2014-9机电单片机实验指导书

单片机实验指导书实验一、模拟开关灯实验一、实验目的1、认识单片机芯片内部基本结构和功能；2、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法；3、了解了解单片机最小系统及单片机应用系统的设计过程。二、实验说明1、单片机应用系统基本过程1）启动Keil，创建一个项目文件*.UV2;2)选择单片机的型号,如AT89C51;3）单击菜单“File”→“New”命令,新建源程序文件，输入代码，保存为*.c;4）把源程序文件添加到项目中，在项目管理器中，在展开的“SourceGroup1”上单击右键，选择“AddFilestoGroup’SourceGroup1’”5)选中Target1，鼠标右键菜单“OptionsforTarget‘Target1’”命令，在“Output”选项卡中选中“CreateHEXfile”6）执行菜单“Project”→“Rebuildalltargetfiles”命令，编译项目并生成*.hex文件；7）打开ProteusISIS软件，建立硬件控制电路；8）用鼠标双击“ATC89C51”单片机弹出对话框，在“ProgramFile”中载入编译好的“*.HEX9）在Proteus环境中启动调试程序，观察仿真结果。三、实验内容及步骤1、实验内容使用单片机监控一个按键开关，通过一个发光二极管显示其工作状态。如果开关打开，LED灯熄灭；开关合上，LED灯亮2、硬件原理图3、软件设计#include<reg51.h>//包含的头文件，对单片机内部特殊功能寄存器进行了符号定义sbitLed=P1^0;//定义位名称sbitKey=P1^7;voidmain(){P1=0xff;while(1){Led=Key;}}画出程序流程图：四、思考题1、使用Keil和Proteus如何建立单片机开发系统，描述基本过程。2、单片机的最小系统包含哪些电路？实验二、流水灯实验一、实验目的1、学习单片机并行I/O端口的使用方法；2、学习延时子程序的编写；3、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法。二、实验说明1、P1口为一组双向口，每位都可独立地定义为输入或输出线，在作输入线使用前，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入（即：P1=0xff2、本实验中延时采用循环程序来实现,入口参数控制延时时间长短。三、实验内容及步骤1、实验内容P1口做输出口，接八位逻辑电平显示，编写程序，使发光二极管循环点亮。通过一个按键开关控制显示顺序，如果开关打开，LED自上而下依次点亮；开关合上，LED从下向上依次点亮。2、硬件原理图3、软件设计1）、画出程序流程图2）源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar//类型重定义#defineuintunsignedintsbitKey=P0^0;//定义位名称voidDelayMS(uintms);//延时函数原型声明voidmain(){uchari,keyPre,shift;Key=1;while(1){keyPre=Key;if(keyPre){shift=0x01;for(i=0;i<8;i++){P1=~shift;DelayMS(200);shift<<=1;}}else{shift=0x80;for(i=0;i<8;i++){P1=~shift;DelayMS(200);shift>>=1;}}}}voidDelayMS(uintms){uchari;while(ms--)for(i=0;i<120;i++);}四、思考题1、MCS-51系列单片机的P0～P3四个I/O端口在结构上有何异同？使用时应注意的事项？实验三、定时器实验一、实验目的1、学习单片机内部计数器的使用和编程方法；2、掌握中断处理程序的编写方法；3、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法。二、实验说明1、采用定时器方式设计一交通灯控制系统，使道路状态切换时间更准确。正常情况下，90s后信号灯由“红灯”转“黄灯”，经过2s的过渡后“黄灯”转“绿灯”，另外设东西方向、南北方向紧急开关各一个，紧急开关闭合时，相应方向切换成“绿灯”，以方便特种车辆通过。另设置一个开关，在晚上由人工闭合，此时所有的灯都变成黄灯。2、系统的晶振是12MHZ，定时器1工作于方式1，即16位定时器，定时器50000uS（50mS）中断一次，所以定时常数的设置可按以下方法计算：定时时间=（65536-定时常数）×1uS=50000uS定时常数=15536，（0x3CB0）对50mS中断次数计数10次,就是0.5秒钟。定时器0工作于方式1，定时20ms，定时常数=45536，（0XB1E00）。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1）、画出程序流程图2）源程序#include<reg51.h>#include<stdio.h>unsignedchart0;voidyellow();//东西、南北方向同时打开黄灯voidyellowflash();//东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒开始闪烁 voiddelay0_5s();//延时0.5秒voiddelayxms(unsignedchart);//延时t*0.5秒/******************************************************************函数名称：ex_intex0;函数功能：外部中断0服务子程序******************************************************************/voidex_intex0(void)interrupt0{ EA=0;//关闭中断，不允许中断嵌套 while((P3&0x04)==0)//检测外部中断0是否持续有效 { P1=0x1E;//东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮，其它四个灯关闭。 } EA=1;//打开中断}/******************************************************************函数名称：ex_intex1;函数功能：外部中断1服务子程序******************************************************************/voidex_intex1(void)interrupt2{ EA=0;//关闭中断,不允许中断嵌套 while((P3&0x08)==0)//检测外部中断1是否持续有效 { P1=0x33;//东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮，其它四个灯关闭。 } EA=1;//打开中断}/******************************************************************函数名称：tm_timer0；函数功能：定时器0服务子程序******************************************************************/voidtm_timer0(void)interrupt1{ EA=0;//关闭中断，不允许中断嵌套 while((P3&0x40)==0)//检测P3.6开关是否闭合 { yellow();//东西、南北方向同时打开黄灯 } TH0=0xb1;//20ms定时初值重新装入TL0=0xe0 EA=1;//打开中断}//主程序voidmain(){TMOD=0x11;//T1工作方式1，T0工作方式0EA=1;EX0=1;IT0=0;//打开外部中断0EX1=1;IT1=0;//打开外部中断1ET0=1;//打开定时器0中断 TH0=0xb1;//20ms定时初值重新装入TL0=0xe0 TR0=1;//启动定时器0 while(1)//无限循环 { P1=0x1e;//东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮，其他四个灯关闭。 delayxms(180);//延时90秒 yellowflash();//东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒闪烁一次 P1=0x33;//东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮，其他四个灯关闭。 delayxms(180);//延时90秒 yellowflash();//东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒闪烁一次 }}/******************************************************************函数名称：yellow；功能：东西、南北方向同时打开黄灯******************************************************************/voidyellow(){ P1=0x2d;//两个黄灯同时打开}/******************************************************************函数名称：yellowflash；功能：东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒闪烁一次******************************************************************/voidyellowflash(){unsignedchari;for(i=0;i<2;i++){ P1=0x2d;//两个黄灯同时打开 delay0_5s(); P1=0xff;//两个黄灯同时关闭 delay0_5s(); }}/******************************************************************函数名称：delay0_5s函数功能：延时0.5s，用T1工作方式1定时50ms，再循环10次得到0.5s的延时时间******************************************************************/voiddelay0_5s(){for(t0=0;t0<10;t0++){TH1=0x3c;TL1=0xb0;TR1=1;while(!TF1);//TF1=1时50ms定时时间到TF1=0;TR1=0;}}/******************************************************************函数名称：delayxms；函数功能：在函数delay0_5s的基础延时，即延时t*0.5秒******************************************************************/voiddelayxms(unsignedchart){for(t0=0;t0<t;t0++)delay0_5s();}四、思考题1、如果更换不同频率的晶振，会出现什么现象？如何调整程序？实验四、外部中断实验一、实验目的1、掌握外部中断技术的基本使用方法;2、掌握中断处理程序的编写方法；3、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法。二、实验说明1、外部中断的初始化设置共有三项内容：中断总允许即EA=1；外部中断允许即EXi=1（i=0或1）；中断方式设置，中断方式设置一般有两种方式：电平方式和脉冲方式。本实验选用脉冲方式，中断请求信号由引脚INT0(P3.2)引入。2、51系列用于中断的控制寄存器有四个：TCON、IE、SCON及IP。3、中断过程分为三个阶段：中断请求、中断响应、中断服务。4、开关K0（中断请求信号）利用外部中断INT0接入。采用中断边沿触发方式，每中断一次，单片机对P1口完成一次读写操作。当P1.0~P1.3任何一位输出0时，相应的发光二极管就会发光。当开关K0来回拨动一次时，将产生一个下降沿信号，通过INT0发出中断请求。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1)分别画出主程序和中断服务程序流程图2)源程序#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;sbitP1_1=P1^1;sbitP1_2=P1^2;sbitP1_3=P1^3;sbitP1_4=P1^4;sbitP1_5=P1^5;sbitP1_6=P1^6;sbitP1_7=P1^7;/******************************************************************函数名称：ex_intex0；函数功能：外部中断0服务子程序******************************************************************/ voidex_intex0(void)interrupt0 { P1_0=P1_4; P1_1=P1_5; P1_2=P1_6; P1_3=P1_7; }//主程序 voidmain() { P1=0xff;//P1口四个按键位置1EX0=1;//开外部中断0EA=1;//开中断总开关 IT0=1;//外部中断0电平触发 while(1)//等待中断 {; }}四、思考题1、简述中断处理的一般过程。实验五、单片机之间的串行双机通信一、实验目的1、学习单片机串行口的工作原理；2、掌握串行通信的编程方法及波特率的设置；3、进一步学习定时器的功能和编程。二、实验说明1、本实验采用两台AT89C51单片机U1和U2进行串行双机通信设计。U1作为发送机，U2作为接收机，两者的发送脚RXD和接收脚TXD交叉连接。U1通过串行口间接控制与U2的P1口相连的8个LED发光管亮灭。2、单片机间通信采用串行口方式1，对单片机U1编程时，需令SM0=0，SM1=1；对单片机U2编程时，除了令SM0=0，SM1=1，还需设置REN=1，使其允许接收。3、晶体振荡器频率为11.0592MHz，选择波特率为9600b/s，SMOD=0，定时器1工作方式2：TH1=TL1=FDH。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1）、画出程序流程图2）源程序⑴单片机U1的发送程序使用Keil软件建立“send”工程项目，建立源程序文件“send.c”，输入如下源程序：#include<reg51.h>//流水灯控制码unsignedcharTab[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F};/********************************************************************函数名称：Send；函数功能：发送一个字节数据********************************************************************/voidSend(unsignedchardat){SBUF=dat;//将待发送数据写入发送缓冲器while(TI==0）;TI=0；//用软件将TI清零}/********************************************************************函数名称：delay；函数功能：延时约150ms********************************************************************/voiddelay(void){unsignedcharm,n;for(m=0;m<200;m++)for(n=0;n<250;n++);}//主程序voidmain(void){unsignedcharI;TMOD=0x20;//TMOD=00100000B，定时器T1工作在方式2SCON=0x40;//SCON=01000000B，串口工作在方式1PCON=0x00;//PCON=00000000B，波特率9600b/sTH1=0xfd;//给定时器T1高8位赋初值TL1=0xfd;//给定时器T1低8位赋初值TR1=1;//启动定时器T1while(1){for(i=0;i<8;i++)//共8位流水灯控制码{Send(Tab[i]);//发送数据idelay();//每发送一次数据，延时150ms再发送}}⑵单片机U2的接收程序使用Keil软件建立“receive”工程项目，建立源程序文件“receive.c”，输入如下源程序：#include<reg51.h>/********************************************************************函数名称：Receive；函数功能：接收串行口数据********************************************************************/unsignedcharReceive(void){unsignedchardat;while(RI==0）;//空操作RI=0；//用软件将RI清零，为接收下一帧数据做准备dat=SBUF;//将接收缓冲器的数据存于datreturndat;}//主程序voidmain(void){TMOD=0x20;//TMOD=00100000B，定时器T1工作在方式2SCON=0x50;//SCON=01010000B，串口工作在方式1，允许接收（REN=1）PCON=0x00;//PCON=00000000B，波特率9600b/sTH1=0xfd;//给定时器T1高8位赋初值TL1=0xfd;//给定时器T1低8位赋初值TR1=1;//启动定时器T1REN=1;//允许接收while(1){P1=Receive();}}四、思考题1、异步串行通信协议的帧格式是怎样的？已知系统时钟频率和波特率，如何计算定时器初值？2、接收时采用中断方式时，程序代码应该如何改？实验六、数码管显示4×4阵列式键盘按键一、实验目的1、掌握数字、字符转换成显示段码的软件译码方法2、掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法；3、掌握阵列式键盘的硬件组成和软件编程方法。二、实验说明1、本实验提供了一个4X4小键盘，向P0口的低四位逐个输出低电平，如果有键盘按下，则相应输出为低，如果没有键按下，则输出为高。通过输出的列码和读取的行码来判断按下什么键。2、去抖动，有键按下后，要有一定的延时，防止由于键盘抖动而引起误操作。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、源程序及流程图#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharconstdofly[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0-F的显示代码ucharkeys_scan();voiddelay(uinti);voidmain()//主程序{ucharkey;P0=0x00;//数码管灭，为显示键码作准备while(1){key=keys_scan();//调用键盘扫描，switch(key){case0xee:P0=dofly[0];break;//0按下相应的键显示相应的码值case0xde:P0=dofly[1];break;//1case0xbe:P0=dofly[2];break;//2case0x7e:P0=dofly[3];break;//3case0xed:P0=dofly[4];break;//4case0xdd:P0=dofly[5];break;//5case0xbd:P0=dofly[6];break;//6case0x7d:P0=dofly[7];break;//7case0xeb:P0=dofly[8];break;//8case0xdb:P0=dofly[9];break;//9case0xbb:P0=dofly[10];break;//acase0x7b:P0=dofly[11];break;//bcase0xe7:P0=dofly[12];break;//ccase0xd7:P0=dofly[13];break;//dcase0xb7:P0=dofly[14];break;//ecase0x77:P0=dofly[15];break;//f}}}/********************************************************************函数名称：keys_scan；函数功能：键盘扫描函数返回值：返回键盘码，高4位为行码，低4位为列码********************************************************************/ucharkeys_scan(){ucharcord_h,cord_l;//行列值P3=0x0f;//列线输出全为0cord_h=P3&0x0f;//读入行线值if(cord_h!=0x0f)//先检测有无按键按下{delay(100);//消抖动cord_h=P3&0x0f;if(cord_h!=0x0f){P3=cord_h|0xf0;cord_l=P3&0xf0;return(cord_h+cord_l);}}return(0xff);}/*函数名称：delay；函数功能：延时函数*/voiddelay(uinti){while(i--);}四、思考题1、描述阵列式键盘扫描原理。实验七、简易波形发生器的制作实验一、实验目的1、熟悉MCS-51单片机与D/A转换器DAC0832的接线方法；2、掌握DAC0832直通方式，单缓冲器方式、双缓冲器方式的编程方法。二、实验说明数/模转换器采用DAC0832集成电路，其数据输入端直接与单片机8051的P0口相连，输出经运算放大器得到电压波形。DAC0832采用单极性单缓冲方式工作，锁存器74LS373的Q0为DAC0832提供片选和数据传送控制信号，两个寄存器的写控制端连接8051的写输出端。在8051的P1口接三个开关K0、K1和K2，用来设置输出波形的类型，K0、K1和K2，分别对应正弦波、锯齿波和方波。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、源程序及流程图#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineucharunsignedchar#defineDAC0832XBYTE[0xF