编著 蔡骏
安徽电子信息职业技术学院
二00七年九月
前 言
本实验指导书结合单片机实验教学和高职生的学习特点，引入较为先进的单片机与嵌入式系统仿真与开发平台——PROTEUS仿真软件，对传统的单片机实验方法和实验内容进行充实和完善。全书共分5章，各章内容的编排顺序基本上与理论课教材相近。第1章介绍Proteus仿真软件，第2、3章分别介绍单片机硬件、指令系统和程序设计，第4、5章分别介绍单片机定时器/计数器、中断技术和系统扩展。各项实验提供的参考程序均通过ProteusV7.1版调试。
在本书编写过程中，主要突出以下几个特点：
1．以培养应用技术性人才为目标，突出基本技能训练，加强对指令系统的理解和输入输出口控制应用的训练，培养学生的编程能力。
2. 考虑到各系电类及相关专业对单片机课程的要求不同，各专业学生的基础不同，每章安排的实验数量较多，难易程度也有所不同，各专业可以根据各自的专业要求和学生的学习能力选择实验项目。
3. 在各章节的参考程序中，都给出了与汇编语言对应的机器码，使学生对机器码有一定的了解。
4. 实验内容的编排顺序基本上与理论课教学一致，努力做到理论与实践相结合，互相补充。单片机硬件结构学习过程中即可安排实验课程。
由于编者水平有限，书中难免会有错误和不妥之处，恳请广大读者给予批评指正。
蔡 骏
2007年9月
II
目 录
第1章 单片机仿真软件概述?????????????????????????1
1.1 Proteus软件仿真系统的构成与功能????????????????????1 1.2 Proteus软件仿真系统的使用方法?????????????????????4
第2章 单片机硬件和指令系统实验?????????????????????13
2．1 数据存储器实验??????????????????????????? 13 2．2 数据传送指令实验?????????????????????????? 19 2．3 算术运算指令实验?????????????????????????? 21 2．4 逻辑运算指令实验?????????????????????????? 23 2．5 控制转移指令实验?????????????????????????? 25 2．6 位操作指令实验??????????????????????????? 26
第3章 单片机程序设计实验???????????????????????? 29
3．1 流水灯实验????????????????????????????? 21 3．2 步进电机实验???????????????????????????? 35 3．3 汽车转向信号灯控制实验??????????????????????? 40 3．4 步进电机控制实验?????????????????????????? 42
第4章 单片机定时与中断实验??????????????????????? 57
4．1 外部中断实验???????????????????????????? 57 4．2 交通信号灯控制实验????????????????????????? 59 4．3 广告灯实验????????????????????????????? 67 4．4 脉冲计数实验???????????????????????????? 77
4．5 电子音乐实验???????????????????????????? 69 4．6 直流电动机控制实验????????????????????????? 76
第5章 单片机系统扩展实验?????????????????????????79
5．1 简单I/O口扩展实验????????????????????????? 79 5. 2 8255扩展I/O口实验?????????????????????????50
III
第1章 单片机仿真软件概述
PROTEUS是英国Labcenter Electronics公司开发的多功能EDA软件。PROTEUS不仅是模拟电路、数字电路、模／数混合电路的设计与仿真平台，也是目前较先进的单片机和嵌入式系统的设计与仿真平台。它实现了在计算机上完成从原理图与电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整的电子设计、研发过程。
由于PROTEUS丰富的元器件模型、对处理器的支持、多样的虚拟仪器、强大的图表分析功能和与第三方集成开发环境的无缝集成，已被公认为电类教学与实验的巨大资源，得到越来越多的高校的认同，并在教学实践中取得了明显效果。
1．1 Proteus软件仿真系统的构成与功能
1.1.1 Proteus软件的构成
Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。Proteus包含了VSM（Virtural System Modelling虚拟系统模型）技术，用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。
Proteus包括Proteus VSM（Proteus虚拟系统模型）和Proteus PCB Design（Proteus印制电路板设计）两大部分。
Proteus VSM包括智能原理图输入系统ISIS（Intelligent Schematic Input System）、带扩展的ProSPICE（Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis）混合模型仿真器、动态器件库、高级图表仿真ASF（Advanced Simulation Feature）和微控制器虚拟系统仿真模型VSM。
Proteus PCB Design包括高级布线编辑软件ARES（Advanced Rounting and Editing Software）、智能原理图输入系统ISIS和高级图表仿真ASF。
该软件运行于Windows操作系统上，主要特点是：
? 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单
片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
? 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：8051/52系列、
ARM7(LPC21xx)、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。 ? 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时
可以观察各个变量、寄存器等的当前状态。
? 支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB、IAR等软件。 ? 具有强大的原理图绘制功能。
总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。
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