《微机原理与及接口技术》课程硬件实验报告

1、微机原理与及接口技术课程硬件实验报告硬件实验I I/O接口控制实验1. 实验目的1) 掌握I/O接口的操作指令和输入输出的基本使用方法；2) 了解8051微控制器内部I/O接口的结构和功能特点；3) 熟练运用Keil环境开展软硬件调试。2. 预习要求1) 了解P0、Pl、P2、P3端口的准双向特点，以及应用特性;2) 了解软件延时程序的设计方法，以及延时时间的计算；3) 预习本节实验内容，设计实验的硬件连接，编写实验程序。3. 实验说明经典 8051MCU 有P0、Pl、P2、P3 四个 I/O 端口，32 条口 线。P0、Pl、P2、P3四个端口作为普通I/O 口使用时，都是准 双向口；在输

2、入时，首先要向端口的锁存器写1,以保证内部输出 场效应管处于截止状态。在4个端口中,P0 口没有内部上拉电阻， 即作为输出时，是漏极开路的。使用微控制器的I/O端口外接输出设备时，要特别注意其驱 动能力。驱动能力包括两方面，一是输出电流能力、二是灌入电 流能力。4. 基础型实验1) 在Keil环境运行如下程序，设系统晶振为12MHz,分析在P1.0引脚上能得到什么？1ORGOOOOH2LOOP:CLRP1.03LCALLDelaylOms4SETBP1.05LCALLDelaylOms6LCALLDelaylOms7SJMPLOOPS9DelaylOms :MOVRGQ10Dloopl:MOV

3、R7,#25011DLoopO:DJNZR7 r DloopO12DJNZR Dloopl13ret)运行结果:在P1.0引脚上，不断输出低电平10ms,高电平20ms 的矩形波。2) 8位发光二极管显示接口电路设计如图3-1所示，P1 口作输 出口连接8个LEDo 8个LED依次轮流循环点亮程序流程如 图3-2所示。在Keil环境运行该程序，观察LED显示情况。GND0 12 3 a 5 6 7 aQQQQQaQU13J12DOmD2D3D4D5D6wJR234JR45fJR5qJrJR67X瓜7S76543Lr IT74573图3-18位LED显示接口电路开始延时左一位数据输出设置初始值1

4、ORGOOOOH21-fAIN:MOVAr #0001H3OUTPUT:MOVPlrA4RLA5LCALLDELAY6SJ14POUTPUT7SDELAY:MOVR6,#0&DEL00P2:MOVR7r#25010DELOOP1:DJNZR7rDELOOP111DJNZ眄DELOOP212RET13END运行结果：Pl 口引脚输岀低电平，相应的LED点亮，反之则熄 灭；8个LED以125ms的间隔轮流点亮并不断循环5. 设计型实验1）设计程序，实现8位LED中的每个LED依次轮流显示0.5s,并 在循环5次后全部熄灭。1ORGOOOOH214AIN:MOVAr#l3MOV4OUTPUT: MO

5、VPl,A5RLA6LCALLDELAY057DJNZR 匕 OUTPUT8SJMPSTOP9DELAY05：MOVR5,#410DELOOP3:MOVR6r#011DELOOP2:MOVR7r #25012DELCX)P1:DJNZ叭DELOOP丄13DJNZR6.DELOOP214DJNZR5,DELOCP315RET1STOP:MOVPl, #017END18硬件实验2模拟交通灯实验实验目的1）进一步掌握基本I/O输入输出操作指令的灵活应用。2）了解双色LED的控制、使用方法。3）了解模拟交通灯的控制方法。2. 预习要求1）了解双色LED的结构、弓I脚功能和连接方法。2）了解交通灯的工作

6、过程和控制逻辑。3）预习本节实验内容，设计实验的硬件连接，编写实验程 序。3. 实验说明可以釆用双色发光二极管（双色LED）作为交通指示灯。 双色发光二极管，即在一个LED封装中集成了 2个发光 LED,常见的是1个红色、1个绿色，当控制两个LED同 时点亮时显示出黄色，因此双色LED有3种显示色。其构 成如图3-4所75。当红色LED点亮、绿色LED不点亮时，发光二极管显示 红色；当绿色LED点亮、红色LED不点亮时，发光二极 管显示绿色；当红色LED、绿色LED同时点亮时，发光二 极管呈现的是黄色。另外，当控制双色LED红、绿两个PN结流过不同比例 的电流时，可以使其发出粉红、淡绿、淡黄、

7、黄色等不同的 色彩，达到简单的“彩色”显示效果。双色LED有共阴、共阳两种封装形式，提供3个引脚， 其中一个为公共端，两个为显示控制端。共阴结构共阳结构公共端图34双色LED结构原理图4. 基础型实验如图3-5所示是采用P1 口控制4个双色LED的接口电 路。在Keil环境运行并调程程序，观察结果。交通灯图3-5交通灯显示接口电路ORG0000HLOOP: MOVP2L,# OFFHNOPLCALLDELAY1SMOVFl,NOPLCALLDELAY1SMOVPlr #55HNOPLCALLDELAY1SSJMPLOOPEND分析:设4个双色LED为东南西北四个方向的交通指示灯，从上到下 4个

8、分别代表东南西北方向；设双色LED的1脚控制红色LED, 3脚 控制绿色LED则向P1端口输出AAH,结果为:南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮； 则向P1端口输出55H,结果为:南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；运行结果：两个方向的红灯、绿灯以Is的周期交替闪烁。5. 设计型实验电路如图3-5所示,D3、D4、D5和D6、D7、D7分别控制南 北和东西方向的红黄绿指示灯。设计程序，用6个LED控制两个 方向的交通，具体要求如下。4个路口的红灯全部亮0.5s后，东西路口的绿灯亮，南北路 口的红灯亮，东西路口方向通车；延时一段时间后（2s）,东西和南北路口的绿灯、红灯闪烁若 干次（如2s）,然后均变为

9、黄灯亮；延时一段时间后（0.5）,东西路口的红灯亮，南北路口的绿 灯亮，南北路口方向通车；延时一段时间后（2s）,南北和东西路口的绿灯、红灯闪烁若 干次后（如2s）,然后均变为黄灯亮；延时一段时间后（05s）,再切换到东西路口的绿灯亮，南北 路口的红灯亮；不断重复以上过程，实现模拟交通灯控制。30DELAY250MS :MOV31DELODP3:MOVR5rt032DELOOP2:MOVR6rf25033DELOOP1:DJNZ眄DELOOP丄34DJNZR5rDELOOP235DJNZRfDELOOP336RET3738DELAY500MS:LCALLDELAY250MS39LCALLDEL

10、AY250MS40RET4142DELAY25:MOVR3r#443DELJLY2S_L：LCALLDELAY500MS44DJNZR3rDELAY2S45RET46END12345678910111213141516171819202122232425262728ORG OOOOHMOV Pl,#110110115LCALL DELAY500MSLOOP： MOV Plf #11011110BLCALL DELAY2SMOV R3f#4LOOP1! MOV Plr 丄丄丄丄丄1.丄BLCALL DELAY250MSMOV Pl,#11011110BLCALL DELAY250MSDJNZ R

11、3JOOP丄MOV Plr 丄：L0丄 10丄BLCALL DELAY500MSMOV Pl,#1111GO11BLCALL DELAY2SMOV R3,拜LOOP2: MOV Plf #11111111BLCALL DELAY250HSMOV P1Z#11110011BLCALL DELAY250M5DJNZ R3.LOOP2MOV Plf #11101101BLCALL DELAY500MSSJMP LOOP硬件实验6八段数码管显示实验1 实验目的1) 了解数码管实现显示字符的7段码编制方法；2) 掌握查表法获得0F的7段码的方法；3) 掌握静态显示和动态显示的原理，硬件连接方式和程序编

12、写方法。2 预习要求1) 了解数码管静态显示和动态显示接口电路的设计方法和特 占八、92) 了解数码管动态显示的程序设计方法；3) 理解运用串行口工作方式0扩展I/O连接数码管的方法；4) 认真预习本节实验内容，设计实验硬件连接电路，编写实 验程序。3 实验说明1) LED数码管显示原理8段LED数码管有共阴极和共阳极两种结构。对于共阴数 码管，其8个LED的阴极连接在一起作为公共COM端；而 共阳数码管中8个LED的阳极连接在一起作为公共COM 端。共阴数码管显示的必要条件是其COM端接地或接具有较大 灌电流能力的输入端口，此时当某个发光二级管的阳极为高电平 时，该发光二极管点亮；共阳数码管

13、显示的必要条件是共阳极接 电源或具有较强电流输岀能力的输出端口,此时当某个发光二极 管的阴极接低电平时，该发光二级管被点亮。2） LED数码管显示方式A. 静态显示方式静态显示的特点是每个数码管需要一个具有锁存功能的8 位输出口，用来锁存待显示的段码。将要显示数的7段码输出到 端口，数码管就会显示并一直保持到接收到新的显示段码为止。 静态显示的优点：显示程序简单，占用CPU时间少。但当数码 管数量较多时，就需要外扩较多的输出端口，因此静态显示的缺点 是占用硬件资源多，成本较高。B. 动态显示方式动态显示的特点是将多个数码管的相应段码线连在一起，接 到一个8位输出端口，该端口称为段码输出口；同时

14、将各个 （如8个）数码管的COM端连接到一个8位输出端口，该端 口称为位控输岀口。这样的连接使得8个数码管只要2个输出 端口就可以实现控制，大大简化硬件电路。但是由于多个数码管 的段码是连在一起的，所以需要结合位控信号，分时输出不同数 码管上显示的7段码，即需要釆用动态显示扫描，轮流向段码输 出口输岀段码和向位控输岀口输岀位选信号，并进行12ms的 短时延时；8个数码管轮流输出一遍后，约20ms后，就要进 行一次显示刷新，这样才能利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作 用，得到全部数码管同时稳定显示的效果。因此动态显示方式， 硬件比较节省，但动态显示刷新比较消耗MCU的时间资源。 另外，在同样驱动电

15、流的情况下，动态显示的亮度比静态显示要 差一些，所以动态显示电路的限流电阻通常比静态显示的限流电 阻小。4 基础型实验1) 8位数码管动态显示电路如图3-12所示，釆用共阳数码 管。下面例程实现了将显示缓冲区DBUF中的8个BCD 码数显示在8位数码管的功能，请在Keil环境运行该程 序，观察结果。图3-12 8位数码管动态显示电路【分析】:根据共阴数码管原理，可得到09的7段码如程序中的 TABLE 表。A设P0 口为段码输岀口，P1 口为位控信号输岀端；对于 共阴数码管，其电流取自段码输出口 (P0)流入到位码 控制口 (Pl)o设流经每个LED的电流为3mA,则从P0中每条口线上 拉岀的

16、最大电流是3111A；而灌入P1 口线的最大电流是一 个数码管的8个LED全部显示的情况，即有24mA。因此应该在Pl 口与数码管之间加入驱动芯片(该芯片要求至少能够灌入24niA电流，本图中未画出，实验箱 设计图中是加了一个74573 )oDBUF EQU 3OHORGOOOOHSJl-iPI4AINORG0040HMOVR0,#DBUFMOVR2f #0MOVR2MOVDPTRr STABLEMOVCA+DPTRMOVR0r AINCROINCR2CJNER2,tlOrFILLMOVRO片30日MOVR2r#0MOVR丄，#07FHMOVA, R0MOVP0f AMOVA, R1MOVPl

17、f ALCALL,DE LAY IMS14AIN;FILL：DISPLAY:NEXT :SETB CMOVR1RRC A12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637MOV R1zAINC ROMOVR2CJNEr NEXTSJMP DISPLAYTABLE:DB 06Hf5BH,4FHr66Hr6DH,7DHr07H.7FH,6FHDE LAY IMS：MOVDELOOF2 :MOVDELOOP1:DJNZDJNZR5rf2RS250R6r DELOOP 1R5r DE匸8F2RETEND115 设计型实验1

18、2(i) 一个静态数码管的电路如3-14所示，编写程序，在该数码管上依次显示09数字，每个数字显示时间为Is。(以下2部分内容作为探究型实验)在该数码管上，依次循环显示a、b、c、d、e、f各段，每 段显示时间为200ms o按键输入自己学号的后8位，并在动态数码管上显示。VCC静态数亚1DBUFEQU30H2ORG0O00H3SJ14P1-1AINqORG004 OH5HAIN:MOVR0r #DBUF6MOVR2r #07FILL：MOVA,R28MOVDPT RATABLE9MOVC0A+DPTR10MOVR0rA11INCR012INCR213CJNER2r #10rFILL14DISPLAY;MOVR0r#30H15MOVR2r #016NEXT：MOVA, R017MOV18LCALLDELAY1S19INCR020INCR221CJNER2r #10 r NEXT22SJMPDISPLAY23TABLE:DB3FH,06H*5BH,4FIb2425DELAY丄5 :MOVR7r#826DELOOP3:MOVR5z#027DELOOP