驗臺左側(cè)中下部的 號實驗模塊中。1K電位器的定點分別接在+5V電源和GND（地線）上，中頭從“自鎖緊插孔”引出，輸出電壓0-5

8、V。 1KGND +5V 0 5V 圖1-2-6 模擬電壓信號輸入電路 圖1-2-7 打印機接口插座17顯示數(shù)字量1.2.8電源模塊18設有兩個實驗用電源模塊： 號模塊是實驗臺工作電源控制模塊，帶有開關、指示燈，“自鎖緊插孔”引出：+5V、GND供實驗用。 號模塊是實驗用電源模塊，“自鎖緊插孔”引出：GND、+5V、+12V、-12V，供實驗用。1.2.9打印機接口插座如圖1-2-7所示，位于實驗臺左側(cè)上部的 號實驗模塊中。按標準并行接口設置DATA、STROBE、ACK、BUSY接線用的“自鎖緊插孔”。實驗臺上各接口電路模塊化，互不影響，通過連線可將各個接口電路組合設計成若干個微機應用系統(tǒng)。

9、1.3實驗臺使用注意事項16讀取轉(zhuǎn)換后數(shù)字量1.3.1實驗時取下自檢接口卡實驗臺第 號模塊是自檢接口，用于自動檢測實驗機主板上各模塊的工作狀況，鎖定故障位置。實驗之前要將自檢插座上的自檢接口卡取下。1.3.2 系統(tǒng)切換實驗臺是三CPU系統(tǒng)，使用實驗機內(nèi)核模塊中的XC9硬件插頭實現(xiàn)CPU的切換。單片機實驗使用51CPU,CPU轉(zhuǎn)換插座（XC9）必須接在CPU51（XC1）側(cè)。實驗前先用短接板將XC9插座與XC1插座連接。1.3.3“自鎖緊插孔”使用方法插入導線時應把插頭微微用力沿順時針方向旋轉(zhuǎn)一下，才能可靠接觸。拔出導線時先逆時針方向旋轉(zhuǎn)，待插頭完全松開后再向上拔出。1.3.4 嚴禁帶電連接、拔

10、插、更改實驗用的導線第2章 LCA51ET軟件調(diào)試2.1 LCA51ET性能特點LCA51ET軟件是基于WINDOWS 操作平臺的多窗口編輯的調(diào)試軟件。支持單文件及工程化管理兩種模式下匯編語言的編譯、連接、調(diào)試，用戶可以自定義各種語言的關鍵詞?？梢酝瑫r打開多個窗體編輯、調(diào)試、變量觀察，可以在線對源文件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試。軟件支持編譯錯誤源文件定位，指出那行有錯誤及錯誤類型是什么，方便查錯及修改錯誤。設計匯編語言應用系統(tǒng)軟件的步驟為：1. 按設計要求設計軟件程序流程圖；2. 編輯源程序；3 編譯源程序：編譯的過程是通過編譯器將源程序翻譯成機器語言產(chǎn)生可以直接加載調(diào)試的目標代碼，同時

11、檢查源程序中存在的錯誤、類型及所在位置。4調(diào)試程序：調(diào)試是檢查源程序的邏輯錯誤。任何程序的錯誤都在所難免，語法錯誤可以通過編譯器檢查并修改，而邏輯錯誤必須通過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)程序中和預期設想不相同的原因所在。對于部分邏輯錯誤，用戶可以根據(jù)錯誤現(xiàn)象，直接找到錯誤的原因。但是，大多數(shù)邏輯錯誤卻不太明白錯誤原因，這時，調(diào)試就尤其重要。用戶可以使用單步，斷點，全速，變量察看等調(diào)試命令，跟蹤程序的執(zhí)行，直到找到錯誤原因，然后，修改程序再編譯再調(diào)試，直到軟件符合應用系統(tǒng)設計要求。2.2 LCA51ET軟件使用介紹1.進入LCA51ET軟件調(diào)試環(huán)境點擊開始菜單下的LCAT59D圖標，如右圖所示，然后點擊LCA51

12、ET圖標，即進入調(diào)試環(huán)境。圖2-2-1 進入LCA51ET軟件調(diào)試環(huán)境2.然后出現(xiàn)調(diào)試環(huán)境即LCA51ET主界面，如下圖2-2-2所示。圖2-2-2 主界面3.設置通訊口，如圖2-2-3所示。圖2-2-3 設置通訊口4.測試通訊口圖2-2-4 測試通訊口圖3-5-15編輯源程序單擊“文件”-“新建”或點擊工具欄上的圖標 。將新建一個空的編輯窗口。用戶在編輯窗口中輸入源程序。輸入完畢，單擊“文件”-“另存為”，選擇路徑，在文件名欄中輸入“文件名.asm”，單擊“保存”。編譯器不支持長文件名、長路徑、漢字路徑及漢字文件名。6.編譯源程序單擊“編譯”-“編譯當前文件”或點擊工具欄中圖標，編譯源程序。

13、在下側(cè)“輸出窗口”中將顯示編譯結(jié)果，編譯則通過，如果源程序存在錯誤語句、格式，則編譯不通過，指出該程序中存在一個錯誤，錯誤在12行，并指出錯誤原因。此時需要修改源程序，可以通過雙擊輸出窗口中的錯誤行，則在編輯窗口中錯誤所在行的左側(cè)顯示一個藍色的驚嘆號“？”。修改錯誤后，再次編譯，直至通過。7加載程序點擊“調(diào)試”-“加載調(diào)試”或單擊工具欄上的圖標 。點擊“調(diào)試”-“重新加載調(diào)試”或單擊工具欄上的圖標 。加載程序后編輯窗口中的第一條可執(zhí)行語句變?yōu)榫G色，程序從該條語句開始執(zhí)行。8調(diào)試程序 跟蹤型單步調(diào)試：按快捷鍵“F7”，程序從第一條語句開始逐條按跟蹤型執(zhí)行程序，每執(zhí)行一條語句后，下一條將要執(zhí)行的語

14、句變?yōu)榫G色，每按一次快捷鍵“F7”，執(zhí)行一條語句。還可以單擊工具欄上的圖標 ，每單擊一次圖標 ，執(zhí)行一條語句。 通過型單步調(diào)試：按快捷鍵“F8”，程序從第一條語句開始逐條按通過型執(zhí)行程序，每執(zhí)行一條語句后，下一條將要執(zhí)行的語句變?yōu)榫G色，每按一次快捷鍵“F8”，執(zhí)行一條語句。還可以單擊工具欄上的圖標 ，每單擊一次圖標 ，執(zhí)行一條語句。斷點調(diào)試（執(zhí)行到光標所在行）：先將光標設置在程序斷點處，然后按快捷鍵“F4”，程序從第一條語句開始全速執(zhí)行，執(zhí)行到斷點處自動停止，斷點所在行的語句變?yōu)榫G色。再設置下一個斷點，按快捷鍵“F4”，程序從上一個斷點處開始全速執(zhí)行，執(zhí)行到下一個斷點處自動停止，該斷點所在行的

15、語句變?yōu)榫G色。還可以單擊工具欄上的圖標 ，設置一次斷點，單擊一次圖標 ，全速執(zhí)行一段程序。 2.3熱鍵表熱鍵功能描述熱鍵功能描述熱鍵功能描述Ctrl+N新建文件Ctrl+O打開文件Ctrl+S保存文件Ctrl+P打印文件Ctrl+Z撤銷Ctrl+Y重新執(zhí)行Ctrl+X剪切Ctrl+C復制Ctrl+V粘貼Ctrl+A全選Ctrl+F查找文本Ctrl+H替換文本F3查找下一個Shift+F3查找上一個Ctrl+G跳到指定行Ctrl+L轉(zhuǎn)為小寫Ctrl+U轉(zhuǎn)為大寫Ctrl+F2設置或取消書簽F2下一個書簽Shift+F2上一個書簽Ctrl+Shift+F2消除所有書簽Ait+F9編譯當前文件Ctrl

16、+F9編譯并連接F10加載調(diào)示F4執(zhí)行到光標所在行F5設置當前IP行F7跟蹤型單步F8通過型單步F9全速運行Alit+F7連續(xù)執(zhí)行跟蹤型單步Alit+F8連續(xù)執(zhí)行通過型單步Alit+R總清實驗機/仿真機Alit+F2上位機復位Alit+H暫停Ctrl+T對話窗口Ctrl+F7添加觀察項第3章 實驗指導3.2 P1口輸入輸出實驗1.P1口是準雙向口。它作為輸出口時與一般的雙向口使用方法相同。由準雙向口結(jié)構可知當P1口作為輸入口時，必須先對它置高電平使內(nèi)部MOS管截止。因為內(nèi)部上拉電阻阻值是20K40K，因此不會對外部輸入產(chǎn)生影響。若不先對它置高，且原來是低電平，則MOS管導通，讀入的數(shù)據(jù)不正確的

17、。 2.延時子程序的延時計算問題對子程序 DELAY:                       MOV R3，#00H             DELAY1:         

18、             MOV R4，#0B3H                      DJNZ R4，$             &

19、#160;        DJNZ R3，DELAY1 RET查指令表可知 MOV，DJNZ 指令均需用兩個機器周期，而一個機器周期時間長度為MHz，所以該段程序執(zhí)行時間為：（0B31）×2561）×2×12÷11059200100.002mS3. 實際交通燈的變化規(guī)律。應用基本輸出接口模擬交通燈控制，假設一個十字路口為東西南北走向，設計實驗程序?qū)崿F(xiàn)如下變化規(guī)律： 初始狀態(tài)0：東西紅燈，南北紅燈，過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)。 狀態(tài)：南北綠燈通車,東西紅燈，過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)。 狀態(tài)：東西仍然紅燈，

20、南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時幾秒轉(zhuǎn)狀態(tài)。 狀態(tài)：東西綠燈通車,南北紅燈，過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)。 狀態(tài)：南北仍然紅燈，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時幾秒循環(huán)至狀態(tài)。 4雙色燈原理雙色LED是由一個紅色LED管芯和一個綠色LED管芯封裝在一起，公用負端。當紅色正端加高電平，綠色正端加低電平時，紅燈亮；紅色正端加低電平，綠色正端加高電平時，綠燈亮；兩端都加高電平時，黃燈亮。實驗臺上的雙色燈位置如圖3-2-1所示。HL21燈的紅色LED管芯的引腳是DR1，綠色LED管芯的引腳是DG1；HL22燈的紅色LED管芯的引腳是DR2，綠色LED管芯的引腳是DG2；HL23燈的紅色LED管芯的引腳是DR3，綠色LED

21、管芯的引腳是DG3；HL24燈的紅色LED管芯的引腳是DR4，綠色LED管芯的引腳是DG4；例如：若實現(xiàn)南北綠燈，東西紅燈。則：DG1、DG3置“1”，DR1、DR3置“0”；DG2、DG4置“0”，DR2、DR4置“1”。若P1.0P1.7接DG1DG3 、DR1DR3 ，由P1口做輸出口，那么送P1口的值如下表3-2-1所示：表3-2-1 P1口控制雙色燈輸出“南北綠燈，東西紅燈”對照表DR4DR3DR2DR1DG4DG3DG2DG1P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.010100101A5H注：由于本實驗臺上“1”是“滅”；“0”是“亮”，若想在實驗臺上實現(xiàn)“南

22、北綠燈，東西紅燈”則將值10100101取反為：01011010 即是5AH。則程序為：MOV A,#5AH ;南北綠燈,東西紅燈MOV P1,ADR1DR2DR3DR4DG1DG2DG3DG4HL21HL22HL23HL24 交通燈圖3-2-1 實驗臺上交通燈單元分布圖3.2.1實驗目的1.掌握8051單片機P1口的輸入輸出方法；2.學習延時子程序的編寫和使用。3.學習在單片機系統(tǒng)中擴展簡單I/O接口的方法。4.學習雙色燈模擬交通燈控制的方法。5.學習雙色燈的使用。3.2.2 實驗預習要求1.復習8051單片機P1口的輸入輸出方法；2.復習雙色燈模擬交通燈的原理；3.預先編寫好實驗程序。3.

23、2.3 實驗內(nèi)容共有3個實驗，P1口輸出實驗，P1 口控制雙色燈實驗，P1口輸入實驗。.1 P1口輸出實驗1.實驗要求P1口做輸出口，接八只單色發(fā)光二級管，編寫程序，使發(fā)光二極管循環(huán)點亮。2.電路原理及接線圖3-2-2P1口做輸出口電路原理及接線圖注：本實驗有8根連線：實驗機內(nèi)核的P1.0P1.7與單元的L0L7連接。開 始設置數(shù)據(jù)的初始值為FEH數(shù)據(jù)送到P1口，輸出數(shù)據(jù)循環(huán)左移延 時3.程序流程圖圖3-2-3程序流程圖4.程序框架ORG 0000H LJMP START ORG 0040HSTART: MOV SP,#60H MOV A,#0FEHROTATE: MOV P1,A ;寫 P1

24、口 循環(huán)左移 調(diào)延時 NOP SJMP ROTATEDELAY:                 MOV R3，#00HDELAY1:                MOV R4，#000H       

25、60;        DJNZ R4，$                DJNZ R3，DELAY1 RET END5.實驗步驟 斷電按線路圖接線。 上電后,按復位鍵(RST)，編輯、編譯、連接、加載程序。 全速執(zhí)行(F9)程序，觀察現(xiàn)象。.2 P1口控制雙色燈實驗1.實驗要求P1口做輸出口，控制4個雙色LED燈（可發(fā)紅，綠，黃光），模擬交通燈管理。初始狀態(tài)

26、全紅燈狀態(tài)：南北綠燈通車,東西紅燈狀態(tài)：東西仍然紅燈，南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈狀態(tài)：東西綠燈通車, 南北紅燈狀態(tài)：南北仍然紅燈，東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈開 始2.程序流程圖.圖3-2-4程序流程圖3.程序框架ORG 0000H LJMP START ORG 0040HSTART: MOV SP,#60H LCALL STATUS0 ;初始狀態(tài)(都是紅燈)CIRCLE: LCALL STATUS1 ;南北綠燈,東西紅燈 LCALL STATUS2 ;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈 LCALL STATUS3 ;南北紅燈,東西綠燈 LCALL STATUS4 ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈LJMP CIRC

27、LESTATUS0: 南北紅燈,東西紅燈 MOV R2,#10 ;延時1秒 LCALL DELAY RETSTATUS1: 南北綠燈,東西紅燈 MOV R2,#50 ;延時5秒 LCALL DELAY RETSTATUS2: ;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈 MOV R3,#03H ;綠燈閃3次FLASH: MOV A,#5FH MOVP1,A MOV R2,#03H LCALL DELAY MOV A,#5AH MOVP1,A MOV R2,#03H LCALL DELAY DJNZ R3,FLASH 南北黃燈,東西紅燈 MOV R2,#10 ;延時1秒 LCALL DELAY RETSTATU

28、S3: 南北紅燈,東西綠燈 MOV R2,#50 ;延時5秒 LCALL DELAY RETSTATUS4: ;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈 MOV R3,#03H ;綠燈閃3次FLASH1: MOV A,#0AFH MOV P1,A MOV R2,#03H LCALL DELAY MOV A,#0A5H MOVP1,A MOV R2,#03H LCALL DELAY DJNZ R3,FLASH1南北紅燈,東西黃燈MOV R2,#10 ;延時1秒 LCALL DELAY NOP RETDELAY: ;延時子程序 PUSH 2 PUSH 1 PUSH 0DELAY1: MOV 1,#00HDELA

29、Y2: MOV 0,#0B2H DJNZ 0,$ DJNZ 1,DELAY2 ;延時 100 mS DJNZ 2,DELAY1 POP 0 POP 1 POP 2 RET END4.實驗步驟 斷電按線路圖接線。 上電后,按復位鍵(RST)，編輯、編譯、連接、加載程序。 全速執(zhí)行(F9)程序，觀察現(xiàn)象。.3 P1口輸入實驗1.實驗要求P1口做輸入口，接八個推鍵開關，以實驗機上74LS273做輸出口，編寫程序讀取開關狀態(tài)，將此狀態(tài)，在發(fā)光二極管上顯示出來。（接K0-K7，PO0-PO7接L0-L7。CS273接8300H。）2.電路原理及接線圖3-2-5P1口做輸出口電路原理及接線圖注：本實驗有1

30、7根連線：實驗機內(nèi)核的P1.0P1.7與單元的K0K7連接、實驗機內(nèi)核的8300H與單元的CS273連接、單元的PO0PO7與L0L7連接。開 始讀P1口狀態(tài)輸出對應的數(shù)據(jù)3.程序流程圖圖3-2-6程序流程圖4.程序框架ORG 0000H LJMP STARTORG 0040HSTART: MOV DPTR,#8300H ;并行輸出口地址 MOV P1,#0FFH;因P1口是準雙向口,所以把P1口作為輸入口時,應先置高電平READ: 讀開關狀態(tài)把讀入的數(shù)據(jù)輸出 AJMP READ END5.實驗步驟 斷電按線路圖接線。 上電后,按復位鍵(RST)，編輯、編譯、連接、加載程序。 全速執(zhí)行(F9)

31、程序，觀察現(xiàn)象。3.2.4實驗報告1.根據(jù)P1口輸出實驗（.1）中給出的程序框架，將程序補全，并驗證。2.根據(jù)P1口控制雙色燈實驗（.2）中給出的程序框架，將程序補全，并驗證。3.根據(jù)P1口控制雙色燈實驗（.2）中觀察到的現(xiàn)象填寫下面的表格表3-2-2 雙色燈實驗原始記錄注：根據(jù)觀察到的結(jié)果在表中對應位置處打；P1口輸出數(shù)據(jù)，按16進制數(shù)記錄。4.根據(jù)P1口控制雙色燈實驗（.2）的實驗要求畫出該實驗原理圖5.根據(jù)P1口輸入實驗（.3）中給出的程序框架，將程序補全，并驗證。6.根據(jù)P1口輸入實驗填寫下面表3-2-3表3-2-3 開關狀態(tài)與顯示值對應表開關K7K6K5K4K3K2K1K0開關狀態(tài)顯

32、示值注：K0K7用二進制數(shù)“0”、“1”填寫表格7.實驗總結(jié)與體會實驗成績預習成績操作成績報告成績實驗成績3.3定時器實驗/計數(shù)器實驗1定時/計數(shù)器組成框圖8051單片機內(nèi)部有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，稱為定時器0（T0）和定時器1（T1），可編程選擇其作為定時器用或作為計數(shù)器用。此外，工作方式、定時時間、計數(shù)值、啟動、中斷請求等都可以由程序設定。其邏輯結(jié)構如圖3-3-1所示。圖3-3-1 8051定時器/計數(shù)器邏輯結(jié)構圖由圖可知，8051定時/計數(shù)器由定時器0、定時器1、定時器方式寄存器TMOD和定時器控制寄存器TCON組成。定時器0，定時器1是16位加法計數(shù)器，分別由兩個8位專用寄存

33、器組成：定時器0由TH0和TL0組成，定時器1由TH1和TL1組成。TL0、TL1、TH0、TH1的訪問地址依次為8AH8DH，每個寄存器均可單獨訪問。定時器0或定時器1用作計數(shù)器時，對芯片引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）上輸入的脈沖計數(shù)，每輸入一個脈沖，加法計數(shù)器加1；其用作定時器時，對內(nèi)部機器周期脈沖計數(shù)，由于機器周期是定值，故計數(shù)值確定時，時間也隨之確定。TMOD、TCON與定時器0、定時器1間通過內(nèi)部總線及邏輯電路連接，TMOD用于設置定時器的工作方式，TCON用于控制定時器的啟動與停止。2定時/計數(shù)器工作原理當定時/計數(shù)器設置為定時工作方式時，計數(shù)器對內(nèi)部機器周期計數(shù)，每過一個

34、機器周期，計數(shù)器增1，直至計滿溢出。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關，因MCS-51單片機的一個機器周期由12個振蕩脈沖組成，所以，計數(shù)頻率。如果單片機系統(tǒng)采用12 MHz晶振，則計數(shù)周期為：1S，這是最短的定時周期，適當選擇定時器的初值可獲取各種定時時間。當定時/計數(shù)器設置為計數(shù)工作方式時，計數(shù)器對來自輸入引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）的外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平，若前一個機器周期采樣值為1，后一個機器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。新的計數(shù)值是在檢測到輸入引腳電平發(fā)生1到0的負跳變后，于下一個機器周期的S3P1期間裝

35、入計數(shù)器中的，可見，檢測一個由1到0的負跳變需要兩個機器周期，所以，最高檢測頻率為振蕩頻率的1/24。計數(shù)器對外部輸入信號的占空比沒有特別的限制，但必須保證輸入信號的高電平與低電平的持續(xù)時間在一個機器周期以上。當設置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就按被設定的工作方式獨立工作，不再占用CPU的操作時間，只有在計數(shù)器計滿溢出時才可能中斷CPU當前的操作。3定時/計數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器在啟動定時/計數(shù)器工作之前，CPU必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時/計數(shù)器中，這個過程稱為定時/計數(shù)器的初始化。定時/計數(shù)器的初始化通過定時/計數(shù)器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON完成

36、。（1）定時/計數(shù)器方式寄存器TMODTMOD為定時器0、定時器1的工作方式寄存器，其格式如下表：GATEM1M0GATEM1M0定時器1定時器0M1和M0：方式選擇位。定義如下：表3-3-1 M1、M0 工作方式功能說明表M1 M0工作方式功能說明0 0方式 013位計數(shù)器0 1方式 116位計數(shù)器1 0方式 2自動再裝入8位計數(shù)器1 1方式 3定時器0：分成兩個8位計數(shù)器定時器1：停止計數(shù)（2）定時器/計數(shù)器控制寄存器TCONTCON的作用是控制定時器的啟動、停止，標志定時器的溢出和中斷情況。定時器控制字TCON的格式如下圖：TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88

37、HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01) TCON.7 TF1：定時器1溢出標志位。當定時器1計滿數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件自動置TF1=1。在中斷允許時，向CPU發(fā)出定時器1的中斷請求，進入中斷服務程序后，由硬件自動清0。在中斷屏蔽時，TF1可作查詢測試用，此時只能由軟件清0。2) TCON.6 TR1：定時器1運行控制位。由軟件置1或清0來啟動或關閉定時器1。當GATE=1，且為高電平時，TR1置1啟動定時器1；當GATE=0時，TR1置1即可啟動定時器1。3) TCON.5 TF0：定時器0溢出標志位。其功能及操作情況同TF1。4) TCON.4 TR0：定時器0運行控制位。其功

38、能及操作情況同TR1。5) TCON.3 IE1：外部中斷1（）請求標志位。6) TCON.2 IT1：外部中斷1觸發(fā)方式選擇位。7) TCON.1 IE0：外部中斷0（）請求標志位。8) TCON.0 IT0：外部中斷0觸發(fā)方式選擇位。（3）定時/計數(shù)器的初始化由于定時/計數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，所以，一般在使用定時器/計數(shù)前都要對其進行初始化。初始化步驟如下：1) 確定工作方式對TMOD賦值。例如：定時器1工作在方式1，且工作在定時器方式上。MOV TMOD, #10H2) 預置定時或計數(shù)的初值直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1。定時/計數(shù)器的初值因工作方式的不同而不同。設

39、最大計數(shù)值為M，則各種工作方式下的M值如下：方式0：方式1：方式2：方式3：定時器0分成兩個8位計數(shù)器，所以兩個定時器的M值均為256。因定時/計數(shù)器工作的實質(zhì)是做“加1”計數(shù)，所以，當最大計數(shù)值M值已知時，初值X可計算如下： X = M -計數(shù)值例如：定時器1采用方式1定時，M=65536，因要求每50 ms溢出一次，如采用11.0592 MHz晶振，則機器周期=12÷11.0592MHz1.0851S（65536-定時常數(shù)）*1.0851S=50mS    定時常數(shù)4C01H所以，計數(shù)初值為將4C、01分別預置給TH1、TL1。即程序為：MOV TL

40、1,#01H ;延時50mS的時間常數(shù)MOV TH1,#4CH3) 根據(jù)需要開啟定時/計數(shù)器中斷直接對IE寄存器賦值。若未采用中斷計數(shù)方式，則無此初始化語句。4) 啟動定時/計數(shù)器工作將TR0或TR1置“1”。GATE = 0時，直接由軟件置位啟動；GATE = 1時，除軟件置位外，還必須在外中斷引腳處加上相應的電平值才能啟動。例：若GATE = 0，所以直接由軟件置位啟動，則指令為：SETB TR1例1：由8051內(nèi)部定時器1，按方式1工作，即作為16位定時器使用每0.05秒鐘T1溢出中斷一次，試初始化：MOV TMOD,#10H ;置T1為方式1 MOV TL1,#01H ;延時50mS的

41、時間常數(shù) MOV TH1,#4CH SETB TR1 SETB ET1 SETB EA ;開中斷例2：假設利用定時器T0的方式1產(chǎn)生一個50HZ的方波，由P1.0輸出，采用12MHZ時鐘，并假定CPU不作其它工作。P1.0引腳輸出的方波波形，如圖3-3-2所示：T=20ms10ms10ms圖3-3-2 在P1.0引腳上輸出波形由于CPU不作其它工作，因而可以采用查詢的方式進行控制。裝入計數(shù)器的初值可由下式算得：（216-X）×10-6=10-2因而：X=55536=D8F0H程序如下：MOV TMOD,#01H；設置T0 為方式1SETB TR0 ；啟動T0工作LOOP: MOV T

42、H0,#0D8H ；T0置初值 MOV TL0,#0F0HLOOP1: JNB TF0,LOOP1 ；查詢TF0標志是否為1，如為1，說明T0溢出，則往下執(zhí)行 CLR TF0；T0溢出，清TF0 CPL P1.0；P1.0求反 SJMP LOOP3.3.1實驗目的1.學習8031內(nèi)部計數(shù)器的使用和編程方法。2.進一步掌握中斷處理程序的編程方法。3.3.2 實驗預習要求1.預習定時器時間常數(shù)的設定方法。2.了解單片機計數(shù)器原理和中斷過程。3.預習計數(shù)器編程方法。3.3.3 實驗內(nèi)容共有2個實驗，定時器實驗、計數(shù)器實驗。3.3.3.1 定時器實驗1.實驗要求要求編寫程序模擬一時序控制裝置。開機后第

43、一秒鐘L0，L2亮，第二秒鐘L1，L3亮，第三秒鐘L4，L6亮，第四秒鐘L5，L7亮，第五秒L0，L2，L4，L6亮，第六秒鐘L1，L3，L5，L7亮，第七秒鐘八個二極管全亮，第八秒鐘全滅，以后又從頭開始，L0，L2亮，然后L1，L3亮.一直循環(huán)下去。（由8051內(nèi)部定時器1，按方式1工作，即作為16位定時器使用每50mS秒鐘T1溢出中斷一次。）2.電路原理及接線圖3-3-3定時器實驗電路原理及接線圖注：本實驗有8根連線：實驗機內(nèi)核的P1.0P1.7與單元的L0L7連接。NINT_T1入口保護現(xiàn)場置定時常數(shù)將顯示的數(shù)從表中取出結(jié) 束判斷是否到1秒？Y顯示數(shù)據(jù)表格指針加1恢復現(xiàn)場3.程序流程圖開

44、 始置T1計數(shù)器置初始常數(shù)開中斷等待圖3-3-5 INT_T1中斷子程序框圖圖3-3-4 主程序框圖4.程序框架ORG 0000H AJMP START ORG 001BH ;T1中斷入口地址 AJMP INT_T1 ORG 0100HSTART: MOV SP,#60H置T1為方式1延時50mS的時間常數(shù)MOV R0,#00H MOV R1,#20啟動T1，允許T1工作開中斷 SJMP $INT_T1: ;T1中斷服務子程序 PUSH ACC ;保護現(xiàn)場 PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH關中斷延時50mS常數(shù)開中斷 DJNZ R1,EXIT MOV R1,#20 ;延時一

45、秒的常數(shù) MOV DPTR,#DATA1 ;置常數(shù)表基址 MOV A,R0 ;置常數(shù)表偏移量 MOVC A,A+DPTR ;讀常數(shù)表送P1口顯示 INC R0 ANL 00,#07HEXIT:恢復現(xiàn)場 RETI;LED顯示常數(shù)表DATA1: DB 0FAH,0F5H,0AFH,05FH,0AAH,55H,00H,0FFH END5.實驗步驟 斷電按線路圖接線。 上電后,按復位鍵(RST)，編輯、編譯、連接、加載程序。 全速執(zhí)行(F9)程序，觀察現(xiàn)象。3.3.3.2 計數(shù)器實驗1.實驗要求8051內(nèi)部定時計數(shù)器，按計數(shù)器模式和方式1工作，對P3.4（T0）引腳進行計數(shù)。使用8051的T1作定時器

46、，50ms中斷一次，看T0內(nèi)每50ms來了多少脈沖，將其數(shù)值按二進制數(shù)在74LS273驅(qū)動LED燈上顯示出來，5秒后再次顯示測試結(jié)果。2.電路原理及界線P3.4接一計數(shù)脈沖(模塊中的153.6K頻率)。 PO0PO7接 L0L7。 CS273接8300H。圖3-3-6 計數(shù)器實驗原理圖3.程序流程圖圖3-3-7主程序圖 圖3-3-8中斷子程序框圖4.程序框架ORG 0000H AJMP START ORG 000BH ;T0中斷入口地址 RETI ORG 001BH ;T1中斷入口地址 AJMP INT_T1 ORG 0040HSTART: MOV SP,#60H置T1為定時模式，方式1；置T

47、0為計數(shù)模式，方式1計數(shù)寄存器清零延時50mS常數(shù) MOV R0,#100 ;延時 5 秒常數(shù)啟動T0,允許T0中斷 SETB TR1 ;啟動T1 SETB ET1;允許T1中斷開中斷 SJMP $INT_T1: PUSH ACC PUSH PSW ;保護現(xiàn)場 CLR TR1延時0.50mS 常數(shù) MOV R1,TL0 ;保存計數(shù)值 MOV R2,TH0計數(shù)寄存器清零 SETB TR1 DJNZ R0,EXIT MOV R0,#100 ;延時 5 秒常數(shù) MOV DPTR,#8300H ;LED地址 MOV A,R1把計數(shù)值在LED上顯示EXIT:恢復現(xiàn)場中斷返回 END5.實驗步驟 斷電按線

48、路圖接線。 上電后,按復位鍵(RST)，編輯、編譯、連接、加載程序。 全速執(zhí)行(F9)程序，觀察現(xiàn)象。3.3.4 實驗報告1.根據(jù)定時器實驗（.1）給出的程序框架，將程序補全，并驗證。2.修改3.3.3.1程序中的時間常數(shù)，使燈1.7秒點亮一次寫出修改的時間寫出時間常數(shù)的計算公式，并計算出時間常數(shù)。將修改的時間常數(shù)和程序?qū)懺谙铝斜碇胁懞米⑨尅?.根據(jù)計數(shù)器實驗（.2）給出的程序框架，將程序補全，并驗證。4.修改3.3.3.2程序中的定時器T1的時間常數(shù)30ms中斷一次，將修改的程序?qū)懺谙旅妗?.實驗總結(jié)與體會實驗成績預習成績操作成績報告成績實驗成績3.5 模/數(shù)轉(zhuǎn)換實驗A/D轉(zhuǎn)換器是模擬信號