单片机实验讲义

1、单片机原理及应用实验讲义绵阳师范学院 物理与电子工程学院电气工程及自动化教研室编写：郭 辛 2015 年 8月实验一 P1口输入、输出实验一实验目的1学习Keil软件系统，熟悉C51实验板各模块功能及接口；2理解单片机最小系统组成，学习P1口的使用方法；3掌握简单C51程序的编写和使用。二原理说明1.P1口是准双向口。它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当P1口作为输入口时，必须先对它置高电平使内部MOS管截止。因为内部上拉电阻阻值是20K40K，故不会对外部输入产生影响。若不先对它置高，且原来是低电平，则MOS管导通，读入的数据是不正确的。2.延时子程序的延时计算问题

2、查指令表可知1次空循环需用1个机器周期，而一个机器周期时间长度为1211.0592MHz，所以该段程序执行时间为： for(j=0;j1000;j+) for(m=0;m1000;m+); 延时Td=(1000100012）110592001.08s三实验设备1C51单片机实验板；2PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC机或兼容机（586及以上机器）； = 2 * GB3 安装有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本软件；3并行下载电缆1根。四实验内容1Keil软件系统使用：(1)用实验机配套的并行通讯电缆与实验板上的20芯插座相连，另

3、一端与PC机的并行口相连；(2)PC机上进入Keil系统环境： a.新建文件夹.exe,在此目录下新建项目P1，并选定芯片型号； b.新建*.c文件，编写相关程序，并添加进项目P1； c.项目选项设置，晶振频率和*.hex文件生成； d.编译文件，排出错误； e.打开下载程序，利用并口将生成的*.hex文件烧写到单片机上。 2.P1口输出实验：（1）按原理图连接，通过P1口将状态值输出并显示；（2）编译并运行延时程序，要求能任意改变延时长度、LED发光个数、流水灯方向；五实验报告1根据实验连线图，绘制系统原理框图； 2实验对所要求延时时间会定量计算、能编写正确程序；3心得体会及其它。实验二 L

4、ED显示技术实验一实验目的1、学习数码显示原理；2、掌握单片机的LED动态显示编程技术。二原理说明LED显示原理（共阳） LED是单片机机系统的常用显示设备，数码管根据内部端连接方式分为共阴和共阳两种，下图以共阳LED为例，如显示字符“2” 首要条件：COM端接“高”电平确保“段”（发光二极管）有发光（导通）可能；必要条件：对应口线P2口输出所需准确“段码”（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、动态显示多片LED显示不同字型基本思想：数码管的COM端放开（注

5、：静态显示中COM端固接），而采用分时选通的方法，使不同片的数码管显示所需要的字型。设计思路：公共端接片选信号，分时选通，作为导通的首要条件；多片LED共用数码段，同名相接，同一时刻输出相同字型码；通过片选信号控制对应LED显示所需值的字型，利用肉眼“视觉暂停”特性，轮流快速显示不同片位的不同字型来实现多位数字的显视。 实验电路如下图，若完成“259”选通信号确定P2口作片选信号，根据下表 第一片选通有效值为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,其余为0P2片选值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段码（字型码）确定根据LED原理所述，见前节，即P0=0 xa4其余按此类推。三实验设备1C51单片机实验板；2PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC机或兼容机（586及以上机器）； = 2 * GB3 安装有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本软件；3并行下载电缆1根；49芯标准串行通讯电缆1根。四实验内容本实验要求实现任意位的任意数字字型显示。五实验报告1绘

7、制完整键盘和显示部分原理图；2试编写完整C语言程序，心得体会及其它。实验三 定时器应用设计一实验目的1学习8051内部计数器的使用和编程方法；2进一步掌握中断处理程序的编程方法；3了解计数器的工作方式及用单片机构成简易电子钟。二原理说明 1.关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能，本实验用的是定时器。 2.内部计数器用作定时器时，是对机器周期计数。每个机器周期的长度是12个振荡器周期。因为实验系统的晶振是11.0592MHz，所以定时常数的设置可按以下方法计算：机器周期=1211.0592MHz1.0857S （6553

8、6-定时常数）*1.0857S=50mS 3.定时器的有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式03，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。 4.在例程的中断服务程序中，因为中断定时常数的设置对中断程序的运行起到关键作用，所以在置数前要先关对应的中断，置数完之后再打开相应的中断。三实验设备1C51单片机实验板；2PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC机或兼容机（586及以上机器）； = 2 * GB3 安装有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB

9、3 Keil2.0及以上版本软件；3并行下载电缆1根。四实验内容以下3组题目，由学生按题目要求分组选做。1定时点亮小灯要求：P1.x口输出，发光二极管指示； 定时时间1s； 采用中断方式。 2 8段LED循环显示字符09要求：P1口输出，8段LED显示； 定时时间0.5s； 采用中断方式。 3设计一个计时为1分钟的电子秒表要求：采用中断方式； LED显示到0.1秒位，3片数码管动态显示模式。 五实验报告1根据实验要求，绘制系统原理图； 2根据实验题目及实验调试结果，编写程序；3心得体会及其他。实验四 单片机串行口与PC机通讯实验一实验目的1.掌握串行口工作方式的程序设计，掌握单片机通讯的编制。

10、2.了解实现串行通讯的硬环境，数据格式的协议，数据交换的协议。3.了解PC机通讯的基本要求。二原理说明MCS-51单片机的串行接口有四种通信方式。其中方式1的波特率由定时器1的计数溢出来决定，用公式表示如下： 若已知晶振频率，则可以通过设置定时器计数初值来确定波特率；三实验设备1C51单片机实验板；2PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC机或兼容机（586及以上机器）； = 2 * GB3 安装有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本软件；3并行下载电缆1根；49芯标准串行通讯电缆1根。四实验内容利用8031单片机串行口，实现与PC机通

11、讯。本实验实现以下功能：将从PC机键盘上键入的数字，利用串口测试软件发送到单片机上，再由单片机返回PC机。五实验报告1如果系统主频为11.0592MHz，设置串行口工作方式为方式1，当波特率分别为1200bps、4800bps和19200bps，试分别编写完整C语言程序；2心得体会及其它。实验五 键盘与显示实验一实验目的掌握单片机的行列式键盘及显示技术，实现初步人机对话功能。二原理说明1根据键盘扫描原理编写相应键值扫描程序： 行扫描 列扫描 按键去抖 再次行扫描 再次列扫描 键值确认并返回2 .LED显示相应键值。三实验设备1C51单片机实验板；2PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 I

12、BM PC机或兼容机（586及以上机器）； = 2 * GB3 安装有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本软件；3并行下载电缆1根；49芯标准串行通讯电缆1根。四实验内容本实验实现以下功能：从行列式键盘上键入任意值，并将相应结果显示出来。五实验报告1绘制完整键盘和显示部分原理图；2试编写完整C语言程序，心得体会及其它。实验六 单片机A/D转换实验（选做）一实验目的1.掌握ADC0809的工作原理及A/D模块设计；2.学习使用功能模块的工作时序流程，并用程序设计实现；3.了解数据采集的信号输入及处理方法。二原理说明1 本实验是实现将05V模拟信号转换成对

13、应8位二进制数据，并以并行接口输出； 2按下图完成A/D模块与MCS-51单片机的接口连接电路： 3. 仔细研读ADC0809工作时序，设计出相应转换程序。 三实验设备1C51单片机最小系统板（自制）；2ADC0809功能模块电路（自制）；3PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC机或兼容机（586及以上机器）； = 2 * GB3 安装有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本软件；4稳压电源一台。四实验内容1.完成（预习）A/D模块与MCS-51单片机的接口电路连接，设置输入通道；用稳压输入05V模拟电压；2.运行转换程序，用8位LED

14、测试板观察转换结果，并完成下表。输入电压（V）输出状态值（8bit）数值12345五实验报告1试编写完整C语言程序，要求系统运行正常，结果与输入值成对应比例，数据处理合理；2认真记录实验结果，填写上述表格，并做适当数据分析。实验七 简单音乐发生器实验（选做）一实验目的1学习8051内部计数器的联合使用和编程方法；2进一步掌握中断处理程序的编程方法；3进一步掌握定时计数器的工作方式并用单片机构成简易音乐发生器。二原理说明 音乐产生的主要决定参数是声调和节拍，声调高低由音频确定，节拍决定该声调维持的时间长度。1.频率控制每个音符都对应一个频率值，通过查阅资料低音音符频率如下：1:262Hz 2:2

15、94Hz 3:330Hz 4:349Hz 5:392Hz 6:440Hz 7:494Hz例如 低音5对应的频率是F=392，故初值计算：（65536-X）*2*12/=1/F若：=12M，F=262，X=63620 =F884 2.节拍。单片机音乐是由定时器频率与节拍组成的，频率知道怎么算了，那节拍如何算？1/4音符通常长度为400600ms,经实验证明640ms效果较理想；定时长度取20ms适中，如Tcy=1us，计数值为20000初值计算：(65536-X)* 12/=20ms如：=12M，X=45536 =B1E0音符节拍长度拍数定时长度初值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，曲终结束符用FFH来表示，若查表结果为FFH，则表示曲子播放完毕。3. 定时器T0用于声调时间参数控制，T1用于节拍时间参数控制，在中断服务程序中应将二者进行关联，用送出信号通过对蜂鸣器的控制以形成所需音乐。三实验设备1C51单片机实验板；2PC机及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM