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1、单片机实习指导书扬州工业职业技术学院微机原理实验室单片机课程是一门大多数同学都感觉难学的课程，学习效果均不太理 想，原因主要在于汇编语言程序结构和编程方法不便理解，MCS51汇编语言的指令数较多，不便记忆，相关硬件电路不理解其工作原理及机制， 在学习过程中渐渐失去了学习的兴趣。鉴于以上学习现状，在理论学习结束后安排了本次实习，旨在让学生 理论联系实际，巩固理论的同时掌握单片机实际应用的基本模式和注意事 项。通过四种实习线路套件的安装让学生能在其中体会到单片机的神奇功 能，减低对于本课程的畏惧感，增添学习的兴趣。四种实习线路包括：时钟电路：以AT89S51为核心，编写程序控制四只数码管构成各种时
2、 制的时钟；音响电路：以AT89S51为核心，编写程序让某一引脚控制的喇叭演奏 出不同的乐曲。交通灯电路：以AT89S51为核心，编写程序控制12个引脚所接的发 光二极管按十字路口交通灯的规律闪亮。串行通讯电路：以AT89S51为核心，编写程序接收上位主机发送的信 号，控制小电机正转或反转。本指导书主要分为三部分：1、单片机概述及AT89S51单片机芯片；2、程序编译和芯片写入；3、四种实习线路及源程序的说明。单片机概述一、单片机概述单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据 处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM
3、）、只读程序存储器（ROM）、输入 /输出电路（I/O）、定时/计数器、串行通讯口，可能还包括显示驱动电路、 脉宽调制电路、模数转换等电路集成到一片芯片上， 构成一个最小而又完 善的计算机系统。它们之间相互连接的结构框图如下图所示。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独完成现代工业控制所 要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只具备功能极强 的超大规模集成电路，如果赋于它特定的程序，它便是一个最小的、完整 的微型计算机控制系统，它与单板机或个人电脑有着本质的区别。 单
4、片机 的应用属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统，以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论与技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。单片机的应用极为广泛，它涉及智能仪器仪表、工业控制、计算机网 络和通信以及医用设备等领域。它以无与伦比的高性能、低价位赢得了广 大电子开发者的喜爱。1976年In tel公司推出了真正意义上的单片机 MCS48,它以体积小、 功能全、价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。在 MCS48的带领下，各半导体公司相继 研制和发展了自己的单片机，如Zilog公司的Z80、Motor
5、ola公司的6801、 6802系列等。美国的Atmel公司把单片机技术与先进的 Flash存储技术完美地结合 起来，发布了性能相当优秀的 AT89系列单片机，很多电器设备装置的测 量、显示、控制单元都是以其为核心构成，如我院的传感器与检测技术 实验台的计时单元、液晶屏显示单元等都能看到 AT89系列芯片的应用。 本次实习所设计的线路便是以AT89S51芯片为核心的单片机控制线路。二、AT89S51芯片介绍AT89S51是一个低功耗、高性能，采用CMOS工艺制造的8位单片机， 是Atmel公司AT89系列中的一款性能相当优异的产品，兼容标准MCS51指令系统及其引脚结构，与 Atmel公司其它
6、产品相比AT89S51或 AT89S52的最大特点是：能在线编程，且编程连线极简单。AT89S51片内 含 4KB ISP（ In-system programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只 读程序存储器， 故本次实习选用AT89S51芯片，每个人将单片机安装至 电路板后，就不用再拔来拔去，可直接和主机连接进行程序下载。AT89S51具有如下特征参数：40个引脚、4KB Flash片内程序存储器、 128B的RAM，4个可编程I/O 口、5个带2级中断嵌套的中断、2个16 位可编程定时计数器、1个全双工串行通讯口、看门狗（WDT）电路、片 内时钟振荡器。此外，AT89
7、S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省 电模式。空闲掉电模式下，CPU暂停工作，而RAM、定时/计数器、串行 口、外中断系统可继续工作；掉电模式下， “冻结”振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其他功能直至外中断激活或硬件复位。AT89S51具有PDIP、TQFP、PLCC三种封装形式，以适应不同产品 的需求，三种封装如下图所示。本次实习使用第一种PDIP封装芯片。P1.0匸140VCCP1.1匚239P0.0(AD0)P1.2匚338P0.1(AD1)P1.3匚437P0.2(AD2)P1.4匚536P0.3(AD3)P1.5匚635P0.4(AD4)P1.6匚734P0.
8、5(AD5)P1.7匸833P0.6(AD6)RST匸932P0.7(AD7)(RXD)P3.0匚10PDIP31EA/VPP(TXD)P3.1匚1130ALE/PROG(INT0)P3.2匚1229nPSEN(INT1)P3.3匚1328P2.7(AD15)(T0)P3.4匚1427P2.6(AD14)(T1)P3.5匚1526P2.5(AD13)(WR)P3.6匚1625P2.4(AD12)(RD)P3.7L1724P2.3(AD11)XTAL2匸1823P2.2(AD10)XTAL1匚1922P2.1(AD9)GND匚2021nP2.0(AD8)C9Ro b1 .EL2 b3 .EL4n
9、nnnnnnnnnnP1.5|P1.6P1.7RSTi .(RXD)P3.0|NC |(TXD)P3.1(INT0p3.2(INT1)P3.3_(T0)P3.4(T1)P3.544434241 40 39 38 37 3635341332323314305296PQFP/TQFP287278269251024112312131415 16 17 18 19 202122U LJ U U LJ LJ LJP0.4(AD4)P0.5(AD5) -P0.6(AD6) -P0.7(AD7) _l EA/VPP- NC=ALE/PROGPSENP2.7(AD15)P2.6(AD14)P2.5(AD13)
10、PP P P1.5|P1.6 一P1.7 一RST 厂 (RXD)P3.0|_NC 匚 (TXD)P3.1 (INT0)P3.2一(INT1)P3.3|(T0)P3.4 l_(T1)P3.5 I7o398389371036113512PLCC3413331432153116301729654 321 43 44 42 41 4018 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)EA/VPP NC二 ALE/PROGPSENP2.7(AD15)二 P2.6(AD14)P2.5(AD13)IkLIX ozkLk0
11、6XAdDfbo .206xualu .Cl程序编译和芯片与入市面上能对MCS51汇编语言进行编辑和编译的软件很多，伟福编辑器(WAVE2000)是一种基于视窗操作系统、具备良好操作界面、便于初学w者进行学习开发的软件。双击桌面图标，启动软件，界面如下图所示新建文件按钮保存按钮编译生成二进制文件按钮程序编辑区1骗 nrP uwn:一畤4|iiiT f.Tt m甘界选择新建文件按钮，在程序编辑区内输入程序，检查无误后选保 存按钮会出现保存对话框，首先选择相应的文件夹，然后在文件名 栏输入文件名，注意扩展名必须为 ASM文件，否则无法进行编译，再按 下编译按钮，即可生成扩展名为 BIN的二进制文件
12、，它们和源程序 文件在同一个文件夹，这样便于写入芯片时查找相应文件。进行芯片程序写入操作时，先连接编程电缆，注意此时实习电路板必 须是断电状态，否则可能烧坏计算机并口，电缆连接好后才能通电。点击桌面“伟煌ISP电缆”图标，启动软件，先进行通讯检测和器件 检测，再依次进行擦除芯片、打开文件(经过 WAVE编译生成的二进制 文件)、写FLASH ROM三个步骤，就可将程序写入芯片，写入后程序自 动运行，如结果正确，先将实习电路板断电，再拔除编程电缆。实习线路说明1时钟电路本电路是利用AT89S51的P0 口控制四位数码管的8个段，用P2 口的 P2.7-P2.4控制四个数码管的公共端，扫描显示出各种时制的时间。数码 管采用四位共体式新型时钟专用数码管。电路图如下图所示。libl|h LC1(迅 Ujp sr P3GN IR12R13C2(30P)P，.P1.U1AT89S51Q1+C425V/10UF宠3詰3.跡3.8DWT1曲蚪咄抻7P6叫咿LP21 22 2324 25 26 2728 2930 31 32 33 34 35 36 37 38 3940WCP0P(P(P(COM1104 C316V/220uF278(16V/220 uFR49VJ2交流低压输入5VJ4直流输入9V直流输入d秒cgeCOM4LEle 追a leD2 点3bCOM2R9Q2R5R10LED4Q3R6
