单片机课程设计Word文档下载推荐.docx
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实验过程
一、单片机最小系统实验
1、最小系统版的组成
时钟电路复位电路,电源电路,程序下载电路,串口通信电路,数码管显示电路。
USB下载端口模块电源模块
数码管显示模块单片机最小系统原理模块
2、使用Protues绘制单片机最小系统原理图
3、单片机实物图
4、分析单片机最小系统的工作原理
(1)51单片机最小系统复位电路的极性电容C3的大小直接影响单片机的复位时间,一般采用10-30uF,51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。
(2)51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz,在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振,51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度,频率越大处理速度越快。
(3)51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15-33pF,并且电容离晶振越近越好,晶振离单片机越近越好。
(4)P0口为开漏输出,作为输出口时需加上拉电阻,阻值一般为10k。
A、设置为定时器模式时,加1计数器是对内部机器周期计数(1个机器周期等于12个振荡周期,即计数频率为晶振频率的1/12)。
计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。
B、设置为计数器模式时,外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。
在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。
当某周期采样到一高电平输入,而下一周期又采样到一低电平时,则计数器加1,更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。
由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期,因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。
当晶振频率为12MHz时,最高计数频率不超过1/2MHz,即计数脉冲的周期要大于2ms。
一、编译环境的熟悉
实验中我们使用keil4环境编译程序。
其窗口界面如下:
三、程序的串烧
1、STC单片机的程序烧写与运行
1.1打开STC-ISPV483软件的exe文件,如下图所示:
步骤1:
选择要下载的单片机型号,如下图所示:
步骤2:
打开要下载的程序文件,注意这里下载的需要是扩展名为.hex或.bin的文件,这里的图片是默认的测试文件
再双击test-hex文件夹得到以下图片:
选择twoball-2k.bin,点击打开。
步骤3:
选择端口
首先把实验板通过USB延长线连接到电脑上,然后右击“我的电脑”,选择“管理”,单击设备管理器,点击端口前的加号将其展开,当发现这个时,说明驱动的安装和实验板的下载电路应该是没什么问题的,这里的可以看出端口是COM4。
其次是选择好端口,如下图所示:
步骤4:
下载程序到单片机(注意的是STC的单片机需要重新给系统上电才能下载到单片机)
点击下图所示的Download/下载按钮
当出现下图所示的提示时,如果实验板是在通电的情况下,则按一下实验板的开关稍等两秒左右,再按一下开关重新给实验板上电,稍等片刻就下载成功。
如果实验板是在不通电的情况下,则按一下实验板的开关重新给实验板上电,稍等片刻就下载成功
下载成功的提示如下图:
2、系统供电
2.1、系统供电可以采用USB供电方式,USB输出电流最大在500MA左右,能满足一般系统的要求,如果要接大的直流电机或步进电机之类的,需要根据实际情况选择外部电源供电。
2.2、系统供电也可采用外部电源输入6.5V-15V的直流电压,板子上自带LM7805稳压器,适合多种供电场合。
3、各个实验需要注意的事项:
流水灯实验:
在学习板上已经集成8个LED灯,用于做流水灯实验;
由原理图可以看出:
P1口由于加了流水灯,所以P1口相当于加了上拉电阻,驱动能力更强。
同时调试程序时,也可把8个LED当做指示灯用。
四、思考题
1、在单片机最小系统的构建中,应注意哪些因素。
答:
(1)51单片机现在多用AT89S51,不用晶振,晶体加两个电容就可以了。
(2)复位电路中的电容是虑波稳定作用,并联在一个电阻上,一端接地,一端通过开关接高电位就可以了。
(3)晶振:
一般选用11.0592M,因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率。
二、跑马灯实验及74LS138译码
1.熟悉51单片机的结构及编程方法
1.熟悉集成环境软件或熟悉KeilC51集成环境软件的使用方法。
(一)跑马灯实验:
1、熟悉集成环境软件或熟悉KeilC51集成环境软件的安装和使用方法。
2、照接线图编写程序:
使用P1口控制G6区的8个指示灯,循环点亮,瞬间只有一个灯亮。
3、观察实验结果,验证程序是否正确。
(二)74LS138译码器实验:
1、设计74LS138接口电路,编写程序:
使用单片机的P1.0、P1.1、P1.2控制74HC138的数据输入端,通过译码产生8选1个选通信号,轮流点亮8个LED指示灯。
2、运行程序,验证译码的正确性。
一、单片机直接实现跑马
1、跑马灯仿真图
2、跑马灯对应程序的流程图
N
Y
3、程序代码
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0100H
START:
MOVSP,#60H
MOVA,#0FFH;
给A赋值
CLRC;
C清零
START1:
RLCA;
A循环左移一位
MOVP1,A;
初始化PA口
ACALLDelay;
调用延时
SJMPSTART1;
循环执行START1
Delay:
MOVR5,#2;
延时
Delay1:
MOVR6,#0
Delay2:
MOVR7,#0
DJNZR7,$
DJNZR6,Delay2
DJNZR5,Delay1
RET
END
二、通过74LS138译码器实现跑马灯
1、74LS138译码器工作原理
(1)、74LS138译码器工作原理
74LS138原理图
从原理图可看出,74138有三个输入端:
A0、A1、A2和八个输出端Q0~Q7。
当输入端A0、A1、A2的编码为000时,译码器输出为Q0=0,而Q1~Q7=1。
即Q0对应于A0、A1、A2为000状态,低电平有效。
A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。
图中S1、S2、S3为使能控制端,起到控制译码器是否能进行译码的作用。
只有S1为高电平,S2、S3均为低电平时,才能进行译码,否则不论输入输入为何值,每个输出端均为1。
(2)、74LS138译码器真值表
2、通过74LS138跑马灯仿真图
3、对应程序流程图
4、程序代码
ORG0000H
AJMPmain
ORG0080H
AAEQUP1.0
BBEQUP1.1
CCEQUP1.2;
定义P1.0,P1.1,P1.2分别为AA,BB,CC以便在程序中描述
MAIN:
CLRCC;
CC清零状态1A,B,C为000
CLRBB;
BB清零
CLRAA;
AA清零
CALLDELAY;
CC清零状态2A,B,C为001
CLRBB;
SETBAA;
AA赋值1
CALLDELAY;
CC清零状态3A,B,C为010
SETBBB;
BB赋值1
CALLDELAY;
CC清零状态4A,B,C为011
BB赋值1
AA赋值1
SETBCC;
CC赋值1状态5A,B,C为100
CLRAA;
AA清零
CC赋值1状态6A,B,C为101
CC赋值1状态7A,B,C为110
CC赋值1状态8A,B,C为111
CALLDELAY
JMPMAIN;
DELAY:
MOVR5,#2
MOVR6,#0
MOVR7,#0
DJNZR7,$
DJNZR6,Delay2
DJNZR5,Delay1
RET
END
三、思考题
1、在单片机系统中,74LS138通常用来产生片选信号,应如何处理?
取三根底地址线,接到74LS138译码器的输入端,译码产生,8个使能控制信号。
四、实验问题及总结
没有74LS138的跑马灯实验是直接在系统板上实现的所以只有烧录程序就行了,有74LS138的跑马灯实验要注意LED灯的接法,LED灯有共阴和共阳两种接法,在这个实验中,我采用了共阳接法,并接电源供电。
对于利用74LS138来控制LED灯的实验,同时要注意一下74LS138的引脚。
三、8255A控制交通灯实验
2.按照要求画出流程图及程序
1、了解8255芯片的工作原理,熟悉其初始化编程方法以及输入、输出程序设计技巧。
学会使用8255并行接口芯片实现各种控制功能,如本实验(控制交通灯)等。
2、熟悉8255内部结构和与单片机的接口逻辑,熟悉8255芯片的3种工作方式以及控制字格式。
3、尝试自行编写程序,填写实验报告。
1、设计8255接口电路,编写程序:
使用8255的PA0..2、PA5..7控制LED指示灯,实现交通灯功能。
2、连接线路验证8255的功能,熟悉它的使用方法。
1、8255引脚图
2、8255工作原理
8255共有三种工作方式:
(1)工作方式0:
这是8255A中各端口的基本输入/输出方式。
它只完成简单的并行输入/输出操作,CPU可从指定端口输入信息,也可向指定端口输出信息,如果三个端口均处于工作方式0,则可由工作方式控制字定义16种工作方式的组合
(2)工作方式1:
被称作选通输入/输出方式。
在这种工作方式下,数据输入/输出操作要在选通信号控制下完成。
(3)工作方式2:
被称作带选通的双向传送方式。
8255A中只允许端口A处于工作方式2,可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。
其有关的控制信号由端口C提供,并可向CPU发出中断请求信号。
3、主程序流程图
4、8255A交通灯仿真图
5、8255A交通灯实物图
6、8255A交通灯程序代码
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0003H;
外部中断0的中断程序入口地址
LJMPKEY1;
转外部中断0中断服务程序
ORG0013H;
外部中断1的中断程序入口地址
LJMPKEY2;
转外部中断1中断服务程序
SETBIT0;
INTO为边沿触发
SETBIT1
SETBEX0;
启动T0
SETBEX1
SETBEA;
开总中断
MOVDPTR,#03FFH
MOVA,#80H
MOVX@DPTR,A
S1:
MOVA,#10111101B
MOVDPTR,#00FFH
MOVX@DPTR,A;
东西红灯亮,南北绿灯亮
CALLDELAY5S;
5秒延时
S2:
MOVA,#10111011B;
东西红灯亮,南北黄灯亮
MOVX@DPTR,A
CALLDELAY1S;
延时0.5秒
MOVA,#10111111B;
东西红灯亮,南北黄灯灭,黄灯第一次闪烁
CALLDELAY1S
MOVA,#10111011B;
CALLDELAY1S
东西红灯亮,南北黄灯灭,黄灯第二次闪烁
MOVX@DPTR,A
CALLDELAY1S
东西红灯亮,南北黄灯灭,黄灯第次闪烁
S3:
MOVA,#11100111B;
东西绿灯亮,南北红灯亮
MOVDPTR,#00FFH
CALLDELAY5S
S4:
MOVA,#11010111B;
东西黄灯亮,南北红灯亮
MOVA,#11110111B;
东西黄灯灭,南北红灯亮,第一次闪烁
MOVA,#11010111B;
东西黄灯灭,南北红灯亮,第二次闪烁
东西黄灯灭,南北红灯亮,第三次闪烁
AJMPS1;
跳转到状态S1状态,循环
DELAY5S:
MOVR7,#100;
延时5秒
L0:
MOVR6,#100
L1:
MOVR5,#248
L2:
DJNZR5,L2
DJNZR6,L1
DJNZR7,L0
DELAY1S:
MOVR4,#200;
L3:
MOVR3,#248
L4:
DJNZR3,L4
DJNZR4,L3
RET
实验问题及总结
在做交通灯的实验时我们遇到了很大的问题,不管我们怎么连线就是不能点亮灯或者点亮了等也不能实现要求,就是灯一直亮而不闪。
于是我们很困惑,不明白问题出在何处,后来我们用万用表测量了各引脚的通断,发现有2个引脚换连在了一起,虽然连点很小,不注意看几乎不能亮但是最终还是通过万用表发现了问题并解决了。
四、8253方波实验
了解8253的内部结构、工作原理;
了解8253与单片机的接口逻辑;
熟悉8253的控制寄存器和初始化编程方法,熟悉8253的6种工作模式。
1、设计接口电路,编写程序:
使用8253的计数器0和计数器1实现对输入时钟频率的两级分频,得到一个周期为1秒的方波,用此方波控制蜂鸣器,发出报警信号,也可以将输入脚接到逻辑笔上来检验程序是否正确。
2、连接线路,验证8253的功能,熟悉它的使用方法。
1、8253引脚图
2、8253工作原理
8253中各通道可有6种可供选择的工作方式,以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。
8253工作方式如下:
(1)工作方式0:
称为计数结束中断方式,当任一通道被定义为工作方式0时,OUTi输出为低电平;
若门控信号GATE为高电平,当CPU利用输出指令向该通道写入计数值WR#有效时,OUTi仍保持低电平,然后计数器开始减“1”计数,直到计数值为“0”,此刻OUTi将输出由低电平向高电平跳变,可用它向CPU发出中断请求,OUTi端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止。
称作可编程单脉冲发生器,进入这种工作方式,CPU装入计数值n后OUTi输出高电平,不管此时的GATE输入是高电平还是低电平,都不开始减“1”计数,必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后,计数过程才会开始。
(3)工作方式2:
称作速率波发生器,进入这种工作方式,OUTi输出高电平,装入计数值n后如果GATE为高电平,则立即开始计数,OUTi保持为高电平不变;
待计数值减到“1”和“0”之间,OUTi将输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲,计数值为“0”时,自动重新装入计数初值n,实现循环计数。
(4)工作方式3:
称作方波发生器,任一通道工作在方式3,只在计数值n为偶数,则可输出重复周期为n、占空比为1:
1的方波。
进入工作方式3,OUTi输出低电平,装入计数值后,OUTi立即跳变为高电平。
(5)工作方式4:
称作软件触发方式,进入工作方式4,OUTi输出高电平。
装入计数值n后,如果GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,直到计数值减到“0”为止,OUTi输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲。
(6)工作方式5:
称为硬件触发方式,进入工作方式5,OUTi输出高电平,硬件触发信号由GATE端引入。
开始时GATE应输入为0,装入计数初值n后,减“1”计数并不工作,一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号,减“1”计数才会开始,待计数值计到“0”,OUTi将输出负脉冲,其宽度固定为一个CLKi周期,表示定时时间到或计数次数到。
(7)工作方式6:
⑴直接读计数器:
输出锁存器在非锁存状态会跟随计数器计数的变化而变化,直接读计数器是从锁存器得到计数器的当前值。
⑵先锁存再读取:
①通过方式选择控制字对指定通道(SC1、SC0)的计数值锁入锁存器(RL1RL0=00),锁存器一旦锁存了当前计数值,就不再随计数器变化直到被读取。
②读计数器通道(有锁存器)。
4、中断程序流程图
5、8253方波仿真图
6、8253方波实物图
7、8253方波程序代码
AJMPSTART
ORG000BH;
T1中断服务程序入口地址
AJMPT0INT
MOVDPTR,#0FFFFH
MOVA,#00100101B;
计数器0,只读写计数器高字节,方式2,BCD码计数
;
***********计数器0对P1.0口送来的脉冲进行100次分频*********
MOVA,#01H;
写计数器0的高字节
MOVDPTR,#3FFFH
MOVA,#01010111B;
计数器1,只读写计数器低字节,方式3,BCD码计数
MOVDPTR,#0FFFFH
***********计数器1对计数器0送来的脉冲进行10次分频*********
MOVA,#10H
MOVDPTR,#7FFFH
MOVSP,#60H;
初始化程序,把堆栈的栈顶部上调,以避开工作寄存器区
MOVTMOD,#00H;
设置T0工作于定时方式1
MOVTH0,#0F0H;
设置加1计数器的计数初值高字节
MOVTL0,#0CH;
设置加1计数器的计数初值低字节
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
AJMPMAIN
T0INT:
CPLP1.