单片机实验指导书.docx
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单片机实验指导书
《单片机原理及应用》
实验指导书
目录
实验一指示灯/开关控制器1
实验二流水灯实验3
实验三16×16LED点阵显示实验6
实验四中断扫描法阵列式键盘实验8
实验五查询式键盘实验11
实验六定时器输出PWM实验13
实验七电子琴模拟实验15
实验八直流电动机控制实验20
实验九RS232串口通信实验21
实验十DAC0832并行DA转换实验23
实验十一ADC0809并行AD转换实验26
实验十二SRAM外部数据存储器扩展实验28
实验十三I2C总线实验30
实验十四电子万年历时钟实验35
实验十五温度传感器温度控制实验36
实验一指示灯/开关控制器
一、实验目的
1.熟悉Proteus仿真软件，掌握单片机原理图的绘图方法。
2.熟悉使用Keil编译软件，熟悉简单汇编语言及C语言的编程与调试方法。
二、实验说明
输入电路是在P1口外接8只开关，输出电路是在P2口外接8只发光二极管组成。
此外还包括时钟电路和复位电路。
程序启动后，8只发光二极管先整体闪烁3次，（即亮—灭—亮—灭—亮—灭，间隔时间为0.5秒）。
然后根据开关状态控制对应发光二极管的亮灯状态，即开关闭合相应灯亮，反之则相反。
实现开关对应发光二极管一对一控制。
三、实验内容及步骤
1、熟悉Proteus仿真软件，了解软件的结构组成与功能。
2、熟悉使用Keil编译软件，了解软件的结构组成与功能。
3、理解Proteus与Keil联合的仿真原理。
4、理解单片机程序控制原理，实现指示灯/开关控制器的预期功能。
5、在ISIS中绘制电路原理图。
6、打开Keil仿真软件，首先建立本实验的项目文件，新建文件录入程序，进行编译，直到编译无误。
7、将Keil编译生成的HEX文件下载到Proteus中51单片机，运行观察仿真结果，检查程序与电路的正确性。
四、流程图及源程序
1.源程序清单：
汇编：
ORG0000H
START:
MOVA,90H
MOV0A0H,A
SJMPSTART
END
C语言：
#include
main（）
{unsignedcharLED=0；
while
（1）
{LED=P1;
P2=LED;
}
}
2.流程图
五、思考题
1、分析IO口工作原理。
2、分析P2口什么状态时发光二极管会点亮。
六、实验电路图
实验二流水灯实验
一、实验目的
1、学习P1口的使用方法
2、学习延时子程序的编写和使用
二、实验说明
P1口是准双向口,它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。
由准双向口结构可知当P1口用作输入口时，必须先对口的锁存器写“1”，若不先对它写“1”，读入的数据是不正确的。
三、实验内容及步骤
实验
（一）：
用P1口做输出口，接八位逻辑电平显示，程序功能使发光二极管从右到左轮流循环点亮。
1、使用单片机最小应用系统。
关闭该模块电源，用扁平数据线连接单片机P1口与八位逻辑电平显示模块JD10。
2、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
3、打开Keil仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“P1口输出.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。
4、进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率为38400。
5、打开模块电源和总电源，点击开始调试按钮，点击RUN按钮运行程序，观察发光二极管显示情况。
发光二极管单只从右到左轮流循环点亮。
实验
（二）：
用P1.0、P1.1作输入接两个拨断开关，P1.2、P1.3作输出接两个发光二极管。
程序读取开关状态，并在发光二极管上显示出来。
1、用导线分别连接单片机最小应用系统的P1.0、P1.1到两个拨断开关，P1.2、P1.3到两个发光二极管。
2、打开“P1_B.ASM”源程序，编译无误后，全速运行程序，拨动拨断开关，观察发光二极管的亮灭情况。
向上拨为点亮，向下拨为熄灭。
3、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。
四、流程图及源程序
2．源程序
（一）实验一
ORG0
Loop:
mova,#0FEh
movr2,#8
Output:
movP1,a
rla
AcallDelay
djnzr2,Output
LjmpLoop
Delay:
movr6,#0
movr7,#0
DelayLoop:
；延时程序
djnzr6,DelayLoop
djnzr7,DelayLoop
ret
end
（二）实验二
KeyLeftBITP1.0；定义
KeyRightBITP1.1
LedleftBITP1.2
LedRightBITP1.3
ORG0
SETBKeyLeft；欲读先置一
SETBKeyRight
Loop:
Movc,keyleft
MovLEDLeft,c
MOVC,KeyRight
MovLEDRIGHt,c
LJMPLoop
END
五、思考题
（1）对于本实验延时子程序
Delay：
MOVR6，0
MOVR7,0
DelayLoop：
DJNZR6，DelayLoop
DJNZR7，DelayLoop
RET
本模块使用12MHz晶振，粗略计算此程序的执行时间为多少？
六、实验电路图
实验三16×16LED点阵显示实验
一、实验目的
1、了解16×16矩阵LED显示的基本原理和功能。
2、掌握16×16矩阵LED和单片机的硬件接口和软件设计方法。
二、实验说明
汉字显示屏广泛应用与汽车报站器，广告屏等。
实验介绍一种实用的汉字显示屏的制作，考虑到电路元件的易购性，采用了16×16的点阵模块；汉字显示的原理我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。
即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。
我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。
所以在这个汉字屏上不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。
我们以显示汉字“大”为例，来说明其扫描原理：
在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16列的点阵组成显示。
如果用8位的AT89C51单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分。
一般我们把它拆分为上部和下部，上部由8*16点阵组成，下部也由8*16点阵组成。
在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00---p07口。
方向为p00到p07,显示汉字“大”时，p05点亮,由上往下排列，为p0.0灭，p0.1灭,p0.2灭p0.3灭,p0.4灭,p0.5亮,p0.6灭,p0.7灭。
即二进制00000100，转换为16进制为04h.。
上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从p27向p20方向扫描，从上图可以看到，这一列全部为不亮，即为00000000，16进制则为00h。
然后单片机转向上半部第二列，仍为p05点亮，为00000100，即16进制04h。
这一列完成后继续进行下半部分的扫描，p21点亮，为二进制00000010，即16进制02h.依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”。
三、实验内容及步骤
1、单片机最小应用系统的P0，P3口分别接16×16点阵单元的JD15，JD14，最小系统的P1.0，P1.1，P1.2，P1.3分别接点阵模块的A，B，C，D；J21的两个短路帽打在VCC处。
2、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
3、打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“1616点阵.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。
4、全速运行程序，点阵显示轮流显示八个汉字。
5、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。
四、源程序
五、原理图
实验四中断扫描法阵列式键盘实验
一、实验目的
1、掌握行列式键盘的工作原理
2、掌握中断编程方法
二、实验说明
显示方式采用P2口外接七段共阴极数码管显示；行列式键盘的行列输入通过P1口实现，其中P1.0～P1.3行为线，P1.4～P1.7为列线，通过74HC4002四或非门实现中断请求，中断采用INT0电平触发方式，键盘扫描码通过数码管实时显示出来。
三、实验内容及步骤
1、在Proteus中绘制电路原理图。
2、在Keil中编写C51程序，并使之编译通过。
3、在Proteus中加载程序，观察仿真结果。
四、源程序
#include
charled_mod[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x58,0x5e,0x79,0x71};//led字模
charkey_buf[]={0x11,0x21,0x41,0x81,0x12,0x22,0x42,0x82,
0x14,0x24,0x44,0x84,0x18,0x28,0x48,0x88};//键值
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
voidinit（）;
voidkey_scan（）;
bitint1_flag;
charkey=0,k=0;
voidmain（）{
P2=0x00;
P1=0xf0;
init（）;
while
（1）{
if（int1_flag）{
P2=led_mod[k];
}
}
int1_flag=0;
}
voidinit（）{//初始化程序
IE=0xff;
IP=0x04;//外中断1为高中断优先级
TCON=0x05;
int1_flag=0;
P1=0xf0;//P1端开始初始化为低四位全为1，高四位全为1
}
voidkey_scan（）interrupt2//中断程序
{
uintt;
chari;
ucharkeycode,scancode,flag=0xff;
int1_flag=1;
t=5000;
while（t--）;
if（INT1==1）return;
EX1=0;//关键盘中断
scancode=0xf7;
while（scancode!
=0xff）{
P1=scancode;//扫描码为11110111，即开始扫描P1.3所在的行
keycode=P1;//读出数据，看是否是该行上某列键盘被按下
if（（keycode&0xf0）!
=0xf0）break;//如果被按下的键在该行中，则退出
scancode=（keycode>>1）|0xf0;//否刚继续扫描P1.2所在的行，以此循环直到扫描到被按下的键
}
keycode=~keycode;//方便读数
key=keycode;//传给全局变量KEY;
P1=0xf0;
for（i=0;i<16;i++）{
if（key_buf[i]==key）{k=i;}
}
EX1=1;
return;
}
五、原理图
实验五查询式键盘实验
一、实验目的
掌握查询式键盘的接口和编程方法。
二、实验内容
本实验提供了8个按键的小键盘，如果有键按下，则相应输出为低电平，否则输出为高电平。
MCU判断有键按下后，要有一定的延时，防止由于键盘抖动而引起误操作。
编写一个程序，能读出键盘操作的编号，并在数码显示器上显示。
三、实验电路
本实验所需电路请参见系统原理图的第一部分和独立式键盘电路。
四、实验程序参考框图
（a）主程序框图
（b）键盘扫描子程序框图
五、实验步骤
1、把7279阵列式键盘的J9四只短路帽打在上方，J10打在VCC处，用8P排线将JD7和八位动态数码显示的JD11相连,JD8和JD12相连，查询式键盘的JD3和最小系统的P1口相连。
2、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
3、打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“查询式键盘.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。
4、全速运行，键盘上按下某个键，观察数显是否与该键号一致，键号从左至右为0～7。
5、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。
六、思考题
1、程序如何确保每按一次键，只处理一次。
七、原理图
实验六定时器输出PWM实验
一、实验目的
1、了解脉宽调制（PWM）的原理
2、学习用PWM输出模拟量
3、熟悉51系列单片机的延时程序
二、实验说明
PWM是单片机上常用的模拟量输出方法，通过外接的转换电路，可以将脉冲的占空比变成电压。
程序中通过调整占空比来调节输出模拟电压。
占空比是制脉冲中高电平与低电平的宽度比。
三、实验内容及步骤
P1.0输出PWM信号接转换电路，转换电压值送数字电压表显示。
1、选用89C51最小应用系统模块，用导线将P1.0接到PWM转换电压输入端，电压输出接电压表“+”端，电压表“-”端接地。
2、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
3、打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“PWM.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。
4、全速运行程序，观察电压表显示值，并做记录，程序默认是占空比5:
5的PWM。
修改源程序LOOP程序段两次给累加器A的赋值，改为①“MOVA，#1”②“MOVA，#9”，重新编译后运行，记录电压表显示值，这是占空比1:
9的PWM。
同样，用户可做占空比9:
1的PWM，并做记录。
比较三种PWM信号转换电压的大小，与理论值相比较。
5、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。
四、流程图及源程序
1.源程序清单：
；输出50%（5:
5）占空比PWM
；输出10%（1:
9）占空比PWM
；输出90%（9:
1）占空比PWM
ORG20H
OUTPUTBITP1.0
LOOP:
CLROUTPUT
MOVA,#5
CALLDELAY
SERBOUTPUT
MOVA,#5
CALLDELAY
LJMPLOOP
DELAY:
MOVR0,#0
DLOOP:
DJNZR0,DLOOP
DJNZACC,DLOOP
RET
END
2.流程图
五、思考题
1、分析PWM转换电路的原理。
2、改变延时子程序R0的值，观察转换电压如何改变。
六、实验电路图
实验七电子琴模拟实验
一、实验目的
1、了解单片机系统发声原理
2、进一步熟悉定时器编程方法
二、实验说明
1、利用定时器,可以发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同的音调。
2、定时器按设置的定时参数产生中断,这一次中断发出脉冲低电平,下一次反转发出脉冲高电平。
由于定时参数不同,就发出了不同频率的脉冲。
本实验中当有键按下，会发出连续脉冲，直到按键松开，才停止发音。
发完后继续检测键盘，如果键还按下，继续发音。
各音阶标称频率值：
音阶
1
2
3
4
5
6
7
频率（HZ）
261.1
293.7
329.6
349.2
392.0
440.0
493.9
三、实验内容及步骤
利用实验仪上提供的键盘，使数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴按键，按下即发出相应的音调。
用P3.2口发出音频脉冲,驱动喇叭。
1、单片机最小应用系统的P1口接查询式键盘，单片机INT0口接扬声器的SP+,SP-接GND，扬声器的J19打在23处，P1口接查询式键盘的JD3口
2、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
3、打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“电子琴.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。
4、全速运行程序，按查询式键盘的1～7键，扬声器发出高低不同的声音。
5、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。
（ISP烧录器的使用查看附录二）
四、流程图及源程序
1．流程图
定时中断程序框图
2.源程序：
PulseBIT10h；脉冲
ToneHighequ30h；高音调
ToneLowequ31h；低音调
Toneequ32h；音调
Speaker BIT P3.2
ljmpStart
org000bh
Timer0Int:
；定时中断
pushPSW
clrTR0
movTH0,ToneHigh
movTL0,ToneLow
setbTR0
movC,Pulse
movSpeaker，C
CPLPulse
popPSW
reti
ToneTable:
dw64578,64686,64778,64821
DW64898,64968,65029
TestKey:
MOVP1,#0FFH
MOVA,P1；读入键状态
ret
KeyTable:
DB0FEH，0FDH，0FBH，0F7H；键值表
DB0EFH，0DFH，0BFH，07FH
GetKey:
MOVR6,#10
ACALLDELAY
MOVA，P1
CJNEA，#0FFH，K01；确有键按下
LJMPMLOOP
K01：
MOVR3，#8；8个键
MOVR2，#0；键码
MOVB，A；暂存键值
MOVDPTR，#K0TAB
K02：
MOVA，R2
MOVCA，@A+DPTR；从键值表中取键值
CJNEA，B，K04；键值比较
MOVA，R2；得键码
RET
K04：
INCR2；不相等，到继续访问键值表
MOVA，#0FFH；键值不在键值中，即多键同时按下
LJMPMLOOP
Delay:
；延时子程序
movr7,#0
DelayLoop:
djnzr7,DelayLoop
djnzr6,Delay
ret
Start:
movsp,#70h
movTMOD,#01；Timer
movIE,#82h；EA=1,IT0=1
movTone,#0
MLoop:
callTestKey
jzMLoop
callGetKey
movb,a
jzMLoop；=0,<1
anla,#8
jnzMLoop；>7
decb
mova,b
rla；a=a*2
movb,a
movdptr,#ToneTable
movca,@a+dptr
movToneHigh,a
movTH0,a
mova,b
inca
movca,@a+dptr
movToneLow,a
movTL0,a
setbTR0
movP1，#OFFH
Wait:
mova,P1
CJNEA，#OFFH，WAIT
MOVR6，#10
ACALLDELAY
clrTR0
ljmpMLoop
end
五、思考题
1、请思考实验是怎样在硬件与软件上实现发声的？
2、本程序中断子程序的调用是怎样进行的？
六、电路图
实验八直流电动机控制实验
一、实验目的
1、学习用PWM输出模拟量驱动直流电机
2、熟悉直流电动机的工作特性。
二、实验说明
PWM是单片机上常用的模拟量输出方法，用占空比不同的脉冲驱动直流电机转动，从而得到不同的转速。
程序中通过调整输出脉冲的占空比来调节直流电机的转速。
使用光电测速元件测速，当它与圆盘上的空位相靠近时，光电元件输出低电平，当它与没对空时时，光电元件输出高电平。
圆盘转动一周时则产生12个脉冲，直流电机转动时，光电元件输出连续的脉冲信号，单片机记录其脉冲信号，就可以测出直流电机的转速。
另外增加显示电路，可把电机的转速显示出来。
本实验使用6V直流电机。
运行速度设置为40转/秒，经过若干秒后，直流电机转速慢慢下降到运行速度，以设定的速度运行。
三、实验内容及步骤
1、把7279阵列式键盘的J9四只短路帽打在上方，J10打在VCC处2，用8P排线将JD7和八位动态数码显示的JD11相连,JD8和JD12相连。
2、最小系统的1.0口接电机单元的Control口，最小系统的INT0接电机单元的PulseOut。
3、用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：
缺口朝上。
4、打开KeiluVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加“直流电机程序.ASM”源程序，进行编译，直到编译无误。
5、全速运行程序。
直流电机顺时针旋转,第三个数码显示P最后两位显示电机转速，观察直流电机转速，若干秒后，直流电机转速慢慢下降到以程序设定的速度运行（程序设定为40转/S左右）。
6、也可以把源程序编译成可执行文件，把可执行文件用ISP烧录器烧录到89S52/89S51芯片中运行。
（ISP烧录器的使用查看附录二）
五、实验电路图
实验九RS232串口通信实验
一、实验目的
1、了解80C51串行口的工作原理以及发送的方式。
2、了解PC机通讯的基本要求。
二、实验说明
80C51串行口经232电平转换后，与PC机串行口相连。
PC机使用串口调试应用程序V2.2.exe，实现上位机与下位机的通讯。
本实验使用查询法接收和发送资料。
上位机发出指定字符，下位机收到后返回原字符。
波特率设为4800。
三、实验内容及步骤
1、单片机最小应用系统的RXD、TXD分别接232总线串行口的RXD、TXD，平行九孔串行线插入232总线串行口。
232总线串行口的J12两只短路帽打到232处端。
2、打开串口调试V2.2.exe应用程序，选择下列属性：
波特率——4800数据位
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