单片机C语言程序设计实验指导书.docx
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单片机C语言程序设计实验指导书
实验一发光二极管的移动控制
一、实验目的
1.熟悉并行接口的设置与应用；
2.进一步熟悉编译软件和下载软件的使用；
3.熟悉C语言中移位、延时、数组等指令的应用；
4.增强学习单片机的兴趣。
二、实验内容
1.参考课本P128“发光二极管的移动控制”实验程序，实现发光二极管循环点亮的按键控制。
2.设计一个完整程序（另建一个文档），实现8个led灯的自动顺序（加法）点亮和逆序（减法）点亮。
见参考程序，并在程序中添加必要的解释文字。
三、实验步骤
1.以班级和姓名为文件夹名称在D盘根目录下新建一个子目录文件夹，用来保存每次实验的项目和程序。
（注意：
每次实验的位置固定，即下次实验的计算机还是上次的计算机。
）
2.再在这个子目录下以实验题目为名新建一个文件夹。
打开ICCAVR开发编程软件，新建一个工程文件项目，参照程序清单或根据实验要求自己重新修改设置并输入程序。
3.保存程序，并将程序源文件添加到项目里。
见下图1。
图1
4.设置项目属性，选择目标芯片等，见下图2，3。
图2图3
5.编译程序。
将所输入的程序进行编译（菜单Project→Make命令），或者在工具栏单击
按钮），若编译时下方出现错误提示，说明程序有语法错误，此时必须根据编译器所列出的错误消息，逐条查改，重新编译，直到错误消除并生成*．hex文件。
6.功能仿真。
利用proteus或AVRstudio的仿真功能对程序进行功能性仿真，验证程序功能是否正确。
7.打开下载软件（progisp或AVRStudio里的JTAGICE），将刚刚生成的相应*．hex文件写入单片机（在此之前，须将单片机实验板按要求与PC机连接正确，并接通电源）。
8.验证硬件实现的结果是否与功能要求一致。
四、参考程序（实现8个led灯的自动顺序（加法）和逆序（减法）点亮的部分程序）
/***********************
系统外接8M晶振
************************/
unsignedchari;
while
（1）{
for（i=0;i<8;i++）{
PORTB=~（1<delay_ms（200）;
}
for（i=8;i>0;i--）{
PORTB=~（1<delay_ms（200）;
}
}
实验二0～99数字的加减控制
一、实验目的
1.熟悉并行接口的设置与应用；
2.进一步熟悉编译软件和下载软件的使用；
3.熟悉十进制数各个位在数码管上显示的编程方法；
二、实验内容
1.参照课本P131“0~99数字的加减控制”的程序，实现按键对数字的加减控制功能（因实验板上数码管与PC口的连接方式和书本中的连接不一致，须修改源程序，具体见实验电路分析部分）。
2.假如需要控制0~999数字的加减控制，请重新设计一个程序实现该功能。
三、实验电路
本实验的电路连接如下图所示1。
注意：
本图中高位数码管连接低位PC口，低位数码管连接高位PC口，即图中第1位（最左边）数码管连接PC0,第2位数码管连接PC1,…,第8位（最右边）数码管。
与课本的实验电路连接方式不一致，故在程序设计中需要修改数码管的位选端。
高位
数码管
低位
数码管
图1键控计数电路
四、实验步骤
参照实验一的实验步骤过程。
1.参照课本P131，通过ICCAVR编译后生成*.HEX文件，并利用proteusISIS仿真程序实现的功能。
2.在不修改数码管位选端的情况下，观察程序执行结果。
3.分别修改数码管的个位和十位位选端，使数码管上显示的结果正常。
4.如要使数字的显示从数码管的最低位开始显示，重新设计数码管的个位和十位位选端编码。
5.若要控制0~999数字的加减控制，设计数码管的BCD转换。
五、部分参考程序
1.实验板上各个数码管的位选端数组为：
ACT[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}//数码管从高位到低位显示//的排列编码
2.数码管BCD转换：
PORTA=SEG7[counter%10];//显示counter变量的个位
PORTC=ACT[0];//选通个位数码管
delay_ms
（1）;
PORTA=SEG7[counter/10%10];//显示counter变量的十位
PORTC=ACT[1];//选通十位数码管
delay_ms
（1）;
PORTA=SEG7[counter/100];//显示counter变量的百位
PORTC=ACT[2];//选通百位数码管
delay_ms
（1）;
实验三脉宽调制（PWM）实验
一、实验目的
1.进一步了解脉宽调制的意义，熟悉脉宽调制的原理；
2.掌握脉宽调制的设置与应用；
3.能解读程序。
二、实验内容
1．参照课本P234“PWM测试实验”的程序，实现按键S1、S2对PWM的输出控制。
（1）编译通过后，进行软件仿真。
在ProteusISIS里利用LCD1602观察显示内容是否正确，并用虚拟示波器（OSCILLOSCOPE）观察OC2引脚（PD7）输出的PWM信号是否正常。
见下图。
注意：
开始仿真后，必须按下S1才有PWM波输出。
（2）用数字万用表检测OC2脚（PD7），观测输出电压是否与LCD指示的相符，并填入下表。
OCR2值
LCD显示的电压值（
）
数字万用表显示的电压值（V）
2.修改源程序（P234～P236），使输出脉宽是自动变化的。
部分参考程序如下：
while
（1）{
unsignedchari;
i=255;
while（i）{
OCR2=i;
Delay_nms（50）;
i--;
}
i=1;
while（i）{
OCR2=i;
Delay_nms（50）;
i++;
}
}
三、附LCD1602驱动参考程序
（注：
本驱动是在课本P182~185基础上进行修改的，目的是删除驱动程序中的检测LCD忙信号函数及与其相关语句，使仿真和显示正常。
）
/*******LCD1602液晶驱动程序***************/
#include
#include
#definextal8
#definePB00
#definePB11
#definePB22
//----------------------------
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineSET_BIT（x,y）（x|=（1<#defineCLR_BIT（x,y）（x&=~（1<#defineGET_BIT（x,y）（x&=（1<//-------端口电平的宏定义------------
#defineLCM_RS_1SET_BIT（PORTB,PB0）
#defineLCM_RS_0CLR_BIT（PORTB,PB0）
#defineLCM_RW_1SET_BIT（PORTB,PB1）
#defineLCM_RW_0CLR_BIT（PORTB,PB1）
#defineLCM_EN_1SET_BIT（PORTB,PB2）
#defineLCM_EN_0CLR_BIT（PORTB,PB2）
//------------------------------
#defineDataPortPORTA
#defineBusy0x80
//**********函数声明********************
voidDelay_1ms（void）;
voidDelay_nms（uintn）;
voidLcdWriteData（ucharW）;
voidLcdWriteCommand（ucharCMD）;
voidInitLcd（void）;
voidDisplayLine2（uchardd）;
voidDisplayOneChar（ucharx,uchary,ucharWdata）;
voidePutstr（ucharx,uchary,ucharconst*ptr）;
/***********显示指定坐标的一串字符子函数************/
voidePutstr（ucharx,uchary,ucharconst*ptr）
{
uchari,l=0;
while（ptr[l]>31）{l++;}
for（i=0;iDisplayOneChar（x++,y,ptr[i]）;
if（x==16）{
x=0;y^=1;
}
}
}
//**********演示第二行移动字符串子函数************
voidDisplayLine2（uchardd）
{
uchari;
for（i=0;i<16;i++）{
DisplayOneChar（i,1,dd++）;
dd&=0x7f;
if（dd<32）dd=32;
}
}
//***********显示光标定位子函数******************
voidLocateXY（charposx,charposy）
{
uchartemp=0;
temp&=0x7f;
temp=posx&0x0f;
posy&=0x01;
if（posy）temp|=0x40;
temp|=0x80;
LcdWriteCommand（temp）;
}
//**********显示光标定位的一个字符子函数***********
voidDisplayOneChar（ucharx,uchary,ucharWdata）
{
LocateXY（x,y）;
LcdWriteData（Wdata）;
}
//***********LCD初始化子函数******************
voidInitLcd（void）
{
LcdWriteCommand（0x38）;//显示模式设置（固定）,8位数据接口
Delay_nms（5）;
LcdWriteCommand（0x01）;//清屏
Delay_nms（5）;
LcdWriteCommand（0x0c）;//开显示，不显示光标
Delay_nms（5）;
}
//************写命令到LCM子函数************
voidLcdWriteCommand（ucharCMD）
{
LCM_RS_0;LCM_RW_0;
DataPort=CMD;
LCM_EN_1;Delay_nms
（1）;LCM_EN_0;
}
//************写数据到LCM子函数*************
voidLcdWriteData（uchardataW）
{
LCM_RS_1;LCM_RW_0;
DataPort=dataW;
LCM_EN_1;Delay_nms
（1）;LCM_EN_0;
}
//***********1ms延时子函数*******************
voidDelay_1ms（void）
{uinti;
for（i=1;i<（uint）（xtal*143-2）;i++）
;
}
//=============n*1ms延时子函数================
voidDelay_nms（uintn）
{
uinti=0;
while（i{Delay_1ms（）;
i++;
}
}
实验四0～5V数字式直流电压表
一、实验目的
1.掌握A/D转换程序的设计；
2.掌握数据采集与显示的应用；
3．掌握数据处理的方法；
二、实验内容
1.参照课本P383页“0～5V数字式直流电压表实验”程序,并编译、仿真，见下图所示。
注意：
由于用proteusISIS仿真时，数码管模型显示的闪烁现象和缓存现象，需要对其进行短延时和清屏，否则，显示将出现乱码现象。
可在main（）主函数里加入两条语句：
Delay
（1）;
PORTA=0;
（1）修改错误。
比较程序第25行“ADMUX=0XC7”以及程序第71行“x=（5000*（long）i）/1023”所指参考电压不一致，导致输入模拟电压值与数码管显示电压值不一致，有哪几种修改方案。
如把ADMUX=0XC7改为0X07。
（2）调节电位器（POT-LOG），观察数码管显示的电压值与虚拟直流电压表显示的电压是否一致。
2.将编译通过后的程序烧写到单片机里，调节AD电位器，观看开发板上数码管的显示情况。
注意数码管的位选端排列顺序，实验板与课本电路图中数码管排序不同，故需要调整位选端。
3.如果想观察ADC转换后的数字结果，则需将数码管显示改为：
PORTA=SEG7[adc_val%10];
………
依次类推。
三、拓展实验
把数码管显示改为LCD1602液晶显示。
（可参考P240“0~5V数字电压调整器”lcd部分程序内容）
注意：
因使用PA7为输入端口，而PA口为原电路中LCD1602的数据端口，故把数据端口改为PC口，注意要把lcd1602液晶的驱动程序“lcd1602_8bit.c”中的语句“#defineDataPortPORTA”改为“#defineDataPortPORTC”。
ProteusISIS仿真图如下图。
四、附使用LCD1602显示ADC参考程序
#include
#include"lcd1602_8bit.c"
ucharconsttitle[]={"0-5vD_voltager"};
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uintadc_val,dis_val;
uchari,cnt;
/************************************************/voidport_init（void）
{
PORTA=0x7F;
DDRA=0x7F;
PORTB=0xFF;
DDRB=0xFF;
PORTC=0xFF;
DDRC=0xFF;
PORTD=0xFF;
DDRD=0xFF;
}
/************************************************/voidadc_init（void）{
ADCSRA=0xE3;
ADMUX=0x47;}
//***************************voidtimer0_init（void）{
TCNT0=0x83;
TCCR0=0x03;
TIMSK=0x01;
}
/*********************************************/voidinit_devices（void）
{
port_init（）;
timer0_init（）;
adc_init（）;
SREG=0x80;
}
//***************************
#pragmainterrupt_handlertimer0_ovf_isr:
10
voidtimer0_ovf_isr（void）
{
TCNT0=0x83;
cnt++;
}
//=========================
uintADC_Convert（void）
{uinttemp1,temp2;
adc_init（）;
temp1=（uint）ADCL;
temp2=（uint）ADCH;
temp2=（temp2<<8）+temp1;
return（temp2）;
}
/**************************/
uintconv（uinti）
{
longx;
uinty;
x=（5000*（long）i）/1023;
y=（uint）x;
returny;
}
voiddelay（uintk）
{
uinti,j;
for（i=0;i{
for（j=0;j<1141;j++）;
}
}
/***********************/voidmain（void）
{
init_devices（）;
Delay_nms（400）;
DDRA=0X7F;PORTA=0X7F;
DDRC=0XFF;PORTC=0X00;
DDRB=0XFF;PORTB=0X00;
InitLcd（）;
ePutstr（1,0,title）;
DisplayOneChar（0,1,'A'）;
DisplayOneChar（1,1,'D'）;
DisplayOneChar（2,1,'C'）;
DisplayOneChar（3,1,'7'）;
DisplayOneChar（4,1,':
'）;
DisplayOneChar（11,1,'.'）;
DisplayOneChar（15,1,'V'）;
while
（1）
{
if（cnt>100）
{
adc_val=ADC_Convert（）;
dis_val=conv（adc_val）;
cnt=0;
}
delay（10）;
DisplayOneChar（5,1,（adc_val/1000）+0x30）;
DisplayOneChar（6,1,（adc_val/100）%10+0x30）;
DisplayOneChar（7,1,（adc_val/10）%10+0x30）;
DisplayOneChar（8,1,（adc_val%10）+0x30）;
DisplayOneChar（10,1,（dis_val/1000）+0x30）;
DisplayOneChar（12,1,（dis_val/100）%10+0x30）;
DisplayOneChar（13,1,（dis_val/10）%10+0x30）;
DisplayOneChar（14,1,（dis_val%10）+0x30）;
}
}
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