单片机原理应用实验指导书

1、 单片机原理与应用课程实验指导书 电子、机电及电气项目与自动化 专业适用 吴茂 屈莉莉 王飞 编 佛山科学技术学院二 00 九 年 十 月、八前言以往我校的单片机实验教案通常是使用启东 DAIS 系列单片机微机仿真实验系统 进行单片机实验教案的， DAIS 系统可以做二十多项实验，系统机构十分复杂，功能 非常强大，但是在使用过程中也发现了一些不足的地方那个 : 厂家为了技术保密，把 核心电路都屏蔽了，我们不能了解实验系统的工作原理，另外系统庞大，不方便学 生带回宿舍实验，不方便学生课外学习。根据我校学生对单片机课程学习的需求 , 我们在参考其他公司的产品的基础上， 结合课程的实际情况，开发了适

2、合学生入门学习的单片机学习板， FD-51 学习板，该 学习板设置了包括LED数码管、LCD1602液晶、ADDA转换器件等单元电路，可以做 几十个单片机实验，而且本实验板我们是以配件的形式提供给学生，让学生自己焊 接调试线路板。学生不但可以学习软件编程技术，还可以学习硬件焊接及调试技 术，可以更好地锻炼学生的动手操作能力。目录系统介绍 2软件实验：实验一清零程序 4实验二拆字程序 5实验三拼字程序 5实验四 数据区传送子程序 6实验五 查找相同数个数 6硬件实验：实验A工业顺顺序控制7实验B 简单10 口扩展实验 8实验一 P1 口输出流水灯实验 11实验二 P1 口输出交通灯实验 11实验

3、三八段数码管显示实验 12实验四键盘实验 12实验五 遥控解码实验 12实验六计数器实验 13实验七继电器控制实验 13实验八定时器实验 14实验九单片机串行口通讯实验 14实验十电子时钟 14实验十一外部中断实验 急救车与交通灯） 15实验十二 AT24C02读写实验15实验十三93C46读写实验 16实验十四LCD160字符型液晶控制显示实验16实验十五LCD1286点阵型液晶控制显示实验17实验十六A/D转换（数字电压表实验17实验十七D/A转换（波形发生器实验18实验十八 计算机温度数据采集与处理 19系统介绍一、FD-51 单片机学习板简介为了适应我校单片机课程教案的需要，我们在参考

4、其他厂家学习板的基础 上，再根据我校单片机课程教案大纲的要求，基于简单、使用的原则，开发了 FD-51 单片机实验板。1、FD-51 单片机学习板特点采用STC89*列在系统可编程（ISP单片机，利用传统串口就可以对单片机 芯片进行批量烧写，可以当编程器使用。在系统可编程技术即 In System Programming ，插好实验单片机芯片后，可以在系统写入程序代码到芯片内部，烧 写程序时候不用频繁拔下插入芯片，只要鼠标点击即可把程序写入单片机，彻底告 别以前那样用编程器反复烧写拨插芯片的烦恼。烧写时不再需要12V的VPP编程电压，在系统编程使得芯片寿命更长，超过普通芯片 89C51 的 1

5、0 倍以上，性能更高， 写入速度更快，稳定性更好，写入完成后自动运行新程序，可以立即查看到程序运 行结果，具有所见即所得特性，修改程序效率极高，易用性接近仿真器，学习使用 更方便、更快捷！2、FD-51 学习板集成的硬件资源FD51实验板集成了学习单片机常用的各种硬件资源，主要有：1 、集成了 5 位高亮度数码管。可以用于计数器实验、数字显示实验、单片机电子钟实验和温度测量实验等，通过该实验可以掌握数码管动态扫描的用法。板上5位数码管最大计数可达“ 99999”，计数最大值仅为“ 9999”，其中第五位数码管在 温度测量实验中可以显示温度符号“ C”，特别方便温度测量实验。2、集成了 8位高亮

6、度LED流水灯。可用于交通灯程序实验、流水灯实验，可监 视 P1 口状态或用作硬件标志位。3 、4只独立按键K1K4。可用于外中断实验、定时器计数实验、键盘扫描实验 等。4、蜂鸣器 （ 小喇叭 。可用于单片机声音报警发声实验。5、继电器。通过继电器控制实验，掌握继电器的驱动原理和编程方法。6、I2C串行接口 EEPR0存储器24C027、SPI串行接口 EEPR0存储器93C468、1602字符型液晶（LCD接口。应用范围最广的带背光字符型液晶模块， 1602LCD可显示2行，每行16个字符，广泛用于各种便携式仪器仪表中。通过 实验掌握液晶模块的驱动方法9、12864 中文液晶模块液晶接口。可

7、显示中文，开发中文液晶应用系统的最常 用液晶器件。10、RS232串行通信接口。用来实验单片机和电脑相互通信的接口，可以把单片机采集到的数据 如DS18B20测到的实时温度数据）通过 RS232串口发送到电脑上进 行后续处理、存储。同时电脑也可以通过RS232接口向单片机发出控制指令，比如控制实验板上的继电器动作等。11、温度传感器 DS18B2C接 口。12、无线遥控解码接口。13 TLC1543串行10位AD转换器14 TLC5615串行10位DA转换器二、FD-51学习板原理图 见同名PDF文件）三、FD-51学习板元件清单 见同名PDF文件）五、WAV6000简单使用手册 见同名PDF

8、文件）六、STC-ISP下载程序的使用 见同名PDF文件） 软件实验实验一清零程序一、实验目的掌握汇编语言设计和调试方法，熟悉键盘操作。二、实验内容把20H-2FH的内容清零。三、程序框图四、实验步骤用连续或单步方式运行程序，检查 20-2F中执行程序前后的内容变化五、思考假使把20H-2FH中的内容改成FF,如何修改程序。六、实验报告要求。1、在实验报告纸上填写实验项目，实验日期，指导老师等项目，抄写实验目 的，实验内容，画出实验框图。2、单步运行程序，填写下表内容。程序语句运行前寄存器值理论分析值实际运行结果值Org 00hLjmp starOrg 30hStar: mov r0,#20h

9、mov a,#00hmov b,#16Iop1: mov rO,ainc r0Djnz b,lop1Sjmp $3、写出20-2F中执行程序前后的内容变化，说明是否实现实验内容要求。实验二拆字程序一、实验目的掌握汇编语言设计和调试方法。二、实验内容把20H的内容拆开，高位送21H低位，低位送22H低位，21H 22H高位清 零，一般本程序用于把数据送显示缓冲区时用。三、程序框图四、实验步骤用连续或单步方式运行程序，检查 20 22H中内容变化情况。五、思考如何用断点方式调试本程序。六、实验报告要求参考实验一实验三拼字程序实验一、实验目的进一步掌握汇编语言设计和调试方法。二、实验内容把20H 2

10、1H的低位分别送入22H高低位，一般本程序用于把显示缓冲区的 数据取出拼装成一个字节。三、程序框图四、实验步骤单步或用断点方式运行程序，检查 22H内容变化情况。五、思考六、实验报告要求参考实验一实验四 数据区传送子程序一、实验目的掌握RAM中的数据操作、实验内容把R2源RAM区首址内的R3字节数据传送到R4目的RAM区。三、程序框图四、实验步骤在R2中输入源首址（例如20H R4中输入目的地址（例如40H, R3中输入字 节数（例如10H运行程序，检查20-30H中内容是否和40H-50H中内容完全一致。五、思考六、实验报告要求参考实验一实验五 查找相同数个数实验一、实验目的熟悉汇编语言编程

11、。二、实验内容在20 2FH中查出有几个字节是零，把个数放在 30H中。三、程序框图四、实验步骤在20 2FH的几个单兀中填入零，运行本程序后检查30H中是几个单兀数。五、思考 修改程序，查找其它内容。六、实验报告要求参考实验一 硬件实验：实验 A 工业顺序控制设计型）一、实验目的掌握工业顺序控制程序的简单编程，中断的使用。二、设计实验预备知识1 、在工业控制中，像冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些断续生产 过程，按某种程序有规律地完成预定的动作，对这类断续生产过程的控制称顺序控 制，例注塑机工艺过程大致按 “合模 注射 延时 开模 产伸 产退”顺序动 作，用单片机最容易实现2、设计实

12、验中可采用用外部中断0,编中断服务程序的关键是：保护进入中断时的状态，并在退出中断之前恢复进入的状态。.必须在中断程序中设定是否允许中断重入，即设置EXO位。一般中断程序进入时应保护 PSW、 ACC 以及中断程序使用但非其专用的寄存 器，本设计实验中未涉及。三、实验设计内容1、设计采用 CPU 的 P1 口来控制注塑机的七道工序，利用七只发光二极管的点 亮来模拟控制注塑机的每道工序，低电平有效。2、设计采用CPU的P1.7为报警闪光输出。3、设计采用 CPU 的 P3. 7为报警声音输出。4、 设计采用CPU的P3.2故障报警按钮，P3.3为解除报警按钮，P3.4为运行按 钮。5、要求设定每

13、道工序之间有 2 秒的延时。四、实验参考接线图：参考原理图五、实验调试步骤1、用中断方式编写 K1 K2 功能程序及延时程序。2、用连续方式开始运行程序，此时应在等待开工状态。3、按K3,各道工序应正常运行。4、按 K1 ，应有声音，闪光报警 人为设置故障）。5、按K2，即排除故障，程序应从报警的那道工序继续执行。6、按 K3, 停止运行。回到等待开工状态。六、思考：1 、如何用数码管显示工序状态及延时时间？实验B简单I/O 口扩展实验一、实验目的1、学习仿真软件PROTEUS的使用。2、学习使用串行数据转并行数据芯片 74HC595勺方法及编程技术。二、实验内容1、使用 PROTEUS 设计

14、一个包括一个 CPU 及 1 片 74HC595 的串口转并口电 路。2、编程使连接在74HC5951的LED实现流水灯功能。三、实验电路 C3 ''''IfllwcciMMTi pi ijubc pi aP13PIEP1 5PlflP1.7匚酣-=0.10! 叭uxe =D."畑=D.-5i'Aa5 帥M心円山理 n.li!>® F? 2/A10 PZUIIP5-5/A13 PZJMAH PJ 7/A15p j MM) F.l/ PJ24W P3J34RITP3.4ilD PSiTTI PJ血丽 P375四、实验步骤1、编写编

15、译程序，下载运行，检验运行结果五、思考74HC595相关资料會丄7%14曲SER4 Of 叫512W *ftC*Ot SCK»丄8 訥。一74HC5951、描述74HC595 是硅结构的 CMOS器件，兼容低电压 TTL电路，遵守 JEDEC 标准。74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在 SCHcp的上升沿输入，在 STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个 时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入Ds ），和一个串行输出 Q7 '）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器

16、有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能0E时为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。三态。2 、特点 ：8 位串行输入 /8 位串行或并行输出 存储状态寄存器，三种状态输出寄存器可以直接清除 100MHz 的移位频率3 、输出能力 ： 并行输出，总线驱动； 串行输出；标准中等规模集成电路595 移位寄存器有一个串行移位输入 <Ds ），和一个串行输出 <Q7 '） , 和一个异步的低 电平复位，存储寄存器有一个并行 8 位的，具备三态的总线输出，当使能 OE 时< 为低电 平），存储寄存器的数据输出到总

17、线。4 、参考数据 :CPD 决定动态的能耗，PD = CPD X VCC X f1+ 刀（CL X VCC2 X fO>F1 =输入频率， CL =输出电容 f0 =输出频率<MHz ） Vcc=电源电压5 、引脚说明符号 引脚 描述Q0Q7 15 ,1 , 7并行数据输出GND 8 地Q7 ' 9 串行数据输出MR 10 主复位 <低电平）SHCP 11 移位寄存器时钟输入STCP 12 存储寄存器时钟输入OE 13 输出有效 <低电平）DS 14 串行数据输入VCC 16 电源6、功能表输入 输出 功能SHCP STCP OE MR DS Q7 '

18、 QnXX L JX L NC MR 为低电平时仅仅影响移位寄存器X? LL X LL空移位寄存器到输出寄存器XX H L X L Z 清空移位寄存器，并行输出为高阻状态 ?X L H H Q6 NC 逻辑高电平移入移位寄存器状态 0，包含所有的移位寄存器状态移入，例 如，以前的状态 6< 内部 Q6 ”）出现在串行输出位。X? L H X NC Qn ' 移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出? L H X Q6'Qn' 移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并 出。7、注释H=高电平状态L=低电平状态T=±升沿下降沿Z=高阻NC

19、 =无变化X=无效当 MR 为高电平， OE 为低电平时，数据在 SHCP 上升沿进入移位寄存器，在 STCP 上 升沿输出到并行端口。实验一 P1 口亮灯实验< 输出流水灯实验）一 、验目的1学习P1 口的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。二、实验内容：1、 P 1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考六、实验报告要求1、在实验报告纸上填写实验项目，实验日期，指导老师等项目，抄写实验目 的，实验内容，画出实验框图，写出实验程序。实验二P1 口亮灯实验<输出交通灯实验）一 、验目

20、的1、学习P1 口的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。二、实验内容：1编写程序，使连接在 P1 口的LED发光二极管按交通灯的逻辑顺序显示三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考六、实验报告要求1、在实验报告纸上填写实验项目，实验日期，指导老师等项目，抄写实验目 的，实验内容，画出实验框图，写出实验程序。实验三八段数码管显示实验四、实验目的1、学习数码管的工作原理。2、学习数码管与单片机的连接，静态显示及动态显示的编程方法。3、学习计时器的编程。五、实验内容1、编程使学习板的LED能静态显示字符。2、编程使学习板的4位数码管能实现动态显示20-23H的内

21、容。三、程序框图四、实验步骤1 、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验四 键盘实验一 、验目的1、学习P1 口作为输入的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。二、实验内容：1、P1 口做输入口，接4个轻触开关，编写程序，检测开关是否按下。三、程序框图四、实验步骤1 、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验五 遥控解码实验一 、验目的1、学习遥控解码器的原理及使用方法。2、学习遥控解码器与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1、设置遥控解码板密码，连接解码板。2、编写程序，将键值显示在数码管。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验

22、六定时器、计数器实验 一 、验目的1、学习定时器的编程及使用方法。二、实验内容：1、编写程序，实现从 0000-9999 的技术及显示。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验七继电器控制实验一 、验目的1、学习继电器的工作原理。2、学习继电器与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1、阅读原理图，掌握继电器与单片机的连接电路。 2、编写程序，控制继电器做断开，吸合的动作。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验八蜂鸣器实验一 、验目的1、学习蜂鸣器的工作原理。2、学习蜂鸣器与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1、阅读

23、原理图，掌握蜂鸣器与单片机的连接电路。2、编写程序，控制蜂鸣器做发出 BIBI 声。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考 实验九单片机串行口通讯实验一、实验目的1、通过实验了解单片机与计算机通讯的原理、编程方法。2、通过实验了解RS-232接口结构及电平转换电路。二、实验内容上位机运行通讯调试软件，编程使得 FD-51 学习板能接受及发送数据三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果四、思考实验十电子时钟一 、验目的1、综合应用定时器、按键、数码管、蜂鸣器、继电器。二、实验内容：1、编写一个具有校准时间及设置定时时间功能的电子时钟，运行

24、到定时时间蜂鸣器报警，继电器接通 三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验十一外部中断实验 急救车与交通灯）一 、验目的1、学习单片机外中断的工作原理及编程方法。二、实验内容：用发光管模拟交通灯，用LED数码管显示计时，P3.2接一个开关模拟紧急按 钮，没按键是交通灯正常运行，有按键中断后， 返回继续正常显示。三、程序框图四、实验步骤 1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验十二AT24C02卖写实验一 、验目的1、学习 I2C 总线的原理。2、学习AT24C02与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1阅读原理图，掌握AT4C02与单片机的连接

25、电路。2、编写程序，将一串数据“ 1234”数字写入 AT24C02。3、编写程序，将保存在 AT24C02的数据1234读出，在数码管上显示出来。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验十三93C46读写实验、验目的1、学习 SPI 总线的原理。2、学习AT93C46与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1阅读原理图，掌握AT4C02与单片机的连接电路。2、编写程序，将一串数据“ 1234”数字写入 AT93C46。3、编写程序，将保存在 AT93C46勺数据1234读出，在数码管上显示出来三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果

26、五、思考实验十四LCD160字符型液晶控制显示实验一 、验目的1、学习字符型液晶显示器的原理及应用。2、学习RT1602C与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1、阅读原理图，掌握RT1602与单片机的连接电路方法。 2、编写程序，使液晶显示器能显示“ FOSHAN YNIVERIT”Y。三、程序框图四、实验步骤1 、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验十五LCD1286点阵型液晶控制显示实验一 、验目的1、学习点阵型液晶显示器的原理及应用。2、学习RT12864与单片机的连接方法及编程。二、实验内容：1、阅读原理图，掌握 12864与单片机的连接电路方法。 2、编写程序，使液晶

27、显示器能显示“佛山大学”。三、程序框图四、实验步骤1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考实验十六 A/D 转换器实验一、目的和要求1、了解串行 A/D 转换器 TLC1543 的工作原理。2、掌握 A/D 转换器程序设计方法以及与 AT89C52 单片机的接口电路。3、掌握 A/D 转换实验上机调试方法。二、实验内容1、将 TLC1543 的 IN0 通道连接到实验板上的可调直流 05V 电源上。要求 A/D 转换的数字量，在实验板数码管上以十进制形成显示出来，取三位小 数。2、编写和调试由单片机控制的 TLC1543 串行 A/D 转换、数据变换和数码管显 示程序。3、测量 A/D

28、 转换器 TLC1543 的零点误差和线性度。四、实验原理1、参照TLC1543使用说明及实验板原理图及参考程序。五、实验步骤1、实验连线，将实验板上 TLC1543的A0端连接到实验板直流 0 5V电源上 可调电阻电压输出端）。2、编写TLC1543串行A/D转换程序、数据变换和LED数码显示程序。3、将 PC 计算机上编写的实验程序代码下载到单片机实验板上，并调试程序。4、调节可调电阻，输出 0V电压，记录数码管显示，测量其零点误差；调节可 调电阻，输出一组电压值0-5V）,记录下数码管显示数据和数字万用表测 量数据，将数据填入自行设计的表格中 分度值可取0.5V），根据数码管显 示数据和

29、万用表测量数据分别在坐标纸上画出 TLC1543 的线性度曲线，分 析误差产生的原因。六、实验注意事项1、注意PC计算机与开发板的正确连线。2、注意调试程序的方法和技巧，在实验报告上说明调试过程的体会。实验十七 D/A 转换器实验一、目的和要求1、了解 D/A 转换器 TLC5615 的工作原理，2、掌握 D/A 转换器与单片机连接的接口电路和程序设计方法。3、掌握 D/A 转换实验上机调试方法。二、实验内容1、从 TLC5615 串行口输入数字量，通过 D/A 转换产生锯齿波、方波和三角波。2、用示波器观察并记录下输出波形。四、实验原理参照TLC5615使用说明及实验板原理图及参考程序。五、实验步骤1 、编写调试程序2、用示波器观察DAOU段的波形。六、实验注意事项1、注意电脑与开发板的连线的正确2、仔细调试程序实验十八 计算机温度数据采集与处理一、目的和要求1、了解数字式温度传感器DS1