汽電13班單片機實訓指導書

1、-作者xxxx-日期xxxx汽電13班單片機實訓指導書【精品文檔】 單片機原理與接口技術實訓指導書適用班級： 汽電13-1、2班 指導教師： 李 萍實習時間： 2014/6/30 2014/7/4 浙江水利水電學院機汽分院單片機原理與接口技術實訓任務書 一、實訓目的、要求單片機原理與接口技術實訓是汽電專業(yè)學生學習該課程后，進行的一次全面的綜合訓練，以達到以下的目標要求：1 進一步熟悉和掌握AT89C51單片機的結構、工作原理、指令系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)及定時系統(tǒng)等。2 掌握AT89C51單片機的接口技術及相關外圍芯片的外特性，控制方法。3 掌握以單片機核心的電路設計的基本方法和技術。4 利用開發(fā)軟件P

2、roteus與Keil軟件，完成相應的硬件電路原理圖、C語言軟件程序流程圖及程序清單，并進行系統(tǒng)調試，逐步掌握模塊化程序設計方法和調試技術。5 使學生了解開發(fā)單片機應用系統(tǒng)的全過程，為今后從事汽電產品的開發(fā)、生產、管理及維護工作打下一定的基礎。二、計劃安排 地點：工訓中心313 日期汽電13-1班汽電13-2班時間及任務安排630（一）8:1010:40 ,12:00 14:00 14:0016:30 ,18:00 20:00 課題一設計與調試7. 1（二）8:1010:40 ,12:00 14:00 14:0016:30 ,18:00 20:00課題二設計與調試7. 2（三）8:1010:4

3、014:3017:00課題三設計與調試7. 3（四）14:0016:30 ,18:00 20:008:1010:40 ,12:00 14:00 課題四設計與調試7. 4（五）14:0016:30 ,18:00 20:008:1010:40 ,12:00 14:00 答辯，撰寫報告三、課題名稱及設計要求：詳見指導書。五、實訓成果及要求設計說明書一份,包括：功能、硬件電路原理圖、軟件設計思路、程序清單。設計說明書要求：步驟清楚 、層次分明。設計圖紙要求：鉛筆繪制，畫面整潔，線條、字體清晰，符合工程制圖要求。六、考核方法根據(jù)實訓成果（30%）、答辯表現(xiàn)（40%）和平時表現(xiàn)（20%）分別按優(yōu)、良、中、

4、及格、不及格五級記分評定。七、參考資料單片機應用技術（C語言版） 王靜霞 電子工業(yè)出版社單片機應用技術 李秀忠 人民郵電出版社單片機課程設計 蔡明文 華中科技大學出版社 指導老師：李萍 2014年5月單片機原理與接口技術實訓指導書課題一 0999計數(shù)器的設計1、預備知識：數(shù)碼管的顯示方法1）數(shù)碼管的工作原理 數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管構成，通過不同的組 合可用來顯示數(shù)字0 9、字符A F、H、L、P、U及小數(shù)點“.”。數(shù)碼管顯示器根據(jù)公共端的連接方式，可分為共陰極數(shù)碼管（將所有發(fā)光二極管的陰極連在一起）和共陽極數(shù)碼管（所有陽極連在一起）。以共陽極數(shù)碼管為例，8個發(fā)光二極管的陽極連接在一起，其共陽極

5、接高電平(+5V)，其它引腳接段驅動電路輸出端。當某段為低電平時，該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光段的不同組合顯示數(shù)字或字符。 共陽數(shù)碼管每個段筆畫是用低電平(“0”)點亮的,要求驅動功率很小；而共陰數(shù)碼管段筆畫是用高電平(“1”)點亮的，要求驅動功率較大。通常每個段筆畫要串一個數(shù)百歐姆的降壓電阻。 2）數(shù)碼管的字形編碼要使數(shù)碼管顯示出相應的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應的字形編碼。共陰極和共陽極數(shù)碼管的字形編碼各不相同，見下表: 3） LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示方式 靜態(tài)顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能,單片機要將所顯示的數(shù)據(jù)送出去后,數(shù)碼管始終顯示該數(shù)據(jù)(不變),CPU不再控制LE

6、D。到下一次顯示時,再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的優(yōu)點：顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無閃爍，占用CPU時間少。并行接口電路中每一個數(shù)碼管需要由一個8位輸出接口控制，數(shù)碼管的公共端按共陰或共陽極分別接地或VCC。靜態(tài)顯示的缺點：當顯示位數(shù)較多時需要并行I/O接口較多。2、功能：功能1：使用單片機外部中斷實現(xiàn)099的加法計數(shù)，并采用兩個共陰極LED 組成的顯示屏將其顯示出來。其中P0、P1口的8個引腳分別接到加法計數(shù)器的個位和十位LED數(shù)碼管的ag及dp端。每按一次K1（接到外部中斷0）進行加法計數(shù)，當加到99時，再按加數(shù)按鈕無效，數(shù)據(jù)仍顯示為99。清零鍵接P3.6,按下清零鍵實現(xiàn)計數(shù)清零。功能2：在功能

7、1的基礎上，實現(xiàn)099的加減計數(shù)。硬件上增加一個按鍵 K2（接到外部中斷1）進行減數(shù)，當減到00時，減數(shù)按鈕無效，數(shù)據(jù)仍顯示00。功能3：在功能2的基礎上，實現(xiàn)0999的加減計數(shù)。硬件上增加P2口接到計數(shù)器的百位顯示數(shù)碼管輸出端。3、設計分析（功能一）：8段LED數(shù)碼管輸出采用靜態(tài)顯示方式。硬件上將AT89C51的P0、P1口與共陰極LED數(shù)碼管的8個引腳相連。軟件上通過Show_Count_On_DSY（）子程序可實現(xiàn)計數(shù)值個位和十位的數(shù)據(jù)分離與獨立顯示。電路中接按鍵K1到外部中斷0作為加數(shù)控制。硬件上按鍵輸入時要并聯(lián)一個10K歐的上拉電阻才能接至輸入端。軟件上要注意對數(shù)據(jù)的判斷。當計數(shù)值已

8、為最大值99時，則計數(shù)值不變，返回主程序。此外，單片機正常工作必須具備時鐘電路和復位電路。其中時鐘電路為單片機提供其工作時所必須的時鐘脈沖作為基本時序信號，復位電路可實現(xiàn)單片機上電時從初始狀態(tài)開始工作。 圖1 電路仿真圖所用元件如下：共陰極數(shù)碼管：7SEG-COM-CAT-GRN 電容：CAP路徑下晶振：CRYSTAL單片機：AT89C51電阻：RES路徑下按鈕：BUTTON+5V電源：Terminal Mode中的Power地：Terminal Mode中的Ground開始外部中斷設置顯示十位、個位計數(shù)值十位、個位分離清零鍵按下？計數(shù)值清零YN Int_0：加1子程序加1計數(shù)值為100？返回

9、Y計數(shù)值賦值99N 圖2 099加法計數(shù)器程序流程 （功能一）#include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /09的共陰極數(shù)字編碼，最后一位為黑屏uchar code DSY_CODE=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;uchar Display_Buffer2=0,0; /計數(shù)值分解后各位待顯示計數(shù)值uint Count=0; /計數(shù)值sbit Clear_Key=P36; /清零鍵void Show_Co

10、unt_On_DSY( ) /子程序：在數(shù)碼管上顯示計數(shù)值 Display_Buffer1=Count/10; /獲取2個數(shù)位 Display_Buffer0=Count%10;if(Display_Buffer1=0) /十位為零時不顯示 Display_Buffer1=0x0a;P0=DSY_CODEDisplay_Buffer0; /兩位數(shù)碼管獨立顯示P1=DSY_CODEDisplay_Buffer1;void main( ) /主程序 P0=0xff; /P0、P1口設為輸出方式P1=0xff;IT0=1; /INT0為下降沿觸發(fā)方式EA=1;EX0=1; /允許總中斷、允許外部中斷

11、1中斷while (1) if(Clear_Key=0) / 清零 Count=0; Show_Count_On_DSY( ); /持續(xù)刷新顯示 void int_0( ) interrupt 0 /外部中斷0服務程序，中斷號為interrupt 0 Count+; /加一計數(shù) if(Count=100) Count=99; /如原計數(shù)值為99則不變 注：在功能2中，外部中斷1服務程序的中斷號為interrupt 2【精品文檔】 課題二 閃爍燈的設計1、 某單片機控制系統(tǒng)要求如下： 功能1：1） 在正常情況下，8個發(fā)光二極管常亮。2）按下K1時，第1個和第8個發(fā)光二極管閃爍，閃爍5次;3) 按

12、下K2時，8個發(fā)光二極管變暗。4）發(fā)光二極管由P0口控制，要求P0輸出低電平時驅動發(fā)光二極管亮，二極管接至+5V電源時需串聯(lián)一個100歐姆的電阻。 功能2:在功能1基礎上，增加以下功能：按下K3時，8個發(fā)光二極管閃爍10次，閃爍時間間隔為1s。 功能3:在功能1、2基礎上，增加以下功能：按下K4時，8個發(fā)光二極管輪流點亮，循環(huán)5次，閃爍時間間隔為1s。 提示：功能2中1S時間間隔的實現(xiàn)可參考書本P95任務7中程序中的delay1s( )子程序，此時注意主程序需要增加定時器T1工作方式TMOD值的設置。2、硬件設計：在PROTEUS中有四種不同顏色的發(fā)光二極管，為顯示不同顏色可使用4種發(fā)光二極管

13、。由P0口內部結構可知，作為I/O口使用時，需要加上拉電阻，在此可采用排阻。開關K1、K2和K3可接至P1口某3個未用的引腳上。單片機 AT89C51電阻 RES路徑下開關 SWITCH發(fā)光二極管 LED-排阻 RESPACK-83、 程序設計：功能一的程序參考流程圖如下圖所示。開始K1按下？PNP0、P1口置為I/O方式（0xFF）K2按下？8個二極管暗YY8個二極管亮liang N3、功能一的參考程序如下：#include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit Key_1=P10

14、; /定義位變量Key_1和Key_2sbit Key_2=P11;sbit P00=P00; /定義位變量P00和P07sbit P07=P07;void delay(unsigned char i)/延時函數(shù)，無符號字符型變量i為形式參數(shù) unsigned int j,k;/定義無符號字符型變量j和k for(k=0;k<i;k+)/雙重for循環(huán)語句實現(xiàn)軟件延時 for(j=0;j<500;j+);void Key_1_Flash( ) /按鍵K1的處理程序 uchar u; for(u=0;u<10;u+) /閃爍10次 P00=!P00; /取反 P07=!P07;

15、 delay(200); /延時 void main( ) /主程序 P0=0x00; /常態(tài)下8個發(fā)光二極管均亮 while(1) if(Key_1=0) Key_1_Flash( ); /若K1按下，則進行按鍵處理 else if(Key_2=0) P0=0xff; /若K2按下，則進行按鍵處理 else P0=0x00; /無鍵按下，則常亮 4、仿真調試：1）源程序輸入、編輯及編譯，調試運行成功后生成目標文件XX.HEX。 2）程序調試：在調試過程中打開工作寄存器窗口、特殊功能寄存器窗口、內部RAM窗口，觀察程序運行過程中各相關窗口的單元值。調試時，先采用單步和斷點的形式運行程序，迅速找

16、出問題所在，程序通過后再全速運行。3）電路仿真：用Proteus軟件繪制仿真電路，將軟件生成的目標代碼文件下載到AT89CT51中，運行仿真電路直至實現(xiàn)電路功能。 課題三、交通燈控制系統(tǒng)的設計1、 功能：設計一個十字路口交通燈控制系統(tǒng)，分為東西道和南北道，設東西道為A道，南北道為B道；1）正常情況下輪流點亮交通燈，狀態(tài)如表4.8所示。2）特殊情況下，A道通行。3）有緊急車輛通過時，A、B道均為紅燈。2、系統(tǒng)處理方案及器件選擇 本系統(tǒng)采用AT89C51作為核心控制器件，紅、綠、黃燈各四個作為交通指示等，處理緊急車輛的中斷開關兩個。3、硬件設計由于A道、B道上的兩個同色燈均可連在一起，可用AT89

17、C51的P1.0P1.5共六根輸出線控制各色交通燈的點亮與熄滅；要求低電平輸出驅動交通燈點亮。A紅A黃A綠B紅B黃B綠P1端數(shù)據(jù)狀態(tài)說明110011F3狀態(tài)1：A通行、B禁行110、1011狀態(tài)2：A綠燈閃、B禁行101011EB狀態(tài)3：A警告、B禁行011110DE狀態(tài)4：A禁行、B通行011110、1狀態(tài)5：A禁行、B 綠燈閃011101DD狀態(tài)6：A禁行、B警告按鍵S1和S2模擬緊急情況和特殊情況的發(fā)生，分別接到外部中斷0（P3.2）和外部中斷1 （P3.3）引腳。元器件清單見下表：綠燈LED-GREEN 紅燈LED-RED 黃燈LED-YELLOW 電阻：RES路徑下按鈕：BUTTON

18、單片機AT89C51 +5V電源：Terminal Mode中的Power地：Terminal Mode中的Ground4、軟件設計根據(jù)硬件設計原理圖，畫出主程序流程圖。采用自上而下的設計方法進行程序設計，對緊急車輛的處理，采用中斷的方法，由中斷處理程序處理。設置中斷處理程序時，注意如何保護進入中斷前的狀態(tài)（信號燈、P口、各寄存器狀態(tài)等），使得中斷程序執(zhí)行后能夠回到交通燈中斷前的狀態(tài)。/功能：交通燈控制程序#include <REG51.H>unsigned char t0,t1;/定義全局變量，用來保存延時時間循環(huán)次數(shù)/函數(shù)功能：用T1的方式1編制0.5秒延時程序，假定系統(tǒng)采用1

19、2MHz晶振，定void delay0_5s1() for(t0=0;t0<0x0a;t0+)/ 采用全局變量t0作為循環(huán)控制變量 TH1=0x3c;/ 設置定時器初值 TL1=0xb0; TR1=1; / 啟動T1 while(!TF1);/ 查詢計數(shù)是否溢出，即定時50ms時間到，TF1=1 TF1=0;/ 50ms定時時間到，將定時器溢出標志位TF1清零 ×tvoid delay_t1(unsigned char t) for(t1=0;t1<t;t1+)/ 采用全局變量t0作為循環(huán)控制變量 delay0_5s1(); /函數(shù)：int_0/函數(shù)功能：外部中斷0中斷函

20、數(shù)，緊急情況處理，當CPU響應外部中斷0的中斷請求時，/ 自動執(zhí)行該函數(shù)，實現(xiàn)兩個方向紅燈同時亮10秒void int_0() interrupt 0/ 緊急情況中斷 unsigned char i,j,k,l,m; i=P1;/ 保護現(xiàn)場，暫存P1口、t0、t1、TH1、TH0 j=t0; k=t1; l=TH1; m=TH0; P1=0xdb;/ 兩個方向都是紅燈 delay_t1(20);/ 延時10秒 P1=i;/ 恢復現(xiàn)場，恢復進入中斷前P1口、t0、t1、TH1、TH0 t0=j; t1=k; TH1=l; TH0=m; /函數(shù)：int_1/函數(shù)功能：外部中斷1中斷函數(shù)，特殊情況處

21、理，當CPU響應外部中斷1的中斷請求時，/ 自動執(zhí)行該函數(shù)，實現(xiàn)A道放行5秒void int_1() interrupt 2/ 特殊情況中斷 unsigned char i,j,k,l,m; EA=0;/關中斷 i=P1;/ 保護現(xiàn)場，暫存P1口、t0、t1、TH1、TH0 j=t0; k=t1; l=TH1; m=TH0; EA=1; / 開中斷 P1=0xf3;/ A道放行 delay_t1(10);/ 延時5秒 EA=0;/ 關中斷 P1=i;/ 恢復現(xiàn)場，恢復進入中斷前P1口、t0、t1、TH1、TH0 t0=j; t1=k; TH1=l; TH0=m; EA=1;/開中斷void main()/主函數(shù) unsigned char k; TMOD=0x10;/ T1工作在方式1 EA=1;/ 開放總中斷允許位 EX0=1;/ 開外部中斷0中斷允許位 IT0=1;/ 設置外部中斷0為下降沿觸發(fā) EX1=1;/ 開外部中斷1中斷允許位 IT1=1;/ 設置外部中斷1為下降沿觸發(fā) while(1) P1=0xf3;/ A綠燈，B紅燈，延時5秒 delay_t1(10); for(k=0;k<3;k+)/ A綠燈閃爍3次 P1=0xf3; P1=0xfb; delay0_5s1(); P1=0xeb;/ A黃燈，B紅燈，延