《单片机原理及应用》实验指导书C语言.docx

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《单片机原理及应用》实验指导书C语言

　　《单片机原理及应用》实验指导书（C语言）XX大学物电学院微机教研室XX211前言由于单片机具有高可靠性、超小型、低价格、容易产品化等特点，在仪器仪表智能化、实时工业控制、实时数据采集、智能终端、通信设备、导航系统、家用电器等控制应用领域，具有十分广泛的用途。

由于目前在国内单片机应用中，MCS-51系列单片机仍然是一种主流单片机，所以本实验指导书为学习MCS-51单片机的学生，配合《单片机原理及应用》课程的教学，结合本学院自制单片机教学实验板编写了这本实验指导书。

　　《单片机原理应用及》是一门实践性很强的课程，提高教学质量的一个重要环节是上机实习和训练，无论是学习汇编语言程序设计，还是学习接口电路和外设与计算机的连接，或者软硬兼施地研制单片机应用系统，不通过加强动手是不能获得预期效果的。

本实验指导书提供多个实验的指导性材料，有些实验还有一些有一定难度的选做项目，可以根据课时的安排和教学要求进行取舍。

为了达到某些实验的目的，书中提供的参考程序与实际应用中的程序会有些差别，所以不一定是最优的。

　　由于时间紧迫，需要赶课程进度与实验时间的同步，加上编者学识有限，如有不妥之处，欢迎读者批评指正。

　　实验须知实验前必须阅读教科书的有关部分和本实验指导书，了解实验目的、内容、步骤，做好实验前的准备工作，编写好实验中要求自编或修改的程序；

　　完成实验前要求完成的准备工作后方可以上机实验，否则不得上机操作。

　　各种电源的电压和极性不能接错，严禁带电接线和接插元器件。

通电前须经过指导教师检查认可后方能通电。

　　不准随意拨弄各种与实验无关的旋钮和开关，凡与本次实验无关的任何设备都禁止动用和摸弄，注意安全。

　　严禁用手触摸实验系统印制电路板和元器件的引脚，防止静电击穿芯片。

　　实验中若损坏仪器或元器件，应及时向指导教师报告。

　　在实验室内保持安静和卫生，不得随意走动和喧哗，集中精力完成实验。

　　实验完成后，关掉电源，及时整理实验台桌面，保持环境整洁。

　　按规定认真完成实验报告，在规定的时间内缴上实验报告。

　　凡实验或实验报告未能按规定完成的学员，不能参加本课程的考试或考查。

　　单片机实验报告格式实验报告标题一、实验目的二、实验内容三、实验设计及调试

（1）实验分析及内容。

（2）实验电路画出与实验内容有关的简单实验电路。

　　（3）实验设计及调试步骤根据内容写出实验程序。

调试程序，观察结果。

　　（4）实验调试过程中所遇到的问题、解决问题的思路和解决的方法。

　　四、实验后的经验教训总结。

　　五、对实验课的建议目录实验一实验板使用，KEILC51软件使用6实验二单片机控制LED灯点亮12实验三模拟开关灯16实验四单片机控制数码管实验21实验五中断系统应用实验25实验六LED数码管的动态驱动29实验七定时器/计数器使用32实验八数字电子钟36实验九矩阵键盘识别实验37实验十自动演奏乐曲41实验十一综合实验交通信号灯控制器的设计45实验十二教学板自检程序设计46实验十三综合实验数据采集—火灾报警装置的软硬件设计47附录实验教学板电路原理图48实验一实验板使用，KeilC51软件使用一、实验目的熟悉单片机实验板、KeilC51软件使用二、实验说明本实验介绍实验板的组成、KeilC51软件使用以及烧录软件的使用。

通过该实验学生可以了解单片机编程、调试方法。

　　三、实验内容及步骤启动PC机，安装好KeilC51软件以及烧录软件，用串口线连接计算机与实验板（USB线提供电源）。

　　打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着建立源程序，编译无误后，全速运行程序。

　　可把源程序编译成可执行文件，用烧录器烧录到89芯片中。

　　四、Keilc软件使用说明1、打开程序

　　双击程序2、新建工程Project→NewProject→保存工程→选择CPU（一般选ATMEL公司的AT89S51）-17-3、设置工程:

右击→Optionsfor‘Target1’→→选择CreateHEX（输出HEX文件）。

　　-18-4、新建源文件选File→New→输入、编辑源程序→保存（汇编源程序文件名.asm;C源程序文件名.c）5、为工程添加源文件在Project出口File页上单击文件组，选择AddFilestoGroup‘SourceGroup1’选项，选择你的源文件和文件类型，然后点击ADD，再点击close。

　　-19-6、编译点击，或右击Target1→BuildTargetF7，就可对源程序进行编译。

当程序有语法错误时，会在输出窗口（OutputWindows）中显示错误信息和警告信息，修改编译成功后会生成HEX文件。

　　7、下载、调试

　　编译成功后，用在线烧录程序将.HEX文件下载到单片机内部ROM中运行，在运行过程中若发现错误要重新修改程序，并编译后再下载运行。

　　五、烧录软件的使用1、打开在线烧录程序2、选择MCU类型（STC89C51RC）1、点击，打开工程目录下的hex文件2、选择端口（一般是COM1）3、点击Download烧录程序4、打开实验板上的电源（如果烧录的时候出现问题，点击stop）注意

　　5、6两步骤的顺序不能颠倒！

即在点击Download之前要先关掉实验板上的电源。

　　实验二单片机控制LED灯点亮一、实验目的进一步熟悉编程和程序调试学习P1口的使用方法学习延时子程序的编写和使用二、实验说明

（1）输出控制。

　　如图1所示，当P1.端口输出高电平，即P＝1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；

　　当P1.端口输出低电平，即P1.＝时，发光二极管L1亮；

　　我们可以使用SETBP指令使P端口输出高电平，使用CLRP指令使P1.端口输出低电平。

（2）延时子程序的设计方法作为单片机的指令的执行时间是很短的，数量达微秒级，因此，如果我们要求的闪烁时间间隔为.2秒，相对于微秒来说，相差太大，所以我们在执行某一指令时，插入延时程序，来达到我们的要求，但这样的延时程序是如何设计呢？

下面具体介绍其原理

　　石英晶体为12MHz，因此，1个机器周期为1微秒机器周期微秒MOVR6,#22个机器周期　2D1:

MOVR7,#2482个机器周期　2×2　　　　　　　DJNZR7,$2个机器周期　2×248×2　　　　　　　　　　　DJNZR6,D12个机器周期　　　2×2＝4　　　　　　　　　12因此，上面的延时程序时间为1.2ms。

　　由以上可知，当R6＝1、R7＝248时，延时5ms，R6＝2、R7＝248时，延时1ms,以此为基本的计时单位。

如要求.2秒＝2ms，1ms×R5＝2ms，则R5＝2，汇编延时子程序如下

　　DELAY:

MOVR5,#2D1:

MOVR6,#2D2:

MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D2DJNZR5,D1RETC语言延时子程序如下

　　voiddelay2s（void）//延时.2秒子程序{unsignedchari,j,k;for（i=2;i>;i--）for（j=2;j>;j--）for（k=248;k>;k--）;}三、实验步骤及参考例子实验步骤说明

　　本实验需要用到单片机最小应用系统。

　　用P1口做输出口，程序功能使发光二极管点亮。

　　用串行数据通信线连接计算机与实验板，用USB给实验板提供电源打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，输入源程序（参考程序1），进行编译，直到编译无误。

生成hex文件。

　　通过STC－ISP下载软件，将hex文件下载到实验板内，观察发光二极管显示情况。

　　参考例子

（1）点亮板子上的第一个灯D

（2）让第一个灯闪烁四、参考程序

（一）适用于mini8E实验板1）#includevoidmain（）{P1=xfe;}2）#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchardelay（）;voidmain（）{while

（1）{P1=xfe;delay（）;P1=xff;delay（）;}}voiddelay（）{uintx,y;for（x=1;x>;x--）for（y=6;y>;y--）;}

（二）适用于自制最小系统实验板

（1）#includevoidmain（void）{P2=x;P2=x1;P=xfe;}

（2）#includevoiddelay（void）;voidmain（void）{P2=x;while

（1）{P2=x1;P=xfe;delay（）;//P2=x;P=xff;delay（）;}}voiddelay（void）{intx,y;for（x=6;x>;x--）for（y=1;y>;y--）;}六、实验内容请在keil环境下编写以下程序

　　1）点亮最后一个LED（或者任意一个LED，或者任意几个LED）2）让点亮的LED闪烁3）点亮板子上的D、D2、D4、D6灯，与D1、D3、D5、D7灯交替闪烁4）设计出流水灯程序，从D7—D或从D-D7实验三模拟开关灯1．实验目的进一步熟悉编程和程序调试学习独立按键的使用方法2．实验说明如果系统只需几个按键，可直接采用I/O线构成单个按键电路，各个按键之间相互独立，一根线上的按键状态不会影响其他输入线上的工作状态，又称独立式键盘接口电路。

　　检测是否有键闭合，如有键闭合，则去除键抖动，判断键号并转入相应的按键处理。

编写单片机的键盘检测程序时，一般在检测按下时加入去抖延时，检测松手时就不用加了。

　　3、参考例子1）通过四个按键来控制LED灯的显示情况

　　S1D点亮S2D1点亮S3D2点亮S4D3点亮4、参考程序

（一）适用于自制实验板#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharflag;ucharkey_down;sbitLED2=P^;sbitLED3=P^1;sbitLED4=P^2;sbitLED5=P^3;voiddelay（uintk）{uintdatai,j;for（i=;i

（1）{P3=xf7;if（（P3!

=xf7）&&（key_down==））{delay

（2）;if（（P3!

=xf7）&&（key_down==））{flag=scan_key（）;key_down=1;switch（flag）{casexe7:

LED2=~LED2;break;casexd7:

LED3=~LED3;break;casexb7:

LED4=~LED4;break;casex77:

LED5=~LED5;break;default:

break;}}}if（P3==xf7）{key_down=;}}}

（二）适用与mini8E板#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharflag;voiddelay（uintk）{uintdatai,j;for（i=;i

（1）{P3=xff;if（P3!

=xff）{delay

（2）;if（P3!

=xff）flag=scan_key（）;}elseflag=;switch（flag）{casexfe:

P1=xfe;break;casexfd:

P1=xfd;break;casexfb:

P1=xfb;break;casexf7:

P1=xf7;break;default:

P1=xff;break;}}}或者include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharflag;ucharkey_down;sbitLED2=P1^;sbitLED3=P1^1;sbitLED4=P1^2;sbitLED5=P1^3;voiddelay（uintk）{uintdatai,j;for（i=;i

（1）{P3=xff;if（（P3!

=xff）&&（key_down==））{delay

（2）;if（（P3!

=xff）&&（key_down==））{flag=scan_key（）;key_down=1;switch（flag）{casexfe:

LED2=~LED2;break;casexfd:

LED3=~LED3;break;casexfb:

LED4=~LED4;break;casexf7:

LED5=~LED5;break;default:

break;}}}if（P3==xff）{key_down=;}}}5、实验内容1）8个按键分别对应8盏led灯的亮灭（针对自制教学板）2）通过四个按键来控制LED灯的显示情况

　　S1D-D3点亮S2D2点亮S3D-D7点亮S4D-D5点亮实验四单片机控制数码管实验一、实验目的掌握数码管是如何显示出字符进一步掌握延时子程序的使用二、实验原理数码管两种接法共阴极数码管编码§x3f,x6,x5b,x4f,x66,x6d,§12345§x7d,x7,x7f,x6f,x77,x7c,§6789AB§x39,x5e,x79,x71,x§CDEF无显示请思考共阳极数码管的编码。

　　三、参考例子1）让第一个数码管显示一个8字A）对于MINI8E实验板（共阴极）,数码管的选通是通过P2口控制三八译码器得到的，要让第一个数码管显示8字，那么别的数码管的位选就要关闭，即只打开第一个数码管的位选。

控制位选的P2口要输出的数据位xf7（二进制为1111111）。

位选确定后，在确定段选，要显示的是8，那么只有dp段为，其余段为1，所以P口要输出x7f（二进制1111111）。

　　B）对于自制实验板（共阳极），数码管的选通是通过P2口控制的。

要让第一个数码管显示8字，那么别的数码管的位选就要关闭，即只打开第一个数码管的位选。

控制位选的P2口要输出的数据位x8（二进制为1）。

位选确定后，在确定段选，要显示的是8，那么只有dp段为1，其余段为，所以P口要输出x8（二进制1）。

　　2）在四个数码管上显示1，2，3，4位选接P2口左边四个数码管DS3DS2DS1DS对应的P2口

　　xf3xf2xf1xf右边四个数码管DS3DS2DS1DS对应的P2口

　　xf7xf6xf5xf4段选接P口四、参考程序

（一）mini8e实验板1）#includevoidmain（void）{while

（1）{P2=xf7;P=x7f;}}2）#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay（）;voidmain（void）{while

（1）{P2=xf7;P=x66;delay（）;P2=xf6;P=x4f;delay（）;P2=xf5;P=x5b;delay（）;P2=xf4;P=x6;delay（）;}}voiddelay（）//延时程序1{uintx,y;for（x=2;x>;x--）for（y=112;y>;y--）;}

（二）自制教学实验板（共阳极数码管）

（1）#includevoidmain（void）{while

（1）{P2=x8;P=x8;}}2）#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay（）;voidmain（void）{while

（1）{P2=x8;P=x99;delay（）;P2=x4;P=xb;delay（）;P2=x2;P=xa4;delay（）;P2=x1;P=xf9;delay（）;}}voiddelay（）//延时程序1{uintx,y;for（x=2;x>;x--）for（y=112;y>;y--）;}五、原理图六、实验内容1）用一位数码管循环显示－9；

　　2）用数码管显示字母A-F；

　　3）交替点亮4个数码管。

（例如开始时在数码显示器的最右边一位上显示1个“”字,以后每隔.5秒将“”字左移1位,直到最左边一位后则停止显示。

）4）结合实验3，实现按键与数字的一一对应。

　　实验五中断系统应用实验一、实验目的掌握外部中断技术的基本使用方法掌握中断处理程序的编写方法二、实验说明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=或1），中断触发方式设置。

中断触发方式设置一般有两种方式电平触发方式和脉冲（边沿）触发方式，本实验选用后者，其前一次为高电平后一次为低电平时为有效中断请求。

因此高电平状态和低电平状态至少维持一个周期，中断请求信号由引脚INT（P2）和INT1（P3）引入，本实验由INT（P2）引入。

　　中断控制原理

　　中断控制是提供给用户使用的中断控制手段。

实际上就是控制一些寄存器，51系列用于此目的的控制寄存器有四个TCON、IE、SCON及IP。

　　中断响应的过程

　　首先中断采样然后中断查询最后中断响应。

采样是中断处理的第一步，对于本实验的脉冲方式的中断请求，若在两个相邻周期采样先高电平后低电平则中断请求有效，IE或IE1置“1”；

　　否则继续为“”。

所谓查询就是由CPU测试TCON和SCON中各标志位的状态以确定有没有中断请求发生以及是那一个中断请求。

中断响应就是对中断请求的接受，是在中断查询之后进行的，当查询到有效的中断请求后就响应一次中断。

　　851的中断系统851的中断系统包括5个中断源,并提供两个优先级,允许用户对中断源进行独立控制和中断优先级设置.851支持的5个中断源分别为外部中断、定时器溢出中断、外部中断1、定时器1溢出中断和串口中断。

　　对应的中断号为、1、2、3、4；

　　寄存器有4个工作组可以切换，为-3;C51中，中断服务程序是以中断函数的方式来时实现的。

　　中断函数格式如下

　　void函数名（）interrupt中断号using工作组{中断服务程序内容；

　　}三、参考例子1）右边的三个数码管从“”开始进行加法计数。

按动按键时计数暂停，再按继续计数。

　　四、参考程序

（一）适用于自制教学实验板#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitP37=P3^7;ucharcodetable[1]={xc,xf9,xa4,xb,x99,x92,x82,xf8,x8,x9};ucharcodewei[4]={x8,x4,x2,x1};uintcnt;bitflag;voidinit（void）{bitflag=;//设置标志EA=1;//开中断EX=1;//外部中断开中断IT=1;//外部中断的触发方式}voiddelay（uintk）{uintdatai,j;for（i=;i

（1）{if（flag）cnt++;if（cnt>999）cnt=;for（i=;i<1;i++）{P=table[cnt/1];P2=wei[2];delay

（1）;P=table[（cnt%1）/1];P2=wei[1];delay

（1）;P=table[cnt%1];P2=wei[];delay

（1）;}}}voidextern_int（void）interruptusing{flag=!

flag;}

（二）适用于MINI8E实验板#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitP37=P3^7;ucharcodetable[1]={x3f,x6,x5b,x4f,x66,x6d,x7d,x7,x7f,x6f};ucharcodewei[4]={xf7,xf6,xf5,xf4};uintcnt;bitflag;voidinit（void）{bitflag=;//设置标志EA=1;//开中断EX=1;//外部中断开中断IT=1;//外部中断的触发方式}voiddelay（uintk）{uintdatai,j;for（i=;i

（1）{if（flag）cnt++;if（cnt>999）cnt=;for（i=;i<1;i++）{P=table[cnt/1];P2=wei[2];delay

（1）;P=table[（cnt%1）/1];P2=wei[1];delay

（1）;P=table[cnt%1];P2=wei[];delay

（1）;}}