單片機實驗講義

1、單片機原理及應用實驗講義綿陽師范學院 物理與電子工程學院電氣工程及自動化教研室編寫：郭 辛 2015 年 8月實驗一 P1口輸入、輸出實驗一實驗目的1學習Keil軟件系統(tǒng)，熟悉C51實驗板各模塊功能及接口；2理解單片機最小系統(tǒng)組成，學習P1口的使用方法；3掌握簡單C51程序的編寫和使用。二原理說明1.P1口是準雙向口。它作為輸出口時與一般的雙向口使用方法相同。由準雙向口結構可知當P1口作為輸入口時，必須先對它置高電平使內部MOS管截止。因為內部上拉電阻阻值是20K40K，故不會對外部輸入產(chǎn)生影響。若不先對它置高，且原來是低電平，則MOS管導通，讀入的數(shù)據(jù)是不正確的。2.延時子程序的延時計算問題

2、查指令表可知1次空循環(huán)需用1個機器周期，而一個機器周期時間長度為1211.0592MHz，所以該段程序執(zhí)行時間為： for(j=0;j1000;j+) for(m=0;m1000;m+); 延時Td=(1000100012）110592001.08s三實驗設備1C51單片機實驗板；2PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機或兼容機（586及以上機器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根。四實驗內容1Keil軟件系統(tǒng)使用：(1)用實驗機配套的并行通訊電纜與實驗板上的20芯插座相連，另

3、一端與PC機的并行口相連；(2)PC機上進入Keil系統(tǒng)環(huán)境： a.新建文件夾.exe,在此目錄下新建項目P1，并選定芯片型號； b.新建*.c文件，編寫相關程序，并添加進項目P1； c.項目選項設置，晶振頻率和*.hex文件生成； d.編譯文件，排出錯誤； e.打開下載程序，利用并口將生成的*.hex文件燒寫到單片機上。 2.P1口輸出實驗：（1）按原理圖連接，通過P1口將狀態(tài)值輸出并顯示；（2）編譯并運行延時程序，要求能任意改變延時長度、LED發(fā)光個數(shù)、流水燈方向；五實驗報告1根據(jù)實驗連線圖，繪制系統(tǒng)原理框圖； 2實驗對所要求延時時間會定量計算、能編寫正確程序；3心得體會及其它。實驗二 L

4、ED顯示技術實驗一實驗目的1、學習數(shù)碼顯示原理；2、掌握單片機的LED動態(tài)顯示編程技術。二原理說明LED顯示原理（共陽） LED是單片機機系統(tǒng)的常用顯示設備，數(shù)碼管根據(jù)內部端連接方式分為共陰和共陽兩種，下圖以共陽LED為例，如顯示字符“2” 首要條件：COM端接“高”電平確?！岸巍保òl(fā)光二極管）有發(fā)光（導通）可能；必要條件：對應口線P2口輸出所需準確“段碼”（0），即P0=0 xa4 dp g f e d c b a P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 0 1 0 0 1 0 02、動態(tài)顯示多片LED顯示不同字型基本思想：數(shù)碼管的COM端放開（注

5、：靜態(tài)顯示中COM端固接），而采用分時選通的方法，使不同片的數(shù)碼管顯示所需要的字型。設計思路：公共端接片選信號，分時選通，作為導通的首要條件；多片LED共用數(shù)碼段，同名相接，同一時刻輸出相同字型碼；通過片選信號控制對應LED顯示所需值的字型，利用肉眼“視覺暫?！碧匦?，輪流快速顯示不同片位的不同字型來實現(xiàn)多位數(shù)字的顯視。 實驗電路如下圖，若完成“259”選通信號確定P2口作片選信號，根據(jù)下表 第一片選通有效值為0 xfe，即 P2=0 xfe;P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0第n片有效com=1,其余為0P2片選值1 1 1 1 1 1 1 01 =

6、 1 * GB3 0 00 xfe1 1 1 1 1 1 0 10 1 = 2 * GB3 00 xfd1 1 1 1 1 0 1 10 0 1 = 3 * GB3 0 xfb段碼（字型碼）確定根據(jù)LED原理所述，見前節(jié)，即P0=0 xa4其余按此類推。三實驗設備1C51單片機實驗板；2PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機或兼容機（586及以上機器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根；49芯標準串行通訊電纜1根。四實驗內容本實驗要求實現(xiàn)任意位的任意數(shù)字字型顯示。五實驗報告1繪

7、制完整鍵盤和顯示部分原理圖；2試編寫完整C語言程序，心得體會及其它。實驗三 定時器應用設計一實驗目的1學習8051內部計數(shù)器的使用和編程方法；2進一步掌握中斷處理程序的編程方法；3了解計數(shù)器的工作方式及用單片機構成簡易電子鐘。二原理說明 1.關于內部計數(shù)器的編程主要是定時常數(shù)的設置和有關控制寄存器的設置。內部計數(shù)器在單片機中主要有定時器和計數(shù)器兩個功能，本實驗用的是定時器。 2.內部計數(shù)器用作定時器時，是對機器周期計數(shù)。每個機器周期的長度是12個振蕩器周期。因為實驗系統(tǒng)的晶振是11.0592MHz，所以定時常數(shù)的設置可按以下方法計算：機器周期=1211.0592MHz1.0857S （6553

8、6-定時常數(shù)）*1.0857S=50mS 3.定時器的有關的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于設置定時器/計數(shù)器的工作方式03，并確定用于定時還是用于計數(shù)。TCON主要功能是為定時器在溢出時設定標志位，并控制定時器的運行或停止等。 4.在例程的中斷服務程序中，因為中斷定時常數(shù)的設置對中斷程序的運行起到關鍵作用，所以在置數(shù)前要先關對應的中斷，置數(shù)完之后再打開相應的中斷。三實驗設備1C51單片機實驗板；2PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機或兼容機（586及以上機器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB

9、3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根。四實驗內容以下3組題目，由學生按題目要求分組選做。1定時點亮小燈要求：P1.x口輸出，發(fā)光二極管指示； 定時時間1s； 采用中斷方式。 2 8段LED循環(huán)顯示字符09要求：P1口輸出，8段LED顯示； 定時時間0.5s； 采用中斷方式。 3設計一個計時為1分鐘的電子秒表要求：采用中斷方式； LED顯示到0.1秒位，3片數(shù)碼管動態(tài)顯示模式。 五實驗報告1根據(jù)實驗要求，繪制系統(tǒng)原理圖； 2根據(jù)實驗題目及實驗調試結果，編寫程序；3心得體會及其他。實驗四 單片機串行口與PC機通訊實驗一實驗目的1.掌握串行口工作方式的程序設計，掌握單片機通訊的編制。

10、2.了解實現(xiàn)串行通訊的硬環(huán)境，數(shù)據(jù)格式的協(xié)議，數(shù)據(jù)交換的協(xié)議。3.了解PC機通訊的基本要求。二原理說明MCS-51單片機的串行接口有四種通信方式。其中方式1的波特率由定時器1的計數(shù)溢出來決定，用公式表示如下： 若已知晶振頻率，則可以通過設置定時器計數(shù)初值來確定波特率；三實驗設備1C51單片機實驗板；2PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機或兼容機（586及以上機器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根；49芯標準串行通訊電纜1根。四實驗內容利用8031單片機串行口，實現(xiàn)與PC機通

11、訊。本實驗實現(xiàn)以下功能：將從PC機鍵盤上鍵入的數(shù)字，利用串口測試軟件發(fā)送到單片機上，再由單片機返回PC機。五實驗報告1如果系統(tǒng)主頻為11.0592MHz，設置串行口工作方式為方式1，當波特率分別為1200bps、4800bps和19200bps，試分別編寫完整C語言程序；2心得體會及其它。實驗五 鍵盤與顯示實驗一實驗目的掌握單片機的行列式鍵盤及顯示技術，實現(xiàn)初步人機對話功能。二原理說明1根據(jù)鍵盤掃描原理編寫相應鍵值掃描程序： 行掃描 列掃描 按鍵去抖 再次行掃描 再次列掃描 鍵值確認并返回2 .LED顯示相應鍵值。三實驗設備1C51單片機實驗板；2PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 I

12、BM PC機或兼容機（586及以上機器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根；49芯標準串行通訊電纜1根。四實驗內容本實驗實現(xiàn)以下功能：從行列式鍵盤上鍵入任意值，并將相應結果顯示出來。五實驗報告1繪制完整鍵盤和顯示部分原理圖；2試編寫完整C語言程序，心得體會及其它。實驗六 單片機A/D轉換實驗（選做）一實驗目的1.掌握ADC0809的工作原理及A/D模塊設計；2.學習使用功能模塊的工作時序流程，并用程序設計實現(xiàn)；3.了解數(shù)據(jù)采集的信號輸入及處理方法。二原理說明1 本實驗是實現(xiàn)將05V模擬信號轉換成對

13、應8位二進制數(shù)據(jù)，并以并行接口輸出； 2按下圖完成A/D模塊與MCS-51單片機的接口連接電路： 3. 仔細研讀ADC0809工作時序，設計出相應轉換程序。 三實驗設備1C51單片機最小系統(tǒng)板（自制）；2ADC0809功能模塊電路（自制）；3PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機或兼容機（586及以上機器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；4穩(wěn)壓電源一臺。四實驗內容1.完成（預習）A/D模塊與MCS-51單片機的接口電路連接，設置輸入通道；用穩(wěn)壓輸入05V模擬電壓；2.運行轉換程序，用8位LED

14、測試板觀察轉換結果，并完成下表。輸入電壓（V）輸出狀態(tài)值（8bit）數(shù)值12345五實驗報告1試編寫完整C語言程序，要求系統(tǒng)運行正常，結果與輸入值成對應比例，數(shù)據(jù)處理合理；2認真記錄實驗結果，填寫上述表格，并做適當數(shù)據(jù)分析。實驗七 簡單音樂發(fā)生器實驗（選做）一實驗目的1學習8051內部計數(shù)器的聯(lián)合使用和編程方法；2進一步掌握中斷處理程序的編程方法；3進一步掌握定時計數(shù)器的工作方式并用單片機構成簡易音樂發(fā)生器。二原理說明 音樂產(chǎn)生的主要決定參數(shù)是聲調和節(jié)拍，聲調高低由音頻確定，節(jié)拍決定該聲調維持的時間長度。1.頻率控制每個音符都對應一個頻率值，通過查閱資料低音音符頻率如下：1:262Hz 2:2

15、94Hz 3:330Hz 4:349Hz 5:392Hz 6:440Hz 7:494Hz例如 低音5對應的頻率是F=392，故初值計算：（65536-X）*2*12/=1/F若：=12M，F(xiàn)=262，X=63620 =F884 2.節(jié)拍。單片機音樂是由定時器頻率與節(jié)拍組成的，頻率知道怎么算了，那節(jié)拍如何算？1/4音符通常長度為400600ms,經(jīng)實驗證明640ms效果較理想；定時長度取20ms適中，如Tcy=1us，計數(shù)值為20000初值計算：(65536-X)* 12/=20ms如：=12M，X=45536 =B1E0音符節(jié)拍長度拍數(shù)定時長度初值1/16音符1/4160ms20ms*861/8音符1/2320ms20ms*1661/4音符1640ms20ms*321/4音符1640ms20ms*32通常，曲終結束符用FFH來表示，若查表結果為FFH，則表示曲子播放完畢。3. 定時器T0用于聲調時間參數(shù)控制，T1用于節(jié)拍時間參數(shù)控制，在中斷服務程序中應將二者進行關聯(lián)，用送出信號通過對蜂鳴器的控制以形成所需音樂。三實驗設備1C51單片機實驗板；2PC機及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM