单片机
实验一 基本I/O口试验：点亮二极管
1、 试验现象：
8个二极管间隔发光。
2、 试验目的：
了解最简单的单片机程序的编写方法，了解单片机I/O口驱动二极管的方法
3、 试验任务分析：
要想让二极管按照我们的要求发光，首先要搞清楚电路的连接形式，我们先只看和这部分内容有关的电路。当JMP0跳线接在12位置时(选通二极管显示)，电路如下图所示：
下面，分别把单片机各管脚功能作一简单解释
：
XTAL1和XTAL2端：
由于单片机是一种时序电路，工作的时候必须外加时钟周期，没有时钟周期，就不能执行程序代码，单片机就不能工作。
XTAL1和XTAL2即为外接时钟引脚。时钟的产生有两种方式，内部方式产生和外部方式产生。该电路是内部方式产生时钟的典型电路，内部时钟的晶振频率一般是4M~12M之间，学习板上用的是12M的晶振，外接两个谐振电容。该电容的典型值是30pf。
RST端：
RST是复位端，简单的说，单片机的复位和计算机的重启动是一样的概念。如何进行复位呢?只要在RST端加上高电平就可以了。
图示电路也是一个典型的复位电路，加电瞬间，电容两端相当于短路，RST端产生一个高电平，使得单片机复位。然后随着电容充电，RST电压慢慢下降，当降低到低电平时，单片机开始正常工作。同样，在按下按键时，RST也产生一个高电平，单片机也被复位。下载程序的时候，应该拔下RST跳线，即可断开复位电路，避免串入干扰信号。
EA/VPP：
EA端是内部程序存储器和外部程序存储器的选择端，当EA=1时，访问片内程序存储器，当EA=0时，访问片外程序存储器。对于我们的学习板来说，由于AT89S52自带8k的程序存储器，没有扩展外部程序存储器，所以应该接高电平。
VPP是引脚的第二功能，暂且不介绍了。
ALE：
地址锁存允许信号。在扩展了外部程序存储器的情况下，当单片机访问外部程序存储器时，ALE输出低8位地址的锁存信号。在本学习板上没有用到这个端子.
PROG为引脚的第二功能，暂且不介绍了，有兴趣的同学可以查询相关教材。
PSEN：
外部程序存储器读选通信号，由于在学习板上没有扩展外部程序存储器，所以这个脚也不用。
P1口：
P1口可作为通用的I/O口使用。在本电路中，P1.5口外接蜂鸣器(其余几个和本试验无关，暂不介绍)。上图可知，当P1.5输出高电平时，对应的三极管导通，蜂鸣器发声。(同学可能会问，这个功能好像和我们的试验任务没有什么关系啊，我一会在给大家解释)。
P3口：
P3口是双功能口，第一种功能和我们P1口类似，也可以作通用的I/O口使用。第二种功能和单片机的串行通信，中断等功能有关，我们暂且不介绍。以后用到相应功能在给大家介绍。
P2口：
P2也可以作为输入口或者输出口来用，在试验板上，P2口的作用在于选通数码管显示。在本例中我们不用。
P0口：
P0口在我们这个试验中扮演着重要的角色，从图上可知，发光二极管是由P0口驱动的。且慢，大家可能会发现，P0口是通过74AS244驱动发光二极管的，这是为什么呢?在这里，74AS244是个缓冲器，它的作用在于隔离单片机和外围电路，这样可以保护单片机，并且能够增强单片机的输出驱动能力。在该电路中，如果我们去掉74AS244，而直接把二极管接在P0输出口上，也是可以的，这是因为电源通过上拉电阻能够提供较大的驱动电流。
同时大家要注意，当P0口作为输出口使用的时候，它的输出级是漏级开路的形式，所以它应该外接上拉电阻，这时才能有高电平输出。(我们的板子上面用了一个排阻。漏级开路的输出级类似于ttl电路中集电极开路的输出级，大家可以参考随便一本数电教材，关于oc门的原理介绍，上面说得非常清楚。)
下面我们来看看怎样才能使得P0口驱动的8个二极管按照要求发光。我们发现，只要P0口相应的一个引脚输出低电平的时候，则对应的二极管发光。例如：欲LED1发光，只需要P0.0引脚输出相应的低电平就可以啦!
因此，如果我们需要8个二极管间隔发光，在板子上，从左至右依次为亮灭，则P0口的输出值应该是：01010101，即为55H。
好啦，分析清楚之后，我们可以开始写程序啦!
4、试验程序如下：
org 0000h ;(1)
clr p1.5 ;(2)
loop: mov p0,#55h ;(3)
ajmp loop ;(4)
end ;(5)
注释
(1)org是个伪指令，也就是说它在汇编时不产生目标代码。(大家可以在medwin环境里打开反汇编窗口看看就明白啦。)它一般出现在每段源程序或者数据块的开始，指明此语句后面的程序或者数据块的起始地址。我们编写好的程序是存放在单片机的程序存储器中的，它的可寻址空间是64k，即0000h～0ffffh。这个语句表示我们的程序从程序存储器地址为0000h单元开始存放。
(2)从电路图上面可以看到P1.5连接蜂鸣器，所以这个语句的意思是，把P1.5置零，不让蜂鸣器响。由于单片机复位以后，P1口的内容为FFH，这样蜂鸣器就会一直响。所以要把该端子置零。当然，如果你不怕吵，这句话也可以不写。
(3)给P0口赋值55H，使得8个二极管间隔发光。
(4)跳转回标记为loop的指令。(注ljmp指令也具有同样的功能，两者区别是：ajmp只能在2k字节内转移，而ljmp可以在64k字节内转移。本程序用ajmp就足够了。)
(5)这同样也是一条伪指令，告诉我们程序到这里就结束啦。
好啦，然后把这个程序进行编译，下载，你就会看到学习板上的发光二极管乖乖的按照你的指令工作了。
5、 课后练习
(1)、学习该程序中出现的知识点涉及到的理论知识，包括I/O口，程序存储器，数据存储器，和使用到的指令。
(2)、编写程序，使得发光二极管从左到右四个亮，四个不亮
来源：玩转单片机
一、引言
单片机软件开发过程中，软件调试遇到的各种问题常令初学者感到不知所措。实际上。各种仿真开发软件的程序调试基本方法和技巧大同小异，掌握正确的程序调试基本技巧。对于排查这些程序错误问题可以起到举一反三、事半功倍的效果。软件调试是单片机技术人员必须掌握的重要基本技能。
下面以单片机常用开发软件Keil为例，通过一个项目任务实例来介绍单片机软件仿真与调试的方法。
二、Keil仿真与调试
点击运行软件Keil uVision2.其调试操作步骤大体可以分为5步：
1、创建工程
在项目开发中，并不是仅有一个用户源程序就够了，还要为这个项目选择CPU型号、设置编译和调试参数。有一些项目还会有多个文件组成。因此将这些参数设置和所需要的所有文件统称为一个工程，存放于专门的工程文件夹下。这里先建立一个工程文件夹如F：\exam.
① 创建新工程。鼠标左键单击主菜单Project一>New Project.弹出。Create New Project"对话框，用鼠标选择你要保存工程的文件夹（如FAexam），输入新工程名（如"exam"）。单击"保存"按键。
② 在随后弹出的CPU型号设置对话框中选择单片机的型号（如"AT89C51"），单击"确定"完成。
2、建立源程序文件并加入工程
① 鼠标左键单击菜单。File一>New新建文件。
弹出图1窗口。自动进入编辑工作模式。
② 在文本窗口中输入和编辑用户的源程序。
【项目任务】设计一种花样彩灯程序，实现单片机P1口驱动相连的8个发光二极管依次循环点亮。
③ 单击菜单。File一>Save as.弹出文件保存对话框，选择工程文件夹（"F：\exam"）。输入源程序文件名（如"exam.asm"），点击"保存"按钮。
注意汇编源程序的扩展名必须为asrn，C51源程序扩展名必须为*.C.
④ 将源程序加入工程。用鼠标点击图标"Target1"前的"+"号，展开后右键单击Source Group弹出快捷菜单，点击"Add File to Group'SourceGroup 1"项弹出源程序加入工程对话框。选择刚保存的用户源程序exam.asm，点击ADD按钮加入工程，点击Close关闭对话框。
3、工程参数设置
用鼠标左键单击主菜单Project一>Options forTarget'Targetl弹出工程参数设置对话框。关于工程参数设置的内容很多，篇幅所限，这里仅介绍通常需要设置的三个参数：
① 设置CPU型号。前面已经进行了设置。
② 在设置对话框的"Target"标签下"Xtal（Mhz）"处输入单片机的晶振（如"12"）如图2.
③ 在设置对话框的"Output"标签下，选中"Create HEX file"项。用以编译生成可执行的机器码hex文件。如图3所示。该hex文件可以通过编程器写入或下载到单片机中运行。
4、编译源文件
鼠标左键单击主菜单Project一>Built target或快捷按钮编译文件。
若有语法错误，输出窗口将有相应提示信息。
双击提示信息行，光标会停留在源程序出错处。如图4所示。经检查发现：本程序第3条DJNZ指令被错误输入成了DJNA.用户可根据提示修改源程序，然后再次编译。注意。Keil具有语法检查功能，源程序中正确的指令关键词将变颜色，没变色的为输入错误，方便用户查找语法错误。
若编译后输出信息窗13显示"0 Errors（s），0Warning（s）"，则说明源程序的语法错误已经全部排除。注意：有Errors不能Debug，也不产生HEX码，有Warning是允许的，可以运行。
5、调试程序
源程序编译通过，表明语法正确，却并不能保证该程序能够正确运行。还需要对其逻辑功能进行调试。Keil软件具有很强的软件仿真功能。
鼠标左击主菜单Debug一>Sta/Stop Debug Session子菜单或调试/编辑模式切换按钮。进入调试程序工作模式，软件窗口如图5所示。重复点击该按钮可以实现在编辑模式和调试模式之间进行切换。
调试程序时的程序运行控制按钮从左到右依次为复位、连续运行，暂停、单步、过程单步、执行完当前子程序、运行到光标当前行。复位按钮模拟芯片的复位，它将使程序回到最开头处执行。当程序处于停止状态时复位才有效，程序处于运行状态时停止按钮才有效。
① 为了方便观察程序调试过程中各变量和RAM单元的中间结果。点击主菜单View一>Watch&Call Stack Window和View一>Memory Window打开观察变量窗13和存储器窗1：3进行显示。由于本例还要观察P1 13的输出变化，可以点击主菜单Peripherals一>I/O-Ports一>Port 1打开I/O 13 P1的观察窗13.
② 程序调试。
程序可以单步执行或连续执行。连续执行是指一条指令执行完后接着连续立即执行下一条，中间不停止。这样程序执行的速度很快。可以看到程序执行的总体效果。即最终结果是正确或错误。但如果程序有错，则难以确认具体出错地方。例如本例中点击连续运行按钮后。P1口输出01H后便始终保持不变。这显然与花样彩灯程序的循环显示要求不符。程序运行出错，如图6所示。
单步执行指每执行完一条指令后即停止。等待命令执行下一行程序，此时可以观察该条指令执行后得到的实际结果。对比分析是否与预期结果一致。
借此可以找到程序中的错误原因所在。这种方式的缺点是需要时间长，排查错误效率很低。尤其当程序很大时。
因此，对于用户确认没有错误的程序段可以采用连续运行。对怀疑出错或容易出错的地方则单步执行。对比排查错误。这样调试的效率将会高一些。
本例通过单步执行。发现程序运行过程中循环变量R3的值总在250和249之间变化，而且R1、R2、R7均始终无变化，如图7所示。对比程序分析，发现出现了死循环。原因在于第1条"DJNZR3，DEL2"的转移目的地址为DEL2，应该改为DEL3.
回到编辑状态，修改为"DJNZ R3，DEL3"，编译后再次进入调试工作模式时，发现故障已经排除。
此时P1 1：3的输出仅1位高电平。且依次向左循环移位。R1、R2、R3、R7正常递减变化。如图8所示。
③ 断点设置。
程序调试时。一些程序行必须满足一定的条件才能被执行到（如程序中某变量达到一定的值、按键被按下、有中断产生等），这些条件往往是异步发生或难以预先设定的。这类问题采用单步执行的方法是很难调试的。这时可使用另一种重要的调试方法一断点设置。可以使用Debug一>lnsert/RemoveBreakPoint设置或移除断点。
断点设置的方法有多种，常用的是在某一程序行设置断点，设置好断点后可以连续运行程序。一旦执行到该程序即停止，可在此观察有关变量值，对比分析程序预期理想值，以确定问题所在。
三、结束语
程序开发过程中通常情况下需要综合运用单步执行、连续执行、设置断点、观察变量等各种程序调试方法。并不断积累总结调试经验。这种程序调试能力也是衡量软件开发者水平高低的标志之一。
文章来源 ：博客园
页面
