2014-9機(jī)電單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一、模擬開(kāi)關(guān)燈實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)識(shí)單片機(jī)芯片內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)和功能；2、學(xué)習(xí)Keil和Proteus軟件的基本使用方法；3、了解了解單片機(jī)最小系統(tǒng)及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)基本過(guò)程1）啟動(dòng)Keil，創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目文件*.UV2;2)選擇單片機(jī)的型號(hào),如AT89C51;3）單擊菜單“File”→“New”命令,新建源程序文件，輸入代碼，保存為*.c;4）把源程序文件添加到項(xiàng)目中，在項(xiàng)目管理器中，在展開(kāi)的“SourceGroup1”上單擊右鍵，選擇“AddFilestoGroup’SourceGroup1’”5)選中Target1，鼠標(biāo)右鍵菜單“OptionsforTarget‘Target1’”命令，在“Output”選項(xiàng)卡中選中“CreateHEXfile”6）執(zhí)行菜單“Project”→“Rebuildalltargetfiles”命令，編譯項(xiàng)目并生成*.hex文件；7）打開(kāi)ProteusISIS軟件，建立硬件控制電路；8）用鼠標(biāo)雙擊“ATC89C51”單片機(jī)彈出對(duì)話框，在“ProgramFile”中載入編譯好的“*.HEX9）在Proteus環(huán)境中啟動(dòng)調(diào)試程序，觀察仿真結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用單片機(jī)監(jiān)控一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，通過(guò)一個(gè)發(fā)光二極管顯示其工作狀態(tài)。如果開(kāi)關(guān)打開(kāi)，LED燈熄滅；開(kāi)關(guān)合上，LED燈亮2、硬件原理圖3、軟件設(shè)計(jì)#include<reg51.h>//包含的頭文件，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部特殊功能寄存器進(jìn)行了符號(hào)定義sbitLed=P1^0;//定義位名稱sbitKey=P1^7;voidmain(){P1=0xff;while(1){Led=Key;}}畫(huà)出程序流程圖：四、思考題1、使用Keil和Proteus如何建立單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，描述基本過(guò)程。2、單片機(jī)的最小系統(tǒng)包含哪些電路？實(shí)驗(yàn)二、流水燈實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)單片機(jī)并行I/O端口的使用方法；2、學(xué)習(xí)延時(shí)子程序的編寫(xiě)；3、學(xué)習(xí)Keil和Proteus軟件的基本使用方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1、P1口為一組雙向口，每位都可獨(dú)立地定義為輸入或輸出線，在作輸入線使用前，必須向鎖存器相應(yīng)位寫(xiě)入“1”，該位才能作為輸入（即：P1=0xff2、本實(shí)驗(yàn)中延時(shí)采用循環(huán)程序來(lái)實(shí)現(xiàn),入口參數(shù)控制延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容P1口做輸出口，接八位邏輯電平顯示，編寫(xiě)程序，使發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮。通過(guò)一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)控制顯示順序，如果開(kāi)關(guān)打開(kāi)，LED自上而下依次點(diǎn)亮；開(kāi)關(guān)合上，LED從下向上依次點(diǎn)亮。2、硬件原理圖3、軟件設(shè)計(jì)1）、畫(huà)出程序流程圖2）源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar//類(lèi)型重定義#defineuintunsignedintsbitKey=P0^0;//定義位名稱voidDelayMS(uintms);//延時(shí)函數(shù)原型聲明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、思考題1、MCS-51系列單片機(jī)的P0～P3四個(gè)I/O端口在結(jié)構(gòu)上有何異同？使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)？實(shí)驗(yàn)三、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器的使用和編程方法；2、掌握中斷處理程序的編寫(xiě)方法；3、學(xué)習(xí)Keil和Proteus軟件的基本使用方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1、采用定時(shí)器方式設(shè)計(jì)一交通燈控制系統(tǒng)，使道路狀態(tài)切換時(shí)間更準(zhǔn)確。正常情況下，90s后信號(hào)燈由“紅燈”轉(zhuǎn)“黃燈”，經(jīng)過(guò)2s的過(guò)渡后“黃燈”轉(zhuǎn)“綠燈”，另外設(shè)東西方向、南北方向緊急開(kāi)關(guān)各一個(gè)，緊急開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，相應(yīng)方向切換成“綠燈”，以方便特種車(chē)輛通過(guò)。另設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)，在晚上由人工閉合，此時(shí)所有的燈都變成黃燈。2、系統(tǒng)的晶振是12MHZ，定時(shí)器1工作于方式1，即16位定時(shí)器，定時(shí)器50000uS（50mS）中斷一次，所以定時(shí)常數(shù)的設(shè)置可按以下方法計(jì)算：定時(shí)時(shí)間=（65536-定時(shí)常數(shù)）×1uS=50000uS定時(shí)常數(shù)=15536，（0x3CB0）對(duì)50mS中斷次數(shù)計(jì)數(shù)10次,就是0.5秒鐘。定時(shí)器0工作于方式1，定時(shí)20ms，定時(shí)常數(shù)=45536，（0XB1E00）。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、硬件原理圖2、軟件設(shè)計(jì)1）、畫(huà)出程序流程圖2）源程序#include<reg51.h>#include<stdio.h>unsignedchart0;voidyellow();//東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈voidyellowflash();//東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈，每隔0.5秒開(kāi)始閃爍 voiddelay0_5s();//延時(shí)0.5秒voiddelayxms(unsignedchart);//延時(shí)t*0.5秒/******************************************************************函數(shù)名稱：ex_intex0;函數(shù)功能：外部中斷0服務(wù)子程序******************************************************************/voidex_intex0(void)interrupt0{ EA=0;//關(guān)閉中斷，不允許中斷嵌套 while((P3&0x04)==0)//檢測(cè)外部中斷0是否持續(xù)有效 { P1=0x1E;//東西方向綠燈亮、南北方向紅燈亮，其它四個(gè)燈關(guān)閉。 } EA=1;//打開(kāi)中斷}/******************************************************************函數(shù)名稱：ex_intex1;函數(shù)功能：外部中斷1服務(wù)子程序******************************************************************/voidex_intex1(void)interrupt2{ EA=0;//關(guān)閉中斷,不允許中斷嵌套 while((P3&0x08)==0)//檢測(cè)外部中斷1是否持續(xù)有效 { P1=0x33;//東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮，其它四個(gè)燈關(guān)閉。 } EA=1;//打開(kāi)中斷}/******************************************************************函數(shù)名稱：tm_timer0；函數(shù)功能：定時(shí)器0服務(wù)子程序******************************************************************/voidtm_timer0(void)interrupt1{ EA=0;//關(guān)閉中斷，不允許中斷嵌套 while((P3&0x40)==0)//檢測(cè)P3.6開(kāi)關(guān)是否閉合 { yellow();//東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈 } TH0=0xb1;//20ms定時(shí)初值重新裝入TL0=0xe0 EA=1;//打開(kāi)中斷}//主程序voidmain(){TMOD=0x11;//T1工作方式1，T0工作方式0EA=1;EX0=1;IT0=0;//打開(kāi)外部中斷0EX1=1;IT1=0;//打開(kāi)外部中斷1ET0=1;//打開(kāi)定時(shí)器0中斷 TH0=0xb1;//20ms定時(shí)初值重新裝入TL0=0xe0 TR0=1;//啟動(dòng)定時(shí)器0 while(1)//無(wú)限循環(huán) { P1=0x1e;//東西方向綠燈亮、南北方向紅燈亮，其他四個(gè)燈關(guān)閉。 delayxms(180);//延時(shí)90秒 yellowflash();//東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈，每隔0.5秒閃爍一次 P1=0x33;//東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮，其他四個(gè)燈關(guān)閉。 delayxms(180);//延時(shí)90秒 yellowflash();//東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈，每隔0.5秒閃爍一次 }}/******************************************************************函數(shù)名稱：yellow；功能：東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈******************************************************************/voidyellow(){ P1=0x2d;//兩個(gè)黃燈同時(shí)打開(kāi)}/******************************************************************函數(shù)名稱：yellowflash；功能：東西、南北方向同時(shí)打開(kāi)黃燈，每隔0.5秒閃爍一次******************************************************************/voidyellowflash(){unsignedchari;for(i=0;i<2;i++){ P1=0x2d;//兩個(gè)黃燈同時(shí)打開(kāi) delay0_5s(); P1=0xff;//兩個(gè)黃燈同時(shí)關(guān)閉 delay0_5s(); }}/******************************************************************函數(shù)名稱：delay0_5s函數(shù)功能：延時(shí)0.5s，用T1工作方式1定時(shí)50ms，再循環(huán)10次得到0.5s的延時(shí)時(shí)間******************************************************************/voiddelay0_5s(){for(t0=0;t0<10;t0++){TH1=0x3c;TL1=0xb0;TR1=1;while(!TF1);//TF1=1時(shí)50ms定時(shí)時(shí)間到TF1=0;TR1=0;}}/******************************************************************函數(shù)名稱：delayxms；函數(shù)功能：在函數(shù)delay0_5s的基礎(chǔ)延時(shí)，即延時(shí)t*0.5秒******************************************************************/voiddelayxms(unsignedchart){for(t0=0;t0<t;t0++)delay0_5s();}四、思考題1、如果更換不同頻率的晶振，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何調(diào)整程序？實(shí)驗(yàn)四、外部中斷實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握外部中斷技術(shù)的基本使用方法;2、掌握中斷處理程序的編寫(xiě)方法；3、學(xué)習(xí)Keil和Proteus軟件的基本使用方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1、外部中斷的初始化設(shè)置共有三項(xiàng)內(nèi)容：中斷總允許即EA=1；外部中斷允許即EXi=1（i=0或1）；中斷方式設(shè)置，中斷方式設(shè)置一般有兩種方式：電平方式和脈沖方式。本實(shí)驗(yàn)選用脈沖方式，中斷請(qǐng)求信號(hào)由引腳INT0(P3.2)引入。2、51系列用于中斷的控制寄存器有四個(gè)：TCON、IE、SCON及IP。3、中斷過(guò)程分為三個(gè)階段：中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)。4、開(kāi)關(guān)K0（中斷請(qǐng)求信號(hào)）利用外部中斷INT0接入。采用中斷邊沿觸發(fā)方式，每中斷一次，單片機(jī)對(duì)P1口完成一次讀寫(xiě)操作。當(dāng)P1.0~P1.3任何一位輸出0時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)光。當(dāng)開(kāi)關(guān)K0來(lái)回?fù)軇?dòng)一次時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，通過(guò)INT0發(fā)出中斷請(qǐng)求。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、硬件原理圖2、軟件設(shè)計(jì)1)分別畫(huà)出主程序和中斷服務(wù)程序流程圖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;/******************************************************************函數(shù)名稱：ex_intex0；函數(shù)功能：外部中斷0服務(wù)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口四個(gè)按鍵位置1EX0=1;//開(kāi)外部中斷0EA=1;//開(kāi)中斷總開(kāi)關(guān) IT0=1;//外部中斷0電平觸發(fā) while(1)//等待中斷 {; }}四、思考題1、簡(jiǎn)述中斷處理的一般過(guò)程。實(shí)驗(yàn)五、單片機(jī)之間的串行雙機(jī)通信一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)單片機(jī)串行口的工作原理；2、掌握串行通信的編程方法及波特率的設(shè)置；3、進(jìn)一步學(xué)習(xí)定時(shí)器的功能和編程。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1、本實(shí)驗(yàn)采用兩臺(tái)AT89C51單片機(jī)U1和U2進(jìn)行串行雙機(jī)通信設(shè)計(jì)。U1作為發(fā)送機(jī)，U2作為接收機(jī)，兩者的發(fā)送腳RXD和接收腳TXD交叉連接。U1通過(guò)串行口間接控制與U2的P1口相連的8個(gè)LED發(fā)光管亮滅。2、單片機(jī)間通信采用串行口方式1，對(duì)單片機(jī)U1編程時(shí)，需令SM0=0，SM1=1；對(duì)單片機(jī)U2編程時(shí)，除了令SM0=0，SM1=1，還需設(shè)置REN=1，使其允許接收。3、晶體振蕩器頻率為11.0592MHz，選擇波特率為9600b/s，SMOD=0，定時(shí)器1工作方式2：TH1=TL1=FDH。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、硬件原理圖2、軟件設(shè)計(jì)1）、畫(huà)出程序流程圖2）源程序⑴單片機(jī)U1的發(fā)送程序使用Keil軟件建立“send”工程項(xiàng)目，建立源程序文件“send.c”，輸入如下源程序：#include<reg51.h>//流水燈控制碼unsignedcharTab[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F};/********************************************************************函數(shù)名稱：Send；函數(shù)功能：發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)********************************************************************/voidSend(unsignedchardat){SBUF=dat;//將待發(fā)送數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖器while(TI==0）;TI=0；//用軟件將TI清零}/********************************************************************函數(shù)名稱：delay；函數(shù)功能：延時(shí)約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，定時(shí)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;//給定時(shí)器T1高8位賦初值TL1=0xfd;//給定時(shí)器T1低8位賦初值TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器T1while(1){for(i=0;i<8;i++)//共8位流水燈控制碼{Send(Tab[i]);//發(fā)送數(shù)據(jù)idelay();//每發(fā)送一次數(shù)據(jù)，延時(shí)150ms再發(fā)送}}⑵單片機(jī)U2的接收程序使用Keil軟件建立“receive”工程項(xiàng)目，建立源程序文件“receive.c”，輸入如下源程序：#include<reg51.h>/********************************************************************函數(shù)名稱：Receive；函數(shù)功能：接收串行口數(shù)據(jù)********************************************************************/unsignedcharReceive(void){unsignedchardat;while(RI==0）;//空操作RI=0；//用軟件將RI清零，為接收下一幀數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備dat=SBUF;//將接收緩沖器的數(shù)據(jù)存于datreturndat;}//主程序voidmain(void){TMOD=0x20;//TMOD=00100000B，定時(shí)器T1工作在方式2SCON=0x50;//SCON=01010000B，串口工作在方式1，允許接收（REN=1）PCON=0x00;//PCON=00000000B，波特率9600b/sTH1=0xfd;//給定時(shí)器T1高8位賦初值TL1=0xfd;//給定時(shí)器T1低8位賦初值TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器T1REN=1;//允許接收while(1){P1=Receive();}}四、思考題1、異步串行通信協(xié)議的幀格式是怎樣的？已知系統(tǒng)時(shí)鐘頻率和波特率，如何計(jì)算定時(shí)器初值？2、接收時(shí)采用中斷方式時(shí)，程序代碼應(yīng)該如何改？實(shí)驗(yàn)六、數(shù)碼管顯示4×4陣列式鍵盤(pán)按鍵一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握數(shù)字、字符轉(zhuǎn)換成顯示段碼的軟件譯碼方法2、掌握鍵盤(pán)和顯示器的接口方法和編程方法；3、掌握陣列式鍵盤(pán)的硬件組成和軟件編程方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1、本實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)4X4小鍵盤(pán)，向P0口的低四位逐個(gè)輸出低電平，如果有鍵盤(pán)按下，則相應(yīng)輸出為低，如果沒(méi)有鍵按下，則輸出為高。通過(guò)輸出的列碼和讀取的行碼來(lái)判斷按下什么鍵。2、去抖動(dòng)，有鍵按下后，要有一定的延時(shí)，防止由于鍵盤(pán)抖動(dòng)而引起誤操作。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、硬件原理圖2、源程序及流程圖#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharconstdofly[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0-F的顯示代碼ucharkeys_scan();voiddelay(uinti);voidmain()//主程序{ucharkey;P0=0x00;//數(shù)碼管滅，為顯示鍵碼作準(zhǔn)備while(1){key=keys_scan();//調(diào)用鍵盤(pán)掃描，switch(key){case0xee:P0=dofly[0];break;//0按下相應(yīng)的鍵顯示相應(yīng)的碼值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}}}/********************************************************************函數(shù)名稱：keys_scan；函數(shù)功能：鍵盤(pán)掃描函數(shù)返回值：返回鍵盤(pán)碼，高4位為行碼，低4位為列碼********************************************************************/ucharkeys_scan(){ucharcord_h,cord_l;//行列值P3=0x0f;//列線輸出全為0cord_h=P3&0x0f;//讀入行線值if(cord_h!=0x0f)//先檢測(cè)有無(wú)按鍵按下{delay(100);//消抖動(dòng)cord_h=P3&0x0f;if(cord_h!=0x0f){P3=cord_h|0xf0;cord_l=P3&0xf0;return(cord_h+cord_l);}}return(0xff);}/*函數(shù)名稱：delay；函數(shù)功能：延時(shí)函數(shù)*/voiddelay(uinti){while(i--);}四、思考題1、描述陣列式鍵盤(pán)掃描原理。實(shí)驗(yàn)七、簡(jiǎn)易波形發(fā)生器的制作實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉MCS-51單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的接線方法；2、掌握DAC0832直通方式，單緩沖器方式、雙緩沖器方式的編程方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明數(shù)/模轉(zhuǎn)換器采用DAC0832集成電路，其數(shù)據(jù)輸入端直接與單片機(jī)8051的P0口相連，輸出經(jīng)運(yùn)算放大器得到電壓波形。DAC0832采用單極性單緩沖方式工作，鎖存器74LS373的Q0為DAC0832提供片選和數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，兩個(gè)寄存器的寫(xiě)控制端連接8051的寫(xiě)輸出端。在8051的P1口接三個(gè)開(kāi)關(guān)K0、K1和K2，用來(lái)設(shè)置輸出波形的類(lèi)型，K0、K1和K2，分別對(duì)應(yīng)正弦波、鋸齒波和方波。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、硬件原理圖2、源程序及流程圖#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineucharunsignedchar#defineDAC0832XBYTE[0xF