杭州电子科技大学单片机自主式学习实验系统实验指导书DOC.docx

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杭州电子科技大学单片机自主式学习实验系统实验指导书DOC

单片机自主式学习实验系统

（单片机基础实验部分）

实

验

指

导

书

杭州电子科技大学

2016年1月

目录

目录1

实验一开关量输入输出实验2

实验二LED轮换点亮实验3

实验三LED数码管显示实验5

实验四脉冲计数实验9

实验五LED数码管显示与按钮输入实验11

实验六点阵显示实验17

实验七单温度采集实验19

实验一开关量输入输出实验

一、实验要求

1．利用STC12C5A16S2单片机的P0口作开关量输入口，P1口作开关量输出口；

2．当P0.x端开关闭合时，对应的P1.x口的LED发光二极管点亮；当P0.x端开关断开时，对应的P1.x口的LED发光二极管不亮；

3．完成全部程序和电路调试工作。

二、实验目的

1．掌握STC12C5A16S2单片机的最基本电路的设计；

2．了解单片机I/O端口的使用方法。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1．JP0连接JP10；

2．JP1连接JP4；

3．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．当P0.x端开关闭合时，P0.x端对应的IO口为低电平，将相应P0.x端对应的IO口值赋给P1.x端，二极管低电平点亮即可满足实验要求。

六、程序设计

图2流程图

实验二LED轮换点亮实验

一、实验要求

1．利用SN74HC573对STC12C5A16S2单片机的P0口进行扩展，驱动LED控制输出；

2．编写程序，使P0.0~P0.7上的发光二极管循环点亮；P2.7控制SN74HC573芯片的使能；

3．完成全部程序和电路调试工作。

二、实验目的

1．掌握STC12C5A16S2单片机的I/O电路设计；

2．学习SN74HC573数据锁存输出方法。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1．JP0连接JP15；

2．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．数码管低电平有效；

2．SN74HC573芯片，当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。

当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。

图2SN74HC573引脚功能图图3SN74HC573控制逻辑图

图4SN74HC573控制电路

六、程序设计

图5程序流程图

实验三LED数码管显示实验

一、实验要求

1．P0口的2个扩展口作为段控口和位控口，通过使用P2.6和P2.7对SN74HC573芯片的使能。

并在数码管上显示1～8。

2．完成全部程序和电路调试工作；

二、实验目的

1．了解八段共阴极LED工作动态显示原理；

2．掌握单片机LED工作动态显示的方法；

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1.JP0连接JP15；

2．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．U9作为数码管的段选，U7作为数码管的位选；

2．SN74HC573锁存芯片使用详见实验六。

3．LED采用的是七段共阴极数码管，显示器由8个发光二极管LED组成，其中包括7个细长型的LED和1个小数点型的LED。

分别为a、b、c、d、e、f、g、dp共8段，其中dp为小数点。

如下图：

图2数码管原理图

六、程序设计

图3主程序流程图

图4显示子程序图

实验四脉冲计数实验

一、实验要求

1．利用单片机的T1口对输入脉冲信号进行计数并在LED数码管上进行；

2．脉冲信号输入可来自T1按钮或外部信号，并进2级74LS14整形后再输入到T1端；

3．P0口的2个扩展口作为段控口和位控口，通过使用P2.6和P2.7对SN74HC573芯片的使能。

并在数码管上显示脉冲数据；

4．利用INT0按钮作为启动/停止键，INT1按钮作为清0键，并按键采用中断响应；

5．系统复位时，显示“000000”，当第一次按下启动/停止键时，并有脉冲输入时开始计时，再按一次INT0按钮停止计数，再按又原基础上继续计数……；当按下清0键时，停止计数并将数值恢复到“000000”

6．完成全部程序和电路调试工作；

二、实验目的

1．单片机计数原理；

2．掌握单片机多字节十进制值的加1表示方法；

3．掌握外部中断方法。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1．JP0连接JP15，J2的INP1口接脉冲（建议选用50%占空比，频率为500Hz的方波）；

2．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．SN74HC573锁存芯片使用详见实验六；

2．定时器、计数器说明参考实验十一。

注：

按钮控制均在外部中断中进行，建议将外部中断的引脚输入电平设置为下降沿有效，同时将外部中断的优先级设置为高。

将计数器工作方式设置为2，并将其设置为每来一个脉冲即中断计数。

六、程序设计

图2计数中断子程序

实验五LED数码管显示与按钮输入实验

一、实验要求

1．P0口的2个扩展口作为段控口和位控口，通过使用P2.6和P2.7对SN74HC573芯片的使能。

P3.2（INT0）作为按钮输入口构成一个“0#～#7”的8个按钮和8个LED的显示按钮电路，系统复位时，显示“HELLO--88”，当按下任意键时，在最右边LED上显示该键号，原显示内容自动左移。

2．完成全部程序和电路调试工作；

二、实验目的

1．了解八段共阴极LED工作动态显示原理；

2．掌握单片机LED工作动态显示的方法；

3．掌握LED显示和按键输入联合控制的方法。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1．JP0连接JP15；

2．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．U9作为数码管的段选，U7作为数码管的位选；

2．SN74HC573锁存芯片使用详见实验六。

3．LED采用的是七段共阴极数码管，显示器由8个发光二极管LED组成，其中包括7个细长型的LED和1个小数点型的LED。

分别为a、b、c、d、e、f、g、dp共8段，其中dp为小数点。

如下图：

图2数码管原理图

4、通过对段控口写入不同的值，该LED将显示出相应的数。

8个LED显示时，要想每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式，即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。

在此瞬间，段控口输入相应的段选码，位控口选择相应的LED，如此轮流，使得每一位显示该位应显示字符，并保持延时一段时间，就可获得稳定的显示状态。

5、按键检测可使用中断查询的方式：

（1）当有按键按下，由于每个按键都与P3.2相连，就会触发INT0中断。

（2）进入中断，使用while循环语句，向每一个位控口轮流发送低电平。

（3）P3.2口检测到低电平时，说明对应的此按键是按下的，返回按键值。

六、程序设计

图3主程序流程图

实验九LED数码管显示与按钮输入实验

一、实验要求

1．P0口的2个扩展口作为段控口和位控口，通过使用P2.6和P2.7对SN74HC573芯片的使能。

P3.2（INT0）作为按钮输入口构成一个“0#～#7”的8个按钮和8个LED的显示按钮电路，系统复位时，显示“HELLO--88”，当按下任意键时，在最右边LED上显示该键号，原显示内容自动左移。

2．完成全部程序和电路调试工作；

二、实验目的

1．了解八段共阴极LED工作动态显示原理；

2．掌握单片机LED工作动态显示的方法；

3．掌握LED显示和按键输入联合控制的方法。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1．JP0连接JP15；

2．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．U9作为数码管的段选，U7作为数码管的位选；

2．SN74HC573锁存芯片使用详见实验六；

3．LED采用的是七段共阴极数码管，显示器由8个发光二极管LED组成，其中包括7个细长型的LED和1个小数点型的LED。

分别为a、b、c、d、e、f、g、dp共8段，其中dp为小数点。

如下图：

图2数码管原理图

4、通过对段控口写入不同的值，该LED将显示出相应的数。

8个LED显示时，要想每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式，即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。

在此瞬间，段控口输入相应的段选码，位控口选择相应的LED，如此轮流，使得每一位显示该位应显示字符，并保持延时一段时间，就可获得稳定的显示状态。

5、按键检测可使用中断查询的方式：

（1）当有按键按下，由于每个按键都与P3.2相连，就会触发INT0中断。

（2）进入中断，使用while循环语句，向每一个位控口轮流发送低电平。

（3）P3.2口检测到低电平时，说明对应的此按键是按下的，返回按键值。

六、程序设计

图3主程序流程图

实验六点阵显示实验

一、实验要求

1.编写程序，使得LED点阵滚动显示0123456789。

2.实验使用的LED点阵为8*8点阵，使用P0的扩展口和P1端口控制点阵的16个引脚。

3.数据来自P0的扩展口，由P2.6控制SN74HC573芯片的使能。

4.数字变换的为3s。

二、实验目的

1．学习LED点阵的控制原理；

2．学习定时中断；

3．学习单片机IO端口的使用。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1.JP1连接JP13；JP0连接JP15；

2．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．SN74HC573锁存芯片使用详见实验六；

2．定时器/计数器

单片机的定时器有两种计数速率：

一种是12T模式，每12个时钟加1，与传统8051单片机相同；另外一种是1T模式，每个时钟加1，速度是传统8051单片机的12倍。

T0的速率由特殊功能寄存器AUXR中的T0x12决定，如果T0x12=0，T0则工作在12T模式；如果T0x12=1，T0工作在1T模式。

此处默认设置为12T模式，故与传统51定时相同，暂时可不必细究。

故定时可参照传统51，介绍如下：

51单片机内部有两个16位的可编程定时器/计数器，称为定时器0和定时器1。

51定时器主要由定时器0，定时器1，定时器工作方式控制寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON组成。

定时器0、定时器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：

定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。

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=12÷11.0592MHz＝1.0857μs

（65536-定时常数）*1.0857μS=50ms

定时常数＝4C00H=19456

定时器工作方式

定时器有四种工作方式，这四种方式由定时器工作方式控制寄存器TMOD中的M1和M0设置。

计数器：

MCS-51单片机内部有两个16位计数器，称为T0和T1。

所谓计数器，是对外部事件脉冲进行计数。

通过控制寄存器TCON对计数器进行设置；

3．中断/定时器详见数据手册中断“51单片机中断系统详解（定时器、计数器）及程序”.

六、程序设计

图2流程图

实验七单温度采集实验

一、实验要求

1．利用STC12C5A16S2单片机和ADC0808构成温度控制器。

2．用最左边的2只共阴极的八段数码管用来显示温度值。

3．温度传感器采用AT502热敏电阻，由于实际开发板资源限制，ADC0809数据口接单片机的P1口，ADC0809的OE接单片机的P2.1，ADC0809的START和ALE接单片机的P2.2，ADC0809的EOC接单片机的P3.4。

IN0~IN7为4路502AT热敏电阻输入，

4.P2.6和P2.7作为SN74HC573芯片的使能，P0控制LED数码管

5．完成全部程序和电路调试工作。

二、实验目的

1．了解A/D转换的基本原理；

2．了解A/D转换芯片0808的性能及编程方法；

3．掌握温度控制器的工作原理。

三、电路

图1电路图

四、接线说明

1.JP0连接JP15，JP1连接JP8；

2.温度传感器接J2的IN0和GND端；

3．请勿将液晶屏和步进电机插上。

五、原理说明

1．SN74HC573锁存芯片使用详见实验六；

2.定时器说明详见实验十一；

3．温度传感器使用的是AT502。

它是一个负温度传感器。

其阻值和温度的对应关系详见（附录一），由于该温度表为非线性，可以采用查表法，也可以采用分段线性处理方法；

4．ADC0809资料详见数据手册中的“ADC0809中文资料及参考程序”；

重点说明：

传统8051单片机的ALE脚对系统时钟进行6分频输出，可对外提供时钟，STC12C5Axx系列不对外输出时钟,如果传统设计利用ALE脚对外输出时钟,请利用STC12C5Axx系列的可编程时钟输出脚对外输出时钟,CLKOUT0/CLKOUT1/CLKOUT2）或XTAL2脚串一个200欧电阻对外输出时钟。

传统8051单片机时钟频率较高时，ALE脚是一个干扰源，所以STC89系列单片机增了AUXR特殊功能寄存器，其中的Bit0/ALEOFF位允许禁止ALE对系统时钟分频输出。

单片机直接禁止ALE脚对系统时钟进行6分频输出,彻底清除此干扰源.也有利于系统的抗干扰设计。

ADC0809的时钟接STC12C5A16S2的ALE脚，故需要单片机内部设定高低电平，模拟时钟，其中还需要设定sfrP4SW=0xBB，P4SW.5脚必须置高，将ALE/P4.5脚设置成I/O口（相当重要，否者该引脚无输出）。

ADC0809处理信号的快慢，是通过CLK端的输入信号频率控制的，而对于ADC0809来说，最高工作频率是640KHZ。

程序中可用定时器设定，给IO口高低电平模拟时钟。

六、程序设计

图2流程图

附录一502AT热敏电阻温度与阻值的关系:

温度℃阻值kΩ温度℃阻值kΩ温度℃阻值kΩ

013.290041.00002.864082.00000.8371

1.000012.740042.00002.770083.00000.8149

2.000012.220043.00002.680084.00000.7933

3.000011.720044.00002.593085.00000.7725

4.000011.250045.00002.510086.00000.7572

5.000010.800046.00002.429087.00000.7326

6.000010.370047.00002.352088.00000.7126

7.00009.950048.00002.278089.00000.6952

8.00009.568049.00002.206090.00000.6774

9.00009.195050.00002.138091.00000.6602

10.00008.829051.00002.070092.00000.6484

11.00008.494052.00002.006093.00000.6272

12.00008.166053.00001.944094.00000.6115

13.00007.852054.00001.884095.00000.5963

14.00007.552055.00001.826096.00000.5815

15.00007.266056.00001.771097.00000.5672

16.00006.992057.00001.717098.00000.5633

17.00006.731058.00001.665099.00000.5308

18.00006.481059.00001.6160100.00000.5257

19.00006.242060.00001.5680

20.00006.013061.00001.5210

21.00005.782062.00001.4760

22.00005.581063.00001.4330

23.00005.379064.00001.3910

24.00005.185065.00001.3510

25.00005.000066.00001.3120

26.00004.821067.00001.2740

27.00004.650068.00001.2380

28.00004.487069.00001.2000

29.00004.329070.00001.1690

30.00004.170071.00001.1360

31.00004.033072.00001.1040

32.00003.894073.00001.0730

33.00003.760074.00001.0430

34.00003.631075.00001.0140

35.00003.508076.00000.9864

36.00003.390077.00000.9595

37.00003.276078.00000.9334

38.00003.167079.00000.9082

39.00003.062080.00000.8838

40.00002.962081.00000.8601