单片机实验指导书（）
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Dais PRO系列
单片机技术及应用实验
实验指导书
XX大学
2020年3月
实验一 系统认识与程序调试方法实验 3
实验二 汇编语言、C语言程序设计实验 9
实验三 并行口的应用 12
实验四 水位模拟检测实验 15
实验五 外部中断应用实验 19
实验六 定时器/计数器应用实验 22
实验七 外部中断在交通信号灯中的应用 26
实验八 串行通讯实验 28
实验九 七段数码管显示实验 31
实验十 键盘扫描显示实验 36
实验十一 前向、后向通道实验 43
实验十二 单片机应用系统设计 49
最小系统板原理图（1） 50
最小系统板原理图（2） 51
实验十三 数字钟的设计 52
实验一 系统认识与程序调试方法实验
一、实验目的
1.掌握实验系统的使用方法。
2.掌握集成调试软件的操作与程序调试方法。
3.熟悉单片机指令系统，掌握在单片机开发系统上调试和执行程序的过程。
二、实验原理
DAIS-PRO系列教学实验系统由板上仿真器、实验单元、开关电源等构成。接上EX51B 仿真板，可进行MCS-51系列单片机的实验。实验系统通过串行通讯电缆将实验系统上的“仿真器串口”与计算机的串行通讯端口联接，在计算机上运行Dais 集成调试软件，即可完成实验程序的编写、编译、装载、调试。
系统配有Dais集成开发环境，支持MCS-51汇编语言和C语言的源程序级调试，支持寄存器、存储器和外设接口芯片的非编程读写操作，满足单片机实验项目的开发需求；同时提供KEIL联机调试驱动，与KEIL C51环境无缝结合。并可通过相关窗口观察程序运行过程中，单片机各个数据存储单元的变化情况。
三、实验仪器、材料
1. Dais-52PRO+实验系统。
2.PC计算机一台，Dias-MCS51仿真开发系统软件。
实验步骤
将Dais-52PRO+配置的USB接口线接到PC机的USB接口，接通电源线，打开实验箱右边的电源开关。在PC机上打开设备管理器，查看“端口（COM和LPT）-Silicon labs CP210x USB to UART Bridge”项中的COM口号（如图1-1）。
图1-1 设备管理器端口对话框
2. 运行Dais软件，进入集成开发环境，软件弹出设置通信端口对话框（如图1-2），请确保实验装置与PC正确连接，并已打开实验装置电源，使其进入在待命状态。这里选择与实验装置实际相连的PC机通信端口，例如，在步骤1的设备管理器中查看到的COM口是COM4，则在图1-2中选择“串口4”，并单击“确定”。如通信正确则进入Dais软件主界面，否则弹出“通信出错”的信息框（如图1-3），请检查后重试。
图1-2 设置通信端口对话框
图1-3 通信错误信息框
3.通信成功后，单击菜单栏“设置”→“仿真模式”项打开对话框，选择需要设置型号、程序／数据空间。这里我们将型号设置为“MCS-51实验系统”，外部数据区设置为“系统RAM”，用户程序区设置为“片外（EA=0）”，如图1-4所示，最后单击“确定”按钮保存设置。
图1-4 设置工作方式对话框
4.工作方式设置完毕后，单击菜单栏“文件”→“新建”项某某Ctrl+N组合键（建议单击工具栏“”按钮）来新建一个文件，软件会出现一个空白的文件编辑窗口。在开发环境程序窗口中按汇编语言格式逐行输入汇编语言源程序，并进行编辑。将程序文件名取为shiyan1.asm保存。
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV R2,#06H
MOV R3,#00H
MOV R4,#00H
MOV R0,#50H
L1: MOV A,R4
ADD A,@R0
MOV R4,A
INC R0
CLR A
ADDC A,R3
MOV R3,A
DJNZ R2,L1
SJMP $
END
5.单击菜单栏“文件”→“保存”项（建议单击工具栏“”按钮）保存文件。若是新建的文件尚未命名，系统会弹出文件保存对话框（如图1-5），提示用户选择文件保存的路径和文件名，再单击“保存”按钮。
图1-5 文件保存对话框
6.单击菜单栏“编译”→“文件编译、链接、装载”项某某Ctrl+F9组合键（建议单击工具栏“”按钮），对当前文件进行编译和链接，若程序无语法错误，则开始自动装载，装载完毕提示如图1-6所示的信息框。
图1-6 编译信息框
7.当编译无误且下载成功后，即进入调试状态，当前PC行高亮突出显示，源程序窗口左侧显示小圆点以标识可执行语句行，如图1-7所示。
图1-7 进入调试状态的主界面
8.单击菜单栏“视图”→“存储空间”→“CPU内部存储区”项打开内存窗口，如图1-8。
图1-8 初始时的CPU内部存储区数据显示
按下表设置单片机内部RAM相应单元0050H-0055H的值。用鼠标单击某个内存单元后，按键盘的0~9或A~F，直接写入数据以覆盖该内存单元原有数据。
存储单元及数据
运行结果
单元
50H
51H
52H
53H
54H
55H
R3
R4
数据
54H
F6H
39H
20H
04H
B2H
9.单击菜单栏“调试”→“单步运行”项某某F7快捷键（建议单击工具栏“”按钮），单步运行程序，观察并记录每条指令执行后寄存器和内存单元的数据变化；
10.也可单击菜单栏“调试”→“连续运行”项某某F9快捷键（建议单击工具栏“”按钮），开始全速运行。在全速运行后，须暂停运行以便在待命状态查看运行结果，暂停可单击菜单栏“调试”→“暂停”项某某Esc快捷键（建议单击工具栏“”按钮）。再观察寄存器R3、R4和CPU内部存储区单元，验证程序运行结果。
11.除了单步或全速运行，还可以使用断点手段来调试程序。单击菜单栏“调试”→“复位”项某某Ctrl+F2组合键（建议单击工具栏“”按钮）进行复位，以便重新运行程序。
12.单击源程序编辑窗口左侧的行号即可快速设置断点，断点行为红色高亮显示（如图1-9），若要删除该断点只需再次单击断点行的行号即可清除断点。
图1-9 设置断点后的源程序窗口
13.设置断点后，单击菜单栏“调试”→“连续运行”项某某F9快捷键（建议单击工具栏“”按钮），使用全速运行方式，待程序运行到断点行时自动停下（如图1-10）。
图1-10 全速运行后遇断点暂停的源程序窗口
五、实验报告要求
1.编写程序清单，记录单步运行后每条指令的运行结果。
2.通过程序调试，分析程序完成什么功能。
3.说明若程序处理的数据不是6个，应修改程序的哪部分？
4.说明若存放数据的单元地址变化，应修改程序哪部分？
实验二 汇编语言、C语言程序设计实验
——数制的转换
实验目的
1、进一步熟悉单片机开发系统及其操作
2、了解单片机的指令系统
3、通过简单程序，了解在单片机系统上程序的调试和执行程序过程
4、掌握简单的数值转换算法
二、实验原理
计算机中的数值有各种表达方式，这是计算机的基础。掌握各种数制之间的转换是一种基本功。本实验包含两个程序：
程序一：将给定的一个二进制数，转换成二-十进制（BCD）码。在主程序中存入一个二进制数A，将 A 拆为三个 BCD 码, 并存入 RESULT 开始的叁个单元，即20H、21H和22H单元中，请参照实验步骤完成要求。
汇编语言源程序
RESULT EQU 20H
ORG 0
LJMP START ；进入主程序START
BINTOBCD:
MOV B, #100
DIV AB
MOV RESULT, A ; 除以 100, 得百位数
MOV A, B
MOV B, #10
DIV AB
MOV RESULT+1, A ; 余数除以 10, 得十位数
MOV RESULT+2, B ; 余数为个位数
RET
START:
MOV SP, #40H
MOV A, #123 ；存入数123
ACALL BINTOBCD
LJMP $
END
程序二：给出一个BCD值数，将其转换成ASCII值。在主程序中存入一个BCD值数A，将 A 拆为两个 ASCII 码, 并存入 RESULT 开始的二个单元，即存入20H和21H单元，请参照实验步骤完成要求。
汇编语言源程序
RESULT EQU 20H
ORG 0
LJMP START
ASCIITAB:
DB '***89ABCDEF' ; 定义数字对应的ASCII表
BINTOHEX:
MOV DPTR, #ASCIITAB
MOV B, A ; 暂存 A
SWAP A
ANL A, #0FH ; 取高四位
MOVC A, @A+DPTR ; 查ASCII表
MOV RESULT, A
MOV A, B ; 恢复 A
ANL A, #0FH ; 取低四位
MOVC A, @A+DPTR ; 查ASCII表
MOV RESULT+1, A
RET
START:
MOV SP, #40H
MOV A, #1AH
ACALL BINTOHEX
LJMP $
END
三、实验器材
PC计算机一台，Dais-52PRO+实验系统一套。
四、实验步骤
确连接系统，设置好仿真器和编译选项
建立新程序，编译程序。
编译成功后进行单步调试，并观察和记录每条指令执行后寄存器与CPU内部存储器20H、21H、22H单元的内容。
五、实验报告要求
画出程序流程图，并编写程序。
说明程序的执行是否已实现程序设计的要求。
3、进行单步调试，整理实验记录的数据和结果，分析结果正确与否。
实验三 并行口的应用
实验要求
1. P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。
2.P1.0、P1.1、P1.2、P1.3作输入口接四个拨动开关，P1.4、P1.5、P1.6、P1.7作输出口，接四个发光二极管，编写程序读取开关状态，将四个开关的状态，在发光二极管上显示出来。
实验目的
学习P1口的使用方法。
学习延时子程序的编写和使用。
实验电路及连线
实验说明
P1口是准双向口。每一位均可独立定义为输入输出。它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当P1口用为输入口时，必须先对它置“1”。若不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。
8051延时子程序的延时计算问题，对于程序
查指令表可知MOV，DJNZ指令均需用两个机器周期，在12MHz晶振时，一个机器周期时间长度为12/12MHZ = 1μs，所以该段程序执行时间为：
（256×2+3）×256+3）×12÷12 ≈ 132ms
在实验系统的“发光二极管显示”单元提供16位发光二极管，对应的L15~L0插孔为相应的发光二极管信号输入端，该输入端为低电平“0”时点亮发光二极管。
L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15
图3-3 实验系统的“发光二极管显示”单元
在实验系统的“逻辑电平开关”单元提供16位逻辑电平开关，对应的K15~K0插孔为相应的逻辑电平输出端，开关向上拨输出逻辑“0”，向下拨输出逻辑“1”。
图3-4 实验系统的“拨动开关”单元
实验框图与源程序
ORG 0000H
AJMP Loop
ORG 0100H
Loop:
mov a, #0FEh
mov r2, #8
Output:
mov P1, a
rl a
call Delay
djnz r2, Output
ljmp Loop
Delay:
mov r6, #0
D1: mov r7, #0
DelayLoop:
djnz r7, DelayLoop
djnz r6, D1
ret
end
六、实验步骤：
1、按图3-1连接实验电路，设置好仿真器选项。
编写程序，经编译、链接无语法错误后装载到实验系统。
编译成功后进行调试，观察发光二极管L0～L7的循环点亮。
修改程序，使发光二极管L0～L7反方向循环点亮。
按图3-2连接实验电路。连线说明：通用机型因受PCB面积所限，单片机的I/O口均使用排针引出，可使用8芯排线整体接入发光二极管或逻辑电平开关的排针插头。当需要单独使用某一位或多位I/O口时则需转接，以本实验为例：先用8芯排线将P1.0~P1.7连接逻辑电平开关K0~K7，再将K4~K7拨至下方（需要转接的P1.4~P1.7必须预置高某某），最后用单根导线将K4~K7插孔（对应P1.4~P1.7）分别连接发光二极管L0~L3。
编写程序，实现实验要求2，经编译、链接无语法错误后装载到实验系统。
运行程序，拨动K0~K3，观察L0~L3是否对应显示；
实验完毕后，应使用暂停命令中止程序的运行。
八、实验报告：
画出硬件连线示意图。
画出程序流程图，并编写程序。
说明程序的执行是否已实现程序设计的要求。
若采用P0口实现实验要求1，实验线路和软件应如何修改？
实验四 水位模拟检测实验
实验目的
1、进一步熟悉单片机开发系统及其操作
2、了解单片机的指令系统
3、学习P1并行口的输入输出的方法，掌握I/O口的编程方法
二、实验原理
1.P1口是八位准双向口。每一位均可独立定义为输入输出。它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当P1口用为输入口时，必须先对它置“1”。若不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。
2. 水位控制原理
图4-1中虚线表示允许水位变化的上、下限。水塔安装固定的3根金属棒。其中，A棒处于下限水位，A棒接+5V电源，C棒处于上限水位，B棒在上、下限水位之间。B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。
图4-1 水位检测装置
单片机控制电机转动,电机带动水泵供水供水时,水位上升,当达到上限时,由于水导电，B、C棒连通+5V，B和C两端均为”1”。这时，应停止电机工作，不再供水。
当水位降到下限时，B、C棒都不能与A棒导通，B和C两端均为”0”，启动电机供水。
当水位处于BC上下限之间，B棒与A棒导通，C棒不能与A棒导通，B端为”1”，C端为“0”状态。应继续维持原有的工作状态。
三、实验器材
PC计算机一台，Dais-52PRO+实验系统一套。
四、实验步骤
本实验原理图如图4-2，将P1口的P1.0和P1.1定义为输入，接入水位检测输入信号，P1.2和P1.3定义为输出，P1.2控制电机转动，输出“0”电机转动，输出“1”电机停止；P1.3输出报警信号，驱动发光二极管进行光报警。
图4-2 水位检测控制实验原理图
在实验系统的“逻辑电平开关”单元提供16位逻辑电平开关，对应的K15~K0插孔为相应的逻辑电平输出端，开关向上拨输出逻辑“0”，向下拨输出逻辑“1”。
本实验中用逻辑电平开关模拟水位检测信号。
图4-3 实验系统的“逻辑电平开关”单元
在实验系统的“发光二极管显示”单元提供16位发光二极管，对应的L15~L0插孔为相应的发光二极管信号输入端，该输入端为低电平“0”时点亮发光二极管。
本实验中用发光二极管亮灭指示是否报警，也模拟电机是否运转。
L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15
图4-4 实验系统的“发光二极管显示”单元
1、连接系统，设置好仿真器和编译选项，按下表连线
连线
连接孔1
连接孔2
备注
1
P1.0
K0
B棒
2
P1.1
K1
C棒
3
P1.2
L0
电机控制
4
P1.3
L1
报警指示灯
因受PCB面积所限，单片机的I/O口均使用排针引出，可使用8芯排线整体接入发光二极管或逻辑电平开关的排针插头。当需要单独使用某一位或多位I/O口时则需转接，以本实验为例：先用8芯排线将P1.0~P1.7连接逻辑电平开关K0~K7，再将K2和K3拨至下方（需要转接的P1.2和P1.3必须预置高某某），最后用单根导线将K2和K3插孔分别连接到L0和L1。
2、水塔水位控制程序流程图
图2-5 水塔水位控制程序流程图
3、汇编语言源程序：
MOTOR EQU P1.2
LED EQU P1.3
BPOINT EQU P1.0
CPOINT EQU P1.1
ORG 0
LJMP START
ORG 0030H
START:
SETB MOTOR ;初始化
SETB LED
LOOP: ;检查水位状态
JNB BPOINT, CHECK ;若B棒为0，跳转
JB CPOINT, M_STOP ;若C棒为1，停机
BACK: ;ACALL D10S ;延时10 S，实验中可以省略
AJMP LOOP
CHECK: JNB CPOINT,M_RUN ;若C棒为0，开机
CLR LED ;否则报警
SETB MOTOR 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 运行等错误。
2、焊接时注意防止虚焊、短路等问题。
最小系统板原理图（1）
最小系统板原理图（2）
实验十三 数字钟的设计
一、实验目的及要求
实验目的是在最小系统板的基础上设计制作一个显示“时分秒”的数字钟。
基本要求：（1）按“时分”和“分秒” 格式显示时间（通过按键进行转换）；（2）具有时分秒调整功能（包括调整模式按键、加1按键、减1按键。按下调整模式按键一次，进入小时调整模式，按下调整模式按键两次，进入分钟调整模式，按下调整模式按键三次，进入秒调整模式，每一次加一按键，时/分/秒加1和每一次减一按键时/分/秒减1，按下调整模式按键四次，退出调整模式，重新进入显示模式）；（3）显示的时间一天（24小时）误差不能大于三十秒；（4）整点报时（蜂鸣器响1至12下）
扩展要求：（1）有秒表计时功能（能计时60秒，精确到0.01秒）；（2）在调整时，调整的部分与没有调整的部分以不同的方式（闪烁）显示；（3）具有闹钟功能。
二、实验报告要求
1、实验报告要写明实验目的、实验要求、实验原理和实验结果。
2、附调试程序和原理图。
3、同时要交制作的作品。
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