单片机实验指导a.docx

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单片机实验指导a

单片机实验指导书

（A）

电气与信息学院实验室

2006－9－1

前言1

QTH系列单片机实验仪简介……………………………………………………………………1

QTH系列单片机实验仪软件界面……………………………………………………………2

1MCS-51系列单片机硬件实验……………………………………………………………3

1．1扩展存储器读写实验……………………………………………………………………………3

1．2P1口输入输出实验………………………………………………………………………………4

1．3P1、P3口输入输出实验…………………………………………………………………………5

1．4简单的I/O实验…………………………………………………………………………………6

1．5外部中断实验……………………………………………………………………………………8

1．5．1外部中断0实验………………………………………………………………………………8

1．5．2外部中断0、外部中断1混合使用…………………………………………………………9

1．6定时器/计数器实验……………………………………………………………………………11

1．7通用电路简介……………………………………………………………………………………12

1．88255输入、输出实验……………………………………………………………………………14

1．9A/D转换实验……………………………………………………………………………………37

1．10D/A转换实验……………………………………………………………………………………40

1．11点阵式LCD（128x64）液晶显示实验………………………………………………………44

1．12LED点阵显示实验………………………………………………………………………………48

附录……………………………………………………………………………………………91

前言

本实验指导书依院系公共平台（单片机）实验建设项目的要求，配合《单片机原理及接口》课程，参照有关资料并结合多年实践教学经验编写而成的。

本指导书根据48学时教学大纲编写，每个实验都包含了验证和设计内容，书后附有有关仪器的使用说明、常用器件的管脚排列，便于使用者参考。

本书适用于工科院校单片机原理课程的实践教学，对不同学时的课程，教师可根据具体情况取舍。

为适应单片机技术不断发展的需要，适当压缩了验证性实验，加大了综合性、开放性实验的内容，目的就是要训练学生综合运用所学知识，提高分析问题、解决问题以及实际动手的能力。

本指导书由张开生同志编写，蔚京生同志审校。

在讲义的编写过程中得到了电信学院、教务处、实验管理科、印刷厂各级领导的大力支持，得到项目组李霞、许德玉、杨红喜等各位老师的协助，编者在此表示衷心的感谢，同时由于水平有限，书中难免有不妥和错误之处，衷心希望使用本书的老师和同学批评指正。

――――――――――――――――――――――――――――――――QTH系列单片机实验仪简介

QTH单片机实验系统是启东市微机应用研究所最新推出的单片机实验开发系统，是国内首家将HOOKS技术应用到实验系统中新理念，在仿真P2口、P0口作I/O使用时无须更换仿真卡；不占用CPU任一RAM单元；有完善的断点功能及夭折功能。

它针对我国高等院校及大中专工科专业中自动控制、微机原理、单片机、机电一体化等课程实验教学的要求而设计的。

它具备完善全面的实验功能、强大的仿真功能及其通用性和可扩展性等特点；提供汇编、C语言二种演示程序；自带28个键的键盘和八个八段数码管。

单片机实验系统首先推出下列3个品种：

1、通用型实验仪——QTH-2008TS：

集MCS-51、MCS-96、INTEL8086/88于一体，均可独立运行，之间切换通过换卡，可进行MCS-51、MCS-96、和8088系列单片机实验。

2、下载式实验仪——QTH-2008XS：

该型号实验仪自带下载式CPU和仿真监控程序，不需要仿真器和编程工具，只需通过COM口便可与PC机连接，直接调试你的实验程序，是廉价的仿真实验仪。

3、仿真式实验仪——该实验仪利用外挂的仿真器进行实验程序的调试。

可选配如下仿真器QTH-8052T（带逻辑分析仪、并行接口）、QTH-8052HU（USB+并行接口）、QTH-8052F+（串行接口）。

其他功能参阅各型号仿真器说明书。

QTH系列实验仪除了一些通用的特性外，还具备如下一些功能：

1、采用模块化的设计：

所有电路单元尽可能独立开放，提高实验的自由度，灵活性，各单元模块可组成多种多样功能各异的实验电路，提高了学生的创造性。

如通过DIP开关来切换键盘显示实验区是否对用户开放等。

2、提供了丰富的外围芯片：

扩展RAM；244、273扩展IO口；8251与PC机进行串行通讯；8253计数器；8255并行扩展实验进行交通灯等实验；8259中断；0809A/D通过调节电位器观察输出值的变化；0832D/A编程实现方波及阶梯波等波形；164串并转换用于显示电子钟DS1302的‘秒’；138译码提供各模块的选通信号；393分频——振荡电路通过分频得到相应的频率。

3、体现了完善的功能：

CPLD可编程逻辑实验——利用下载电缆进行在线编程；RS232与RS485转换，并通过RS232与PC机通讯实验；12864液晶显示实验——显示中文及英文字符；16x16点阵式LED实验——移动中文字幕；逻辑加密卡——密码及内容的读写；7289键盘显示实验——模拟电子钟；种类齐全的总线实验（SPI总线的串行EEPROM及看门狗—X5045、Microwire总线的串行EEPROM—AT93C46、I2C总线的串行EEPROM—AT24C16、单总线结构的数字式温度传感器—DS18B20、其他总线的电子钟—DS1302）；继电器实验——演示单刀双掷继电器的常开常闭状态；直流电机；步进电机；光磁控制风扇；电子音响；打印机接口等实验。

4、领先的开发环境：

全新的WINDOWS界面版本；支持软件模拟调试；支持C语言混合码调试。

使C语言调试更加直观方便！

支持ASM、PLM、C语言多模块混合语言源程序调试。

先进的错误定位，可直接进入错误位置，无需查找错误信息。

所有软件均可直接在线修改、编译、连接、装载。

独有的40MHz、32路、32K缓冲器深度全速实时逻辑分析仪，可进行单步、断点、暂停时的历史连续波形显示，在调试过程中可观察各种寄存器内容、变量的变化结果。

`该软件包在国内具有领先水平。

QTH系列单片机实验仪软件界面

●全新的WINDOWS界面版本，支持WIN98/ME/2000/XP/NT操作系统

●VC++风格的窗口界面，具有分别独立控制项目文件的项目管理器

●灵活的实现多模块程序和混合语言程序的调试，支持ASM、C、PLM多模块混合语言源程序调试

●支持C语言混合码调试（以汇编码方式反映C源代码），使C语言调试更加直观方便

●支持Franklin/Keil编译、连接工具，所有软件均可在线修改、编辑、编译、连接、下载

●十分强大的智能断点设置和书签功能

●符合编程语言语法的彩色文本显示，用户可根据个人爱好修改特定和着色功能

●完全彻底的表达式分析，支持所有数据类型变量的观察

●无须点击的感应式鼠标提示功能

●跟踪记录仪可进行单步、宏单步、断点等的历史记录代码追踪显示

●调试状态下用户程序自动装载功能

●提供真实的软件模拟仿真开发环境

先进的错误定位，可直接进入错误位置，无需查找错误信息。

1MCS-51系列单片机硬件实验

1．1扩展存储器读写实验

一、实验目的

1¡¢ 学习片外存储器扩展的方法。

2¡¢ 学习数据存储器不同的读写方法。

二、预备知识

引脚定义：

A0——Ai：

地址输入线。

D0——D7：

双向三态数据线。

CS：

片选信号输入线，低电平有效。

RD：

读选通信号线，低电平有效。

WR：

写选通信号线，低电平有效。

三、实验说明

编写简单的程序，对实验板上提供的外部存储器（62256）进行读写操作，连续运行程序，数码管上显示99。

四、实验连线

SWR——P3.6,SRD——P3.7

串并转换电路的DIN——P3.0，CLK——P3.1

数据线与仿真单片机的数据线相连，地址高8位、低8位分别与单片机部分地址线相连

五、仿真器设置

仿真模式设置：

8052模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

六、实验程序

该程序功能：

把数据写入指定的地址中，然后从该地址取出数据送LED显示。

程序清单见62256.asm/c62256.c。

1．2P1口输入输出实验

一、实验目的

学习P1口的使用方法。

二、实验说明

P1口是一个准双向口，外接八个发光二极管，连续运行程序，发光二极管循环点亮。

三、仿真器设置

仿真模式设置：

8752模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

四、实验连线

五、实验程序

程序清单见p1.asm/cp1.c。

1．3P1、P3口输入输出实验

一、实验目的

掌握P1、P3口的使用方法。

二、实验说明

P3口作为输入口读取开关状态，P1口作为输出口，连续运行程序，发光二极管显示开关状态。

三、仿真器设置

仿真模式设置：

8752模式；仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在IO状态（见仿真器说明书跳线设置）。

四、实验连线

五、实验程序

程序清单见p1p3.asm/cp1p3.c。

1．4简单的I/O实验

一、实验目的

了解用TTL芯片扩展简单的I/O口的方法，掌握数据输入输出程序的编写方法。

二、预备知识

74LS244是一种三态输出的8总线缓冲驱动器，无锁存功能，当G为低电平时，Ai信号传送到Yi，当为高电平时，Yi处于禁止高阻状态。

74LS273是一种8D触发器，当CLR为高电平且CLK端电平正跳变时，D0——D7端数据被锁存到8D触发器中。

三、实验说明

利用74LS244作为输入口，读取开关状态，并将此状态通过74LS273再驱动发光二极管显示出来，连续运行程序，发光二极管显示开关状态。

四、仿真器设置

仿真模式设置：

8052模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

五、实验连线

244的CS——译码电路的8000H，A7—A0——开关K1—K8

273的CS——译码电路的9000H，Q7—Q0——发光二极管L1—L8

SWR——P3.6,SRD——P3.7

数据线与仿真单片机的数据线相连，地址高8位、低8位分别与单片机部分地址线相连

六、实验程序

程序清单见io.asm/cio.c。

执行程序，拨动开关，观察发光二极管。

1．5外部中断实验

1．5．1外部中断0实验

一、实验目的

学习外部中断技术的基本使用方法及中断处理的编程方法。

二、实验说明

1¡¢ 中断服务程序入口地址两相邻中断服务程序起始地址之间只相距8个字节，而一般服务程序长度会超过8个字节，为了避免和下一个中断地址相冲突，常用一条跳转指令，将程序转移到以外的某一区间。

2¡¢ 由于中断服务程序要使用有关的寄存器，因此CPU在中断之前要保护这此寄存器的内容，即保护现场，而在中断返回时又要使它们恢复原值，即恢复现场。

3¡¢ 本实验在无中断时（K01为高电平）发光二极管常亮，有外部中断时（K01为低电平），左移。

三、实验连线

P1口接发光二极管，外部中断INT0（P3.2）接拨动开关K01。

四、仿真器设置

仿真模式设置：

8752模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

五、实验程序

程序清单请见int0.asm/cint0.c。

1．5．2外部中断0、外部中断1混合使用

一、实验目的

学习外部中断技术的基本使用方法及中断处理的编程方法。

二、实验说明

本实验在无外部中断（K01、K02都为高电平）时发光二极管常亮，外部中断0请求中断（K01为低电平）时左移，外部中断1请求中断（K02为低电平）时右移。

三、实验连线

P1口接发光二极管，外部中断0（P3.2）接拨动开关的K01，外部中断1（P3.3）接K02。

四、仿真器设置

仿真模式设置：

8752模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

五、实验程序

程序清单请见p1p3.asm/p1p3.c。

1．6定时器/计数器实验

一、实验目的

掌握单片机定时和中断的编程方法。

二、实验说明

利用单片机定时器T2进行倒计时，并在双位数码管上显示倒计时间。

三、实验连线

串并转换模块的DIN接单片机的P3.0，CLK接P3.1。

四、仿真器设置

仿真模式设置：

8752模式；仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

五、实验程序

程序清单请见time.asm/ctime.c。

1．7通用电路简介

1．7．1逻辑电平开关电路

实验板上有8只开关KN0～KN08与之相对应的K01～K08插孔为逻辑电平输出端。

当开关向上拨时插孔输出高电平“1”，当开关向下拨时插孔输出低电平“0”。

1．7．2LED显示电路

实验板上有16只LED发光二极管及相应的驱动电路。

L1～L16为相应发光二极管驱动信号的输入端，该输入端为低电平“0”时发光二极管亮。

单脉电路

实验板上有一个单脉冲发生电路，标有

为正脉冲输出端，标有

为负脉冲输出端，开关KN00为单脉冲，每按一次产生一个单脉冲。

1．7．4脉冲发生器电路

实验板上提供一个3.686MHz的脉冲源，标有

为脉冲输出端。

1．7．5分频电路

该电路由1片74LS393组成，插孔T为脉冲输入端，插孔T00～T07为分频输出端。

1．7．6138译码电路

实验板上提供一片74LS138地址译码电路，译码输出地址分别为8000H、9000H、A000H、B000H、C000H、D000H、E000H、F000H，供实验使用。

1．7．7电位器

实验板上提供一个电位器，调节电位器，电压输出端可获得0～5V的电压，可作为A/D0809模拟信号输入。

1．7．8复位电路

实验板提供一个复位电路，按RESET系统进入复位状态。

1．88255输入输出实验

一、芯片介绍及原理图

引脚定义：

D0～D7：

双向三态数据总线。

CS：

片选信号输入线，低电平有效。

RD：

读选通信号线，低电平有效。

WR：

写选通信号线，低电平有效。

RESET：

复位信号输入线，高电平有效。

复位后PA、PB、PC口均为输入方式。

PA、PB、PC：

三个8位I/O口。

A0、A1：

端口地址输入线，用于选择内部端口寄存器。

8255口操作状态

输入操作（读）

A口—>数据总线

B口—>数据总线

C口—>数据总线

输出操作（写）

数据总线—>A口

数据总线—>B口

数据总线—>C口

数据总线—>控制口

禁止操作

数据总线为三态

非法条件

数据总线为三态

8255控制字

（1）方式控制字

1—方式控制字的特征位

A口方式位。

00—方式0、01—方式1、1X—方式2

0—PA口输出、1—PA口输入

0—PC7~PC4输出、1—PC7~PC4输入

B口方式位。

0—方式0、1—方式1

0—PB口输出、1—PB口输入

0—PC3~PC0输出、1—PC3~PC0输入

（2）PC口置位/复位控制字

0—特征位

000：

PC0、001：

PC1、010：

PC2、011：

PC3、

100：

PC4、101：

PC5、110：

PC6、111：

PC7

0—清0、1—置1

二、仿真器设置

仿真模式设置：

8052模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

三、实验程序

连线：

WR——P3.6,RD——P3.7，CE——8000H

数据线与仿真单片机的数据线相连，地址高8位、低8位分别与单片机部分地址线相连

程序1：

kaiguan.asm/c8255kg.c

连线：

PA７—PA０——K01—K07，PB７—PB０——L1—L8

程序功能：

;PA口接开关作输入口，PB口接发光二极管作输出口

;从PA口读取开关状态送到PB口以发光二极管显示

程序2：

xunhuan.asm/c8255xh.c

连线：

PA７—PA０——L1—L8

程序功能：

;8255PA口控制灯循环

程序3：

tracffic.asm/c8255t.c

连线：

PA0——L7，PA1——L6，PA2——L5，PA3——L3，PA4——L2，PA5——L1

程序功能：

;8255控制交通红绿灯

;PA5--L1（红）、PA4--L2（黄）、PA3--L3（绿）南北

;PA2--L7（红）、PA1--L8（黄）、PA0--L9（绿）东西

;ST0:

初始状态全为红。

ST1:

南北绿灯，东西红灯。

ST2:

南北黄灯闪烁，东西红灯亮。

;ST3:

南北红灯亮，东西绿灯亮。

ST4:

南北红灯，东西黄灯闪烁。

1．13A/D转换实验

一、实验目的

了解A/D转换与单片机的接口方法，掌握AD0809转换性能及编程方法。

二、预备知识

引脚定义：

IN0～IN7：

8路模拟信号输入端，由地址锁存及译码控制单元的3位地址A、B、C进行选通切换。

START：

A/D转换启动控制信号输入端。

ALE：

地址锁存信号输入端，START和ALE用于启动A/D转换。

VREF（+）和VREF（-）：

正、负基准电压输入端。

OE：

输出允许控制信号输入端，A/D转换后的数据进入三态输出数据锁存器，并在OE的作用下（OE为高电平），通过D0～D7将锁存器的数据送出。

EOC：

A/D转换结束标志信号。

EOC为高电平时，表示转换结束，因此EOC可作为CPU的中断或查询信号。

CLK：

ADC0809内部没有时钟电路，故时钟信号应由外部送入CLK端。

A、B、C：

8路模拟开关的三位地址选通输入端，用于选择对应的输入通道，其对应关系表如下：

地址码

对应的输入通道

IN0

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

ADC0809工作时序如下图

ADC0809与MCS-51单片机的硬件接口有两种最常用的方式，即查询方式和中断方式，可根据实际情况而定。

三、实验说明

本实验利用实验板上的ADC0809做A/D转换实验，将模拟信号转换成数字信号并在LED上显示，调节电位器观察LED的变化。

四、实验连线

电位器电压输出端（VOUT）——0809通道0（IN0）

选通信号CS——译码电路8000H

CLK——振荡电路的脉冲输出端

串并转换的DIN接P3.0，CLK——P3.1

SWR——P3.6,SRD——P3.7

数据线与仿真单片机的数据线相连，地址高8位、低8位分别与单片机部分地址线相连

五、仿真器设置

仿真模式设置：

8052模式；仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

六、实验程序

程序清单见：

0809.ASM/C0809.C。

1．16D/A转换实验

一、实验目的

了解D/A转换的基本原理，了解DAC0832的性能及编程方法。

二、预备知识

引脚定义：

D0～D7：

8位数据输入线。

ILE：

数据锁存允许信号，高电平有效。

CS：

输入寄存器选通信号，低电平有效。

WR1：

输入寄存器写选通信号，低电平有效。

WR2：

DAC寄存器写选通信号，低电平有效。

XFER：

数据传送信号，低电平有效。

VREF：

D/A转换基准电压输入线。

Rfb：

反馈信号输入线，内部接反馈电阻，外部通过该引脚接运放输出端。

IOUT1、IOUT2：

电流输出，IOUT1随DAC寄存器内容作线性变化。

IOUT1+IOUT2=常数，0832为电流输出型DAC，可通过运放将电流信号转换为单端电压信号输出，作用在执行机构上。

三、实验说明

本实验编写程序，使D/A转换模块分别输出阶梯波（DA0832J.ASM）、锯齿波（DA0832C.ASM）和方波（DA0832F.ASM），用示波器观察波形。

四、实验连线

DAC实验孔：

CS——译码电路的8000H，AOUT——示波器

SWR——P3.6,SRD——P3.7

数据线与仿真单片机的数据线相连，地址高8位、低8位分别与单片机部分地址线相连

五、仿真器设置

仿真模式设置：

8052模式。

仿真存储器模式选择：

内程序存储器外数据存储器。

仿真器P3.6/P3.7短路块设置在WR/RD状态（见仿真器说明书跳线设置）。

六、实验程序

DA0832J.ASM/C0832J.C使D/A转换模块循环输出阶梯波

DA0832C.ASM/C0832C.C使D/A转换模块循环输出锯齿波

DA0832S.ASM/C0832F.C使D/A转换模块循环输出方波

1．17点阵式LCD（128x64）液晶显示实验

一、LCD模块简介

编号

符号

引脚说明

编号

符号

引脚说明

VSS

电源地

DB4

DataI/O

VDD

电源正极（+5V）

DB5

DataI/O

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