單片機(jī)實(shí)驗(yàn)講義

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)講義綿陽(yáng)師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院電氣工程及自動(dòng)化教研室編寫(xiě)：郭 辛 2015 年 8月實(shí)驗(yàn)一 P1口輸入、輸出實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)Keil軟件系統(tǒng)，熟悉C51實(shí)驗(yàn)板各模塊功能及接口；2理解單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，學(xué)習(xí)P1口的使用方法；3掌握簡(jiǎn)單C51程序的編寫(xiě)和使用。二原理說(shuō)明1.P1口是準(zhǔn)雙向口。它作為輸出口時(shí)與一般的雙向口使用方法相同。由準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)可知當(dāng)P1口作為輸入口時(shí)，必須先對(duì)它置高電平使內(nèi)部MOS管截止。因?yàn)閮?nèi)部上拉電阻阻值是20K40K，故不會(huì)對(duì)外部輸入產(chǎn)生影響。若不先對(duì)它置高，且原來(lái)是低電平，則MOS管導(dǎo)通，讀入的數(shù)據(jù)是不正確的。2.延時(shí)子程序的延時(shí)計(jì)算問(wèn)題

2、查指令表可知1次空循環(huán)需用1個(gè)機(jī)器周期，而一個(gè)機(jī)器周期時(shí)間長(zhǎng)度為1211.0592MHz，所以該段程序執(zhí)行時(shí)間為： for(j=0;j1000;j+) for(m=0;m1000;m+); 延時(shí)Td=(1000100012）110592001.08s三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板；2PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機(jī)或兼容機(jī)（586及以上機(jī)器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1Keil軟件系統(tǒng)使用：(1)用實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的并行通訊電纜與實(shí)驗(yàn)板上的20芯插座相連，另

3、一端與PC機(jī)的并行口相連；(2)PC機(jī)上進(jìn)入Keil系統(tǒng)環(huán)境： a.新建文件夾.exe,在此目錄下新建項(xiàng)目P1，并選定芯片型號(hào)； b.新建*.c文件，編寫(xiě)相關(guān)程序，并添加進(jìn)項(xiàng)目P1； c.項(xiàng)目選項(xiàng)設(shè)置，晶振頻率和*.hex文件生成； d.編譯文件，排出錯(cuò)誤； e.打開(kāi)下載程序，利用并口將生成的*.hex文件燒寫(xiě)到單片機(jī)上。 2.P1口輸出實(shí)驗(yàn)：（1）按原理圖連接，通過(guò)P1口將狀態(tài)值輸出并顯示；（2）編譯并運(yùn)行延時(shí)程序，要求能任意改變延時(shí)長(zhǎng)度、LED發(fā)光個(gè)數(shù)、流水燈方向；五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)連線圖，繪制系統(tǒng)原理框圖； 2實(shí)驗(yàn)對(duì)所要求延時(shí)時(shí)間會(huì)定量計(jì)算、能編寫(xiě)正確程序；3心得體會(huì)及其它。實(shí)驗(yàn)二 L

4、ED顯示技術(shù)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)數(shù)碼顯示原理；2、掌握單片機(jī)的LED動(dòng)態(tài)顯示編程技術(shù)。二原理說(shuō)明LED顯示原理（共陽(yáng)） LED是單片機(jī)機(jī)系統(tǒng)的常用顯示設(shè)備，數(shù)碼管根據(jù)內(nèi)部端連接方式分為共陰和共陽(yáng)兩種，下圖以共陽(yáng)LED為例，如顯示字符“2” 首要條件：COM端接“高”電平確?！岸巍保òl(fā)光二極管）有發(fā)光（導(dǎo)通）可能；必要條件：對(duì)應(yīng)口線P2口輸出所需準(zhǔn)確“段碼”（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、動(dòng)態(tài)顯示多片LED顯示不同字型基本思想：數(shù)碼管的COM端放開(kāi)（注

5、：靜態(tài)顯示中COM端固接），而采用分時(shí)選通的方法，使不同片的數(shù)碼管顯示所需要的字型。設(shè)計(jì)思路：公共端接片選信號(hào)，分時(shí)選通，作為導(dǎo)通的首要條件；多片LED共用數(shù)碼段，同名相接，同一時(shí)刻輸出相同字型碼；通過(guò)片選信號(hào)控制對(duì)應(yīng)LED顯示所需值的字型，利用肉眼“視覺(jué)暫停”特性，輪流快速顯示不同片位的不同字型來(lái)實(shí)現(xiàn)多位數(shù)字的顯視。 實(shí)驗(yàn)電路如下圖，若完成“259”選通信號(hào)確定P2口作片選信號(hào)，根據(jù)下表 第一片選通有效值為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,其余為0P2片選值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段碼（字型碼）確定根據(jù)LED原理所述，見(jiàn)前節(jié)，即P0=0 xa4其余按此類推。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板；2PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機(jī)或兼容機(jī)（586及以上機(jī)器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根；49芯標(biāo)準(zhǔn)串行通訊電纜1根。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)任意位的任意數(shù)字字型顯示。五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1繪

7、制完整鍵盤(pán)和顯示部分原理圖；2試編寫(xiě)完整C語(yǔ)言程序，心得體會(huì)及其它。實(shí)驗(yàn)三 定時(shí)器應(yīng)用設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)8051內(nèi)部計(jì)數(shù)器的使用和編程方法；2進(jìn)一步掌握中斷處理程序的編程方法；3了解計(jì)數(shù)器的工作方式及用單片機(jī)構(gòu)成簡(jiǎn)易電子鐘。二原理說(shuō)明 1.關(guān)于內(nèi)部計(jì)數(shù)器的編程主要是定時(shí)常數(shù)的設(shè)置和有關(guān)控制寄存器的設(shè)置。內(nèi)部計(jì)數(shù)器在單片機(jī)中主要有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩個(gè)功能，本實(shí)驗(yàn)用的是定時(shí)器。 2.內(nèi)部計(jì)數(shù)器用作定時(shí)器時(shí)，是對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)。每個(gè)機(jī)器周期的長(zhǎng)度是12個(gè)振蕩器周期。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)系統(tǒng)的晶振是11.0592MHz，所以定時(shí)常數(shù)的設(shè)置可按以下方法計(jì)算：機(jī)器周期=1211.0592MHz1.0857S （6553

8、6-定時(shí)常數(shù)）*1.0857S=50mS 3.定時(shí)器的有關(guān)的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式03，并確定用于定時(shí)還是用于計(jì)數(shù)。TCON主要功能是為定時(shí)器在溢出時(shí)設(shè)定標(biāo)志位，并控制定時(shí)器的運(yùn)行或停止等。 4.在例程的中斷服務(wù)程序中，因?yàn)橹袛喽〞r(shí)常數(shù)的設(shè)置對(duì)中斷程序的運(yùn)行起到關(guān)鍵作用，所以在置數(shù)前要先關(guān)對(duì)應(yīng)的中斷，置數(shù)完之后再打開(kāi)相應(yīng)的中斷。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板；2PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機(jī)或兼容機(jī)（586及以上機(jī)器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB

9、3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以下3組題目，由學(xué)生按題目要求分組選做。1定時(shí)點(diǎn)亮小燈要求：P1.x口輸出，發(fā)光二極管指示； 定時(shí)時(shí)間1s； 采用中斷方式。 2 8段LED循環(huán)顯示字符09要求：P1口輸出，8段LED顯示； 定時(shí)時(shí)間0.5s； 采用中斷方式。 3設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)時(shí)為1分鐘的電子秒表要求：采用中斷方式； LED顯示到0.1秒位，3片數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模式。 五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，繪制系統(tǒng)原理圖； 2根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目及實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果，編寫(xiě)程序；3心得體會(huì)及其他。實(shí)驗(yàn)四 單片機(jī)串行口與PC機(jī)通訊實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握串行口工作方式的程序設(shè)計(jì)，掌握單片機(jī)通訊的編制。

10、2.了解實(shí)現(xiàn)串行通訊的硬環(huán)境，數(shù)據(jù)格式的協(xié)議，數(shù)據(jù)交換的協(xié)議。3.了解PC機(jī)通訊的基本要求。二原理說(shuō)明MCS-51單片機(jī)的串行接口有四種通信方式。其中方式1的波特率由定時(shí)器1的計(jì)數(shù)溢出來(lái)決定，用公式表示如下： 若已知晶振頻率，則可以通過(guò)設(shè)置定時(shí)器計(jì)數(shù)初值來(lái)確定波特率；三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板；2PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機(jī)或兼容機(jī)（586及以上機(jī)器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根；49芯標(biāo)準(zhǔn)串行通訊電纜1根。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用8031單片機(jī)串行口，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通

11、訊。本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)以下功能：將從PC機(jī)鍵盤(pán)上鍵入的數(shù)字，利用串口測(cè)試軟件發(fā)送到單片機(jī)上，再由單片機(jī)返回PC機(jī)。五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1如果系統(tǒng)主頻為11.0592MHz，設(shè)置串行口工作方式為方式1，當(dāng)波特率分別為1200bps、4800bps和19200bps，試分別編寫(xiě)完整C語(yǔ)言程序；2心得體會(huì)及其它。實(shí)驗(yàn)五 鍵盤(pán)與顯示實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諉纹瑱C(jī)的行列式鍵盤(pán)及顯示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)初步人機(jī)對(duì)話功能。二原理說(shuō)明1根據(jù)鍵盤(pán)掃描原理編寫(xiě)相應(yīng)鍵值掃描程序： 行掃描 列掃描 按鍵去抖 再次行掃描 再次列掃描 鍵值確認(rèn)并返回2 .LED顯示相應(yīng)鍵值。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板；2PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 I

12、BM PC機(jī)或兼容機(jī)（586及以上機(jī)器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；3并行下載電纜1根；49芯標(biāo)準(zhǔn)串行通訊電纜1根。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)以下功能：從行列式鍵盤(pán)上鍵入任意值，并將相應(yīng)結(jié)果顯示出來(lái)。五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1繪制完整鍵盤(pán)和顯示部分原理圖；2試編寫(xiě)完整C語(yǔ)言程序，心得體會(huì)及其它。實(shí)驗(yàn)六 單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（選做）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握ADC0809的工作原理及A/D模塊設(shè)計(jì)；2.學(xué)習(xí)使用功能模塊的工作時(shí)序流程，并用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；3.了解數(shù)據(jù)采集的信號(hào)輸入及處理方法。二原理說(shuō)明1 本實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)將05V模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)

13、應(yīng)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并以并行接口輸出； 2按下圖完成A/D模塊與MCS-51單片機(jī)的接口連接電路： 3. 仔細(xì)研讀ADC0809工作時(shí)序，設(shè)計(jì)出相應(yīng)轉(zhuǎn)換程序。 三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)最小系統(tǒng)板（自制）；2ADC0809功能模塊電路（自制）；3PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM PC機(jī)或兼容機(jī)（586及以上機(jī)器）； = 2 * GB3 安裝有Windows9x或更新的版本； = 3 * GB3 Keil2.0及以上版本軟件；4穩(wěn)壓電源一臺(tái)。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.完成（預(yù)習(xí)）A/D模塊與MCS-51單片機(jī)的接口電路連接，設(shè)置輸入通道；用穩(wěn)壓輸入05V模擬電壓；2.運(yùn)行轉(zhuǎn)換程序，用8位LED

14、測(cè)試板觀察轉(zhuǎn)換結(jié)果，并完成下表。輸入電壓（V）輸出狀態(tài)值（8bit）數(shù)值12345五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1試編寫(xiě)完整C語(yǔ)言程序，要求系統(tǒng)運(yùn)行正常，結(jié)果與輸入值成對(duì)應(yīng)比例，數(shù)據(jù)處理合理；2認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填寫(xiě)上述表格，并做適當(dāng)數(shù)據(jù)分析。實(shí)驗(yàn)七 簡(jiǎn)單音樂(lè)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)（選做）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)8051內(nèi)部計(jì)數(shù)器的聯(lián)合使用和編程方法；2進(jìn)一步掌握中斷處理程序的編程方法；3進(jìn)一步掌握定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式并用單片機(jī)構(gòu)成簡(jiǎn)易音樂(lè)發(fā)生器。二原理說(shuō)明 音樂(lè)產(chǎn)生的主要決定參數(shù)是聲調(diào)和節(jié)拍，聲調(diào)高低由音頻確定，節(jié)拍決定該聲調(diào)維持的時(shí)間長(zhǎng)度。1.頻率控制每個(gè)音符都對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率值，通過(guò)查閱資料低音音符頻率如下：1:262Hz 2:2

15、94Hz 3:330Hz 4:349Hz 5:392Hz 6:440Hz 7:494Hz例如 低音5對(duì)應(yīng)的頻率是F=392，故初值計(jì)算：（65536-X）*2*12/=1/F若：=12M，F(xiàn)=262，X=63620 =F884 2.節(jié)拍。單片機(jī)音樂(lè)是由定時(shí)器頻率與節(jié)拍組成的，頻率知道怎么算了，那節(jié)拍如何算？1/4音符通常長(zhǎng)度為400600ms,經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明640ms效果較理想；定時(shí)長(zhǎng)度取20ms適中，如Tcy=1us，計(jì)數(shù)值為20000初值計(jì)算：(65536-X)* 12/=20ms如：=12M，X=45536 =B1E0音符節(jié)拍長(zhǎng)度拍數(shù)定時(shí)長(zhǎng)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，曲終結(jié)束符用FFH來(lái)表示，若查表結(jié)果為FFH，則表示曲子播放完畢。3. 定時(shí)器T0用于聲調(diào)時(shí)間參數(shù)控制，T1用于節(jié)拍時(shí)間參數(shù)控制，在中斷服務(wù)程序中應(yīng)將二者進(jìn)行關(guān)聯(lián)，用送出信號(hào)通過(guò)對(duì)蜂鳴器的控制以形成所需音樂(lè)。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備1C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板；2PC機(jī)及配置要求如下： = 1 * GB3 IBM