整個單片機實驗系統由實驗箱、功能擴展模塊、單片機專用開發工具、實驗指導書以及配套軟件光盤等部分組成。

實驗系統的基礎平臺采用箱式結構，外形美觀大方、便于攜帶、利于教學，操作方便。

最小系統板是本實驗裝置的核心模塊，它提供了51單片機的一個最小工作系統，并充分地擴展了單片機總線和I/O口以便于與其他模塊的電路連接。最小系統板包括的外圍電路有：時鐘電路、復位電路、P0口鎖存電路、撥碼開關電路。最小系統板上擴展的I/O口，包括P0、P1、P2、P3口的每個管腳獨立都引出，作為數據總線（P0口），地址總線低8位（P0口經鎖存后的輸出），地址總線高8位用8針的雙排插針座引出；控制總線（WR, RD, ALE等）獨立引出。

由于最小系統板的獨立式可更換設計，使得本實驗裝置可通過改變這個最小系統板來進行不同家族單片機的實驗教學，如AVR，PIC，96家族單片機等，非常靈活和方便。

基礎板是本實驗裝置的實驗基礎，其內容圍繞單片機教學大綱。

它由以下21個模塊組成：

（1）發光二極管陣列模塊；

（2）鍵盤模塊（獨立式與矩陣式兩用鍵盤）；

（3）動態數碼管掃描顯示模塊；

（4）靜態串行顯示模塊；

（5）8155擴展實驗模塊；

（6）8255擴展實驗模塊；

（7）RS232接口實驗模塊；

（8）波形信號發生器模塊；

（9）外部SRAM實驗模塊（62256）；

（10）外部擴展EEPROM實驗模塊（W27C512）；

（11）FlashROM實驗模塊（W29C011A）；

（12）ADC0809轉換實驗模塊；

（13）V/F轉換實驗模塊；

（14）DAC0832轉換實驗模塊；

（15）F/V轉換實驗模塊；

（16）時鐘源模塊；

（17）總線驅動與總線鎖存模塊（74HC245/74HC573）；

（18）微處理器監控模塊；

（19）電源模塊（±12V/±5V）；

（20）芯片自由擴展實驗模塊（2組）；

（21）電位器調節模塊（2組）；

（22）接口轉換模塊。

MedWin是萬利電子有限公司Insight~系列仿真開發系統的高性能集成開發環境。集編輯、編譯／匯編、在線及模擬調試為一體，VC風格的用戶界面，內嵌自主版權的宏匯編器和連接器，并完全支持Franklin／KeilC擴展OMF格式文件，支持所有變量類型及表達式，配合Insight系列仿真器，是您開發80C51系列單片機的理想開發工具。

1．完美的Windows版集成開發環境MedWin

2．內嵌自主版權的宏匯編器A51和連接器L51，并支持Keil／Franklin編譯、連接工具

3．具有分別獨立控制項目文件的工程項目管理器

4．在工程項目管理下，實現多模塊和混合語言編程調試

5．VC風格的窗口停駐、窗口切分和工作簿模式界面

6．在線編輯、編譯／匯編、連接下載運行和錯誤關聯定位

7．符合編程語言語法的彩色文本顯示

8．完全的表達式分析，支持所有數據類型變量的觀察

9．無須點擊的感應式鼠標提示功能

10．外部功能部件編程向導

11．不限制打開數據區觀察窗口的數目

12．調試狀態下用戶程序自動重裝功能

13．提供真實的軟件模擬仿真開發環境

以下分別是安裝MedWin集成開發環境的方法：

第一步：從光盤上安裝或從因特網下載安裝

從光盤上安裝

1．安裝中文MedWin，進入文件夾Manley＼MedWin＼Chinese

2．安裝英文MedWin，進入文件夾Manley＼MedWin＼English

3．在文件夾內，點擊setup。

從因特網上下載安裝

1．下載所需的MedWin中文版Chinese．zip或MedWin英文版English．zip文件

2．雙擊鼠標左鍵，釋放文件Chinese．zip或English．zip

3．將文件釋放到C：＼Windows＼Temp或其它文件夾

4．進入C：＼Windows＼Temp＼Chinese或C：＼Windows＼Temp＼English文件夾

5．在文件夾內點擊setup，安裝MedWin集成開發環境。

4．在調試狀態下，源程序文本窗口內的藍綠色箭頭——臨時斷點，退出時不保存

調試狀態下，在源程序窗口內藍綠色斷點處設置斷點，標記為黃色，再次設置斷點，黃色斷點標記被清除。

在進行其他實驗之前，先熟悉實驗裝置的核心模塊——單片機最小系統模塊。掌握該實驗模塊的電路原理和接口的使用方法。

1．掌握單片機振蕩器時鐘電路及CPU工作時序；掌握復位狀態及復位電路設計；掌握單片機各引腳功能及通用I/O口的使用；掌握單片機基本指令的使用。

2．掌握MedWin集成開發環境，仿真器和燒錄器等開發工具的使用。

1.單片機仿真器，燒錄器；

2.單片機最小系統實驗模塊，鍵盤實驗模塊，發光二極管陣列實驗模塊。

1．連接實驗電路，編寫簡易單片機匯編程序達到下述工作要求：以任意兩個獨立式按鍵作為輸入，當第一鍵按下時，點亮第一行發光二極管；當第二鍵按下時，點亮第二行發光二極管。

2．將編寫的程序調入仿真器中，在MedWin集成開發環境中進行調試；

3．在MedWin中產生機器碼文件，用燒錄器燒錄到單片機芯片中，插在板子上觀察工作情況。

我們以常用的單片機芯片AT89C51為教學實例，首先對其引腳進行簡要介紹：

圖1-1  AT89C51引腳圖及邏輯符號圖

P3口線的第二功能見表1-1，這些特殊功能我們將在以后的實驗中進行學習。

表1-1   P3口線的第二功能

（1）振蕩電路、時鐘電路。如圖1- 2所示，外部時鐘振蕩電路由晶體振蕩器和電容C1、C2構成并聯諧振電路，連接在XTAL1、XTAL2腳兩端。對外部C1、C2的取值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩定性、起振的快速性。C1、C2通常取值C1=C2=30PF左右；8051的晶振最高振蕩頻率為12M，AT89C51-24PC的外部晶振最高頻率可到24M。在單片機最小系統板上已經提供了晶振電路，在使用該電路時，應加上跳線帽，并插入合適的晶振。

圖1-2 片內振蕩器等效電路和外接元件

AT89C51也可以采用外部時鐘方式，外部時鐘從XTAL2腳輸入，XTAL1腳接地。可以采用我們板子上提供的外部時鐘源作為單片機外部時鐘輸入。

（2）CPU時序

晶振（或外部時鐘）的振蕩頻率的確定，就確定了CPU的工作時序。這里介紹幾個重要的時序概念，我們在以后的實驗中還會經常涉及到：

◇ 振蕩周期：或者稱時鐘周期，是指為單片機提供定時信號的振蕩器的周期。

◇ 機器周期：在8051單片機中，一個機器周期由12個振蕩周期組成。

◇ 指令周期：是指執行一條指令所占用的全部時間。一個指令周期通常含有1~4個機器周期。機器周期和指令周期是兩個很重要的衡量單片機工作速度的值。

若外接12MHz晶振時，8051的三個周期的值為：

振蕩周期=1/12us；

機器周期=1us；

指令周期=1~4us。

在一些應用中，傳統的8051的速度顯得有些慢，因此，當前很多采用8051內核的新型單片機采用了加速處理器結構，使機器周期提高到振蕩周期的6倍、4倍等等，RISC（精簡指令集）的采用，更讓單片機在單個時鐘周期完成一條指令，使得單片機在處理速度上得到大大提高。

（1）復位狀態

在8051單片機中，只要在單片機的RST引腳上出現2個機器周期以上的高電平，單片機就實現了復位。單片機在復位后，從0000H地址開始執行指令。復位以后單片機的P0~P3口輸出高電平，且處于輸入狀態，SP（堆棧寄存器棧頂指針）的值為07H（因此，往往需要重新賦值，其余特殊功能寄存器和PC（程序計數器）都被清為0。復位不影響內部RAM的狀態。

（2）復位電路

單片機可靠地復位是保證單片機正常運行的關鍵因素。因此，在設計復位電路時，通常要使RST引腳保持10ms以上的高電平。當RST從高電平變為低電平之后，單片機就從0000H地址開始執行程序。

8051單片機通常都采用上電自動復位和開關復位兩種方式。實際使用中，有些外圍芯片也需要復位，如8255等。這些復位端的復位電平要求與單片機的復位要求一致時，可以把它們連起來。

在最小系統板上，提供了一個通用的復位電路，在使用該板之前，必須將該電路與單片機連接起來。另外，還可以采用主板上的微處理器監控模塊來控制復位腳，以便更加可靠地管理單片機的工作。  

51單片機的存儲器包括5個部分：程序存儲器、內部數據存儲器、特殊功能寄存器、位地址空間、外部數據存儲器。位地址空間、特殊功能寄存器包括在內部數據存儲器內。

51單片機的內部數據存儲器一般只有128字節或256字節，當空間不夠用時也就需要擴展外部數據存儲器（參見實驗五）。有些單片機不具有內部程序存儲器，例如8031，這時就需要擴展外部程序存儲器。在單片機系統中，程序存儲器和外部數據存儲器的編址獨立，各可尋址64K字節空間。兩者在電路上，可以通過PSEN信號線和RD信號線區別開來。

特殊功能寄存器是非常重要的部分，我們通過對特殊功能寄存器的設置和讀寫來完成單片機的大部分工作。限于篇幅，這里不對其內容進行羅列，請查閱有關書籍。

以上列出的是Intel8051、8051的主要資源配置。現在，由于8位51單片機的廣泛使用，各個芯片生產廠商推出了具有自身特色的采用51內核的單片機，它們在這些基本資源的基礎上進行了進一步的裁減或增強。

1、連接單片機與復位電路、時鐘源（晶振電路或外部時鐘源），選擇幾組I/O口，用導線分別連接發光二極管陣列、及鍵盤。以下對涉及到的其他實驗模塊進行簡要介紹：

（1）發光二極管陣列模塊：

如左圖所示，每行為8個發光二極管，共4行。每行與底部的8針排線座相對應。第一行發光二極管與從左數第一個插座對應，第二行發光二極管與左數第二個插座對應……。插座的每個引腳與發光管陰極相連，也就是說，當對應腳為低電平時，發光二極管點亮。

（2）鍵盤陣列模塊：鍵盤模塊是“獨立式”和“矩陣式”兩用鍵盤。使用之前，必須連接鍵盤模塊右下角的VCC和GND,為模塊提供電源。模塊右邊的S0～S15鎖緊孔，是獨立式鍵盤接口，分別對應著鍵S0～S15。當某個鍵按下時，對應的接口將被拉低。

電路示例如下：

圖1－3  電路原理圖示例

2、實驗示例程序：

假設P3.1，P3.2口分別連接兩個鍵，P0口連接第一行發光二極管，P1口連接第二行發光二極管，參看電路圖1－3。程序實例如下：

ORG 0000H

AJMP START

ORG 0030H

START:       MOV P 3,0FFH

MOV A,P3

MOV 40H,A                            ;暫放于40H

ACALL  DL10MS                            ;去抖延時

MOV A,P3

CJNE A,40H,PASS

CJNE A,#0FEH,LAMP1；是第一鍵嗎？

MOV P1,#0FFH

MOV P0,#00H        ；點亮第一行發光二極管

PASS:         LCALL DL10MS       ；延時

AJMP START

LAMP1:                  CJNE A,#0FDH,PASS;是第二鍵嗎？

              MOV P0,#0FFH

MOV P1,#00H

AJMP PASS

;延時子程序：

DL10MS:       MOV R7,#08h

LOOP1:    MOV R6,#0F9H

LOOP2:    NOP

          NOP

          DJNZ R6,LOOP2

        DJNZ R7,LOOP1

          RET

END

在Medwin集成開發環境中編寫單片機程序，步驟如下：點擊【文件】菜單，建立新項目（PROJECT），項目命名如 當前文件夾\XXX.prj；建立新文件，命名為XXX.asm；這時就可在文本編輯區輸入程序代碼了。程序編寫完成后（參考示例程序），點擊【項目管理】菜單下【編譯/匯編】項，進行程序編譯，如果程序有錯誤則系統通過調試項提示。排除所有的錯誤，直到編譯完全成功。

3、正確連接仿真器與PC機、仿真頭與目標板、仿真器電源。正確連接目標板電源。點擊【項目管理】菜單下產生并生成代碼項，程序被裝入仿真器，點擊調試菜單下【全速運行】選項，程序運行，觀察程序運行結果。在【項目管理】菜單下點擊【輸出Intel Hex文件】或【輸出binary文件】，輸出機器代碼文件。

4、正確連接燒錄器和PC機、燒錄器電源。取單片機芯片，放入燒片機芯片座（注意放置位置），夾緊；打開燒錄器驅動軟件，點擊【器件】菜單下選擇器件項，選擇正確的芯片型號。點擊【文件】菜單下打開項，輸入剛才生成.hex或.bin文件的路徑，點擊打開，文件被下載到燒錄器。點擊【器件】菜單下【運行】項，分別運行erase, blank check, program，verify（或在確定Auto中內容后，運行Auto）。成功后程序便固化到單片機中了。

5、除去目標板電源，將單片機取下，插入目標板插座中，注意對齊1腳。正確連接目標板電源。觀察程序運行情況。

1、說明單片機的各個引腳的功能及作用，比較P0，P3腳的異同？

2、時鐘周期、機器周期的關系是什么？在單片機外部晶振為12M時，下面的延時子程序延時了多少時間？當晶振為6M時呢？

DELAY：MOV  R5，#08H

DL1：   MOV   R6，#00H

DL2：   MOV   R7,#80H

DJNZ   R7，$

DJNZ   R6,DL2

DJNZ   R5,DL1

RET

1．編寫通用4字節壓縮BCD碼的加、減法運算程序；

2．編寫通用單字節有符號二進制數加、減法運算程序；

               RET

                END

    SUBSTART：MOV  rlen，#00H       ；差字節單元清0

                SUBB  A，@R0

SUB2：     RET

               END

+)-65   1 0 1 1 1 1 1 1 B

1、掌握單片機中斷機制。

2、熟悉中斷的應用和編程。

連接單片機最小系統和發光二極管陣列的電路并編寫程序，學習單片機中斷機制，及中斷優先級和中斷保護的方法：

使用獨立式按鍵1連接（P3.2），按鍵2連接（P3.3），在平時狀態下，發光二極管行以200ms的時間間隔，依次點亮。1鍵按下時中斷處理程序點亮P0.0對應的發光管2秒鐘，其他發光管熄滅；2鍵按下時P0.1對應發光管點亮2秒，其他發光管熄滅。

PT0,PT1:定時器/計數器0，1的中斷優先級控制；

          ORG    0000H

          AJMP   MAIN

          ORG    0003H

          AJMP    INT0INT

          ORG    0013H

          AJMP    INT1INT

;**********主程序**********************************

          ORG    0030H

MAIN：   MOV    SP，#60H   

MOV    IE，#10000101B        ;使能INT0，INTl

          MOV    TCON，#00000101B     ;設INT0、INTl跳沿觸發。

          MOV    IP，#01H                                     ;外部中斷0優先

        MOV    A,#0FEH

LOOP:   RR     A

          MOV    P0,A

          ACALL  DELAY200MS

          AJMP   LOOP

；*****************INT0中斷服務程序*****************************

INT0INT:     CLR  EA

ACALL   DELAY10MS       ；去抖動

JNB  INT0, HAVKEY1         ；確實有鍵，轉HAVEKEY1

SETB  EA

RETI

HAVEKEY1:  PUSH  PSW

             PUSH  Acc

SETB  EA

MOV  P0，#0FEH

ACALL  DELAY2S            ；亮2秒鐘

POP  Acc

POP  PSW

RETI

；************INT1中斷服務程序******************************

INT1INT:

                (…………)

                 RETI

;********************************************************

DELAY200MS:                                    ;延時200ms子程序

                (…………)

                  RET

DELAY10MS:                                      ;延時10ms子程序

                (…………)

                  RET

DELAY2S:                                         ;延時2s子程序  

                (………….)

                 RET

END

程序范例中用“（………）”表示的程序段需學生自己編寫。

運行整個程序，觀察是否符合理論分析的結果。

1、掌握定時器/計數器的工作原理。

2、學習單片機定時器/計數器的應用設計和調試。

1、仿真器；

2、單片機最小系統；

3、波形信號發生器；

4、靜態串行方式數碼管顯示模塊。

連接電路并編寫程序，使單片機定時器/計數器測量波形信號發生器輸出的低頻脈沖信號的頻率，并在數碼管上顯示頻率值；

示例程序如下：

            ORG     0000H

            LJMP    MAIN

           (______________)

LJMP    INTS_T0

；***********************主程序**************************************

            ORG     0030H

MAIN:      MOV     SP，#40H

MOV     TMOD，(___)

;兩個定時器都是方式1，定時器1對外部信號計數

            MOV     TL0，#0AFH

            MOV     TH0，#3CH              ;0FFFFH-3CAFH=50000,50ms

            MOV     B，#20      ;軟件計數器。循環20次，T0共定時20×50ms＝1s

            MOV     TL1，#0H

            MOV     TH1，#0H

            (____________)                       ;允許T0中斷

            (____________)                      ;禁止T1中斷

            SETB    EA

            SETB    TR0

            SETB    TR1

            SJMP     $

;******************T0定時1s的中斷服務程序****************************

INTS_T0:    CLR     EA                        ;關中斷

DJNZ    B,CONTINUE              

；1s定時到，把T0、T1都關掉，計算1s鐘內T1的計數脈沖有多少   

CLR     TR1         

CLR     TR0

            MOV     R0,#30H

            MOV     @R0,TL1                      ;獲取數據。先低后高

            INC     R0

            MOV     @R0,TH1;

ACALL    NDIV1                        ;16位調整為五個十進制數

MOV     R0,#36H

DSHOW:    ACALL    SHOW                         ;顯示

            MOV     TL1,#0H

            MOV     TH1,#0H

            SETB    TR0

            SETB    TR1

            MOV     B,#20

CONTINUE:

            MOV     TL0,#0AFH

            MOV     TH0,#3CH

            SETB    EA

(_________)           ;中斷返回

;********(31H高8位 30H低8位)***********************************************

;********(32H個位，33H十位，34H百位，35H千位，36H萬位);R3,R4余數***********

;********NDIV1子程序：把0~FFFFH，轉換成五個十進制數**************************

NDIV1:

         MOV   R0,#30H

         MOV   R1,#36H

         MOV   R2,#0                              ;商65535

L10000:                                             ;除以10000   即2710H

         CLR   C

         MOV   R0,#30H

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#10H

         MOV   R3,A                             ;低位余數

         INC   R0

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#27H

         MOV   R4,A

         JC    L1000                             ;不超過10000，

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         MOV   31H,R4

         JMP   L10000

L1000:                                          ;除以1000   即3E8H

         MOV   36H,R2

         MOV   R2,#0H

L1000A:

         MOV   R0,#30H

         CLR   C

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#0E8H

         MOV   R3,A                                    ;低位余數

         INC   R0

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#3H

         MOV   R4,A

         JC    L100                                      ;不超過1000

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         MOV   31H,R4

         JMP   L1000A

L100:                                                     ;除以100   即64H

         MOV   35H,R2

         MOV   R2,#0H

L100A:

         MOV   R0,#30H

         CLR   C

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#64H

         MOV   R3,A                                     ;低位余數

         INC   R0

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#0H

         MOV   R4,A

         JC    L10                                      ;不超過100

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         MOV   31H,R4

         JMP   L100A

L10:

         MOV   34H,R2

         MOV   R2,#0H

L10A:

         MOV   R0,#30H

         CLR   C

         MOV   A,@R0

         SUBB  A,#10

         MOV   R3,A                                       ;低位余數

         JC    L1                                        ;不超過10

         INC   R2

         MOV   30H,R3

         JMP   L10A

L1:

         MOV   33H,R2

         MOV   32H,30H

         RET

；******************顯示子程序***********************************

SHOW:

         MOV   SCON,#00H                       ;設定串行工作模式為0

         MOV   R1,#05H                          ;數碼管顯示的位數5位

         MOV   DPTR,#TAB

LOOP:

         MOV   A,@R0

         MOVC  A,@A+DPTR                     ;取出字型碼

         MOV   SBUF,A                          ;發送

WAIT:    JNB   TI,WAIT                         ;等待一幀發送完畢

         CLR   TI

         DEC   R0                              ;指向下一字型碼

         DJNZ  R1,LOOP

         （_______）           ;子程序返回

TAB:  

DB  0FCH, 060H, 0DAH, 0F2H, 66H, 0B6H, 0BEH, 0E0H, 0FEH, 0F6H

;顯示字型為0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

DB  8EH, 7CH, 1CH, 0ceH, 6eH, 60H                  ;顯示字型F,U,L,P,H,I

         END

在（____）中填上合適的語句，運行程序，使用信號發生器發生不同頻率的信號，并紀錄測量的值。

該實驗需要兩套MPC100B配合完成。

1．掌握單片機串行口工作方式；

    2．掌握雙機通訊的接口電路設計及程序設計。

1．仿真器；

由兩套單片機試驗裝置（兩個實驗小組）共同完成該實驗。我們稱裝置1為甲機，裝置2為乙機。甲機發送一個字節的呼叫信號給乙機，乙機正確地收到該呼叫信號后，返回一個字節的應答信號。當甲機收到正確的應答信號后，再發送規定格式的數據幀。數據幀必須包括以下內容：

數據長度（1字節）+ 數據（n字節）+ 校驗和（1字節）

乙機收到完整的數據幀后，發送一個表明接收正確或錯誤的應答字節。

要求每個字節的發送幀格式為：起始位（1bit）＋數據位（8bit）＋停止位（1bit）。

要求通訊波特率為4800bps，而以上各信號和數據幀的具體數據內容，可以自行規定。

（3）全雙工(Full—duplex)方式

（1）通訊接口設計

在本次實驗中，主要討論單片機系統之間的異步串行通訊的實現。

51單片機具有1個“全雙工”的串行口，主要因為單片機內部有獨立的發送器（1字節緩存）和接收器（1字節緩存）。但由于串口緩存太少，只有1字節，在相互傳送大量數據時，軟件上實際采用的還是半雙工的工作方式。

（2）查詢方式雙機通訊軟件設計

MOV  R7，2FH               ；送字節數至R7

MOV  R6，#00H              ；清累加和寄存器

TX_ACK：      MOV  A，#06H               ；發呼叫信號“06”

MOV  SBUF，A

WAITl：        JBC  TI，RX_YES             ；等待發送完一個字節

                SJMP  WAITl

RX_YES：      JBC   RI，NEXTl              ；接收乙機回答

                SJMP  RX_YES

NEXTl：        MOV  A，SBUF          ；判斷乙機是否同意接收，不同意就繼續呼

CJNE  A，#00H，TX_ACK

TX_BYTES：    MOV  A，R7                 ；向乙機發送要傳送的字節個數

MOV  SBUF，A

ADD  A，R6

                MOV  R6，A

WAIT2：       JBC   TI，TX_NEWS

SJMP  WAIT2

TX_NEWS：    MOV  A，@R0                 ；發送數據

(_____________)

ADD  A，R6                       ；形成累加和送R6

MOV  R6，A

INC   R0                       ；指針加1

WAIT3：       JBC   TI，NEXT2

SJMP  WAIT3

NEXT2：       DJNZ  R7，TX_NEWS               ；判發送結束

TX_SUM:       MOV  A，R6                       ；數據巳發送完，發累加給乙機

MOV  SBUF，A

WAIT4：       (_______________)   

(______________)

RX_0FH：     JBC  RI，IF_0FH                     ；等待乙機回答

             SJMP  RX_0FH

IF_0FH：       MOV  A，SBUF

               CJNE  A，＃0FH，FMT_RAM          ；判斷傳送正確否

SJMP $

                 MOV  TH1，#0F4H

                 MOV  TL1，#0F4H

                 SETB  TR1

                 MOV  SCON，#50H              ；串行口初始化

                 MOV  PCON，#80H

FMT_RAM：     MOV  R0，#30H               ；設置R0指針

                 MOV  R6，#00H                ；校驗和寄存器清零

RX_ACK：       JBC   RI，IF_06H              ；接收呼叫信號

                 SJMP  RX_ACK

IF_06H：         MOV  A，SBUF                ；判斷呼叫信號是否有誤

CJNE  A，#06H，TX_15H

TX_00H：        MOV  A，#00H                 ；向甲機回送同意接收信號

                 MOV  SBUF，A

WAIT1：         JBC   TI，RX_BYTES           ；等待應答信號發送完

SJMP   WAIT1

TX_15H：        MOV   A，#15H                ；向甲機報告接收呼叫信號不正確

                 MOV   SBUF，A

WAIT2：         JBC    TI，HAVE1     

                 SJMP   WAIT2

HAVE1：         LJMP   RX_ACK

RX_BYTES：     JBC   RI，HAVE2                 ；接收數據塊長度

                 SJMP  RX_BYTES   

HAVE2：         MOV  A，SBUF                   ；給長度寄存器賦值

                 MOV  R7，A

                 MOV  R6，A                      ；形成累加器和

RX_NEWS：     JBC  RI，HAVE3                   ；接收數據

                SJMP  RX_NEWS

HAVE3：        MOV   A，SBUF                   ；將接收到的數據存入外部RAM

                MOV  @R0，A

                INC  R0

                ADD  A，R6                      ；形成累加和

                MOV  R6，A

DJNZ  R7，RX_NEWS             ；判斷數據是否接收完畢

RX_SUM：      JBC  RI，HAVE4                  ；接收數據校驗和

SJMP   RX_SUM

HAVE4：        MOV   A，SBUF                 ；判斷傳送是否正確

CJNE  A，06H，TX_ERR

TX_RIGHT：    MOV  A，#0FH                   ；向甲機報告傳送正確

MOV  SBUF，A

WAIT3：        JBC  TI，OKEND      

                SJMP  WAIT3

TX_ERR：      MOV  A，#0F0H                   ；向甲機報告傳送有誤

MOV  SBUF，A

WAIT4：       JBC  TI，AGAIN      

SJMP  WAIT4

AGAIN：       LJMP  FMT_RAM                 ；返回重新接收數據狀態

OKEND：       SJMP OKEND

1．參考圖4.3進行電路設計，畫出電路圖，并用導線正確連接兩套裝置的單片機最小系統實驗模塊，以及連接最小系統模塊與外部數據存儲器模塊。

2．參考示例程序，按照實驗要求編寫程序流程圖，然后編寫程序。連接好仿真器，對編寫的程序進行仿真調試，直至通訊成功。

1．畫出接口電路原理圖。

2．在該實驗中，單片機串行口工作在什么工作方式下？說明該工作方式的特點。

3．波特率是什么？怎樣設置單片機串口通訊的波特率？如果實驗要求通訊波特率為9600bps，怎樣修改程序？

1、學習SRAM（靜態RAM）芯片的工作原理和結構；

2、學習單片機擴展數據存儲器的接口方法。

2．單片機最小系統模塊；

連接電路并編寫程序，使得：第一步，單片機在SRAM中填入不斷增加的數字，0，1，2，3……9，然后再從0開始到9，直到添滿整個SRAM。第二步，將數據讀出并驗證是否符合原寫入的規律。該實驗主要通過仿真器來觀察程序工作情況。

如圖5.1所示為51單片機的片外總線結構圖。

其中，P0口在接外部存儲器時，作為地址總線的低8位及數據總線復用。它能以吸收電流的方式驅動8個TTL負載。P2口在訪問外部存儲器時，可以作為高8位地址總線送出高8位地址。

由圖5.1可以看到，51單片機的引腳除了電源、復位、時鐘接入、用戶I/O外，其余管腳都具有系統擴展的功能。這些引腳構成了51單片機的片外3總線結構，即：

圖5.1 51單片機的片外總線結構圖。

內部邏輯結構如圖5.3所示

電路參考如下。

2．編程參考：

         ORG 0000H

         JMP MAIN

         ORG 0030H

MAIN:

         MOV SP,#60H

         MOV A,#0H

         MOV DPTR,#0000H

LOOP:

         ADD A,#1

         DA  A

         ANL A,#0FH                   ;則總在0到9之間

         MOVX @DPTR,A

         INC DPTR

         DJNZ R0,LOOP;載入256個

;讀出送到靜態串行顯示口

         MOV 30H,#0;

         MOV 31H,#0;

         MOV 32H,#0;

         MOV 33H,#0;

         MOV 34H,#0;

         MOV 35H,#0;

         MOV R3,#00H;讀數據的個數

         MOV DPTR,#0000H

GET_LOOP:

         MOV R0,#30H;存放的首地址

         MOV R1,#31H

         MOV R2,#5;6個顯示的數據,移動5個

         ;推入到顯示存儲區,向后移動

SHIFT_LOOP:

         MOV A,@R1

         MOV @R0,A

         INC  R0

         INC  R1

         DJNZ R2,SHIFT_LOOP

         MOVX A,@DPTR

         MOV  @R0,A;寫到最后一個位置

         ;顯示在數碼管上

         ACALL SHOW

         ACALL DELAY

         INC  DPTR

         DJNZ R3,GET_LOOP;256個

         JMP MAIN

         RET

DELAY:   ;延時子程序;大約1秒

         PUSH  04H

         PUSH  05H

         PUSH  06H

         MOV R4,#01H

         MOV R5,#0H

         MOV R6,#0H

DELAYLOOP:

         NOP

         NOP

         NOP

         NOP

         DJNZ R6,DELAYLOOP;原地循環

         DJNZ R5,DELAYLOOP

         DJNZ R4,DELAYLOOP

         POP   06H

         POP   05H

         POP   04H

         RET

SHOW:

         PUSH  00H

         PUSH  01H

         PUSH  0E0H

         PUSH  DPH

         PUSH  DPL

         MOV  SCON,#00H       ;設定串行工作模式為0

         MOV  R1,#06H        ;數碼管顯示的位數

         MOV  R0, #30H        ;字型碼首地址偏移量

         MOV  DPTR,#TAB

LOOPSHOW:

         MOV  A,@R0

         MOVC A,@A+DPTR      ;取出字型碼

         MOV  SBUF,A         ;發送

WAIT:    JNB  TI,WAIT         ;等待一幀發送完畢

         CLR  TI

         INC   R0             ;指向下一字型碼

         DJNZ  R1,LOOPSHOW

         POP  DPL

         POP  DPH

         POP  0E0H

         POP  01H

         POP  00H

TAB：DB  0FCH,060H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H

DB  8EH,7CH,1CH,0ceH,6eH,60H,00H

;顯示字型為0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,F,U,L,P,H,I

;0   1    2    3    4   5    6    7    8     9  10F  11U 12L 13P 14H 15I

;16 NOTHING

         END

  編寫程序，并裝入仿真器，運行程序，通過開發環境觀察數據區內容。

1．學習矩陣式鍵盤工作原理；

2．學習矩陣式鍵盤接口的電路設計和程序設計。

1．仿真器

2．單片機最小系統實驗教學模塊

3．矩陣式鍵盤實驗模塊

4．動態掃描數碼管顯示模塊

要求實現：在矩陣式鍵盤中的某個鍵被按下時，8位LED動態顯示器上最低位顯示該鍵對應的字符，以前的字符向高位推進1位（即類似于計算器）。

矩陣式由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。如圖所示，一個4*4的行、列結構可以構成一個16個按鍵的鍵盤。很明顯，在按鍵數量較多的場合，矩陣式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節省很多的I/0口。

圖6-1  矩陣式鍵盤結構

按鍵設置在行、列交節點上，行、列分別連接到按鍵開關的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態，而當有按鍵按下時，行線電平狀態將由與此行線相連的列線電平決定。列線電平如果為低，則行線電平為低，列線電平如果為高，則行線電平則為高。這一點是識別矩陣式鍵盤是否被按下的關鍵所在。由于行列式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此，各按鍵彼此將相互發生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適當的處理，才能確定閉合鍵的位置。

下面以圖6-2中4號鍵被按下為例，來說明此鍵是如何被識別出來的。

前已述及，鍵被按下時，與此鍵相連的行線電平將由與此鍵相連的列線電平決定，而行線電平在無鍵按下時處于高電平狀態。如果讓所有列線處于高電平那么鍵按下與否不會引起行線電平的狀態變化，始終是高電平，所以，讓所有列線處于高電平是沒法識別出按鍵的。現在反過來，讓所有列線處于低電平，很明顯，按下的鍵所在行電平將也被置為低電平，根據此變化，便能判定該行一定有鍵被按下。但我們還不能確定是這一行的哪個鍵被按下。所以，為了進一步判定到底是哪—列的鍵被按下，可在某一時刻只讓一列線處于低電平，而其余所有列線處于高電平。當第1列為低電平，其余各列為高電平時，因為是鍵4被按下，所以第1行仍處于高電平狀態；當第2列為低電平，其余各列為高電平時，同樣我們會發現第1行仍處于高電平狀態，直到讓第4列為低電平，其余各列為高電平時，因為是4號鍵被按下，所以第1行的高電平轉換到第4列所處的低電平，據此，我們確信第1行第4列交叉點處的按鍵，即4號鍵被按下。

根據上面的分析，很容易得出矩陣鍵盤按鍵的識別方法，此方法分兩步進行。第一步，識別鍵盤有無健被按下；第二步，如果有鍵被按下，識別出具體的按鍵。分述如下：

識別鍵盤有無鍵被按下的方法是：讓所有列線均為低電平，檢查各行線電平是否有低電平，如果有，則說明有鍵被按下，如果沒有，則說明無鍵被按下(實際編程時應考慮按鍵抖動的影響，通常總是采用軟件延時的方法進行消抖處理)。

識別具體按鍵的方法是（亦稱之為掃描法）：逐列置零電平，并檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變為低電平，則可確定此行此列交叉點處按鍵被按下。

請注意：由于鍵盤模塊做了特殊的處理，使得矩陣式鍵盤的行線輸出的電平狀態與前面所述正好相反。即，行線的輸出電平，在平時為低電平，有鍵按下時（該鍵對應列線輸入為低電平），該鍵對應的行線輸出為高電平。在編程的時候請注意這一點。

1、按照圖6-2的電路圖，用導線將矩陣式鍵盤、數碼管動態掃描顯示模塊和單片機的最小系統實驗模塊連接正確。

2、示例程序如下：

keyvalue  equ   40h      ；讀到鍵盤的值暫放的地址

dispptr      equ   37h      ；顯示緩沖區地址高位

firstptr      equ   30h      ；顯示緩沖區地址低位

(……….)部分要求學生自己編寫，將程序調入仿真器進行調試，直至達到實驗要求。

1、畫出接口電路原理圖，并簡要分析電路的執行過程。

2、給出程序流程圖和程序清單、并給予適當注釋。

3、圖6-2的電路示意圖共采用了P0、P1、P2三個I/O口，你有沒有更節省I/O線的方案？請給出電路示意圖。

１．熟悉8255并行接口芯片的基本工作原理及應用；

２．掌握單片機與8255的接口電路設計和編程。

4． 發光二極管陣列模塊

陣列以一定規律點亮：（1）逐行循環點亮；（2）逐列循環點亮

2．連接單片機最小系統、8255擴展接口、數碼管動態掃描顯示模塊、矩陣式鍵盤模塊組成的電路，要求在鍵盤按下時，8位LED動態顯示器上最低位顯示相應的字符，以前的各位字符向高位推進1位。請參看實驗六的相關內容。

8255是一個具有3個8位的8位并行口，并且可編程為多種工作模式的接口芯片。由于每個端口上具有輸入/輸出的緩沖和鎖存功能，因此可用于擴展單片機有限的I/O口，作為單片機和外圍器件的中間接口電路。

8255共40個引腳，采用了雙列直插的封裝，主要引腳功能如下：

(1)端口A、B、C

端口A為8位數據傳送，數據輸入或輸出時均受到鎖存。

端口B為8位數據傳送，數據輸入時不受鎖存，而數據輸出時受到鎖存。

端口C為8位數據傳送，數據輸入時不受鎖存，而數據輸出時受到鎖存。

(2)8255接口工作狀態選擇表7.1

表7.1 8255接口工作狀態

（3）8255的基本工作方式

    8255可編程并行I/O擴展芯片是通過在控制端口中設置控制字來決定它的工作方式的。

    8255有以下三種基本工作方式：

    8255A的端口A可以工作在三種工作方式中的任何一種，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C則常常配合端口A和端口B工作，為這兩個端口的輸入／輸出傳送提供控制信號和狀態信號。

①方式0

方式0是一種基本輸入／輸出方式。它是把PA0～PA7、PB0～PB7、PC0～PC3、PC4～PC7全部輸入／輸出線都用作傳送數據，各端口是輸入還是輸出由方式控制字來設置。這種方式多用于同步傳送和查詢式傳送。

8255的方式控制字如圖7.1：

②方式1

方式1是一種選通輸入／輸出方式。它把A口和B口用作數據傳送，C口的部分引腳作為固定的專用應答信號，A口和B口可以通過方式控制字來設置方式1。這種方式多用于查詢傳送和中斷傳送。

③方式2

方式2是一種雙向選通輸入／輸出方式。它利用A口為雙向輸入／輸出口，C口的PC3～PC7作為專用應答線。方式2只用于端口A，在方式2下，外設可以通過端口A的8位數據線，向CPU發送數據，也可以從CPU接收數據。

當8255接收到寫入控制端口的控制字時，首先測試控制字的最高位，如為1，則是方

如圖7.1  8255的方式控制字

式選擇控制字；如為0，則不是方式選擇控制字，而是對端口C置1／置0控制字，這是由于端口C的每一位可作為控制位來使用。端口C置1／置0控制字也是寫到控制端口，而不是寫到端口C。

圖7.2 采用8255的陣列式發光二極管電路

圖7.3為鍵盤和動態顯示參考電路，只耗費了少量器件和單片機I/O口線便完成了控制電路：

圖7.3 采用8255的鍵盤顯示實驗電路

   按照實驗要求，參考圖7.2 和7.3，分別編寫程序。

1、參考圖7.2進行電路設計，畫出電路圖，并用導線正確連接8255可編程I/O擴展模塊、單片機最小系統模塊、發光二極管陣列。分別編寫程序實現（1）逐行循環顯示程序，一個時刻只有一盞燈亮；（2）逐列循環顯示程序，一個時刻只有一盞燈亮2。也可以一排排顯示，或者一列列顯示，學生可以自己設計顯示方案。連接好仿真器，對編寫的程序進行仿真調試。

2、參考圖7.3，參考實驗六的相關程序，編寫矩陣式鍵盤和顯示程序。