MCS-51单片机应用实验指导书东南大学仪器科学与工程学院2007年1
1 MCS-51 单片机应用 实 验 指 导 书 东南大学仪器科学与工程学院 2007 年
前言“XYZ22型综合实验仪”适用于测控类及弱电类专业大学本科生以下课程的实验和实践教学：《MCS-51单片机原理、接口及应用》、《检测（测控）技术及系统设计》、《智能仪器原理与设计技术》等；也适用于测控类及弱电类专业硕土研究生以下课程的实验和实践教学：《智能仪器设计》、《智能测控系统设计》等；也可以被相关专业的大专生选用。本实验装置采用模块化设计，将有相互联系的各专业课程的实验组合起来，包含这些专业课程要求的若干单个实验，最后形成“从传感器→前置调理、接口电路→A/D转换电路→计算机（单片机）→后置接口电路→测控对象”接近实际应用系统的软硬件设计调试综合实验。训练和提高学生在检测（测控）技术及智能技术应用系统方面的设计调试能力。同时，帮助学生将各专业课程内容综合起来，融会贯通，形成系统的概念，迅速迈过从理论到实际的门槛。大多数实验的实验内容都设置了基本要求和高级要求，能够满足不同层次学生的需要。MCS-51系列单片微型计算机现在被广泛应用的主要有四个产品：8051（80C51）、8031（80C31）、8751（87C51）和8951（89C51）。它们之间的主要差别在于：8051片内有4K（8位）ROM的程序存储器；8751片内有4K（8位）EPROM的程序存储器；8951片内有4K（8位）EEPROM的程序存储器；8031片内无程序存储器，必须外接程序存储器。8051单片机有三个八位准双向口P1、P2、P3口，一个双向总线PO口。P2口和PO口一般作为系统扩展的地址线和数据线。P1口作为I/O口。P3口为多功能口，既可作为I/O口，又可作为特殊的第二功能口。8051单片机有二个十六位的可编程定时器/计数器T0和T1，有4种操作方式。可用于定时、外部计数及串行口波特率发生器。8051单片机有一全双工串行口，也有4种工作方式。8051单片机有五个中断源。中断入口地址为：0003H外中断O（/INTO）中断000BH定时器/计数器0（TO）中断0013H外中断1（/INT1）中断001BH定时器/计数器1（T1）中断0023H串行口（SIO）接收、发送中断8051单片机有128个字节的内部RAM存储器。另有21个特殊功能寄存器，供CPU使用。8051单片机有111条指令，有7种寻址方式。8051单片机允许的晶振频率为1.2M~12MHZ，通常使用6MHZ和12MHZ。8051单片机可扩展外部数据存储器和外部程序存储器，扩展输入和输出接口，外接键盘、显示器、打印机及其它外部设备，广泛应用在中、小型测控系统和智能仪器、仪表中。祝学云2
2 前 言 “XYZ22 型综合实验仪”适用于测控类及弱电类专业大学本科生以下课程 的实验和实践教学：《MCS-51 单片机原理、接口及应用》、《检测（测控）技术 及系统设计》、《智能仪器原理与设计技术》等；也适用于测控类及弱电类专业硕 士研究生以下课程的实验和实践教学：《智能仪器设计》、《智能测控系统设计》 等；也可以被相关专业的大专生选用。 本实验装置采用模块化设计，将有相互联系的各专业课程的实验组合起来， 包含这些专业课程要求的若干单个实验，最后形成“从传感器→前置调理、接口 电路→A/D 转换电路→计算机（单片机）→后置接口电路→测控对象”接近实际 应用系统的软硬件设计调试综合实验。训练和提高学生在检测（测控）技术及智 能技术应用系统方面的设计调试能力。同时，帮助学生将各专业课程内容综合起 来，融会贯通，形成系统的概念，迅速迈过从理论到实际的门槛。 大多数实验的实验内容都设置了基本要求和高级要求，能够满足不同层次学 生的需要。 MCS-51 系列单片微型计算机现在被广泛应用的主要有四个产品：8051 （80C51）、8031（80C31）、8751（87C51）和 8951（89C51）。它们之间的主要 差别在于： 8051 片内有 4K（8 位）ROM 的程序存储器； 8751 片内有 4K（8 位）EPROM 的程序存储器； 8951 片内有 4K（8 位）EEPROM 的程序存储器； 8031 片内无程序存储器，必须外接程序存储器。 8051 单片机有三个八位准双向口 P1、P2、P3 口，一个双向总线 P0 口。P2 口和 P0 口一般作为系统扩展的地址线和数据线。P1 口作为 I/O 口。P3 口为多功 能口，既可作为 I/O 口，又可作为特殊的第二功能口。 8051 单片机有二个十六位的可编程定时器/计数器 T0 和 T1，有 4 种操作方 式。可用于定时、外部计数及串行口波特率发生器。 8051 单片机有一全双工串行口，也有 4 种工作方式。 8051 单片机有五个中断源。中断入口地址为： 0003H 外中断 0（/INT0）中断 000BH 定时器/计数器 0（T0）中断 0013H 外中断 1（/INT1）中断 001BH 定时器/计数器 1（T1）中断 0023H 串行口（SIO）接收、发送中断 8051 单片机有 128 个字节的内部 RAM 存储器。另有 21 个特殊功能寄存器， 供 CPU 使用。 8051 单片机有 111 条指令，有 7 种寻址方式。 8051 单片机允许的晶振频率为 1.2M~12MHZ，通常使用 6MHZ 和 12MHZ。 8051 单片机可扩展外部数据存储器和外部程序存储器，扩展输入和输出接 口，外接键盘、显示器、打印机及其它外部设备，广泛应用在中、小型测控系统 和智能仪器、仪表中。 祝学云
目录第一章实验设备介绍1一.实验设备的联接二：伟福（WAVE）G6W型单片机仿真开发器介绍三.XYZ22型综合实验仪介绍第二章程序设计实验11实验一11数据传送实验.实验二多字节十进制加法实验1214第三章I/0口（8255）扩展及外部中断实验.14实验三8255输入输出实验实验四外部中断实验1618第四章LED显示器及行列式键盘扩展实验实验五18动态LED显示实验.实验六22键盘显示器扩展实验.第五章计数器定时器实验26实验七计数器实验..26实验八定时器（时钟）实验29第六章串行通信实验3333实验九串行通信实验39第七章D/A及A/D实验39实验十D/A转换实验（DAC0832）实验十一：A/D转换实验（ICL7135）413
3 目 录 第一章 实验设备介绍 1 一．实验设备的联接.1 二．伟福（WAVE）G6W 型单片机仿真开发器介绍 .1 三．XYZ22 型综合实验仪介绍 .2 第二章 程序设计实验 11 实验一 数据传送实验.11 实验二 多字节十进制加法实验.12 第三章 I/O 口（8255）扩展及外部中断实验 14 实验三 8255 输入输出实验 .14 实验四 外部中断实验.16 第四章 LED 显示器及行列式键盘扩展实验 18 实验五 动态 LED 显示实验.18 实验六 键盘显示器扩展实验.22 第五章 计数器定时器实验 26 实验七 计数器实验.26 实验八 定时器（时钟）实验.29 第六章 串行通信实验 33 实验九 串行通信实验.33 第七章 D/A 及 A/D 实验 39 实验十 D/A 转换实验（DAC0832） .39 实验十一 A/D 转换实验（ICL7135） .41
第一章 实验设备介绍，实验设备的联接XYZ22型单片机仿测量控制PC机综合实验真开发器对象仪图1设备联接二：伟福（WAVE）G6W型单片机仿真开发器介绍G6W型单片机仿真开发器含有WINDOWS、DOS版本双平台：可选择不同配置的仿真头（仿真不同的CPU）；仿真头上有一个晶振跳线器（选用内、外晶振），出厂设置选用内晶振；打开电源时，先接通仿真器电源，再接通外部用户板（实验仪）的电源。防止CMOS型的CPU芯片过流，造成芯片温度过高。1.安装及基本参数设置1）安装进入C:I盘符下，建立子目录C:151,将编译器安装到C:151目录下即可。2)基本参数设置选择伟福汇编器：选择G6W及POD-51型仿真头、8031CPU选择程序空间在仿真器上、数据空间在用户板上：选择仿真器与PC机连接的串行端口。2.编辑、编译、执行及修改文件1）编辑及修改新建一个文件或打开一个文件，对此文件进行编辑及修改，最后将其保存。汇编文件的文件名后缀为ASM。3）编译对当前窗口文件进行编译、校验，如果程序文件有错，信息窗口将提示出错信息，以便用户修改。4）执行与退出包括全速、跟踪、单步、执行到光标处等几种程序执行方式。4
4 第一章 实验设备介绍 一．实验设备的联接 图 1 设备联接 二．伟福（WAVE）G6W 型单片机仿真开发器介绍 G6W 型单片机仿真开发器含有 WINDOWS、DOS 版本双平台； 可选择不同配置的仿真头（仿真不同的 CPU）； 仿真头上有一个晶振跳线器（选用内、外晶振），出厂设置选用内晶振； 打开电源时，先接通仿真器电源，再接通外部用户板（实验仪）的电源。防 止 CMOS 型的 CPU 芯片过流，造成芯片温度过高。 1． 安装及基本参数设置 1） 安装 进入 C:\ 盘符下，建立子目录 C:\51,将编译器安装到 C:\51 目录下即可。 2） 基本参数设置 选择伟福汇编器； 选择 G6W 及 POD-51 型仿真头、8031 CPU； 选择程序空间在仿真器上、数据空间在用户板上； 选择仿真器与 PC 机连接的串行端口。 2． 编辑、编译、执行及修改文件 1）编辑及修改 新建一个文件或打开一个文件，对此文件进行编辑及修改，最后将其保存。 汇编文件的文件名后缀为 .ASM。 3） 编译 对当前窗口文件进行编译、校验，如果程序文件有错，信息窗口将提示出 错信息，以便用户修改。 4） 执行与退出 包括全速、跟踪、单步、执行到光标处等几种程序执行方式。 PC机 单 片 机 仿 真 开 发 器 XYZ22型 综 合 实 验 仪 测 量 控 制 对 象
3.在窗口中检查RAM及特殊功能寄存器的内容全速运行程序后，要先“暂停”再检查存储器内容。CPU窗口包含源程序的反汇编代码、特殊功能寄存器状态等。数据窗口包含内部RAM和外部RAM的状态等。三．XYZ22型综合实验仪介绍一）面板功能块分布图D双蓝CMS0/ : (2) S578（）I5hen路LH96（）-002V单73048(0201000赔申 辣x(-/+)"OL路20电LLNI/*OLNI/ONON*SOI :(1)LA/~ENN管器申(/+)丫鲜丑屏uo)81~11zzts101(-/+)(-/+)LnO招申召SS781608"NID"SUa路'O电器"SAS大on用8S丫QM政星路输输AS-"AZI-"A0'AZI+AS+"AS'2+电源关0/用#/TmOAR00妞香器开XHZu子电入8纽压3入输输丽电输输图2面板功能块分布图5
5 3． 在窗口中检查 RAM 及特殊功能寄存器的内容 全速运行程序后，要先“暂停”再检查存储器内容。 CPU 窗口包含源程序的反汇编代码、特殊功能寄存器状态等。 数据窗口包含内部 RAM 和外部 RAM 的状态等。 三．XYZ22 型综合实验仪介绍 一）面板功能块分布图 图 2 面板功能块分布图