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一、實驗目的和要求
初步學習和掌握MCS-51的體系結構和匯編語言，了解Keil編程環境和程序下載工具的使用方法。了解數碼管輸出的原理及編程方式。
二、實驗設備
單片機測控實驗系統
STC-ISP程序下載工具
Keil開發環境
三、實驗內容
使用MCS-51匯編語言編寫程序，完成如下功能：
1. 使用三個數碼管顯示十進制數值（001~999，可任意設置）；
2. 每隔1秒，該數值自動減一，直到歸零;
3. 歸零后的下一秒，顯示一個新的十進制數值（001~999，可任意設置）；
4. 每隔1秒，新數值繼續自動減一，直到再次歸零；
5. 重新執行步驟1，循環往復。
6. 當開關S1按下時，暫停計數；S1松開時，恢復計數。
四、實驗步驟
1. 預習
參考輔助材料，學習8031匯編語言以及實驗原理。閱讀七段數碼顯示器的電路圖，重點理解右邊的LED顯示部分。
2. 簡單程序錄入和調試
MCS51單片機匯編語言的基本格式比較簡單，程序中可以使用通用寄存器或者內存單元進行計算。另外，單片機的程序沒有退出到操作系統的概念，一般都是死循環程序。
一個簡單程序舉例如下：
ORG 0000H ;復位起始地址
LJMP START ;中間地址保留給中斷向量表
ORG 0040H ;程序實際起始地址
START: ; 實際程序
MOV 40H, #0H
NEXT:
MOV A, 40H
INC A
MOV P0, A ;板上的P0口連接到8個LED，可以監視運行狀態
MOV 40H, A
MOV R6, #0FFH
L2:MOV R7, #0FFH
L1:DJNZ R7, L1
DJNZ R2, L2 ;延遲一段時間
LJMP NEXT
END
參考Keil使用指南，創建工程，設置工程參數，添加ASM文件，並錄入上面的簡單程序。確保無編譯和鏈接錯誤。
3. 程序調試
使用Keil環境可以進行仿真調試。進入“調試”菜單，開始調試，可以單步運行，或者先設置斷點然后連續運行；可以在調試過程中觀察各個寄存器的值。還可以在sys區域觀察到當前程序執行的時間。
4. 編寫程序，完成功能
A、顯示
本開發平台有3個數碼管，使用串行方式連接在一起，具體電路參見實驗原理。要想輸出一個字形碼，就需要從高位到低位依次向移位寄存器輸出8個比特。移位寄存器的數據線和時鍾線分別接到單片機的P4.5和P4.4管腳，可以使用MCS-51里面的位操作指令進行輸出。連續輸出3個字形，24個bit之后，欲顯示的字形將穩定地顯示在數碼管上，程序可以轉而執行其他工作。
七段字形的編碼方式需要通過實驗獲得。這些編碼作為程序中的常數，使用DB命令存放。在程序中，需要將數值轉換為相應的字形編碼，可以使用MOVC指令來完成。
B、時間
本實驗要求的按時間顯示數值，直接通過軟件延時來實現，也就是若干次空循環來完成，不需要使用單片機內部的定時器等硬件資源。由於在后面的實驗中也要使用軟件的延時子程序，因此這里預先做准備。
本單片機使用12MHz主頻的晶振，結合MCS51的體系結構和指令時序，可以計算每條指令的運行時間，也可以通過Keil環境的調試功能來檢查程序片段的執行時間。當然，最后可以通過程序執行的總體運行結果來調整時間。希望同學能夠通過這個過程，得出一段能夠精確到1ms的子程序，重復調用1000次，從而達到定時1s的效果。從而完成實驗要求2。
C、開關
在本實驗板上設置了兩個開關S1和S2，分布接入到8031的P3.6和P3.7，開關按下時，輸入0，松開時，輸入1。利用這個開關完成實驗要求3。
五、實驗原理
本實驗采用3個74HC164級聯控制三個數碼管的顯示，具體實驗原理如下圖所示。其中使用單片機P4.5作為模擬串口數據，使用P4.4模擬串口時鍾，CLR端接高電平。使用上一個74HC164的Q7作為下一個74HC164的輸入端。
P4 EQU 0C0H
MOV P4.4, C
SETB P4.4
74HC164是高速CMOS 器件。74HC164是8位邊沿觸發式移位寄存器，串行輸入數據，然后並行輸出。數據通過兩個輸入端（A或B）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。
時鍾 (CLK) 每次由低變高時，數據右移一位，輸入到Q0，Q0 是兩個數據輸入端（A和B）的邏輯與，它將上升時鍾沿之前保持一個建立時間的長度。
主復位(CLR)輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。
六、實驗代碼
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0050H
START:
;初始化
P4 EQU 0C0H ;申明P4地址
P4SW EQU 0BBH ;申明P4SW地址
CLK EQU P4.4
DAT EQU P4.5
KEY EQU P3.6
MOV DPTR,#TAB
MOV P4SW,#70H ;STC單片機P4.4、P4.5、P4.6有第二功能定義，
;通過P4SW寄存器設置這三口的工作方式，當為1時，是通用I/O
;此處設置P4.4、P4.5、P4.6為通用I/O
AGAIN: ;死循環
;顯示設置
MOV R6,#3 ;個位設置
MOV R5,#4 ;十位設置
MOV R4,#5 ;百位設置
LOOP:
;顯示各位
MOV A,R6
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
LCALL DISPLAY ;調用顯示函數
MOV A,R5
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
LCALL DISPLAY
MOV A,R4
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
LCALL DISPALY
LCALL DELAY ;調用延遲函數
;按下key時的暫停操作
PAUSE:NOP
JNB KEY,PAUSE
;數字調整，減一操作
;個位調整
DEC R6 ;每次計數減一
CJNE R6,#0FFH,LOOP ;R6!=-1時跳轉到LOOP，否則，順序執行
MOV R6,#9
;十位調整
DEC R5
CJNE R5,#0FFH,LOOP
MOV R5,#9
;百位調整
DEC R4
CJNE R4,#0FFH,LOOP
;MOV R4,#9
LJMP AGAIN
;顯示子程序
DISPLAY:
MOV R0,#8
COUNT:
CLR CLK ;P1.0輸出低電平
RLC A ;將存放在A中欲顯示的字符碼右移一位(最低位存入C)
MOV DAT,C
SETB CLK ;P1.0輸出高電平
DJNZ R0,COUNT ;R0減1不為0轉到SLP 繼續輸出字形碼
RET
;延時子程序
DELAY:
MOV R1,#0FFH
STOP:
MOV R2,#1FH
DEL:
MOV R3,#0FFH
DJNZ R3,$
DJNZ R2,DEL
DJNZ R1,STOP
RET
TAB:
DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END
七、附錄
實驗電路原理圖：點擊查看