1、1第一章 系统介绍一 系统特点EL-MUL-III 型单片机教学实验系统是北京精仪达盛科技有限公司根据广大学者和许多高等院校实验需求，结合电子发展情况而研制的具有开发，应用，实验相结合的高科技实验设备。旨在尽快提高我国电子科技发展水平，提高实验者手动能力，分析解决问题能力。系统具有以下特点：1. CPU 可选用 80C31，系统功能齐全，涵盖了单片机教学实验课程的大部分内容。2.系统采用开放式模块化结构设计，通过两组相对独立的总线最多可同时扩展 2 块应用实验板，用户可根据需要购置相应实验板，降低了成本，提高了灵活性，便于升级换代。3.配有两块可编程器件：EPM7128 被系统占用。另一块EP
2、M70 供用户实验用。两块器件皆可通过 JTAG 接口在线编程。使用十分方便。4.灵活的电源接口：配有 PC 电源插座，可由 PC 提供电源。另外还配有外接开关电源，提供所需的+5V，+12V，-12V，其输入为 220V 的交流电。5.系统的联机运行模式：配有系统调试软件，为中文多窗口界面。调试程序时可以同时打开寄存器窗口，内存窗口，变量窗口，反汇编窗口，波形显示窗口等等，极大地方便了用户的程序调试。该软件集源程序编辑，编译，链接，调试与一体，每项功能均为中文下拉菜单，简明易学。经常使用的功能均备有热键，这样可以提高程序的调试效率。8051 调试软件不仅支持汇编语言，而且还支持 C 语言编辑
3、调试。6.系统的单机运行模式：系统在没有与计算机连接的情况下，自动运行在单机模式，在此模式下，用户可通过键盘输入运行程序（机器码） ，和操作指令，同时将输入信息及操作的结果在 LED数码管上显示出来。系统功能齐全，可扩展性强。本实验系统不2仅完全能满足教学大纲规定的基本接口芯片实验，其灵活性和扩展性（数据总线，地址总线，控制总线为用户开放）亦能轻松满足其课程设计，毕业设计使用等二 系统概述微处理器采用 i80c31，它的 P1 口,P3 口皆对用户开放，供用户使用。时钟频率为 6.0MHz。程序存储器与数据存储器统一编址，最多可达 64K，板载ROM（监控程序 27c256）12k；RAM1（
4、程序存储器 6264）8K 供用户下载实验程序，可扩展达 32k；RAM2（数据存储器 6264）8k 供用户程序使用，可扩展达 32k。见下图存储器系统组织图。图 1：存储器系统组织图在程序存储器中，0000H2FFFH 为监控程序存储区，用户不3可用，4000H5FFFH 为用户实验程序存储区，供用户下载实验程序。数据存储器的范围为：6000H7FFFH，供用户实验程序使用。注意：因用户实验程序区位于 4000H5FFFH，用户在编写实验程序时要注意，程序的起始地址应为 4000H，所用的中断入口地址均应在原地址的基础上，加上 4000H。例如：外部中断 0的原中断入口为 0003H，用户
5、实验程序的外部中断 0 的中断程序入口为 4003H，其他类推，见表下表。中断名称 8051 原中断程序入口用户实验程序响应程序入口外中断 0 0003H 4003H定时器 0 中断 000BH 400BH外中断 1 0013H 4013H定时期 1 中断 001BH 401BH串行口中断 0023H 4023H表 1-1：用户中断程序入口表资源分配：见表 1-2表 1-2：CPLD 地址分配表地址范围 输出孔/映射器件 性质（系统/用户）0000H2FFFH 监制程序存储器 系统*3000H3FFFH 数据存储器 系统*4000H7FFFH 用户程序存储器 系统*8000H-CFDFH LC
6、S0LCS7 用户CFE0H PC 机串行通讯芯片8250系统*CFE8H 显示，键盘芯片 8279 系统CFA0HCFA7H CS0 系统4CFA8HCFAFH CS1 系统CFB0HCFS7H CS2 系统CFB8HCFBFH CS3 系统CFC0HCFC7H CS4 系统CFC8HCFCFH CS5 系统CFD0H-FFFFH LCS0LCS7 用户本系统采用可编程逻辑器件(CPLD)EPM7128 做地址的编译码工作，可通过芯片 JTAG 接口与 PC 机相连，对芯片进行编程。此单元也分两部分：一部分为系统 CPLD，完成系统器件，如监控程序存储器，用户程序存储器，数据存储器，系统显示
7、控制器，系统串行通讯控制器等的地址译码功能，同时也由部分地址单元经译码后输出（插孔 CS0CS5）给用户使用，他们的地址固定，用户不可改变。具体的对应关系见表 1-2。另一部分为用户 CPLD，它完全对用户开放，用户可在一定的地址范围内，进行编码，输出为插孔 LCS0-LCS7，用户可用的地址范围见表 1-2，注意，用户的地址不能与系统相冲突，否则将导致错误。5第二章 实验部分实验一 P1 口实验一、实验目的1、P1 口的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块三、实验内容：1P1 口做输出口，接八只发光二极管，编写程序
8、，使发光二极管循环点亮。2P1 口做输入口，接八个按钮开关，以实验箱上 74LS273 做输出口，编写程序读取开关状态，在发光二极管上显示出来。四、实验原理：P1 口为准双向口，P1 口的每一位都能独立地定义为输入位或输出位。作为输入位时，必须向锁存器相应位写入“1” ，该位才能作为输入。8031 中所有口锁存器在复位时均置为“1” ，如果后来在口锁存器写过“0” ，在需要时应写入一个“1” ，使它成为一个输入。可以用第二个实验做一下实验。先按要求编好程序并调试成功后，可将 P1 口锁存器中置“0” ，此时将 P1 做输入口，会有什么结果。再来看一下延时程序的实现。现常用的有两种方法，一是用定
9、时器中断来实现，一是用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。本实验系统的晶振为 6.144MHZ，则一个机器周期为126.144us 即 10.512us。现要写一个延时 0.1s 的程序，可6大致写出如下：MOV R7，#X （1）DEL1：MOV R6，#200 （2）DEL2：DJNZ R6，DEL2 （3）DJNZ R7，DEL1 （4）上面 MOV、DJNZ 指令均需两个机器周期，所以每执行一条指令需要 10.256us，先求出 X 值：10.256+X（10.256+20010.256+10.256）=0.110指令（1） 指令（2） 指令（3） 指令（4）所需
10、时间 所需时间 所需时间 所需时间X=(0.110-10.256)/（10.256+20010.256+10.256）=127D=7FH经计算得 X=127。代入上式可知实际延时时间约为0.100215s，已经很精确了。五、实验原理图：P1 口输出实验7P1 口输入实验六、实验步骤：执行程序 1(T1_1.ASM)时：P1.0P1.7 接发光二极管L1L8。执行程序 2(T1_2.ASM)时：P1.0P1.7 接逻辑开关K1K8；74LS273 的 O0O7 接发光二极管 L1L8；74LS273 的片选端 CS273 接 CS0（由程序所选择的入口地址而定，与 CSOCS7相应的片选地址请查
11、看第一部分系统资源，以后不赘述） 。七、程序框图： 程 序 初 始 化 ， 设 置P1口 寄 存 器 的 初 值为 FEH 延 时 0.1 秒 ， 使 显示 稳 定 将 P1口 寄 存 器 的 数值 逐 位 左 移 1位循环点亮发光二极管程 序 初 始 化 ， 设 置P1口 为 输 入 口 将 P1口 数 值 读 入 累加 器 A 将 累 加 器 A的 数 值 送到 273显 示通过发光二极管将 P1 口的状态显示八、参考程序：1、循环点亮发光二极管（T1_1.ASM）NAME T1_1 ;P1 口输实验CSEG AT 0000HLJMP START8CSEG AT 4100HSTART: M
12、OV A,#0FEHLOOP: RL A ; 左移一位，点亮下一个发光二极管MOV P1,ALCALL DELAY ;延时 0.1 秒JMP LOOP; DELAY: MOV R1,#127 ; 延时 0.1 秒DEL1: MOV R2,#200 DEL2: DJNZ R2,DEL2DJNZ R1,DEL1RET; END2、通过发光二极管将 P1 口的状态显示(T1_2.ASM)NAME T1_2 ;P1 口输入实验OUT_PORT EQU 0CFA0HCSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV P1,#0FFH ;复位 P1 口为输入状态M
13、OV A,P1 ;读 P1 口的状态值入累加器 AMOV DPTR,#OUT_PORT ;将输出口地址赋给地址指针DPTRMOVX DPTR,A ;将累加器 A 的值赋给 DPTR 指向的地址JMP START ;继续循环监测端口 P1 的状态END9九、思考与练习1、通过改变原程序，使发光管由左到右一次点亮。2、把指令 MOV P1,#0FFH，改为 MOV P1,#0F0H，观察发光管的效果，并解释产生此现象的原因。实验二 简单 I/O 口扩展一、实验目的：1学习在单片机系统中扩展简单 I/O 接口的方法。2学习数据输入，输出程序的编制方法。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验
14、箱、8051CPU 模块三、实验原理：MCS-51 外部扩展空间很大，但数据总线口和控制信号线的负载能力是有限的。若需要扩展的芯片较多，则 MCS-51 总线口的负载过重，74LS244 是一个扩展输入口，同时也是一个单向驱动器，以减轻总线口的负担。程序中加了一段延时程序，以减少总线口读写的频繁程度。延时时间约为 0.01 秒，不会影响显示的稳定。四、实验内容：利用 74LS244 作为输入口，读取开关状态，并将此状态通过发光二极管显示出来。10五、实验原理图：简单 I/O 实验 2六、实验步骤：174LS244 的 IN0IN7 接开关的 K1K8，片选信号 CS244接 CS1。274LS
15、273 的 O0O7 接发光二极管的 L1L8，片选信号CS273 接 CS2。3编程、全速执行。4拨动开关 K1K8，观察发光二极管状态的变化。七、程序框图：11八、参考程序：T4.ASMNAME T4 ;I/O 口扩展实验CSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HINPORT EQU 0CFA8H ;74LS244 端口地址OUTPORT EQU 0CFB0H ;74LS273 端口地址START: MOV DPTR,#INPORTLOOP: MOVX A,DPTR ;读开关状态MOV DPTR,#OUTPORT MOVX DPTR,A ;显示开关状态MOV
16、R7,#10H ;延时DEL0: MOV R6,#0FFHDEL1: DJNZ R6,DEL1DJNZ R7,DEL0JMP STARTEND九、思考和练习：1、考虑程序中加入延时程序的作用，如果不加入延时程序，会造成什么后果？2、如果把片选 CS244 接 CS0，将如何改变源程序中的端口地址，才能实现原来的效果？12实验三 中断实验有急救车的交通灯控制实验一、实验目的：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。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块三、实验内容：在十字交通路口增加允许急救车优先通过的要求。当有急救车到达时，两个方向
17、上的红灯亮，以便让急救车通过，假定急救车通过路口的时间为 10 秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前的状态。本实验以单脉冲为中断申请，表示有急救车通过。四、实验原理：交通灯的亮灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再切换到东西路口方向，重复上述过程。本实验中断处理程序的应用，最主要的地方是如何保护进入中断前的状态，使得中断程序执行完毕后能回到交通灯中断前的状态。要
18、保护的地方，除了累加器 ACC、标志寄存器 PSW 外，还要注意：一是主程序中的延时程序和中断处理程序中的延时程序不能混用，本实验给出的程序中，主程序延时用的是R5、R6、R7，中断延时用的是 R3、R4 和新的 R5。第二，主程序中每执行一步经 74LS273 的端口输出数据的操作时，应先将所输出的数据保存到一个单元中。因为进入中断程序后也要执行往74LS273 端口输出数据的操作，中断返回时如果没有恢复中断前74LS273 端口锁存器的数据，则显示往往出错，回不到中断前的13状态。还要注意一点，主程序中往端口输出数据操作要先保存再输出，例如有如下操作：MOV A，#0F0H （0）MOVX
19、 R1，A （1）MOV SAVE，A （2）程序如果正好执行到（1）时发生中断，则转入中断程序，假设中断程序返回主程序前需要执行一句 MOV A， SAVE 指令，由于主程序中没有执行（2） ，故 SAVE 中的内容实际上是前一次放入的而不是（0）语句中给出的 0F0H，显示出错，将（1） 、 （2）两句顺序颠倒一下则没有问题。发生中断时两方向的红灯一起亮10 秒，然后返回中断前的状态。五、实验原理图：六、实验步骤：74LS273 的输出 O0O7 接发光二极管 L1L8，74LS273 的片选 CS273接片选信号 CS2，此时 74LS273 的片选地址为CFB0HCFB7H 之间任选。
20、单脉冲输出端 P-接 CPU 板上的 INT0。14七、程序框图： 主程序框图 中断程序框图八、思考与练习：1、如果不把数据保存到 SAVE 的单元中，会有什么后果？2、是否可以将 INT1 作为中断输入口，如果可以需要如何改变源程序？3、能否使主程序和中断服务子程序共同调用一段延时子程序，15说明理由。16实验四 定时器实验循环彩灯实验一、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写方法。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块三、实验原理：1 定时常数的确定定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样， 为振荡频率
21、的 1/12。本实验中时钟频率为 6.0 MHZ，现要采用中断方法来实现 0.5 秒延时，要在定时器 1 中设置一个时间常数，使其每隔0.1 秒产生一次中断，CPU 响应中断后将 R0 中计数值减一，令R0=05H，即可实现 0.5 秒延时。时间常数可按下述方法确定：机器周期=12晶振频率=12/(610)=2us设计数初值为 X，则（2e+16-X）2Error!=0.1，可求得X=15535化为十六进制则 X=3CAFH，故初始值为 TH1=3CH，TL1=AFH2 初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCON、TMOD 的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入
22、定时器中。由于只有定时器中断，IP 便不必设置。3 设计中断服务程序和主程序中断服务程序除了要完成计数减一工作外，还要将时间常数重新送入定时器中，为下一次中断做准备。主程序则用来控制发光二极管按要求顺序燃灭。17四、实验题目由 8031 内部定时器 1 按方式 1 工作，即作为 16 位定时器使用，每 0.1 秒钟 T1 溢出中断一次。P1 口的 P1.0P1.7 分别接发光二极管的 L1L8。要求编写程序模拟一循环彩灯。彩灯变化花样可自行设计。例程给出的变化花样为：L1、L2、L8 依次点亮；L1、L2、L8 依次熄灭；L1、L2、L8 全亮、全灭。各时序间隔为 0.5 秒。让发光二极管按以
23、上规律循环显示下去。五、实验电路：六、实验步骤：P1.0P1.7 分别接发光二极管 L1L8 即可。七、程序框图：T6.ASM中断程序框图18主程序框图九、思考与练习1、改变彩灯变化的花样，如增加逐个红灯点亮和逐个绿灯点亮，需要如何改变程序？2、说明源程序中的查表过程和中断过程。4、将源程序改用 DPTR 数据指针查表，要达到原来的效果，需要如何改变程序？19实验五 数码显示实验一、实验目的：1 进一步掌握定时器的使用和编程方法。2 了解七段数码显示数字的原理。3 掌握用一个段锁存器，一个位锁存器同时显示多位数字的技术。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块三
24、、实验原理：本实验采用动态显示。动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器的各个位（扫描） 。将 8031CPU 的 P1 口当作一个位锁存器使用，74LS273 作为段锁存器。四、实验题目利用定时器 1 定时中断，控制电子钟走时，利用实验箱上的六个数码管显示分、秒，做成一个电子钟。显示格式为： 分 秒定时时间常数计算方法为：定时器 1 工作于方式 1，晶振频率为 6MHZ，故预置值 Tx 为：（2e+16-Tx）x12x1/（6x10e+6）=0.1sTx=15535D=3CAFH,故 TH1=3CH，TL1=AFH五、实验电路：20六、实验接线：将 P1 口的 P1.0P1.5 与数码管的输入
25、LED1LED6 相连,74LS273 的 O0O7 与 LED-ALED-Dp 相连,片选信号 CS273 与CS0 相连。去掉短路子连接。七、程序框图：T9.ASM九、思考与练习1、试着改变程序，将中间两个数码管的中间横线改为右下角的圆点点亮。2、试着改变程序，将时钟改为倒计时，即从 59 - 59 开始，一直变化到 00 -00 结束。21实验六 串行口实验单机实验一、实验目的：1 掌握 8031 串行口方式 1 的工作方式及编程方法。2 掌握串行通讯中波特率的设置。3 在给定通讯波特率的情况下，会计算定时时间常数。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块
26、三、实验原理MCS-51 单片机串行通讯的波特率随串行口工作方式选择的不同而不同，它除了与系统的振荡频率 f，电源控制寄存器 PCON的 SMOD 位有关外，还与定时器 T1 的设置有关。1） 在工作方式 0 时，波特率固定不变，仅与系统振荡频率有关，其大小为 f/12。2） 在工作方式 2 时，波特率也只固定为两种情况：当 SMOD=1 时， 波特率=f/32当 SMOD=0 时， 波特率=f/643） 在工作方式 1 和 3 时，波特率是可变的：当 SMOD=1 时， 波特率=定时器 T1 的溢出率/16当 SMOD=0 时， 波特率=定时器 T1 的溢出率/32其中，定时器 T1 的溢出
27、率=f/(12*(256-N)，N 为 T1 的定时时间常数。在实际应用中，往往是给定通讯波特率，而后去确定时间常数。例如：f=6.144MHZ,波特率等于 1200，SMOD=0 时，则1200=6144000/(12*32*(256-N)，计算得 N=F2H。初值的求法：N=256-fosc*(SMOD+1)/(384*波特率)，注：其中，定时器选用方式 2。例程中设置串行口工作于方式 1，SMOD=0，波特率为 1200。循环彩灯的变化花样与实验六相同。也可自行设计变化花样。22四、实验题目利用 8031 串行口发送和接收数据，并将接收的数据通过扩展 I/O 口 74LS273 输出到发
28、光二极管显示，结合延时来模拟一个循环彩灯。五、实验连线：8051CPU 板的 TXD 接 RXD；74LS273 的 CS273 接 CS0；O0O7接发光二极管的 L1L8；六、程序名称：T12.asm七、思考与练习1、请说明指令 MOV 87, #00H 的含义。在源程序中，串行口接收数据使用的哪种方式，是中断方式还是查询方式？并分析两种方式的利弊。23实验七 D/A 转换实验一、实验目的：1. 了解 D/A 转换的基本原理。2. 了解 D/A 转换芯片 0832 的性能及编程方法。3. 了解单片机系统中扩展 D/A 转换的基本方法。二、实验设备：CPU 挂箱、8031CPU 模块三、实验
29、内容：利用 DAC0832，编制程序产生锯齿波、三角波、正弦波。三种波形轮流显示。四、实验原理：D/A 转换是把数字量转换成模拟量的变换，从 D/A 输出的是模拟电压信号。产生锯齿波和三角波只需由 A 存放的数字量的增减来控制；要产生正弦波，较简单的手段是造一张正弦数字量表。取值范围为一个周期，采样点越多，精度就越高。本实验中，输入寄存器占偶地址端口，DAC 寄存器占较高的奇地址端口。两个寄存器均对数据独立进行锁存。因而要把一个数据通过 0832 输出，要经两次锁存。典型程序段如下：MOV DPTR，#PORTMOV A，#DATAMOVX DPTR,AINC DPTRMOVX DPTR,A其
30、中第二次 I/O 写是一个虚拟写过程，其目的只是产生一个WR 信号。启动 D/A。五、实验电路：24六、实验步骤：1、DAC0832 的片选 CS0832 接 CS0，输出端 OUT 接示波器探头。2、将短路端子 DS 的 1、2 短路七、程序框图 T14.ASM主程序 MAIN 锯齿波显示子程序：PRG125三角波显示子程序：PRG2 正弦波显示子程序：PRG八、思考与练习1、请解释源程序中 B 寄存器的数值所起得的作用？2、叙述 DAC0832 通过查表的方法产生正弦波的过程。3、试着编写产生方波的程序，并在示波器上观察显示。26实验八 A/D 转换实验一、实验目的：1 掌握 A/D 转换
31、与单片机的接口方法。2 了解 A/D 芯片 ADC0809 转换性能及编程方法。3 通过实验了解单片机如何进行数据采集。二、实验设备：EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块三、实验内容：利用实验台上的 ADC0809 做 A/D 转换器，实验箱上的电位器提供模拟电压信号输入，编制程序，将模拟量转换成数字量，用数码管显示模拟量转换的结果。四、实验原理：A/D 转换器大致有三类：一是双积分 A/D 转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法 A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行 A/D 转换器，速度快，价格也昂贵。实验用的 ADC0809 属第
32、二类，是八位 A/D 转换器。每采集一次需 100us。ADC0809 START 端为 A/D 转换启动信号，ALE 端为通道选择地址的锁存信号。实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始 A/D 采样转换，故启动 A/D 转换只需如下两条指令： MOV DPTR，#PORTMOVX DPTR,AA 中为何内容并不重要，这是一次虚拟写。在中断方式下，A/D 转换结束后会自动产生 EOC 信号，将其与 8031CPU 板上的 INT0 相连接。在中断处理程序中，使用如下指令即可读取 A/D 转换的结果：MOV DPTR，#PORTMOVX A，DPTR27五、实验电路：六、实验步骤：108
33、09 的片选信号 CS0809 接 CS0。2电位器的输出信号 AN0 接 0809 的 ADIN0。3EOC 接 CPU 板的 INT0.七、程序框图：T15.ASM28主程序 中断服务程序八、思考与练习1、试着改变源程序，将电位器的输出信号 AN0 分别接 0809的 ADIN1ADIN7,并在数码管上显示。29实验九 LCD 显示实验一、实验目的：学习液晶显示的编程方法，了解液晶显示模块的工作原理。掌握液晶显示模块与单片机的接口方法。二、所需设备EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块三、实验内容编程实现在液晶显示屏上显示中文汉字“北京理工达盛科技有限公司” 。四、实验步骤1、实验连线：8255 的 PA0PA7 接 DB0DB7，PC7 接BUSY，PC0 接 REQ，CS8255 接 CS0。2、运行实验程序 T19.asm，观察液晶的显示状态五、实验原理说明六、程序框图 30七、思考与练习1、通过改变原程序，在液晶显示器上显示“太原科技大学自动化实验室” 。开 始初 始 化查 表 读 数 据BUSY为 0?数 据 输 出BUSY为 1?REQ复 位数 据 读 完 ?REQ置 位结 束NYYNYN
