420《单片机原理及应用》实验指导书.docx
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420《单片机原理及应用》实验指导书
《单片机原理及应用》课程实验指导书
一、实验目的
《单片机原理及应用》课程实验是电子信息工程专业的一门专业基础课实验，是本专业学生获得单片机知识的开端。
要求学生通过本课程实验，具备利用单片机技术解决实际控制问题的能力。
培养与提高学生科学实验的能力，动手实践能力、理论联系实际的能力、自学能力、从简单的设计到综合的应用能力和创新能力。
通过实验的训练，使学生掌握《单片机原理及应用》实验的基本方法和基本技能，加深对单片机知识的理解，掌握单片机应用系统设计方法，为今后的工作打下良好的基础。
二、实验设备及器件
PC机一台
DP-51PROC单片机综合仿真实验仪一台
示波器一台
导线若干
三、实验内容
本实验共8个实验内容:
实验一仿真实验仪的操作使用练习实验二单片机I/O口控制实验
实验三蜂鸣器驱动实验实验四电子琴实验
实验五定时器输出PWM实验实验六直流电机实验
实验七16×16LED扫描输出实验实验八串口通信实验（选做）
*详细指导内容请见附录。
四、实验考核、成绩评定
考核方法：
设计过程中检查学生实际操作能力，根据课程设计内容要求，设计相关程序,指导书中所给代码仅供参考，要求学生独立进行整体程序设计，教师要检查学生的运行步骤及结果。
成绩评定：
实验成绩根据考勤、实验态度、动手能力、创新能力和实验报告来综合评定，实验成绩计入课程平时成绩，占总成绩的20%。
五、参考资料
1、DP-51PROC实验指导书（实验设备配套指导资料），2007年．
2、李广第．等单片机基础．北京航空航天大学出版社，2005年．
3、胡汉才等.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,，2009年．
六、实验报告格式要求
按学院实验报告统一格式报告内容包括：
实验目的与要求、实验步骤、程序流程图和实验程序、实验步骤和实验结论。
附录——详细指导内容
实验一仿真实验仪的操作使用练习
一．实验目的和要求
熟悉KeilC51集成开发环境调试功能的使用和DP-51PROC单片机综合仿真实验仪的使用。
要求同学熟练掌握结合DP-51PROC单片机综合仿真实验仪和KeilC51集成开发环境进行仿真调试。
二．实验内容
进行KeilC51集成开发环境的仿真调试练习，按照以下内容建立文件并编译仿真调试。
ORG8000H
LJMPMain
ORG80F0H
Main:
MOVR7,#0
Loop:
MOVR6,#0
DJNZR6,$
DJNZR6,$
DJNZR6,$
DJNZR6,$
DJNZR7,Loop；延时
CPLP1.0;P1.0取反
CPLP1.1;P1.1取反
CPLP1.2;P1.2取反
CPLP1.3;P1.3取反
CPLP1.4;P1.4取反
CPLP1.5;P1.5取反
CPLP1.6;P1.6取反
CPLP1.7;P1.7取反
SJMPMain
END
三．实验步骤
1．用40针排线把DP-51PROC实验仪上的A1区J76接口和A2区J79接口相连，然后使用排线把A2区的J61接口与D1区的J52接口相连。
图1实验一原理图
2．对DP-51PROC实验仪上电，设置TKSMonitor51仿真器和使用软DPFLASH把MON51监控程序下载到TKSMonitor51仿真器。
3．关闭DPFlash软件把TKSMonitor51仿真器的工作模式选择开关切换到RUN处，然后按一下复位键（RST），MON51程序就开始运行了。
此时，TKSMonitor51仿真器进入调试状态。
4．如果在退出仿真调试模式后想再次进入仿真调试，可以先按一下TKSMonitor51仿真器的复位键（RST）。
可以在仿真调试环境下设置断点，单步，全速运行等。
在调试过程中可以看见D1区的LED的亮灭是由用户程序来控制的。
四．实验思考题
如何仿真和调试C51程序呢？
（学生可以把上面的例子改为C51程序然后再编译调试）
实验二单片机I/O口控制实验
一.实验目的
利用单片机的P1口作IO口,使学生掌握使用P1口作为输入和输出口。
二.实验内容
1、编写一段程序,用P1口作为控制端口,使D1区的LED轮流亮.
2、编写一段程序,用P1.0-P1.6口控制LED,P1.7控制LED的亮和灭。
三.实验要求
学会使用单片机的P1口作IO口.（有精力的同学也可用P3口作IO口来做该实验）
四.实验步骤
1、用导线把A2区的J61接口与D1区的J52接口相连。
原理如下图A所示
图2实验二原理图
2、先编写一个延时程序。
3、将LED轮流亮的程序编写完整并调试运行。
4、使用导线把A2区的J61接口的P1.0-P1.6与D1区的J52接口的LED1-LED7相连，另外A2区J61接口的P1.7与D1区的J53的KEY1相连.原理图如图B所示。
5、编写P1.7控制LED的程序,并调试运行。
6、A2区J61接口的P1.7与D1区的J54的SW1相连。
然后再运行程序，查看结果。
五.实验参考程序
程序1:
ORG8000H
LJMPMain
ORG8100H
Main:
MOVA,#OFFH
CLRC
MainLoop:
CALLDelay
RLCA
MOVP1,A
SJMPMainLoop
Delay:
MOVR7,#0
Loop:
MOVR6,#0
DJNZR6,$
DJNZR6,$
DJNZR6,$
DJNZR7,Loop
RET
End
程序2:
ORG8000H
LJMPMain
ORG8100H
Main:
JBP1.7,SETLED
CLRLED:
CLRPl.0
CLRPl.l
CLRP1.2
CLRP1.3
CLRP1.4
CLRP1.5
CLRPl.6
SJMPMain
SETLED:
SETBP1.0
SETBP1.1
SETBP1.2
SETBP1.3
SETBP1.4
SETBP1.5
SETBP1.6
SJMPMain
End
六.实验思考题
1.请同学们思考出几个实现以上功能的编程方法。
2.请同学们思考第二个程序中如果使用KEY1作为外部中断控制LED的亮和灭时，
程序应如何修改？
实验三蜂鸣器驱动实验
一．实验目的
利用单片机的P1口作IO口，使学生学会蜂鸣器的使用。
二．实验内容
1.编写一段程序，用P1.3口控制（输出3K到4K频率的方波），使B5区的蜂鸣器发出嘹亮的响声。
2.按照例程输入一段程序，用P1.3口控制，使B5区的蜂鸣器发出“生日快乐”的音乐。
图3蜂鸣器原理图
三．实验步骤
1.使用导线把A2区的P13与B5区的BUZZ接线柱相连。
2.先编写一个延时程序（120～200us）。
3.再编写一个循环程序，改变P1.3脚的电平，然后延时。
这样，这个循环就使P1.3口输出一个频率为2.5KHz－4KHz的方波。
在DP-51PROC单片机综合仿真实验仪上运行该程序时，B5区的蜂鸣器将发出嘹亮的响声。
4.可按以下参考程序输入，然后运行，蜂鸣器发出“生日快乐”的音乐。
四．实验参考程序
ORG8000H
JMPMAIN
ORG800BH
JMPINTT0
ORG8100H
MAIN:
MOVSP,#60H
MOVTMOD,#01H;初始化定时器及器中断
SETBET0;开定时器0中断
SETBEA
SETBTR0;启动定时器0
START0:
SETBP1.3
MOV30H,#00H
NEXT:
MOVA,30H
MOVDPTR,#TABLE;从TABLE中读取数据――声响时间
MOVCA,@A+DPTR
MOVR2,A
JZENDD
ANLA,#0FH
MOVR5,A
MOVA,R2
SWAPA
ANLA,#0FH
JNZSING
CLRTR0
JMPD1
SING:
DECA
MOV22H,A
RLA
MOVDPTR,#TABLE1;从TALBE1中读取数据――声调
MOVCA,@A+DPTR
MOVTH0,A
MOV21H,A
MOVA,22H
RLA
INCA
MOVCA,@A+DPTR
MOVTL0,A
MOV20H,A
SETBTR0
D1:
CALLDELAY;声音延时
INC30H
JMPNEXT
ENDD:
CLRTR0
JMPSTART0
INTT0:
;定时器0中断服务程序
PUSHPSW
PUSHACC
MOVTL0,20H
MOVTH0,21H
CPLP1.3
POPACC
POPPSW
RETI
DELAY:
;R5的值就是声响持续时间
MOVR7,#02
DELAY0:
MOVR4,#187
DELAY1:
MOVR3,#248
DJNZR3,$
DJNZR4,DELAY1
DJNZR7,DELAY0
DJNZR5,DELAY
RET
TABLE:
DB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H
DB82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H
DB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H
DB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H
DB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H
DB82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H
DB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H
DB0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H,00H
TABLE1:
DW64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898
DW64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217
END
五．实验思考题
请同学们思考一下，如何通过编写程序来实现其它的音乐。
实验四电子琴实验
一．实验目的
利用实验仪上提供的按键K1~K7作为电子琴按键，控制蜂鸣器发声，使学生了解计算机发声原理，熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。
二．实验内容
1．编写一段程序，用P3.3口控制（输出7种音阶标称频率的方波），使B5区的蜂鸣器发出不同的音调。
程序检测按键的状态，当某一键按下时，蜂鸣器发出对应的音调。
2．按照歌曲的音调，使用D1区的按键K1~K7，弹奏一首简单的音乐。
三．实验步骤
1．用导线将A2区P3.3口（INT1）和B5区的BUZZ接口相连，然后将D1区的J53
接口和A2区的J61接口一一对应相连。
2．编写按键的动态键盘扫描程序,根据不同音阶的频率编写蜂鸣器的音调控制程序,然后完成电子琴的主程序设计。
3．调试编写好的程序,使用频率计校准音阶的频率,然后使用键盘演奏一段好听的音乐。
四．实验参考程序
BUZZEQUP3.3;端口定义
ORG8000H
LJMPMAIN
ORG800BH
LJMPINT_T0
ORG8100H
MAIN:
MOVSP,#60H;初始化堆栈指针
MOVP1,#0FFH;设置P1口为输入模式
MOVTMOD,#01H;设置定时器0为工作模式1
SETBET0;开定时器0中断
SETBEA;开总中断
CLRTR0;关闭定时器0
START:
MOVR0,P1
CJNER0,#0FFH,KEY1;键盘扫描
CLRTR0
SJMPSTART
KEY1:
CJNER0,#0FEH,KEY2;K1键按下
MOV30H,#0FBH;设置音阶1
MOV31H,#0E9H
LJMPSET_TIMER
KEY2:
CJNER0,#0FDH,KEY3;K2键按下
MOV30H,#0FCH;设置音阶2
MOV31H,#5CH
LJMPSET_TIMER
KEY3:
CJNER0,#0FBH,KEY4;K3键按下
MOV30H,#0FCH;设置音阶3
MOV31H,#0C1H
LJMPSET_TIMER
KEY4:
CJNER0,#0F7H,KEY5;K4键按下
MOV30H,#0FCH;设置音阶4
MOV31H,#0EFH
LJMPSET_TIMER
KEY5:
CJNER0,#0EFH,KEY6;K5键按下
MOV30H,#0FDH;设置音阶5
MOV31H,#045H
LJMPSET_TIMER
KEY6:
CJNER0,#0DFH,KEY7;K6键按下
MOV30H,#0FDH;设置音阶6
MOV31H,#92H
LJMPSET_TIMER
KEY7:
CJNER0,#0BFH,NOKEY;K7键按下
MOV30H,#0FDH;设置音阶7
MOV31H,#0D6H
SET_TIMER:
SETBTR0;发声
SJMPSTART
NOKEY:
CLRTR0;无键按下
SJMPSTART
INT_T0:
;T0中断服务程序
MOVTH0,30H;定时器赋初值
MOVTL0,31H
CPLBUZZ;输出方波
RETI
；
END
实验五定时器输出PWM实验
一.实验目的和要求
利用定时器控制产生占空比可变的PWM波；要求学生学会使用单片机的定时器产生250Hz的PWM波。
二.实验内容
编写一段程序，用P1.0口输出PWM波，用D1区的按键KEY1和KEY2实现占空比的增加和降低。
用示波器查看P1.0口的输出波形。
三.实验步骤
1.用导线连接A2区的P11与D1区的KEY1；2.用导线连接A2区的P12与D1区的KEY2；3.将示波器的探针连接到A2区的P1.0；4.用示波器观测P1.0口的PWM波形。
四.实验参考程序
PWMHDATA30H
PWMDATA31H
COUNTERDATA32H
TEMPDATA33H
ORG8000H
AJMPMAIN
ORG800BH
AJMPINTT0
ORG8100H
MAIN:
MOVSP,#60H
MOVPWMH,#02H
MOVCOUNTER,#01H
MOVPWM,#115H
MOVTMOD,#02H
MOVTL0,#38H
MOVTH0,#38H
SETBET0
SETBEA
SETBTR0
KSCAN:
JNBP1.1,K1CHECK
JNBP1.2,K2CHECK
SJMPKSCAN
K1CHECK:
JBP1.1,K1HANDLE
SJMPK1HANDLE
K1HANDLE:
MOVA,PWMH
CJNEA,PWM,K1H0
SJMPKSCAN
K1H0:
MOVA,PWMH
INCA
CJNEA,PWM,K1H1
CLRTR0
SETBP1.0
SJMPK1H2
K1H1:
CJNEA,#02H,K1H2
SETBTR0
K1H2:
INCPWMH
SJMPKSCAN
K2CHECK:
JBP1.2,K2,K2HANDLE
SJMPK1HANDLE
K2HANDLE:
MOVA,PWMH
CJNEA,#01H,K2H0
SJMPKSCAN
K2H0:
MOVA,PWMH
MOVTEMP,PWM
DECA
CJNEA,#01H,K2H1
CLRTR0
CLRP1.0
SJMPK2H2
K2H1:
DECTEMP
CJNEA,TEMP,K2H2
SETBTR0
K2H2:
DECPWMH
SJMPKSCAN
INTT0:
PUSHPSW
PUSHACC
INCCOUNTER
MOVA,COUNTER
CJNEA,PWMH,INTT01
CLRP1.0
INTT01:
CJNEA,PWM,INTT02
MOVCOUNTER,#01H
SETBP1.0
INTT02:
POPACC
POPPSW
RETI
;
End
五．实验思考题
请同学思考用其它方式实现定时器产生PWM波。
实验六直流电机实验
一．实验目的及实验要求
学会利用PWM控制直流电机的转动速度。
要求参考实验五的程序，用D1区的按键KEY1与KEY2改变PWM的占空比来控制直流电机的转速。
二．实验内容和实验步骤
PWM功率驱动电路原理图如下图，学习如何控制直流电机即只要ZDJ_A的电压比ZDJ_B的电压高，电机正转；若ZDJ_B的电压比ZDJ_A高，电机反转。
实验步骤如下：
1.用导线连接A2区的P11与D1区的KEY1；
2.用导线连接A2区的P12与D1区的KEY2；
3.用导线连接A2区的P10与B10区的ZDJ_A；
4.B10区的ZDJ_B连接到C1区的GND；
5.短接B10区JP18的电机电源跳线。
图4直流电机驱动原理图
三．实验参考程序
可参考实验五的程序。
四．实验思考题
请编写一段程序实现电机的正、反转。
实验七16×16LED扫描输出实验
一．实验目的
使用学生学会利用单片机的IO口进行LED点阵的扫描显示。
二．实验内容
编写一段程序，用P1口控制C3区4片74HC164进行行列扫描，使C3区的16×16LED点阵显示学生指定的汉字。
三．实验步骤
1.使用导线将A2区的P10~P14与C3区的L_DAT_H、L_DAT_L、L_CLK、L_OE、L_STR依次连接。
2.运行光盘中的程序，显示“感谢您使用DP-51PROC单片机综合仿真实验仪！
”，先是向左滚动，后是向上滚动。
3.如果同学希望改变显示的汉字，可以使用光盘中附带的字模提取软件（Pctolcd2002）提取同学希望显示汉字的字模，字模提取软件的设置为阴码、逐列式、逆向、十六进制、C51格式自定义，将生成的字模拷贝到程序中所指定的位置插入即可。
四．实验参考程序
#include
typedefunsignedcharbyte;
typedefunsignedintword;
sbitdatah595=P1^0;
sbitdatal595=P1^1;
sbitclk595=P1^2;
sbitoe595=P1^3;
sbitstr595=P1^4;
worddatadatah,datal;
bytecodedisplaydata[]=
{0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,
//在以下位置插入字模
0x00,0x04,0x00,0x43,0xFC,0x70,0x14,0x00,0xD4,0x39,0x54,0x41,
0x54,0x41,0xD4,0x49,
0x04,0x50,0x3F,0x42,0xC4,0x41,0x45,0x61,0x36,0x0A,0x04,0x34,
0x00,0x27,0x00,0x00,/*"感",0*/
0x40,0x00,0x42,0x00,0xCC,0x3F,0x04,0x50,0x00,0x29,0xFC,0x11,
0x56,0x4D,0x55,0x83,
0xFC,0x7F,0x50,0x00,0x90,0x41,0x10,0x80,0xFF,0x7F,0x10,0x00,
0x10,0x00,0x00,0x00,/*"谢",1*/
0x80,0x00,0x40,0x20,0x30,0x38,0xFC,0x03,0x03,0x38,0x90,0x40,
0x68,0x40,0x06,0x49,
0x04,0x52,0xF4,0x41,0x04,0x40,0x24,0x70,0x44,0x00,0x8C,0x09,
0x04,0x30,0x00,0x00,/*"您",2*/
0x40,0x00,0x20,0x00,0xF0,0x7F,0x1C,0x00,0x07,0x40,0xF2,0x41,
0x94,0x22,0x94,0x14,
0x94,0x0C,0xFF,0x13,0x94,0x10,0x94,0x30,0x94,0x20,0xF4,0x61,
0x04,0x20,0x00,0x00,/*"使",3*/
0x00,0x80,0x00,0x40,0x00,0x30,0xFE,0x0F,0x22,0x02,0x22,0x02,
0x22,0x02,0x22,0x02,
0xFE,0xFF,0x22,0x02,0x22,0x02,0x22,0x42,0x22,0x82,0xFE,0x7F,
0x00,0x00,0x00,0x00,/*"用",4*/
0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x10,0x10,
0xE0,0x0F,0x00,0x00,/*"D"*/
0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x08,0x21,0x08,0x01,0x08,0x01,0x08,0x01,
0xF0,0x00,0x00,0x00,/*"P",5*/
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,
0x80,0x00,0x80,0x00,
0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,/*"－",6*/
0x00,0x00,0xF8,0x19,0x08,0x21,0x88,0x20,0x88,0x20,
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