1、<p>　　《單片機(jī)及智能儀器》</p><p><b>　　實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書(shū)</b></p><p><b>　　楊明亮 梁應(yīng)選 編</b></p><p>　　適應(yīng)專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器</p><p>　　陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院</p><p><b&

2、gt;　　2012年4月</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　《單片機(jī)及智能儀器》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。為了使學(xué)生更好的理解和掌握這些知識(shí)，靈活應(yīng)用單片機(jī)，使學(xué)生熟悉單片機(jī)實(shí)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，提高匯編語(yǔ)言的編寫(xiě)能力，提高對(duì)匯編語(yǔ)言的編輯、匯編、調(diào)試運(yùn)行等技能，設(shè)置了軟件類(lèi)、硬件類(lèi)和綜合應(yīng)用類(lèi)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)上機(jī)及接口實(shí)

3、驗(yàn)，熟練地掌握單片機(jī)的編程結(jié)構(gòu)、工作模式、指令系統(tǒng)；學(xué)會(huì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；掌握微機(jī)輸入/輸出接口的基本概念，主要模式和基本工作方法，掌握并行和串行接口的原理，學(xué)會(huì)并行輸入/輸出口的擴(kuò)展，并能夠進(jìn)行基本的接口設(shè)計(jì)，提高其實(shí)踐能力；并培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為今后課程學(xué)習(xí)以及開(kāi)發(fā)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。</p><p>　　開(kāi)設(shè)“單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)”的目的，是總結(jié)幾年來(lái)單片機(jī)教學(xué)中，用購(gòu)買(mǎi)的實(shí)驗(yàn)箱，雖然功

4、能很齊全，但基本上是黑箱結(jié)構(gòu)，對(duì)初學(xué)者，不是從最簡(jiǎn)單的最小系統(tǒng)開(kāi)始，一步步深入，做完實(shí)驗(yàn)后，效果很差，大部分學(xué)生對(duì)單片機(jī)的系統(tǒng)沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，最后在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中，連最簡(jiǎn)單的單片機(jī)最小系統(tǒng)都不清楚。因此該實(shí)驗(yàn)就是想讓學(xué)生從最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)開(kāi)始，自己搭建，編程，調(diào)試和固化程序，循序漸進(jìn)，逐步深入。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)是針對(duì)測(cè)儀專(zhuān)業(yè)《單片機(jī)與智能儀器》課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置的，兩個(gè)2學(xué)時(shí)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和一個(gè)6學(xué)時(shí)的綜

5、合實(shí)驗(yàn)。 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)一：LED顯示實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：驗(yàn)證 </b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)要求：必做</b></p><p><b>　　一、

6、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　1、了解MCS51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法；</p><p>　　2、掌握8032單片機(jī)通過(guò)8155擴(kuò)展I/O接口時(shí)，LED顯示的連接方法和編程方法。</p><p>　　3、了解LED動(dòng)態(tài)顯示原理及匯編語(yǔ)言編程。</p><p><b>　　二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：</b&

7、gt;</p><p>　　1、觀察單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)箱）結(jié)構(gòu)與原理；</p><p>　　2、看懂附錄1中的程序，將程序輸入并調(diào)試；編譯、調(diào)試、運(yùn)行該程序，顯示結(jié)果應(yīng)為“”；</p><p>　　3、修改該程序，讓LED交替顯示“”和“”，注意交替變化中間要有明顯的保持時(shí)間；也可以顯示任意兩個(gè)六位數(shù)字或字符（用七斷數(shù)碼管可以顯示的字符，如“H”、“L”等）。&l

8、t;/p><p><b>　　三、實(shí)驗(yàn)原理：</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)采用啟東計(jì)算機(jī)總廠生產(chǎn)的“DICE系列單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)運(yùn)行的基本原理與一般的單片機(jī)系統(tǒng)是一樣的，但作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它的程序存儲(chǔ)器里面存儲(chǔ)的是監(jiān)控管理程序，實(shí)驗(yàn)所編寫(xiě)的程序，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行調(diào)試，編譯，生成可執(zhí)行文件，然后將實(shí)驗(yàn)程序存入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。所以實(shí)驗(yàn)程序在斷電后就從實(shí)

9、驗(yàn)箱中消失了。</p><p>　　在DICE系列單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，用8155芯片擴(kuò)展I/O口，顯示用LED數(shù)碼管，系統(tǒng)分配給顯示部分的端口：8155A口，連LED顯示的字位口，地址為FF21H； 8155B口，連LED顯示的字形口，地址為FF22H。</p><p><b>　　四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行：</b></p><p>　　采用集中授課形式

10、，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。</p><p><b>　　五、實(shí)驗(yàn)條件：</b></p><p>　　1、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套；</p><p><b>　　2、計(jì)算機(jī)一臺(tái)；</b></p><p>　　3、WIN51仿真軟件一套</p><p><b>　　六、實(shí)驗(yàn)步驟：<

11、;/b></p><p>　　1、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，查看單片機(jī)以及其它芯片的銘牌，記錄相關(guān)芯片的型號(hào)；</p><p>　　2、參照教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，找出上述芯片的型號(hào)，記錄各芯片的作用和引腳功能；</p><p>　　3、打開(kāi)計(jì)算機(jī)，進(jìn)入WIN51仿真軟件（執(zhí)行DICE51.EXE文件），打開(kāi)其工作界面；</p><p>　　4、檢查計(jì)算機(jī)

12、與單片機(jī)是否連接就緒。即查看WIN51工作界面底邊狀態(tài)欄由“脫機(jī)就緒”變成“聯(lián)機(jī)就緒”，說(shuō)明聯(lián)機(jī)成功。否則對(duì)話框提示“單片機(jī)未連上”，要檢查硬件實(shí)際連接情況，在設(shè)置菜單下設(shè)定COM1或COM2。</p><p>　　5、將自己編寫(xiě)的程序或提供的參考程序輸入，然后進(jìn)行調(diào)試，編譯，改正錯(cuò)誤。一直調(diào)到?jīng)]有錯(cuò)誤為止，然后讓程序單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行，查看程序運(yùn)行結(jié)果。</p><p><b>

13、;　　七、思考題：</b></p><p>　　1、LED顯示分為動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示，本次實(shí)驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)顯示，顯示的原理是什么？</p><p><b>　　八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?nèi)容以及結(jié)果，特別是修改程序的結(jié)果，做詳細(xì)記錄。應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，程序調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

14、進(jìn)行記錄，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行分析。</p><p>　　必須對(duì)程序全部進(jìn)行注釋。</p><p><b>　　八、附錄</b></p><p>　　附錄1.1：LED顯示源程序</p><p>　　說(shuō)明：在LED上實(shí)現(xiàn)字符顯示的方法，是將待顯示的字形碼，送入8155的字形口（B口）地址FF22H,顯示位置送入815

15、5的字位口（A口）地址FF21H。附錄2給出了本實(shí)驗(yàn)中的字形、字位表。一個(gè)字長(zhǎng)為8位的二進(jìn)制，要在兩個(gè)LED上顯示，因此程序中有如何將一個(gè)字拆分成兩個(gè)字。輸入程序時(shí)可以不輸注釋語(yǔ)句。</p><p><b>　　ORG 0500H</b></p><p>　　SE15: MOV SP,#53H</p><p>　　LED: MOV

16、R0,#79H ；將字形存在RAM的79H-7EH</p><p>　　MOV R6,#65H ；輸入待顯示的字符</p><p>　　MOV R5,#43H</p><p>　　MOV R4,#21H</p><p>　　MOV A,R6 ；調(diào)用拆分程序?qū)?個(gè)字節(jié)拆成6個(gè)字節(jié)</p><p>　　LCALL

17、PTDS</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　LCALL PTDS</p><p><b>　　MOV A,R4</b></p><p>　　LCALL PTDS</p><p>　　LCALL SSEESJMP LED ；循環(huán)顯示&

18、lt;/p><p><b>　??；字節(jié)拆分程序</b></p><p>　　PTDS: MOV R1,A</p><p>　　ACALL PTDS1</p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p><b>　　SWAP A</b>

19、</p><p>　　PTDS1: ANL A,#0FH</p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p><b>　　INC R0</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　??；字

20、節(jié)顯示程序</b></p><p>　　SSEE: SETB RS1 ；換工作寄存器第三組</p><p>　　MOV R5,#05H ；每個(gè)字顯示5次</p><p>　　SSE2: MOV 30H,#20H ；字位碼初值</p><p>　　MOV 31H,#7EH ；字形碼初地址</p><

21、;p>　　MOV R7,#06H ；顯示位數(shù)</p><p>　　SSE1: MOV R1,#21H ；輸入字位碼</p><p><b>　　MOV A,30H</b></p><p>　　MOVX @R1,A</p><p>　　MOV R0,31H ；查表、輸入字形碼</p><

22、p><b>　　MOV A,@R0</b></p><p>　　MOV DPTR,#DDFF</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV R1,#22H </p><p>　　MOVX @R1,A ；字形送入地址22H</p><p>　　MOV A,

23、30H ；改變字位</p><p><b>　　RR A</b></p><p><b>　　MOV 30H,A</b></p><p>　　DEC 31H ；轉(zhuǎn)換為下一個(gè)字形</p><p>　　MOV A,#0FFH </p><p>　　MOVX @R1,A

24、；關(guān)顯示</p><p>　　DJNZ R7,SSE1 ；6位顯示完了嗎？</p><p>　　DJNZ R5,SSE2 ；5次顯示完了嗎？</p><p><b>　　CLR RS1</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　??；以下為字形表，

25、見(jiàn)表2。</p><p>　　DDFF: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H</p><p>　　DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,89H,0DEH</p><p><b>　　END</b></p><p>　　附錄

26、1.2：字形、字位表</p><p><b>　　字位表</b></p><p><b>　　字形表</b></p><p><b>　　注：低電位亮。</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)二 單片機(jī)資源應(yīng)用</p><p>　　實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：課內(nèi) 6學(xué)時(shí)，課

27、外6學(xué)時(shí)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：綜合</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)要求：必做</b></p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　1、掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2、了解51系列

28、單片機(jī)并行口輸出/輸入方式的工作原理及編程方法。</p><p>　　3、掌握51系列單片機(jī)中斷的設(shè)置方法及編程實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　4、掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的設(shè)置方法及編程。</p><p>　　5、掌握設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)并在面包板上搭建單片機(jī)系統(tǒng)，或在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上組建單片機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　6、用七段數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。

29、</p><p><b>　　二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按要求分A、B、C、三部分，其中A是必做內(nèi)容，B是選做內(nèi)容，C是提高內(nèi)容。</p><p>　　內(nèi)容A：按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)給出的單片機(jī)最小系統(tǒng)和4位七段LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路，在面包板上搭接，然后用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)顯示程序，在數(shù)碼管的任何一位顯示要求的數(shù)字。</p&g

30、t;<p>　　該部分主要是熟悉并掌握單片機(jī)的最小系統(tǒng)，振蕩電路、復(fù)位電路，端口的應(yīng)用，動(dòng)態(tài)顯示的電路及編程，程序的調(diào)試及固化，掌握用keil軟件調(diào)試匯編程序。由于顯示是人機(jī)交流的窗口，是以后其它功能實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。必須在內(nèi)容A中很好的掌握。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)電路見(jiàn)附圖，還給出數(shù)碼管引腳圖，元器件清單等。</p><p><b>　　電路說(shuō)明：</b>

31、;</p><p>　　該電路是一個(gè)在單片機(jī)最小系統(tǒng)上接了4個(gè)數(shù)碼管，由于AT89C51片內(nèi)有4K的Flash Memory存儲(chǔ)器，故在軟件不是很大的情況下，一般不需要擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器，故單片引腳EA接高電平；復(fù)位采用上電復(fù)位和人工按鈕復(fù)位；顯示采用七段共陽(yáng)極數(shù)碼管，位碼采用三極管9014驅(qū)動(dòng)，因?yàn)長(zhǎng)ED數(shù)碼管的電壓在1.5-3V，電流在2-20mA,故要加限流電阻。</p><p>　

32、　注意該電路圖中的總線畫(huà)法。 </p><p>　　內(nèi)容B：在以下兩個(gè)內(nèi)容中選做1個(gè)</p><p>　　1、用定時(shí)器定時(shí)，（定時(shí)器T0或T1任選），每過(guò)20ms計(jì)數(shù)1次，并將計(jì)數(shù)值在LED上顯示。</p><p>　　提示：該部分的主要內(nèi)容是定時(shí)器和中斷的性能和編程，要知道晶振的頻率，然后根據(jù)要求的時(shí)間，確定定時(shí)器的工作方式，計(jì)算定時(shí)器的初值，設(shè)定定時(shí)器與中斷，在

33、RAM中設(shè)定兩個(gè)單元，永遠(yuǎn)計(jì)數(shù)，每中斷一次該計(jì)數(shù)單元的值加1，程序啟動(dòng)后，一直處于動(dòng)態(tài)顯示中，直到中斷時(shí)才處理加1程序。要注意中斷程序的地址，定時(shí)器不同該地址也不同，具體請(qǐng)查中斷服務(wù)程序服務(wù)入口地址。由于幾個(gè)中斷程序入口地址僅相隔8個(gè)單元，如果中斷程序較長(zhǎng)，一般要轉(zhuǎn)移到后面的單元中。</p><p>　　2、由定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，對(duì)T1口在一定時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示。脈沖的產(chǎn)生可以用點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)，也可以用信號(hào)發(fā)生

34、器或單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱中的分頻信號(hào)，也可以給出分頻器，自己設(shè)計(jì)電路，對(duì)單片機(jī)EA口輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。</p><p>　　該實(shí)驗(yàn)較上一個(gè)實(shí)驗(yàn)難度大，用了兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。涉及到計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，由T0定時(shí)中斷，然后讀T1的計(jì)數(shù)值。</p><p>　　內(nèi)容C：該部分內(nèi)容屬提高內(nèi)容，供學(xué)有余力且感興趣的學(xué)生選做，其他學(xué)生不作要求。因此該部分的主導(dǎo)思想是只提要求，提供元件，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路，編寫(xiě)軟件

35、。教師僅作指導(dǎo)。這樣可以更好的鍛煉學(xué)生的能力。</p><p>　　串行EPROM存儲(chǔ)器及按鍵的電路設(shè)計(jì)及編程。在智能儀器中，不可避免的要有按鍵進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換和控制，經(jīng)常將標(biāo)定的系數(shù)和測(cè)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，希望下一次開(kāi)機(jī)、甚至斷電的情況下該數(shù)據(jù)能長(zhǎng)期保留，用AT24C02等串行EPROM芯片就可以實(shí)現(xiàn)該該功能。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求，就是用按鍵進(jìn)行控制，將一批數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在AT24C02芯片中，然后又用另一個(gè)功能鍵將該數(shù)據(jù)取出并

36、進(jìn)行顯示。下面只給出該芯片的資料，自己設(shè)計(jì)電路，編寫(xiě)軟件。</p><p>　　RS232串行通信實(shí)驗(yàn)。因?yàn)榇型ㄐ攀侵悄軆x器中經(jīng)常應(yīng)用的功能，本實(shí)驗(yàn)提供MAX232芯片和電容，由兩組同學(xué)一起，用串行口實(shí)行遠(yuǎn)距離（5-10m）通信。也可以和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。</p><p>　　模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)提供ADC0809芯片，由學(xué)生自己完成電路設(shè)計(jì)，搭建。并進(jìn)行編程，將一個(gè)0-5V的電

37、壓信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后在顯示器中顯示。</p><p>　　三、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求：</p><p>　　采用學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開(kāi)放模式組織教學(xué)。每4個(gè)人一組，共同完成電路設(shè)計(jì)，搭建，軟件編寫(xiě)，調(diào)試。</p><p><b>　　四、實(shí)驗(yàn)條件：</b></p><p>　　1、實(shí)驗(yàn)面包板一塊（或單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板）；</p

38、><p>　　2、AT89C51（或相近型號(hào)）單片機(jī) 1個(gè)；</p><p><b>　　3、穩(wěn)壓電源1臺(tái)；</b></p><p>　　4、電源插座 1只；</p><p><b>　　5、計(jì)算機(jī)1臺(tái)；</b></p><p>　　6、其它芯片見(jiàn)下表：（注意：實(shí)驗(yàn)未用的元件報(bào)

39、告中不能出現(xiàn)）</p><p><b>　　五、實(shí)驗(yàn)步驟：</b></p><p>　　1、實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)，在課外設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)接線圖，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)要求的匯編程序，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編譯和調(diào)試，將調(diào)試好的程序轉(zhuǎn)換成*.HEX格式存入移動(dòng)U盤(pán)。</p><p>　　2、實(shí)驗(yàn)時(shí)按電路圖接好線后，將*.HEX程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中，進(jìn)行程序調(diào)試。<

40、/p><p>　　3、觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，并分析其原因以及程序的修改過(guò)程。</p><p><b>　　六、思考題：</b></p><p>　　1、如何設(shè)置定時(shí)器和中斷？</p><p>　　2、顯示器的地址如何確定，如何將一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。怎樣查詢要顯示的數(shù)字。 </p><p

41、><b>　　七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：</b></p><p>　　1、實(shí)驗(yàn)的目的、要求；</p><p>　　2、實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)，所用元件性能的簡(jiǎn)單介紹；</p><p>　　3、實(shí)驗(yàn)程序的編寫(xiě)與調(diào)試，并對(duì)程序加以詳細(xì)注釋?zhuān)?lt;/p><p>　　4、調(diào)試過(guò)程與調(diào)試結(jié)果，并對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析；</p>

42、<p>　　5、回答本實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題。</p><p>　　6、實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與總結(jié)。</p><p>　　附2.1：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理圖</p><p>　　附2.2 設(shè)計(jì)編程注意事項(xiàng)</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、單片機(jī)選用&

43、lt;/b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)，單片機(jī)采用的是AT89C××系列或AT89S××系列，該系列單片機(jī)片內(nèi)都含有閃速程序存儲(chǔ)器，可以根據(jù)所編寫(xiě)程序代碼大小選擇有不同片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，一般情況下，課程設(shè)計(jì)中的程序代碼都不是太大，2K或4K的程序存儲(chǔ)器都可以滿足。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般都較小，不進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，或數(shù)組變量中成員不是太多的情況下，片內(nèi)RAM是夠用的

44、。</p><p><b>　　2、端口資源分配</b></p><p>　　接口是CPU與外界的連接部件，以實(shí)現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的最佳耦合和匹配。包括鍵盤(pán)、顯示、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和打印機(jī)等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，選用外設(shè)，并選用合適的外圍接口芯片。I/O端口是CPU與I/O設(shè)備直接通信的地址。單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)I/O端口是采用端口地址與存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一編址的方式，即存儲(chǔ)器映射

45、方式。而編址技術(shù)又分線選法和譯碼法。在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)地址必須有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，一但硬件確定，則相應(yīng)的擴(kuò)展地址也就確定了。</p><p>　　3、數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)</p><p>　　要針對(duì)不同的要求，不同的情況設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮測(cè)量范圍，顯示精度，信號(hào)的情況，信號(hào)變化緩慢的還是變化很快，信號(hào)的質(zhì)量，確定是否需要放大、濾波、采樣保持電路；對(duì)于數(shù)字信號(hào)，也要考慮信號(hào)的大小和

46、質(zhì)量，考慮是否用比較電路、驅(qū)動(dòng)電路和光電隔離等。</p><p><b>　　4、顯示單元設(shè)計(jì)</b></p><p>　　顯示是儀器和人交流信息的重要窗口，也是儀器的一個(gè)重要組成部分。根據(jù)題目要求，確定顯示的形式（靜態(tài)顯示還是動(dòng)態(tài)顯示；LED顯示好事LCD顯示等），顯示的位數(shù)，所以必須對(duì)要顯示的信息做到心中有數(shù)，設(shè)計(jì)的顯示單元要滿足所有要顯示信息的顯示要求。由于LE

47、D顯示的控制較為簡(jiǎn)單，本次實(shí)驗(yàn)室提供LED指示燈和8段LED數(shù)碼管。</p><p>　　5、 按鍵控制單元設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)，總是有許多功能，有些功能可以根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)自己變化，如智能儀表中的量程自動(dòng)選擇；但相當(dāng)多的功能需要人工控制，如交通燈控制中的各段時(shí)間的設(shè)定等，所以對(duì)于測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，一般都要有人工控制信號(hào)的輸入端口－按鍵或鍵盤(pán)。設(shè)計(jì)按件或鍵盤(pán)，要對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的

48、功能相當(dāng)熟悉，才能正確確定按鍵的數(shù)量。如果要輸入的數(shù)字較大且是隨機(jī)的，要考慮設(shè)計(jì)鍵盤(pán)。如果不是很大，或者數(shù)字很大但變化范圍不大的情況下，盡量使用按鍵。</p><p><b>　　6、其它功能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　其他功能設(shè)計(jì)，需要根據(jù)題目要求，如串行通信，D/A轉(zhuǎn)換等，因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)時(shí)間所限，布置任務(wù)時(shí)，將一些功能不做要求或作為選擇內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際情

49、況取舍，進(jìn)度較快的課題組，還可以自己增加相應(yīng)內(nèi)容。</p><p>　　7、 硬件設(shè)計(jì)以后，要求搭建電路，在軟件未編寫(xiě)完以前，編寫(xiě)測(cè)試軟件，先對(duì)硬件的各部分進(jìn)行測(cè)試。</p><p><b>　　二、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次軟件設(shè)計(jì)必須采用匯編語(yǔ)言，考試考核內(nèi)容是匯編語(yǔ)言。（在以后學(xué)習(xí)了單片機(jī)C語(yǔ)言以后，可以采用單片機(jī)C語(yǔ)言，

50、由于單片機(jī)C語(yǔ)言在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中有明顯的優(yōu)越性，掌握單片機(jī)C語(yǔ)言對(duì)以后可能從事該工作的同學(xué)有很大的益處。鼓勵(lì)同學(xué)用單片機(jī)C語(yǔ)言編程。）</p><p>　　1、對(duì)編寫(xiě)軟件的要求：</p><p>　?、佘浖Y(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)捷、流程合理。</p><p>　?、诟鞴δ艹绦?qū)崿F(xiàn)模塊化、子程序化。這樣，既便于調(diào)試、鏈接，又方便移植、修改。</p><p>

51、　　③程序存儲(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)分配合理。</p><p>　?、苓\(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化管理。各個(gè)功能程序運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行要求都設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志（一般用位尋址區(qū)的位）以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運(yùn)行、控制都可以通過(guò)狀態(tài)標(biāo)志條件來(lái)控制。</p><p>　?、蒈浖垢蓴_性能好。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作</p><p>　　1）定義系統(tǒng)

52、功能，畫(huà)出流程圖</p><p>　　系統(tǒng)定義是在軟件設(shè)計(jì)前，把軟件承擔(dān)的任務(wù)明確出來(lái)。然后對(duì)軟件進(jìn)行功能分塊。畫(huà)出流程圖，特別注意有中斷時(shí)，中斷流程圖和主流程圖一定是分開(kāi)的。這一部分是相當(dāng)重要的工作，對(duì)后面程序編寫(xiě)與調(diào)試是否順利有很多影響，一定要認(rèn)真對(duì)待。</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)有兩種方法：一種是自上而下，逐步細(xì)化；另一種是自下而上，先設(shè)計(jì)出每一個(gè)具體的模塊（子程序），然后再慢慢擴(kuò)

53、大，最后組成一個(gè)系統(tǒng)。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。自上而下的方法在前期看不到什么具體效果，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，心中總是不踏實(shí)。而自下而上的方法一開(kāi)始就有結(jié)果，每設(shè)計(jì)并測(cè)試好一個(gè)模塊，就能看到實(shí)際的效果，給人一步一個(gè)足印的感覺(jué)，能樹(shù)立信心。建議兩種方法結(jié)合運(yùn)用。主程序采用自上而下的方法，將它分成若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的較小的程序模塊。然后再采用自下而上的方法，設(shè)計(jì)一個(gè)模塊，調(diào)試一個(gè)模塊，加入主程序調(diào)試；再進(jìn)行下一個(gè)模塊設(shè)計(jì)和調(diào)試。所以在這一步驟就是設(shè)計(jì)主

54、程序的框架。</p><p>　　根據(jù)問(wèn)題的定義,確定算法，并繪制程序框圖。注意必須確保程序框圖的正確性。比如在電腦時(shí)鐘中，考慮輸入“分”的數(shù)據(jù)的合理性，數(shù)據(jù)必須小于60，程序框圖中就不能忽視等于60如何處理。這是初學(xué)者常犯的錯(cuò)誤。</p><p>　　2）合理選用數(shù)據(jù)類(lèi)型</p><p>　　數(shù)據(jù)類(lèi)型選用，在用單片機(jī)C語(yǔ)言編程時(shí)特別重要。各種數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義。是定點(diǎn)

55、數(shù)還是浮點(diǎn)數(shù)；是有符號(hào)數(shù)還是無(wú)符號(hào)數(shù)；是十六進(jìn)制數(shù)還是BCD碼。如果一個(gè)參數(shù)的變化范圍有限，就可以用定點(diǎn)數(shù)來(lái)表示，以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)和加快運(yùn)行速度。當(dāng)參數(shù)的變化范圍太寬時(shí)，只好采用浮點(diǎn)數(shù)來(lái)表示。若要求數(shù)據(jù)的正負(fù)之分，則考慮定義有符號(hào)數(shù)。對(duì)于自然數(shù)列，為顯示方便，可以采用BCD碼，如電腦時(shí)鐘的時(shí)、分、秒。</p><p>　　3）合理定義和分配存儲(chǔ)空間、定義標(biāo)志位。</p><p>　　資源分配

56、的主要工作是RAM資源的分配。片外可擴(kuò)展RAM的容量要比片內(nèi)RAM大，在數(shù)據(jù)量較大的情況下，要擴(kuò)展片外RAM，通常用來(lái)存放批量大的數(shù)據(jù)，如采集的大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。</p><p>　　用匯編語(yǔ)言編程，片內(nèi)RAM的分配，是一個(gè)相當(dāng)麻煩，要有一定技巧的工作，那個(gè)變量放在那個(gè)存儲(chǔ)單元，該變量需要長(zhǎng)期保存還是保存到某一個(gè)階段，在用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編程時(shí)，不能象編普通的計(jì)算機(jī)程序那樣，否則容易造成RAM不夠用或者將有用的數(shù)據(jù)覆

57、蓋。注意用單片機(jī)C語(yǔ)言編程不存在這個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)，自動(dòng)定義0區(qū)為工作寄存器，1區(qū)為堆棧，并向2區(qū)、3區(qū)延伸。如果系統(tǒng)前臺(tái)程序要用1區(qū)、2區(qū)作為工作寄存器，就應(yīng)將堆?？臻g重新規(guī)劃，常將堆棧安放在片內(nèi)RAM的高端，如60H—7FH。在工作寄存器的8個(gè)單元中，R0和R1具有指針功能，是編程的重要角色，應(yīng)充分發(fā)揮其作用，盡量避免用來(lái)做其他事情。20H～2FH這16個(gè)字節(jié)具有位尋址功能，用來(lái)存

58、放各種軟件標(biāo)志、邏輯變量、位輸入信息、位輸出信息副本、狀態(tài)變量、邏輯運(yùn)算的中間結(jié)果等。當(dāng)這些項(xiàng)目全部安排好后，保留一兩個(gè)字節(jié)備用，剩下的單元才可改作其他用途。30H—7FH為一般通用寄存器，只能存入整字節(jié)信息。通常用來(lái)存放各種參數(shù)、指針、中間結(jié)果，或用作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。</p><p>　　RAM資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張RAM資源的詳細(xì)分配清單，作為編程依據(jù)。為了增加可讀性，便于修改，一般對(duì)分配的存儲(chǔ)單元取名。如保存

59、當(dāng)前時(shí)間的時(shí)、分、秒取HOUR、MINI、SEC，編程時(shí)用變量名，編譯時(shí)只需在前面加HOUR EQU 24H即可（20H為分配給小時(shí)的存儲(chǔ)單元的地址）。</p><p>　　3、編程時(shí)注意事項(xiàng)：</p><p>　　①一定要嚴(yán)格根據(jù)框圖編程。</p><p><b>　?、谝欢ㄒ獙?xiě)注釋。</b></p><p>　　

60、③通過(guò)編譯后，只表明語(yǔ)法沒(méi)錯(cuò)，并不表明邏輯正確，一定要用不同的數(shù)據(jù)對(duì)模塊進(jìn)行測(cè)試。完全符合預(yù)定結(jié)果，方可確認(rèn)通過(guò)。</p><p>　?、軐⒃撃K加到主控模塊進(jìn)行測(cè)試，如果與預(yù)定結(jié)果不符，必須查找原因，進(jìn)行修改、調(diào)試。</p><p>　?、荼仨氉⒁怆S時(shí)保存調(diào)試通過(guò)的副本。以便當(dāng)新程序出現(xiàn)故障時(shí)，隨時(shí)可返回前面的正確點(diǎn)重新開(kāi)始。</p><p><b>　

61、　4、軟件的調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試程序一般應(yīng)經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：</p><p>　　1） 先進(jìn)行人工檢查，即靜態(tài)檢查。在寫(xiě)好一個(gè)程序以后，不要匆匆忙忙上機(jī)，而應(yīng)對(duì)紙面上的程序進(jìn)行人工檢查。這一步是十分重要的，它能發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)人員由于疏忽而造成的多數(shù)錯(cuò)誤。而這一步驟往往容易被人忽視。有人總希望把一切推給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去做，但這樣就會(huì)多占用機(jī)器時(shí)間，作為一個(gè)程序人員應(yīng)當(dāng)

62、養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，每一步都要嚴(yán)格把關(guān)，不把問(wèn)題留給后面的程序。</p><p>　　2） 在人工檢查無(wú)誤后，才可以上機(jī)調(diào)試。通過(guò)上機(jī)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤稱(chēng)動(dòng)態(tài)檢查。在編譯時(shí)給出語(yǔ)法錯(cuò)誤的信息，可以根據(jù)提示的信息具體找出程序中出錯(cuò)之處并改正之。應(yīng)當(dāng)注意的是有時(shí)提示的出錯(cuò)并不是真正出錯(cuò)的行，如果在提示出錯(cuò)的行上找不到錯(cuò)誤的話應(yīng)當(dāng)?shù)缴弦恍性僬?。有時(shí)提示出錯(cuò)的類(lèi)型并非絕對(duì)準(zhǔn)確，由于出錯(cuò)的情況繁多，各種錯(cuò)誤互有關(guān)聯(lián)，因止要善于分析，

63、找出真正的錯(cuò)誤，而不要只從字面意義上找出錯(cuò)信息。</p><p>　　如果系統(tǒng)提示的出錯(cuò)信息多，應(yīng)當(dāng)從上到下一一改正。有時(shí)顯示出一大片出錯(cuò)信息往往使人感到問(wèn)題嚴(yán)重，無(wú)從下手。其實(shí)可能只有一二個(gè)錯(cuò)誤。例如，對(duì)使用的變量未定義，編譯時(shí)就會(huì)對(duì)所有含該變量的語(yǔ)句發(fā)出出錯(cuò)信息；有的是少了“}”或多了“}”有的是書(shū)寫(xiě)語(yǔ)句時(shí)忘記寫(xiě)“；”或是全角的“；”了，只要加上一個(gè)變量定義，或填加“}；”就所有錯(cuò)誤都消除了。</p&g

64、t;<p>　　3） 在改正語(yǔ)法錯(cuò)誤后，程序經(jīng)過(guò)連接就得到可執(zhí)行的目標(biāo)程序。目標(biāo)程序可以用Keil軟件進(jìn)行仿真。對(duì)仿真結(jié)果要作認(rèn)真分析?？此欠穹弦蟆?lt;/p><p>　　有時(shí)，數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，難以立即判斷結(jié)果是否正確?？梢允孪瓤紤]好一批“試驗(yàn)數(shù)據(jù)”，輸入這些數(shù)據(jù)可以得出容易判斷正確與否的結(jié)果。可以在計(jì)算的輸出結(jié)果的程序地方加入一段輸出到串口的程序，利用串口窗口可以方便看到結(jié)果的。</p&g

65、t;<p>　　4） 運(yùn)行結(jié)果不對(duì)，大多屬于邏輯錯(cuò)誤。對(duì)這類(lèi)錯(cuò)誤往往需要仔細(xì)檢查和分析才能發(fā)現(xiàn)。可以采用以下辦法：</p><p>　　KEILC51里的調(diào)試運(yùn)行就很好用的，可以在命令的窗口輸入程序中需要的數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)量、中斷、I/O口的電平等來(lái)方便完成程序的運(yùn)行，使用時(shí)要先打開(kāi)Options for Target'Target1'（工程菜單里的目標(biāo)‘TARGET1'屬性）--

66、---點(diǎn)DEBUG----選中左邊use Simulator\load Application at sta\Go till main;按確定后退出到編輯畫(huà)面，要先對(duì)源程序進(jìn)行編譯后沒(méi)有錯(cuò)誤才可以按主菜單上的調(diào)試按鈕，進(jìn)行調(diào)試的，F(xiàn)10為子程序運(yùn)行式的單步、F11為單步調(diào)試。 </p><p><b>　　三、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)</b></p><p>　　要想使單片機(jī)系統(tǒng)成功

67、運(yùn)行，從如下幾個(gè)方面來(lái)檢查分析：。</p><p>　　1、電源：電源沒(méi)有成功供電。電源供電可以從如下幾個(gè)方面來(lái)分析。你用的電源本身沒(méi)有問(wèn)題。比如你用的開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源如果空載的時(shí)候輸出正常，那么接到你電路板上開(kāi)關(guān)電源的影響可以忽略不計(jì)了。下來(lái)要查你的電路板上有沒(méi)有問(wèn)題。比如：存在IC插反，51單片機(jī)本身插反，IC插反可能導(dǎo)致一些未知的問(wèn)題。</p><p>　　供電接口松動(dòng)，沒(méi)有正常給

68、上電路板供電。</p><p>　　一塊電路板在上電以前，要用萬(wàn)用表的阻抗檔（有的是二極管檔）測(cè)量VCC和GND之間的阻抗，如果短路，那電路板肯定有問(wèn)題。如果不存在短路，則測(cè)量各個(gè)IC的電源引腳到VCC是否短路，各個(gè)地引腳到GND是否短路。然后再看關(guān)鍵電容，主要是電源部分的電解電容是否插反。</p><p>　　2、檢查晶振是否接對(duì)。對(duì)于51單片機(jī)，晶振比較簡(jiǎn)單，只要一個(gè)晶體振蕩器加2個(gè)3

69、0p電容。</p><p>　　在有示波器的時(shí)候，很簡(jiǎn)單，直接用示波器觀察以下51的晶振腳，如果有3V附近的正弦波出現(xiàn)，表明晶振已正常工作了。也可以 用萬(wàn)用表測(cè)量晶振腳的電壓，如果在2V附近，也表明晶振已正常工作了。匹配電容在你使用不同大小晶振的時(shí)候可能電容大小不同。需要查閱芯片手冊(cè)尋找一個(gè)最佳的電容。對(duì)于51而言，偏差50%影響不大。</p><p>　　3、沒(méi)有擴(kuò)展片外ROM

70、時(shí)，EA是否上拉到VCC。必需EA上拉到VCC，可以用4.7K-10K上拉，有的人甚至不用電阻，直接接VCC也可以用。不過(guò)不推薦直接VCC的方案。</p><p>　　4、復(fù)位電路。51的復(fù)位電路要求不是很?chē)?yán)格，但是設(shè)計(jì)如果太草率也有可能出現(xiàn)問(wèn)題。注意有的新手可能會(huì)出現(xiàn)復(fù)位電路的電容和電阻位置弄反的情況。另外一種錯(cuò)誤就是復(fù)位時(shí)間不夠。</p><p>　　5、如果還是不運(yùn)行，可以嘗試將電路

71、板上所有的IC（除單片機(jī)）全部取下，然后通電看是否程序運(yùn)行。然后一片一片的上IC。</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試是比較麻煩的，不但要充分掌握單片機(jī)及使用其他元件的性能，還要電路連接正確；軟件影響也很大，有很多同學(xué)調(diào)試時(shí)，由于始終不顯示等原因，就無(wú)法看到運(yùn)行狀況。常用的調(diào)試辦法是先編一段顯示軟件，保證系統(tǒng)能正常工作，可以顯示你想顯示的內(nèi)容，這也是為什么第一個(gè)實(shí)驗(yàn)就是LED顯示的主要原因。然后再編寫(xiě)調(diào)試其他功