单片机原理实验指导书.doc

1、说明单片机原理及应用课程是计算机专业的一门重要专业课程，也是一门理论性、实践性和实用性都很强的课程。本课程的主要教学任务是通过理论教学与实验环节，使学生掌握单片机系统的基础知识，认识单片机系统的结构，掌握单片机系统的设计思路和流程，能够设计简单的单片机系统。本实验指导是为单片机原理及应用方面的课程需要而编写的，完成本实验指导中的实验,可使学生基本掌握MCS5l单片机的结构原理、接口技术、程序设计技巧。书中详细叙述了各实验的目的、内容,列出了接线图、程序结构框图和清单。免除了主讲教师和实验辅导老师为设计、准备调试实验线路和实验程序所需的工作量,节约了宝贵的时间。一、采用联机调试实验程序时，需双击

2、桌面上“DICE-51仿真开发系统”银环图标，打开仿真调试软件，设置仿真模式。具体步骤如下：点击菜单栏的“设置(S)”项，在弹出下拉菜单中选择“仿真模式(M).”，此时此时将弹出“仿真模式”对话框，在此进行相关设置CPU：8031/8032；RAM：用户RAM；ROM：系统ROM。二、实验接线图上的粗实线表示用户在实验时要用导线连接起来。三、所有实验都是相互独立的,次序上也没有固定的先后关系,在使用本书进行教学时,教师可根据学院的教学要求选择相应实验。由于编者水平有限，本书中必然存在着不少缺点，在此恳请大家给予批评和指正，我们将尽力纠正。在此特对关心支持编写本书的院系领导表示感谢。目录第一部分

3、 单片机仿真实验1实验一：流水灯实验1实验二：中断实验4实验三：定时器/计算器实验6实验四：串行口实验8实验五：键盘扫描识别实验12实验六：LCD循环显示设计18实验七：简易计算器2525第一部分 单片机仿真实验实验一：流水灯实验一、 实验目的：通过对P3口地址的操作控制8位LED流水点亮，从而认识单片机的存储器。二、 实验原理图实验参考电路图如下：三、 参考实验程序/流水灯实验#include /包含单片机寄存器的头文件sfr x=0xb0; /P3口在存储器中的地址是b0H， 通过sfr可定义8051内核单片机 /的所有内部8位特殊功能寄存器,对地址x的操作也就是对P1口的操作/*函数功能

4、：延时一段时间*/void delay(void) unsigned char i,j; for(i=0;i250;i+) for(j=0;j250;j+) ; /利用循环等待若干机器周期，从而延时一段时间 /*函数功能：主函数 */void main(void) while(1) x=0xfe; /第一个灯亮 delay(); /调用延时函数 x=0xfd; /第二个灯亮 delay(); /调用延时函数 x=0xfb; /第三个灯亮 delay(); /调用延时函数 x=0xf7; /第四个灯亮 delay(); /调用延时函数x=0xef; /第五个灯亮 delay(); /调用延时函数

5、x=0xdf; /第六个灯亮 delay(); /调用延时函数x=0xbf; /第七个灯亮 delay(); /调用延时函数x=0x7f; /第八个灯亮 delay(); /调用延时函数 四、 实验思考题：修改程序使LED灯为18灯亮27灯亮36灯亮45灯亮，再将LED灯亮的顺序倒过来既：45灯亮36灯亮27灯亮18灯亮，连续运行。调试后的程序代码： 实验二：中断实验一、 实验目的：通过对P3.2、P3.3引脚的电平控制，实现外部中断处理，从而控制输出口P1的输出效果变化。二、 实验原理图实验参考电路图如下：三、 参考实验程序/用外中断0的中断方式进行数据采集和处理#include /包含51

6、单片机寄存器定义的头文件sbit S=P32; /将S位定义为P3.2，/*函数功能：主函数*/void main(void) EA=1; /开放总中断 EX0=1; /允许使用外中断 IT0=1; /选择负跳变来触发外中断P1=0xff;while(1) ; /无限循环， 防止程序跑飞 /*函数功能：外中断T0的中断服务程序*/void int0(void) interrupt 0 using 0 /外中断0的中断编号为0 P1=P1; /每产生一次中断请求，P1取反一次。 四、 实验思考题：根据指导书中提供的原理图，自行设计一个外部中断实验，要求：1. 两个外部中断全部用上；2. 实验能体

7、现不同中断优先级的中断源的相应情况；3. 不同中断处理程序能输出不同的响应效果实验三：定时器/计数器实验实验目的：通过使用定时器T0的中断来控制P2.0引脚的的LED的灯闪烁，要求闪烁时间2S，既亮1 S，灭1 S。一、 实验原理图实验参考电路图如下(注释，下图只有D1等闪烁，既亮1 S，灭1 S)：二、 参考实验程序/用定时器T0的中断实现长时间定时，单片机晶体振荡器周期为12MHZ， 机器/周期为1us#include / 包含51单片机寄存器定义的头文件sbit D1=P20; /将D1位定义为P2.0引脚unsigned char Countor; /设置全局变量，储存定时器T0中断次

8、数/*函数功能：主函数*/void main(void) EA=1; /开总中断ET0=1; /定时器T0中断允许 TMOD=0x01; /使用定时器T0的模式2TH0=(65536-15536)/256; /定时器T0的高8位赋初值TL0=(65536-15536)%256; /定时器T0的高8位赋初值TR0=1; /启动定时器T0Countor=0; /从0开始累计中断次数while(1)/无限循环等待中断 ; /*函数功能：定时器T0的中断服务程序*/void Time0(void) interrupt 1 using 0 /“interrupt”声明函数为中断服务函数 /其后的1为定时

9、器T0的中断编号；0表示使用第0组工作寄存器 Countor+; /中断次数自加1if(Countor=20) /若累计满20次，即计时满1s D1=D1; /按位取反操作，将P2.0引脚输出电平取反Countor=0; /将Countor清0，重新从0开始计数 TH0=(65536-15536)/256; /定时器T0的高8位重新赋初值TL0=(65536-15536)%256; /定时器T0的高8位重新赋初值 三、 实验思考题：修改程序使用定时器T1的中断方式来控制P2.0 、P2.1引脚的LED灯分别以200mshe 800ms的周期闪烁调试后的程序代码： 实验四：串行口实验一、 实验目

10、的：本实验要求单片机U1通过其串行口TXD向计算机发送一个数据“oxab”。利用集成电路MAX232将单片机的输出信号转化成计算机能够识别的信号。针对发送的实例，再设计一个单片机接受计算机送出数据的过程二、 实验原理图单片机发送数据实验参考电路图如图（1）：图（1）单片机接受数据实验参考电路图如下：图（2）三、 参考实验程序/单片机向PC发送数据#include /包含单片机寄存器的头文件unsigned char code Tab =0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F;/流水灯控制码，该数组被定义为全局变量/*函数功能：向PC发送一个字节数据*/v

11、oid Send(unsigned char dat) SBUF=dat; while(TI=0) ; TI=0;/*函数功能：延时约150ms*/ void delay(void) unsigned char m,n; for(m=0;m200;m+) for(n=0;n250;n+) ; /*函数功能：主函数*/void main(void) unsigned char i; TMOD=0x20; /TMOD=0010 0000B，定时器T1工作于方式2 SCON=0x40; /SCON=0100 0000B，串口工作方式1 PCON=0x00; /PCON=0000 0000B，波特率9

12、600 TH1=0xfd; /根据规定给定时器T1赋初值 TL1=0xfd; /根据规定给定时器T1赋初值 TR1=1; /启动定时器T1 while(1) for(i=0;i8;i+) /模拟检测数据 Send(Tabi); /发送数据i delay(); /150ms发送一次数据 四、 实验思考题：根据参考原理图图（2）设计一个单片机接受计算机送出数据的过程。调试后的程序代码： 实验五：键盘扫描识别实验一、 实验目的：设计一个4X4的矩阵键盘，键盘的号码015，要求编写出一个键盘输入扫描程序，要求单片机能根据键盘排列顺序，能将按下去键盘号正确识别出来，并采用两个数码管分别键盘号码的个位和十

13、位。二、 实验原理图实验参考电路图如下：三、 参考实验程序#include /包含51单片机寄存器定义的头文件sbit P14=P14; sbit P15=P15; sbit P16=P16; sbit P17=P17; unsigned char code Tab =0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /数字09的段码unsigned char keyval; /*函数功能：数码管动态扫描延时*/void led_delay(void) unsigned char j;for(j=0;j200;j+) ; /*函数功能：按键值

14、的数码管显示子程序*/ void display(unsigned char k) P2=0xbf; P0=Tabk/10; led_delay(); P2=0x7f; P0=Tabk%10; led_delay(); /*函数功能：软件延时子程序*/ void delay20ms(void) unsigned char i,j;for(i=0;i100;i+) for(j=0;j60;j+) ; /*函数功能：主函数*/ void main(void) EA=1; ET0=1; TMOD=0x01; TH0=(65536-500)/256; TL0=(65536-500)%256; TR0=

15、1; keyval=0x00; while(1) display(keyval); /*函数功能：定时器0的中断服务子程序，进行键盘扫描，判断键位*/ void time0_interserve(void) interrupt 1 using 1 TR0=0; P1=0xf0; if(P1&0xf0)!=0xf0) delay20ms(); if(P1&0xf0)!=0xf0) P1=0xfe; if(P14=0) keyval=1; if(P15=0) keyval=2; if(P16=0) keyval=3; if(P17=0) keyval=4; P1=0xfd; if(P14=0) k

16、eyval=5; if(P15=0) keyval=6; if(P16=0) keyval=7; if(P17=0) keyval=8; P1=0xfb; if(P14=0) keyval=9; if(P15=0) keyval=10; if(P16=0) keyval=11; if(P17=0) keyval=12; P1=0xf7; if(P14=0) keyval=13; if(P15=0) keyval=14; if(P16=0) keyval=15; if(P17=0) keyval=16; TR0=1; TH0=(65536-500)/256; TL0=(65536-500)%25

17、6; 四、 实验思考题：修改实验电路图和实验程序和设计电路，改成静态显示调试后的程序代码：实验六：LCD循环显示设计一、 实验目的：采用1602型LCD循环显示字符串“Welcome to Heifei Normal University”。其中LCD显示模式为：16*2显示、5*7点阵、8位数据口；显示开、有光标开且光标闪烁；光标右移，字符不移。二、 实验原理图实验参考电路图如下：三、 参考实验程序/用LCD循环右移显示 Welcome to Heifei Normal University #include /包含单片机寄存器的头文件#include /包含_nop_()函数定义的头文件s

18、bit RS=P20; /寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚sbit RW=P21; /读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚sbit E=P22; /使能信号位，将E位定义为P2.2引脚sbit BF=P07; /忙碌标志位，将BF位定义为P0.7引脚unsigned char code string = Welcome to Heifei Normal University ; /*函数功能：延时1ms(3j+2)*i=(333+2)10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for

19、(j=0;j33;j+) ; /*函数功能：延时若干毫秒入口参数：n*/ void delay(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;in;i+) delay1ms(); /*函数功能：判断液晶模块的忙碌状态返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙*/ unsigned char BusyTest(void) bit result;RS=0; /根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态 RW=1; E=1; /E=1，才允许读写 _nop_(); /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); /

20、空操作四个机器周期，给硬件反应时间 result=BF; /将忙碌标志电平赋给resultE=0; return result; /*函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块入口参数：dictate*/void WriteInstruction (unsigned char dictate) while(BusyTest()=1); /如果忙就等待 RS=0; /根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令 RW=0; E=0; /E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， / 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置0 _nop_(); _nop_(); /空操作两个机器周期

21、，给硬件反应时间 P0=dictate; /将数据送入P0口，即写入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; /E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; /当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令 /*函数功能：指定字符显示的实际地址入口参数：x*/ void WriteAddress(unsigned char x) WriteInstruction(x|0x80); /显示位置的确定方法规定为80H+地址

22、码x /*函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块入口参数：y(为字符常量)*/ void WriteData(unsigned char y) while(BusyTest()=1); RS=1; /RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据 RW=0; E=0; /E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， / 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置0 P0=y; /将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; /E置高电平 _nop_(); _nop_()

23、; _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; /当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令 /*函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置*/void LcdInitiate(void) delay(15); /延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间 WriteInstruction(0x38); /显示模式设置：162显示，57点阵，8位数据接口delay(5); /延时5msWriteInstruction(0x38);delay(5);WriteInstruction(0x38);delay(5);WriteInstruct

24、ion(0x0f); /显示模式设置：显示开，有光标，光标闪烁delay(5);WriteInstruction(0x06); /显示模式设置：光标右移，字符不移delay(5);WriteInstruction(0x01); /清屏幕指令，将以前的显示内容清除delay(5); void main(void) /主函数 unsigned char i; LcdInitiate(); /调用LCD初始化函数 delay(10); while(1) WriteInstruction(0x01);/清显示：清屏幕指令 WriteAddress(0x00); / 设置显示位置为第一行的第5个字 i

25、= 0;while(stringi != 0)/ 显示字符WriteData(stringi);i+;delay(150); for(i=0;i4;i+) delay(250); 四、 实验思考题：试编写LCD12864显示初始化程序，设计电路，采用汉字取模，使LCD循环显示字符串hefei normal university和个人学号、姓名。要求：1. 字符分为两行，居中显示2. 字符从左向右缓慢移动调试后的程序代码： 实验七 简易计算器一、 实验目的掌握89C51单片机开发应用系统的方法和应用程序的编写和调试要求：由P1口输出字形码，P0口输出字位码。先将存放于30H单元的数值个位七段码由P1口输出，同时P0口输出使数值个位显示数码管点亮的字位码。由于采用的是共阳数码管，所以只有该位数码管对应的P0.0为1，其他位P0.1-P0.3位0，点亮延时10MS。然后P1口输出数值十位七段码，P0.1位1，数值十位数码管点亮，延时10MS。接着P1口输出数值百位七段码，P0.2为1，数值百位数码管点亮，延时10MS。最后P1口输出数值千位七段码，P0.3为1，数值千位数码管点亮，延时10MS。二、 实验原理图