吉林大学单片机实验一[预备知识+电路图+代码+思考题]

1.预备知识

        学过微机系统，我们知道，汇编语言与硬件结构是紧密绑定的，要写汇编程序，须先深谙要运行此程序的机器的硬件结构。

        关于MCS-51单片机的硬件结构，最核心就是得掌握RAM的结构，因为寄存器在RAM里，写汇编代码主要就得熟悉各种寄存器的功能，学校资料附录里讲的略有一点不清楚。

        首先“寄存器在RAM里”是怎么回事？RAM是数据存储器，寄存器是寄存器，我们曾学过的8086，也自己用logisim搭建过CPU，我们知道CPU中有一个组件叫“寄存器堆”，Regs，而RAM是存储器，如今怎么将二者混为一谈？

        因为MCS-51是单片机，和我们曾接触过的CPU不太一样，

        1.它没有寄存器堆，

        是RAM中的部分单元来充当寄存器的，所以说“寄存器在RAM里”。

        RAM的具体结构如下：

        工作寄存器区：

        内部 RAM 的 0－1FH 为 4 组工作寄存器区，每个区有 8 个工作寄存器（R0 －R7）。在同一时刻，只能使用一组工作寄存器，这是通过程序状态字 PSW 的地 3，4 位来控制的。例如当此两位为 00 时，使用第 0 组工作寄存器，对应于 00H 到 07H 的内部 RAM 空间。也就是说，这时指令中使用 R0 与直接使用 00 单元是 等价的，不过使用工作寄存器的指令简单，且执行快。

        位寻址区：

        内部 RAM 的 20H－2FH 为位寻址区域，这 16 个单元的每一位都对应一个位 地址，占据位地址空间的 0－7FH。每一位都可以独立置位、清除、取反等操作，

        堆栈区：

        栈顶指针SP的初始值为07H，恰好和R7是重的，所以我们要使用堆栈必须设定SP的值

·       通用数据区：

        初始为空的数据区，专门用于给用户存储中间结果等数据

        特殊功能寄存器区：

        

        学校的附录中并没有给出SFR的具体结构，只是简略带过，差评（手动狗头

        2.程序和数据分开存储，

        我们曾经接触过的CPU，存储器就是电脑的内存，内存是连续的一大块存储区域，内部分区为代码区、数据区、堆区、栈区，而如今的单片机，有完全分离的两个存储器——代码存储器RAM&数据存储器ROM。我们曾经接触的CPU，是应用于现代完整个人电脑的CPU，而如今学的是单片机，更为微型，两者架构存在差别。

        

        当然单片机与常规PC的CPU还有诸多不同，不过本人觉得最显著就这两点，至少知道这些已经足够我们建立对单片机的初步认识和完成实验1了。

2.题目要求

一.画图

二.编程 

3.答案(仅供参考）

电路图：

 代码：

$NOMOD51
$INCLUDE (8051.MCU)ORG 0000H  ; 程序的起始地址CLR LED2MOV P2, #3FHSTART:CALL READ_SWITCHESCJNE A, #0, LIGHT_LED1 ; 检查是否点亮LED1CLR LED1  ; 如果没有开关被激活，则熄灭LED1JMP WAITLIGHT_LED1:SETB LED1JMP WAITWAIT:CALL CALCULATE_TOTALCALL DISPLAY_AMOUNT    ;展示总金额CHECK_VALUE:; 检查总金额是否大于预定值MOV B, #PREDEFINED_VALUE  ; 将预定值加载到寄存器B中SUBB A, B                  ; 比较累加器A与B的值JC RETURN_TO_START   ; 如果累加器A的值大于B的值，则跳转到GREATER_THAN_VALUEJMP GREATER_THAN_VALUEGREATER_THAN_VALUE:; 总金额大于预定值JMP FLASH_LED2FLASH_LED2:SETB LED2CALL DELAYCLR LED2CALL DELAYRETURN_TO_START:JMP START; 子程序：读取开关状态
READ_SWITCHES:; 读取开关状态并存储到寄存器MOV A, P1ANL A, #0FH  ; 只保留低四位，因为开关连接在P1.0至P1.3RET; 子程序：计算总金额
CALCULATE_TOTAL:; 根据开关状态计算总金额并存储到累加器ACCMOV B, #0  ; 使用寄存器B来累计金额JNB BIT0, SKIP1  ; 如果开关1为高电平，则加上其价值MOV A, BADD A, #SWITCH1_VALUEMOV B, A
SKIP1:JNB BIT1, SKIP2  ; 如果开关2为高电平，则加上其价值MOV A, BADD A, #SWITCH2_VALUEMOV B, A
SKIP2:JNB BIT2, SKIP3  ; 如果开关3为高电平，则加上其价值MOV A, BADD A, #SWITCH3_VALUEMOV B, A
SKIP3:JNB BIT3, SKIP4  ; 如果开关4为高电平，则加上其价值MOV A, BADD A, #SWITCH4_VALUEMOV B, A
SKIP4:MOV A, B  ; 将累加器B的值复制到累加器ARET; 子程序：显示总金额
DISPLAY_AMOUNT:; 根据累加器ACC中的值显示相应的数字MOV DPTR, #CODE_TABLEMOV B, AMOVC A, @A+DPTRMOV P2, AMOV A, BRET; 子程序：延时
DELAY:; 延时子程序MOV R1, #5
DELAY_LOOP1:MOV R2, #200
DELAY_LOOP2:DJNZ R2, $  ; 内部循环DJNZ R1, DELAY_LOOP1  ; 外部循环RET; 数据表：7段数码管显示代码
CODE_TABLE: DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 099H, 092H, 082H, 0F8H, 080H, 090H; 预定义值
PREDEFINED_VALUE   EQU 5  ; 预定金额值; LED端口号
LED1 EQU P1.4  ; LED1连接到P1.4
LED2 EQU P1.5  ; LED2连接到P1.5; 开关对应的值
SWITCH1_VALUE  EQU 1
SWITCH2_VALUE  EQU 2
SWITCH3_VALUE  EQU 2
SWITCH4_VALUE  EQU 5; 开关状态检查位
BIT0 EQU P1.0
BIT1 EQU P1.1
BIT2 EQU P1.2
BIT3 EQU P1.3END
;====================================================================

4.思考题

        像一二问这种完全可以交给GPT啦

        

1.MCS-51中可存取单元及存取方式

MCS-51单片机中，可供程序访问的单元主要包括：

1. 内部RAM

• 作用： 用于存放程序运行时需要频繁访问的数据，如变量、中间结果等。
• 组成： 包括通用寄存器组（R0-R7）、特殊功能寄存器（SFR）和位寻址区。
• 存取方式：
  • 直接寻址： 通过寄存器或立即数直接指定地址。
  • 寄存器间接寻址： 使用寄存器作为地址指针，间接访问存储单元。
• 特点： 访问速度快，但容量有限。

2. 外部RAM

• 作用： 扩展内部RAM的容量，用于存放大量数据。
• 存取方式： 通过数据指针寄存器（DPTR）间接寻址。
• 特点： 容量大，但访问速度比内部RAM慢。

3. ROM

• 作用： 存放程序代码和常量数据。
• 存取方式： 通常只读，不能修改。
• 特点： 内容非易失，掉电后数据不会丢失。

4. 特殊功能寄存器（SFR）

• 作用： 控制单片机的各种功能，如定时器、中断、I/O端口等。
• 存取方式： 直接寻址。
• 特点： 每个SFR都有特定的功能，不能随意修改。

5. I/O端口

• 作用： 与外部设备进行数据交换。
• 存取方式： 直接寻址。
• 特点： 可以读写外部设备的数据。

各单元之间的区别和联系

单元	主要功能	存取方式	特点
内部RAM	存放变量、中间结果	直接寻址、寄存器间接寻址	访问速度快，容量有限
外部RAM	扩展存储空间	DPTR间接寻址	容量大，访问速度相对较慢
ROM	存放程序代码、常量	只读	内容非易失
SFR	控制单片机功能	直接寻址	每个SFR都有特定功能
I/O端口	与外部设备交互	直接寻址	可读写外部设备数据

总结

• 内部RAM 是程序运行时最常用的存储单元，用于存放变量和中间结果。
• 外部RAM 用于扩展存储空间，存放大量数据。
• ROM 存放程序代码和常量数据，是程序的灵魂。
• SFR 控制单片机的各种功能，是硬件与软件的接口。
• I/O端口 用于与外部设备进行数据交换。

选择合适的存储单元，是编写高效、可靠的MCS-51程序的关键。在编写程序时，需要根据数据的类型、访问频率和存储空间的需求，合理地分配各个存储单元。

例如：

• 频繁访问的数据 应该放在内部RAM中，以提高访问速度。
• 程序代码和常量数据 应该放在ROM中，以保证数据的安全性。
• 大量的数据 可以放在外部RAM中。

2.MOVC指令的使用方式

MOVC A, @A+DPTR

• A: 累加器A。
• @A+DPTR: 表示对累加器A和数据指针DPTR的内容相加，得到一个程序存储器的地址，然后从该地址读取数据。

3.数码管由共阳极换成共阴极

        首先我们应知道共阳极和共阴极的区别：

共阳极数码管

• 特点： 所有段的阳极（正极）连接在一起，作为公共端。要点亮某一段，则需要将该段的阴极接地（低电平）。
• 驱动方式： 通常采用低电平有效的方式驱动。
• 形象比喻： 可以想象成一个水池，水池底部有许多孔。要让某个孔喷水，就要打开对应的阀门，让水流出。

共阴极数码管

• 特点： 所有段的阴极（负极）连接在一起，作为公共端。要点亮某一段，则需要将该段的阳极接高电平。
• 驱动方式： 通常采用高电平有效的方式驱动。
• 形象比喻： 可以想象成一个灯泡，灯泡的底座是公共端。要让某个灯泡亮，就要给对应的灯丝通电。

所以，只要修改code table，把原来的全取反就可以了：

CODE_TABLE: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 00H, 6FH

4.控制显示数码管的亮度 

直接调整数码管属性

• 找到数码管元件： 在Proteus元件库中找到你使用的七段数码管模型。
• 打开属性窗口： 右键单击数码管元件，选择“Properties”或“属性”选项。
• 查找亮度设置： 在属性窗口中，可能会找到一个名为“Brightness”或“亮度”的选项。直接调整该选项的值即可改变数码管的亮度。

        这个答案可能有点草率，不过目前我不知道如何用“高端”的方法来实现。