单片机实验指导书

1、单片机原理及应用实 验 指 导 书周国运 编计算机系与信息工程学院目 录实验1 流水灯实验20实验2 外部中断实验30实验3 时钟实验36实验4 串行通信实验39 实验一：9.30 周5 3/4节实验二：10.14实验三：10.28实验四：11.11 实验1 流水灯实验1、实验目的（1）掌握单片机并行口P0P3的特点及应用；（2）学习实验板的使用方法，学习发光二极管的特点及应用；（3）学习Proteus、Keil C软件的使用方法。2、实验条件PC机，单片机程序集成开发软件Keil C，单片机及电路模拟运行软件Proteus，NG51单片机实验板。3、实验内容图4-1 流水灯模拟实验电路（1）

2、用软件模拟实验：绘制实验电路，编写程序，从并行口P0P3输出数据，控制8个发光二极管轮流点亮，似流水，也叫跑马灯。（2）用实验板实验：熟悉实验部分的电路结构及原理，编写程序，把数据送给显示数组元素，控制8个发光二极管轮流点亮。4、用Proteus模拟实验（1）绘制电路图启动Proteus，参考图4-1电路图绘制实验电路。图中是用P2口控制8个发光二极管，也可以用P0口、P1口或P3口控制，图中限流电阻为200（大于200时亮度低甚至不亮），实际可用5001000。需要注意的是，各个发光二极管的阴极与P2口连接，P2口各位输出0时发光二极管点亮。单片机、电阻、发光二极管在器件库中的名字分别为：A

3、T89C51、RES、LED-RED（红）、LED-BLUE（蓝）、LED-GREEN（绿）、LED-YELLOW（黄）。（2）编写程序启动Keil C，参照图4-2的流程图编写汇编语言程序或C语言程序（注意每个实验建立相应的文件夹，将proteus电路文件和Keil C文件保存到同一个文件夹下），编译链接，产生出可执行文件。图4-3 流水灯主程序流程图dddis_buf6dd循环左移或右移1位流水灯主程序0x01(或0x03)dd调用延时1s子程序图4-2 模拟流水灯主程序流程图AP2（用MOV）A循环左移或右移1位流水灯主程序0FEH(或0FCH)A调用延时1s子程序延时1s子程序可以参考

4、本指导书后面的延时子程序。（3）实验方法 回到Proteus下对单片机装载应用程序，然后启动运行进行实验； 修改延时子程序，缩短延时时间，使流水灯更好看； 修改累加器A的初值，使流水灯更好看； 修改对累加器A的移动方向，使显示流动的方向相反。观察并做记录。5、用实验板实验（1）电路实验板上8个发光二极管与单片机已经连接好了。8个发光二极管L0L7的阳极，通过74LS573（U1）与单片机的P0口相连，8个发光二极管的阴极通过74LS573（U2）的Q6与单片机的P0口相连，当Q6输出0时（74LS573（U2）的Q0Q5控制6位数码管），使8个发光二极管中阳极为高电平的点亮。（2）编写程序启动

5、Keil C，参照图4-3的流程图编写C语言程序（注意每个实验建立相应的文件夹），编译链接，产生出可执行文件。dd为实验者需要定义的无符号字符型变量，dis_buf 为“实验板基本函数（主要包含显示函数、键盘函数等）”定义的显示数组，dis_buf0dis_buf5为6位数码管显示的数据，dis_buf6是8个发光二极管显示的数据，实验者只需要把显示的数据写到相应的dis_buf中即可，由实验板基本函数控制显示。注意：循环左移或右移函数可参考教材的“附录C.6 内部函数（P233）”。（3）下载程序按照第三章的方法，将自己的应用程序可执行文件下载到实验板上的单片机中。（4）实验方法 修改延时子

6、程序，缩短延时时间，使流水灯更好看； 修改累加器A的初值，使流水灯更好看； 修改对累加器A的移动方向，使显示流动的方向相反。观察并做记录。6、思考题（1）如果用16个或24个发光二极管显示流水灯，怎样绘制电路，怎样编写程序？试用模拟的方法实现。（2）对于使用单片机实验板，怎样实现数码管各位（包括8个发光二极管）之间数据的流动显示。实验2 外部中断实验1、实验目的（1）掌握单片机外中断的特点及应用；（2）掌握单片机中断优先级的特点及应用；（3）掌握C51中断服务程序的编程方法，理解程序的执行过程。2、实验内容把单片机的外中断输入引脚与开关相连，编写监控程序，当单片机的外中断输入引脚为低时产生中断

7、，单片机响应中断，使对应的发光二极管点亮，演示中断的发生。、嵌套和结束。3、实验条件PC机，单片机程序集成开发软件Keil C，单片机及电路模拟运行软件Proteus，NG51单片机实验板。4、用Proteus模拟实验（1）绘制电路图图4-9 模拟外中断电路图参考图4-9，在Proteus下绘制模拟外中断电路。图中是用P0.0和P0.7控制2个发光二极管，分别指示外中断0和外中断1在执行中断程序。图中限流电阻为200（大于200时亮度低甚至不亮），实际可用5001000。需要注意的是，由于两个发光二极管的阴极与P0口连接，P0口的两位输出0时发光二极管点亮。单片机、电阻、发光二极管、按钮在器件

8、库中的名字分别为：AT89C51、RES、LED-RED（红）、button。（2）编写程序需要分别编写主函数和两个外中断服务函数。主函数：置两个外中断均为下降沿方式触发（对TCON寄存器）；设置两个外中断优先级均为低级（对IP寄存器）；开两个外中断和中断总控位（对IE寄存器）；最后使程序一直处于等待中断状态。中断服务函数：参考图4-10和图4-11，编写两个外中断服务函数。对程序进行编译链接，产生“hex”文件。（3）实验方法回到Proteus下对单片机装载应用程序，然后启动运行进行实验。根据下面不同的观察内容，先修改主函数中两个外中断的优先级、编译下载程序，然后全速运行，用鼠标点击按钮，观

9、察程序运行情况。操作与观察如下。1）观察和中断的独立中断 点击按钮S0，观察L0是否亮，若亮则发生了中断，并且正在处理中断，延时510秒后L0会熄灭，熄灭则表明中断结束。 点击按钮S1，观察L1是否亮，若亮则发生了中断，并且正在处理中断，延时510秒后L1会熄灭，熄灭则表明中断结束。2）观察观察相同优先级下和的优先级次序 先点击S0、再点击S1，观察L0、L1亮的现象，分析中断的发生情况。 先点击S1、再点击S0，观察L0、L1亮的现象，分析中断的发生情况。 改变连线，把P3.2、P3.3引脚相连接；点击S0或S1，则和应该同时中断，观察L0、L1亮的现象，分析中断的发生情况。3）观察中断优先

10、级和中断嵌套图4-11 外中断1程序流程图延时510秒等待1P0.7（L1灭）中断程序0P0.7（L1亮）中断返回延时510秒等待1P0.0(L0灭)flagP0.7(恢复L1状态)中断程序P0.7flag(保存L1状态)1P0.7，0P0.0(L1灭L0亮)中断返回图4-10 外中断0程序流程图去掉P3.2、P3.3引脚之间的连接线，恢复P3.2引脚与S0相连，P3.3引脚与S1相连。修改主函数中的中断优先级控制寄存器IP，设置（或）为高优先级、（或）设为低优先级，编译下载程序，然后全速运行。 先点击S0、再点击S1，观察中断现象，分析中断嵌套情况。 先点击S1、再点击S0，观察中断现象，分

11、析中断嵌套情况。 改变连线，把P3.2、P3.3引脚相连接；点击S0或S1，则和应该同时中断，观察中断现象，分析中断嵌套情况。5、用实验板实验（1）连接电路在“NG51单片机实验板”上，和中断信号输入引脚P3.2、P3.3，已经与按钮S0、S1连接好，用到的两个发光二极管L0、L7也已经连接好（参考实验1）。（2）编写程序分别编写主函数和两个外中断服务函数。主函数：置两个外中断均为下降沿方式触发（对TCON寄存器）；设置两个外中断优先级均为低级（对IP寄存器）；开两个外中断和中断总控位（对IE寄存器）；最后使程序一直处于等待中断状态。中断服务函数：参考图4-10和图4-11，编写两个外中断服务

12、函数。对程序进行编译链接，产生“hex”文件。（3）下载程序参考第三章，将编译链接好的“hex”文件下载到实验板的单片机中。（4）实验方法对实验板进行操作，按一下复位键，在一切正常的情况下，复位后会自动运行下载的应用程序，操作与观察如下。1）观察和中断的独立中断 点击按钮S0（在左边），观察L7（在左边）是否亮，若亮则发生了中断，并且正在处理中断，延时510秒后L7会熄灭，熄灭则表明中断结束。 点击按钮S1（在右边），观察L0（在右边）是否亮，若亮则发生了中断，并且正在处理中断，延时510秒后L0会熄灭，熄灭则表明中断结束。2）观察观察相同优先级下和的优先级次序 先点击S0、再点击S1，观察L

13、7、L0亮的现象，分析中断的发生情况。 先点击S1、再点击S0，观察L0、L7亮的现象，分析中断的发生情况。 使用短路连接块，把P3.2、P3.3引脚相连接；点击S0或S1，则和应该同时中断，观察L7、L0亮的现象，分析中断的发生情况。3）观察中断优先级和中断嵌套去掉P3.2、P3.3引脚之间的连接块，恢复P3.2引脚与S0相连，P3.3引脚与S1相连。修改主函数中的中断优先级控制寄存器IP，设置（或）为高优先级、（或）设为低优先级，编译下载程序，然后全速运行。 先点击S0、再点击S1，观察中断现象，分析中断嵌套情况。 先点击S1、再点击S0，观察中断现象，分析中断嵌套情况。使用短路连接块，把

14、P3.2、P3.3引脚相连接；点击S0或S1，则和应该同时中断，观察中断现象，分析中断嵌套情况。 不改变P3.2、P3.3引脚相连接；修改主函数中的中断优先级控制寄存器IP，使、的优先级交换；点击S0或S1，则和应该同时中断，观察中断现象，分析中断嵌套情况。6、实验报告要求（1）记述实验过程及方法，记述观察到的现象。（2）分析观察到的现象，总结其规律。7、思考题如果两个外中断均采用低电平触发，欲观察中断优先级和中断嵌套，对应用程序做怎样的修改？实验3 时钟实验1、实验目的（1）学习并掌握单片机定时器/计数器的工作原理和使用方法；（2）掌握对定时器的编程方法。2、实验内容设置定时器/计数器T0为

15、定时器方式，从秒开始向上计时，在数码管上显示时间的时、分、秒。3、实验条件PC机，单片机集成开发软件Keil C，单片机仿真软件proteus；NG51单片机实验板。图4-18 模拟时钟电路4、用Proteus模拟实验（1）电路图写TMOD(T0模式1定时)时钟主程序启动T0运行等待中断（while(1);）TL0、TH0赋初值开T0中断，开总中断图4-19 时钟主程序流程图参考图4-18在Proteus下绘制电路，图中6位数码管的各段接单片机的P0口，并且使用上拉排电阻接5v电源，各位接单片机的P2口。单片机、排电阻、6位数码管在器件库中的名字分别为：AT89C52、RESPACK-7（或-

16、8）、7SEG-MPX6-CC（红色6位共阴，7SEG-MPX6-CA为红色6位共阳）。（2）编程方法需要编写主函数和定时器中断函数；包含“regx52.h”文件；需要定义一些全局变量，可以参考3.3.1。主程序参考图4-20流程图，也可以参考3.3.5。计算TL0、TH0的初值时，以晶振频率11.0592MHz、定时时间2.5ms计（单片机的振荡频率可以设置）。定时器T0中断服务程序参考图4-20流程图，图中dita为每秒中断的次数（如定时时间为2.5毫秒，中断400次为1秒），dis_buf为6位数码管显示的数据的数组。数码管扫描显示程序参考3.3.2，但段码和位码直接送给P0和P2，而不

17、是送给dis_seg和dis_bit。TL0、TH0赋初值定时器0中断服务程序dida赋初值，秒+1秒dita-1dita0秒，分钟+1分钟NY结 束秒>59?YN0分钟，小时+1小时分钟>59?YN1小时小时>12?YN时、分、秒分离十位、个位存于dis_buf0dis_buf5dida=0?图4-20 定时器中断程序流程图使用Keil C软件编写程序，并对程序进行编译链接，产生“hex”文件。在Proteus下对单片机装载应用程序，然后启动运行，检验程序是否正确。5、用实验板实验（1）电路使用NG51实验板不需要额外连线。（2）编程方法需要编写主函数和定时器中断函数；包含

18、“regx52.h”文件；需要定义一些全局变量，可以参考3.3.1。主程序参考图4-20流程图，也可以参考3.3.5。计算TL0、TH0的初值时，实验板的晶振频率11.0592MHz，定时时间按2.5ms计。数码管扫描显示程序参考3.3.2。定时器T0中断服务程序参考图4-19流程图，图中dita为每秒中断的次数（如定时时间为2.5毫秒，中断400次为1秒），dis_buf为6位数码管显示的数据的数组。使用Keil C软件编写程序，并对程序进行编译链接，产生“hex”文件。然后使用STC单片机程序下载软件把“hex”文件下载到单片机，然后启动运行，检验程序是否正确。6、实验操作修改时间初值的时

19、、分、秒，观察时钟的显示变化情况。实验4 串行通信实验1、实验目的（1）学习并掌握单片机串行口的工作原理和使用方法；（2）学习并掌握串行口的中断编程方法（3）学习并掌握串行口使用库函数的编程方法。2、实验内容用串口中断方式自发自收：循环从键盘读取数据，然后把数据送给dis_buf0 在数码管上显示，并且把数据直接写入单片机的串口缓冲寄存器SBUF，让串口自发自收；串口接收到数据后产生中断，在串口中断服务程序中读取数据，并把数据送给dis_buf5在数码管上显示。3、实验条件PC机，单片机程序集成开发软件Keil C，NG51单片机实验板。图4-21 串行通信主函数流程图写SCON (方式1收发)主程序启动T1，开串口及总中断写TL1、TH1(晶振11.0592MHz，波特率9600b/s)写TMOD(T