單片機(jī)原理與應(yīng)用課件

..單片機(jī)原理及應(yīng)用機(jī)電信息學(xué)院吳茂了解單片機(jī)生活中哪里有單片機(jī),他們有什么作用？如何學(xué)習(xí)單片機(jī)首先要培養(yǎng)學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。如何培養(yǎng)興趣？要有工具〔實(shí)驗(yàn)裝置介紹單片機(jī)開(kāi)發(fā)的全過(guò)程接受任務(wù)〔可以是自定的、別人給定的總體規(guī)劃系統(tǒng)〔功能、外形、結(jié)構(gòu)等硬件設(shè)計(jì)〔線路板的設(shè)計(jì)、元件的安裝軟件設(shè)計(jì)〔本課程主要解決的問(wèn)題編輯程序編譯〔檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤,如有錯(cuò)誤返回第一步試驗(yàn)運(yùn)行〔檢查邏輯錯(cuò)誤,如有錯(cuò)誤返回第一步這是程序開(kāi)發(fā)的主要工作,通常有以下幾種手段：A、軟件仿真〔僅適用于沒(méi)有對(duì)硬件操作的系統(tǒng)B、仿鎮(zhèn)器〔最方便,但成本貴C、下載線〔底成本,僅有部分CPU有此功能D、使用編程器直接將程序?qū)懙紺PU〔每次要插拔CPU,太麻煩調(diào)試完畢,用編程器將程序?qū)懙紺PU。成品。實(shí)驗(yàn)裝置介紹：根據(jù)我校學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程學(xué)習(xí)的需求,我們?cè)趨⒖计渌镜漠a(chǎn)品的基礎(chǔ)上,結(jié)合課程的實(shí)際情況,開(kāi)發(fā)了適合學(xué)生入門學(xué)習(xí)的單片機(jī)學(xué)習(xí)板,FD-51學(xué)習(xí)板,該學(xué)習(xí)板設(shè)置了包括LED數(shù)碼管、LCD1602液晶、AD\DA轉(zhuǎn)換器件等單元電路,可以做幾十個(gè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn),而且本實(shí)驗(yàn)板我們是以配件的形式提供給學(xué)生,讓學(xué)生自己焊接調(diào)試線路板。學(xué)生不但可以學(xué)習(xí)軟件編程技術(shù),還可以學(xué)習(xí)硬件焊接及調(diào)試技術(shù),可以更好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。原理圖開(kāi)發(fā)板圖實(shí)驗(yàn)裝置可以完成的主要硬件實(shí)驗(yàn)：1、P1口亮燈實(shí)驗(yàn)〔輸出流水燈實(shí)驗(yàn)2、P1口亮燈實(shí)驗(yàn)〔輸出交通燈實(shí)驗(yàn)3、簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)4、鍵盤實(shí)驗(yàn)5、遙控解碼實(shí)驗(yàn)6、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)7、繼電器控制實(shí)驗(yàn)8、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)9、AT24C02讀寫實(shí)驗(yàn)10、93C46讀寫實(shí)驗(yàn)11、八段數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)12、電子時(shí)鐘13、LCD12864點(diǎn)陣型液晶控制顯示實(shí)驗(yàn)14、LCD1602字符型液晶控制顯示實(shí)驗(yàn)15、工業(yè)順序控制16、A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)<數(shù)字電壓表>17、D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)<波形發(fā)生器>18、計(jì)算機(jī)溫度數(shù)據(jù)采集與處理19、外部中斷實(shí)驗(yàn)〔急救車與交通燈20、單片機(jī)串行口通訊實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)一偉福軟件的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并熟悉偉福軟件wave6000的使用2、學(xué)會(huì)在偉福軟件環(huán)境下編寫、修改、調(diào)試、和運(yùn)行程序二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明福軟件集成了編輯器、編譯器、調(diào)試器,源程序編輯、編譯、下載、調(diào)試全部可以在一個(gè)環(huán)境下完成。且偉福的多種仿真器,及所支持各種CPU仿真全部集成在一個(gè)環(huán)境下?？煞抡鍹CS51系列,MCS196系列等等。福軟件支持多語(yǔ)言多模塊混合調(diào)試,支持ASM〔匯編、PLM、C語(yǔ)言多模塊混合源程序調(diào)試,在線直接修改、編譯、調(diào)試源程序。如果源程序有錯(cuò),可直接定位錯(cuò)誤所在行。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1偉福軟件的下載和安裝偉福軟件的最新版本可以從偉福公司的網(wǎng)站上下載,其網(wǎng)址為。本實(shí)驗(yàn)以WAVE6000版本為使用軟件,其它實(shí)驗(yàn)亦如此。在安裝過(guò)程中,如果用戶沒(méi)有指定安裝目錄,安裝完成后,會(huì)在C：盤建立一個(gè)C：\WAVE6000目錄,2建立新程序選擇菜單[文件|關(guān)閉項(xiàng)目]；選擇菜單[文件|新建文件],或點(diǎn)新建文件按鈕編輯程序,如下圖3保存程序選擇菜單[文件|保存文件]或點(diǎn)保存文件按鈕,默認(rèn)的文件保存位置為C:\WAVE6000\SAMPLES,再給出文件名,例如MY1.ASM。注意：匯編源程序的文件名擴(kuò)展名必須是ASM。4仿真器設(shè)置選擇菜單[設(shè)置|仿真器設(shè)置],對(duì)開(kāi)對(duì)話框。偉福軟件有兩種工作方式：硬件仿真和軟件仿真。本實(shí)驗(yàn)只使用軟件部分,故使用軟件仿真工作方式。具體設(shè)置如下圖所示。5編譯程序選擇菜單[項(xiàng)目|編譯]或按編譯按鈕,進(jìn)行編譯。如果程序完全正確,編譯成功,就會(huì)生成目標(biāo)文件MY1.ASM,如下圖所示。如果在編譯過(guò)程中出現(xiàn)有錯(cuò),可以在信息窗口中顯示出來(lái),雙擊錯(cuò)誤信息,可以在源程序中定位所在行。糾正錯(cuò)誤后,再次編譯直到?jīng)]有錯(cuò)誤。6執(zhí)行程序選擇[執(zhí)行|跟蹤]或按跟蹤按鈕進(jìn)行單步跟蹤調(diào)試程序。單步跟蹤就是一條一條地執(zhí)行指令,若有子程序調(diào)用,也會(huì)跟蹤到子程序中去?？梢杂^察到程序每步執(zhí)行的結(jié)果,"→"所指的就是下次將要執(zhí)行的程序指令。"O"代表此行為可執(zhí)行指令也可以選擇全速執(zhí)行,所有指令一次性全執(zhí)行完。程序運(yùn)行的結(jié)果可以在全類窗口中觀看到。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、寫清調(diào)試相關(guān)程序的過(guò)程和步驟,并詳細(xì)說(shuō)明結(jié)果的正確性3、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中需要注意的地方和偉福軟件使用說(shuō)明軟件實(shí)驗(yàn)二清零程序一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握仿真器設(shè)置、程序編譯和調(diào)試的方法,了解各仿真窗口的含義和用途,為后續(xù)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)打下應(yīng)用基礎(chǔ)。2、通過(guò)本實(shí)驗(yàn),學(xué)生應(yīng)比較了解單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)程序編輯、編譯、調(diào)試、運(yùn)行的流程和方法。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、掌握微機(jī)仿真單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的操作方法。2、把20-2FH的內(nèi)容清零。三實(shí)驗(yàn)步驟：1、進(jìn)入軟件界面,從開(kāi)始菜單〔或者桌面雙擊WAVE圖標(biāo)。2、偉福軟件設(shè)置1、語(yǔ)言：編譯器選擇：選中偉福匯編器2、在仿真器一欄中選中l(wèi)ab20003、在仿真器一欄中選中MCS-514、在cpu一欄中選中8031/80323、新建文件使用文件菜單新建一個(gè)文件,此文件為程序的內(nèi)容記錄。如：org00hljmpstarorg30hstar:movr0,#20hmova,#00hmovb,#16lop1:movr0,aincr0djnzb,lop1sjmp$end程序錄入完畢后保存文件,或另存為。如：文件→另存為→my.asm4、新建及保存項(xiàng)目文件→新建項(xiàng)目→my.asm→打開(kāi)→加入包含文件→取消→保存項(xiàng)目→my→保存5、修改程序或運(yùn)行在項(xiàng)目窗口中雙擊my.asm將出現(xiàn)匯編程序內(nèi)容,可修改。運(yùn)行程序前必須先編譯,然后再執(zhí)行〔全速、跟蹤、單步四、實(shí)驗(yàn)框圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求。1、在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上填寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)日期,指導(dǎo)老師等項(xiàng)目。。2、單步運(yùn)行程序,填寫下表內(nèi)容。程序語(yǔ)句運(yùn)行前寄存器值理論分析值實(shí)際運(yùn)行結(jié)果值Org00hLjmpstarOrg30hStar:movr0,#20hMova,#00hMovb,#16Lop1:movr0,aIncr0Djnzb,lop1Sjmp$寫出20-2F中執(zhí)行程序前后的內(nèi)容變化,說(shuō)明是否實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求。軟件實(shí)驗(yàn)三拆字程序一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)和熟練使用匯編指令。學(xué)習(xí)偉福編譯系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行匯編程序的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容把2000H的內(nèi)容拆開(kāi),高位送2001H低位,低位送2002H低位,2001H、2002H高位清零,一般本程序用于把數(shù)據(jù)送顯示緩沖區(qū)時(shí)用。三、程序框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟用連續(xù)或單步方式運(yùn)行程序,檢查2000~2002H中內(nèi)容變化情況。五、實(shí)驗(yàn)程序org00hljmpstarorg30hstar:mova,20hswapaanla,#0fhmov21h,amova,20hanla,#0fhmov22h,asjmp$end六、思考1如何用斷點(diǎn)方式調(diào)試本程序。2運(yùn)行程序前分析程序及變量值,上機(jī)對(duì)照分析結(jié)果是否一致,不一致找出原因。實(shí)驗(yàn)軟件四拼字程序一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)和熟練使用匯編指令。學(xué)習(xí)偉福編譯系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行匯編程序的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容把2000H、2001H的低位分別送入2002H高低位,一般本程序用于把顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取出拼裝成一個(gè)字節(jié)。三、實(shí)驗(yàn)框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟單步或用斷點(diǎn)方式運(yùn)行程序,檢查2002H內(nèi)容變化情況。五、實(shí)驗(yàn)程序org00hljmpstarorg30hstar:mova,20hanla,#0fhswapamovb,amov21h,aanla,#0fhorla,bmov22h,asjmp$end軟件實(shí)驗(yàn)五數(shù)據(jù)區(qū)傳送子程序一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)和熟練使用匯編指令。學(xué)習(xí)偉福編譯系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行匯編程序的方法。學(xué)習(xí)單片機(jī)內(nèi)部RAM的編程及使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容把R2、R3源RAM區(qū)首址內(nèi)的R6、R7字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到R4、R5目的RAM區(qū)。三、程序框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟在R2、R3中輸入源首址〔例如0000H,R4、R5中輸入目的地址〔例如2000H,R6、R7中輸入字節(jié)數(shù)〔例如1FFFH,運(yùn)行程序,檢查0000~1FFFH中內(nèi)容是否和2000~3FFFH中內(nèi)容完全一致。五、實(shí)驗(yàn)程序org00hljmpstartorg30hstart:nopmovr2,#20hmovr3,#10hmovr4,#40hlop1:mova,r2movr0,amova,r4movr1,amova,r0movr1,aincr2incr4djnzr3,lop1sjmp$end實(shí)驗(yàn)六查找相同數(shù)個(gè)數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)和熟練使用匯編指令。學(xué)習(xí)偉福編譯系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行匯編程序的方法。學(xué)習(xí)單片機(jī)外部RAM的編程及使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在2000~200FH中查出有幾個(gè)字節(jié)是零,把個(gè)數(shù)放在2100H中。三、程序框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟在2000~200FH的幾個(gè)單元中填入零,運(yùn)行本程序后檢查2100H中是幾個(gè)單元數(shù)。五實(shí)驗(yàn)程序ORG00HLJMPMAINORG30HMAIN:MOVR0,#20H MOVB,#10H MOV30H,#00HLOP1: MOVA,R0 CJNEA,#00H,LOP2 INC30HLOP2: INCR0 DJNZB,LOP1 SJMP$ END硬件實(shí)驗(yàn)一P1口亮燈實(shí)驗(yàn)〔輸出流水燈實(shí)驗(yàn)一、驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)P1口的使用方法。2、學(xué)習(xí)延時(shí)子程序的編寫和使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、P1口做輸出口,接八只發(fā)光二極管,編寫程序,使發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮。三、程序框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、編寫編譯程序,下載運(yùn)行,檢驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果五、思考六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、在實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上填寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)日期,指導(dǎo)老師等項(xiàng)目,抄寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,畫出實(shí)驗(yàn)框圖,寫出實(shí)驗(yàn)程序。硬件實(shí)驗(yàn)二P1口亮燈實(shí)驗(yàn)〔輸出交通燈實(shí)驗(yàn)一、驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)P1口的使用方法。2、學(xué)習(xí)延時(shí)子程序的編寫和使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、編寫程序,使連接在P1口的LED發(fā)光二極管按交通燈的邏輯順序顯示。三、程序框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、編寫編譯程序,下載運(yùn)行,檢驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果五、思考六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、在實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上填寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)日期,指導(dǎo)老師等項(xiàng)目,抄寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,畫出實(shí)驗(yàn)框圖,寫出實(shí)驗(yàn)程序。硬件實(shí)驗(yàn)三簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)仿真軟件PROTEUS的使用。2、學(xué)習(xí)使用串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)并行數(shù)據(jù)芯片74HC595的方法及編程技術(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、使用PROTEUS設(shè)計(jì)一個(gè)包括一個(gè)CPU及1片74HC595的串口轉(zhuǎn)并口電路。2、編程使連接在74HC595上的LED實(shí)現(xiàn)流水燈功能。實(shí)驗(yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)步驟1、編寫編譯程序,下載運(yùn)行,檢驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果五、思考74HC595相關(guān)資料74HC5951、描述74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件,兼容低電壓TTL電路,遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。74HC595是具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器,三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入,在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起,則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入〔Ds,和一個(gè)串行輸出〔Q7’8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器,具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。三態(tài)。2、特點(diǎn)：8位串行輸入/8位串行或并行輸出存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器,三種狀態(tài)輸出寄存器可以直接清除100MHz的移位頻率3、輸出能力：并行輸出,總線驅(qū)動(dòng)；串行輸出；標(biāo)準(zhǔn)中等規(guī)模集成電路595移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入〔Ds,和一個(gè)串行輸出〔Q7’4、參考數(shù)據(jù):CPD決定動(dòng)態(tài)的能耗,PD＝CPD×VCC×f1+∑<CL×VCC2×f0>F1＝輸入頻率,CL＝輸出電容f0＝輸出頻率〔MHzVcc=電源電壓5、引腳說(shuō)明符號(hào)引腳描述Q0…Q715,1,7并行數(shù)據(jù)輸出GND8地Q7’MR10主復(fù)位〔低電平SHCP11移位寄存器時(shí)鐘輸入STCP12存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入OE13輸出有效〔低電平DS14串行數(shù)據(jù)輸入VCC16電源6、功能表輸入輸出功能SHCPSTCPOEMRDSQ7’××L↓×LNCMR為低電平時(shí)僅僅影響移位寄存器×↑LL×LL空移位寄存器到輸出寄存器××HL×LZ清空移位寄存器,并行輸出為高阻狀態(tài)↑×LHHQ6NC邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài)0,包含所有的移位寄存器狀態(tài)移入,例如,以前的狀態(tài)6〔內(nèi)部Q6”×↑LH×NCQn’移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并從并口輸出↑↑LH×Q6’Qn’7、注釋H＝高電平狀態(tài)L＝低電平狀態(tài)↑＝上升沿↓＝下降沿Z＝高阻NC＝無(wú)變化×＝無(wú)效當(dāng)MR為高電平,OE為低電平時(shí),數(shù)據(jù)在SHCP上升沿進(jìn)入移位寄存器,在STCP上升沿輸出到并行端口。硬件實(shí)驗(yàn)四工業(yè)順序控制〔設(shè)計(jì)型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆展I(yè)順序