硬件实验一 I/O控制实验
实验目的
掌握基本IO输入输出操作指令;
熟练运用keil环境对硬件接口进行调试.
预习要求
理解51单片机IO的输入、输出控制方式;理解P0、P1、P2、P3口做为普通的IO口有何区别.
理解实现软件延时程序设计的延时时间估算;
认真预习本节实验内容,设计出器件之间的实验连接线,自行编写程序,填写实验报告.
实验设备
计算机 1台;
ZDGDTH-1型80C51实验开发系统 1套;
2号导线 4条;
8P数据线 1条.
基础型实验内容
8位逻辑电平显示的接口电路设计如图1-1所示,用P1口做输出口,接八位逻辑电平显示,程序功能使发光二极管从右到左轮流循环点亮.用8P数据线将D2区80C51/C8051F020MCU模块的 JD1(P1口)与A5区8位逻辑电平显示模块JD1A5相连.在Keil环境运行该程序,观察发光二极管显示情况.
图1-1 8位八位逻辑电平显示接口电路
ORG 0
Loop: mov a, #0FEh
mov r2,#8
Output: mov P1,a
rl a
Acall Delay
djnz r2,Output
Ljmp Loop
Delay: mov r6,#0 ;延时程序
mov r7,#0
DelayLoop: djnz r6,DelayLoop
djnz r7,DelayLoop
ret
end
实验现象及分析:通过该程序实现了发光二极管从右到左轮流循环点亮.程序中,首先对A附初值,点亮一盏灯,然后左移实现循环点亮,在该过程中需要调用延时程序从而实现延时,一共8个发光二极管当依次点亮后进行循环.
8位拨动开关的接口电路设计如图1-2所示,假设采用P1口控制LED显示,P2口接收拨码开关的输入值,用8P数据线将D2区80C51/C8051F020MCU模块的 JD1(P1口)、JD1(P2口)分别与A5区八位逻辑电平显示模块JD1A5、C6区8位拨动开关模块JD1 C6相连.在Keil环境运行该程序,观察实验结果.
图1-2 拨码开关接口电路
ORG 0000H
LL: MOV P2,#0FFH
NOP
MOV A, P2
NOP
MOV P1,A
SJMP LL
END
实验现象及分析:该实验观察到通过C6区的K0-K7开关可以控制A5区的L0-L7发光二极管的亮灭.当开关向上拨时发光二极管点亮,而开关向下拨时发光二极管灭.程序中,首先将P2都设置为1,然后将P2口赋给A,再将A赋给P1,从而实现了用P2控制P1的功能.
如图1-3所示,假设采用P1.0口控制外部LED,拨动开关控制外部中断,用二号导线将D2区80C51/C8051F020MCU模块的 P1.0、P3.2口分别与A5区八位逻辑电平显示模块的L0、C8区单次脉冲输出相连.并在Keil环境运行程序,观察实验现象.
图1-3 外部中断及LED显示电路
流程图为:
源程序:
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP INTERRUPT
ORG 0030H
MAIN: CLR P1.0
MOV TCON,#01H
MOV IE,#81H
SJMP $
INTERRUPT: PUSH PSW ; 保护现场
CPL P1.0
POP PSW ; 恢复现场
RETI
END
实验现象以及分析:在该实验中可以观察到现象当按一次按钮就使其闪烁一次.程序中,主程序实现初始状态的设置、中断控制寄存器的设置、中断允许以及等待中断,首先清零,然后选择下降沿方式,最后允许外部中断;子程序实现保护现场、状态位取反以及输出、恢复现场、中断返回.
在上述步骤中,如果改变中断的触发方式为电平触发方式,试改动程序,并在Keil环境运行程序,观察实验现象,说明实验结果.
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP INTERRUPT
ORG 0030H
MAIN: CLR P1.0
MOV TCON,#00H
MOV IE,#81H
SJMP $
INTERRUPT: PUSH PSW ; 保护现场
CPL P1.0
POP PSW ; 恢复现场
RETI
END
实验现象以及分析:在该实验中可以看到按一次按钮闪烁数次.程序中只要将TCON设置为00H,就可以改变为电平触发方式.
关于双色LED
双色发光二极管,即在一个LED发光二极管中是由二个单独的PN结构成,可通过控制达到简单的"彩色"显示效果.
当发红光的PN结被点亮,发绿光PN结不点亮时,发光二极管发出的光显示为红色;
当发红光的PN结不点亮,发绿光的PN结被点亮时,发光二极管发出的光呈绿色;
当发红光和发绿光的PN结同时被点亮时,发光二极管发出的光呈橙色;
当控制双色LED红、绿两个PN结流过不同比例的电流时,可以发出粉红、淡绿、淡黄、黄色等不同彩色来.
双色LED连接电路
设计型实验
画出流程并设计程序实现8位逻辑电平显示模块的奇偶位的亮灭闪烁显示,闪烁间隔为1S.
设计思路:首先将a附初值,使其奇位显示(或偶位),然后调用延时程序实现1s延时,使其循环从而实现该功能.

ORG 000H
LOOP:MOV A,#55H
MOV R2,#8
OUTPUT:MOV P1,A
RL A
ACALL DELX
DJNZ R2,OUTPUT
LJMP LOOP
DELX:MOV R5,#20
DEL :MOV R7,#200
DEL1: MOV R6,#123
NOP
DEL2:DJNZ R6,DEL2 ;2*123=246ms
DJNZ R7,DEL1 ;(246+1+1+2)*200+1+2=50.003ms
DJNZ R5,DEL ;50.003*20 +1+2 =1003.06
RET
END

实验现象:通过该程序的运行,实现了8位逻辑电平显示模块的奇偶位亮灭闪烁显示.
设计硬件连接图,画出流程并设计程序实现当拨码开关K0往上拨时,实现设计型实验内容步骤①,否则LED全灭;当开关K1往上拨时,实现设计型实验内容步骤②,否则LED全灭;当K0、K1同时往上拨的时候,LED全亮.
设计思路及流程:为实现通过k0k1控制led灯的亮灭,需要将其编码,分成四种情况.而每种情况假定为零时灭,为1时亮.可以将P2口传输到a,通过检测a的第零位和第一位的状态从而判断应该是何种情况.该实验的硬件连接和例题2相同,即用8p数据项将d2区的jd1(p1)/jd2(p2)分别于a5区八位逻辑电平显示模块jd1a5、c6区8位拨动开关模块jd1c6相连.(该题流程如上所述,具体不再画出)

ORG 0000H
MAIN: MOV P2, #0FFH ; 初始设置
NOP
MOV A, P2 ;将p2的状态传入A
JB ACC.0, zhuang1 ;检查k0状态,如果K0=1则转向zhuang1
JB ACC.1, zhuang2 ;当k0=0时,检查K1状态,如果K1=1则转向zhuang2
LJMP tai00 ;否则,转向tai00实现全灭
zhuang1: JB ACC.1, tai11;检查k1状态,如果k1=1,则转向tai11,实现全亮
ACALL tai10;如果k0向上拨而k1向下拨,则实现内容步骤1
LJMP MAIN
tai11: MOV P1, #0FFH ;如果k0k1同时向上拨,则使LED全亮
LJMP MAIN
zhuang2:ACALL tai01 ;如果k1向上拨而k0向下拨,则实现0.5s延时
LJMP MAIN
tai00: MOV P1, #00H ;如果k0k1同时向下拨,则使LED全灭
LJMP MAIN
tai10: MOV A, #55H ;实现内容步骤1的程序
LOOP1: MOV P1, A
RL A
ACALL DELAY1
MOV R7, A
MOV A, P2
JB ACC.1, tai11
JNB ACC.0, tai00
MOV A, R7
LJMP LOOP1
DELAY1: MOV R7, #32H ;1s延时子程序
DELAY11: MOV R6, #64H
DELAY12: MOV R5, #64H
DELAYLOOP1: DJNZ R5, DELAYLOOP1
DJNZ R6, DELAY12
DJNZ R7, DELAY11
RET
tai01: MOV A, #55H ;实现内容步骤2的程序
LOOP2: MOV P1, A
RL A
ACALL DELAY2
MOV R7, A
MOV A, P2
JB ACC.0, tai11
JNB ACC.1, tai00
MOV A, R7
LJMP LOOP2
DELAY2: MOV R7, #19H ;0.5s延时子程序
DELAY21: MOV R6, #64H
DELAY22: MOV R5, #64H
DELAYLOOP2: DJNZ R5, DELAYLOOP2
DJNZ R6, DELAY22
DJNZ R7, DELAY21
RET
END

实验现象:通过该程序的运行,可以通过k0k1来控制就位亮灭闪烁:当当拨码开关K0往上拨时,实现设计型实验内容步骤①,否则LED全灭;当开关K1往上拨时,实现设计型实验内容步骤②,否则LED全灭;当K0、K1同时往上拨的时候,LED全亮.
累计INT0按键的中断次数,保存到内部RAM的30H单元.
设计思路:仿照例题3,但需要在每次中断时使计数器加一从而实现累计中断次数的功能.硬件连接:用二号导线将D2区80C51/C8051F020MCU模块的 P1.0、P3.2口分别与A5区八位逻辑电平显示模块的L0、C8区单次脉冲输出相连.

ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP INTERRUPT
ORG 0030H
MAIN: MOV A,30H
CLR A
CLR P1.0
MOV TCON,#01H
MOV IE,#81H
MOV 30H,A
SJMP $
INTERRUPT:PUSH PSW
CPL P1.0
INC A
MOV 30H,A
POP PSW
RETI
END

实验现象:首先将程序运行,然后在硬件上按键数次,然后再按reset键,可以在软件上观察到30h单元的数据即为按键次数.
综合型实验
交通灯控制程序设计.要求:
东西向亮红灯时,南北向亮绿灯,时间为5s;
两个方向均为黄灯亮2s;
红绿灯显示交换方向;
两个方向均为黄灯亮2s;如此循环反复.
设计思路:假设LED灯依次代表东南西北方向,则可以通过循环还不断实现交通灯的交替变化;而循环内部分为4个大步骤分别如上题意所示,而延时可以通过调用子程序实现.

ORG 0000H
MOV A, #5AH ;假设灯的设置为东南西北顺序,设定其初始状态
LOOP: MOV P1, A ; 输出红绿信号
ACALL DEL1 ; 调用延时5s
MOV P1, #0FFH ; 输出黄灯信号
ACALL DEL2 ; 调用延时2s
CPL A ;取反
MOV P1,#0FFH;输出黄灯信号
ACALL DEL2;延时2s
LJMP LOOP
DEL1: MOV R7, #32H ; 延时5s子程序
DEL11: MOV R6, #0C8H
DEL12: MOV R5, #0FAH
DELAYLOOP1: DJNZ R5, DELAYLOOP1
DJNZ R6, DEL12
DJNZ R7, DEL11
RET
DEL2: MOV R7, #32H ; 延时2s子程序
DEL21: MOV R6, #64H
DEL22: MOV R5, #0C8H
DELAYLOOP2: DJNZ R5, DELAYLOOP2
DJNZ R6, DEL22
DJNZ R7, DEL21
RET
END

实验现象:该程序实现了题目中的要求,即循环显示
东西向亮红灯时,南北向亮绿灯,时间为5s;
两个方向均为黄灯亮2s;
红绿灯显示交换方向;
两个方向均为黄灯亮2s;
采用外部中断的电平触发方式,编写并运行程序,观察运行结果.记录一次按键动作,进入中断的次数.
实验心得:
第一次做微机原理的硬件实验,所以对于软硬件的连接并不是很熟悉,只能通过模仿例题中的连接而进行.有必要对于硬件的连接进行总结:
对于发光二极管的控制,可以在程序中运用MOV P1,A,使p1作为输入口,将JD1(P1)与A5区8位逻辑电平显示模块JD1A5相连.
对于开关电路的控制,一般要用到P1、P2两个接口,一个作为输入,一个作为输出.C6区的8位波动开关模块JD1C6需要与入口相接.
对于单次脉冲,需要用到c8区,而如果想要通过按键控制,则需要与P3.2口相连.
在实验过程中,对于分支结构要求较多,需要我们通过对不同的选择进行不同的程序,因此编程时需要较多的运用JB、JNB等指令.
另一个较为多用的是初始值的确定,主要在延时程序中.而延时程序有一定的时间限制,如果想要较长时间的延时则需要多个程序套用或者是软硬件结合.而该实验中组要还是运用了多程序套用的方式进行延时.
对于P3口各位的功能总结如下:
口线 第二功能 名称及作用
P3.0 RXD 串行口输入信号
P3.1 TXD 串行口输出信号
P3.2 INT0 外部中断0请求信号
P3.3 INT1 外部中断1请求信号
P3.4 T0 定时计数器0外部输入
P3.5 T1 定时计数器1外部输入
P3.6 WR 片外数据存储器写信号
P3.7 RD 片外数据存储器读信号
要用实验报告模板 12.19