《单片机原理及应用》实验指导书要点.docx
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《单片机原理及应用》实验指导书要点
MCS51单片机原理
实验指导书
付浩编
淮阴师范学院物理与电子电气工程学院
2009.9
目录
实验要求
51单片机集成开发环境MedWinV2.39简介
1.安装3
2.设置3
3.使用4
STC单片机下载软件STC-ISP的使用
实验一LED流水灯7
一、实验目的7
二、实验内容7
三、实验电路连线7
四、实验说明8
五、思考题9
实验二用一位数码管循环显示数字0～9
一、实验目的10
二、实验内容10
三、实验电路连线10
四、实验说明11
五、思考题13
实验三LED数码管的动态驱动
一、实验目的14
二、实验内容14
三、实验电路连线14
四、实验说明14
五、思考题19
实验四用单片机自动演奏乐曲
一、实验目的20
二、实验内容20
三、实验电路连线20
四、实验说明20
五、思考题23
实验五电子钟
一、实验目的27
二、实验内容27
三、实验电路连线27
四、实验说明27
五、思考题31
实验六单片机与PC机的串行通信
一、实验目的36
二、实验内容36
三、实验电路连线36
四、实验说明36
五、思考题42
实验七I2C串行flash存储器的读写
一、实验目的43
二、实验内容43
三、实验电路连线43
四、实验说明43
五、思考题48
实验要求
1、实验前预习实验内容，理解实验原理。
2、按规定时间进入实验室，登记领取实验板和连接线，按操作程序将实验板连接到PC机上，开始实验。
2、实验完毕请指导老师确认后，按操作程序拆除实验板，将连接线收拾好，与实验板一起归还指导老师，方可离开实验室。
3、按时撰写并上交实验报告。
实验报告格式为：
（1）实验目的，
（2）实验内容，（3）源代码及流程图，（4）结果记录及分析，（5）思考题，（6）体会及设想。
注意：
实验板与PC机连接时一定要先连接串行通信电缆，然后再将其电源线插入USB接口；拆除时先断开其电源，再断开串行通信电缆。
否则极易损坏PC机的串口。
最好先关闭微机电源，再连接或拆除实验板。
实验板原理图
51单片机集成开发环境MedWinV2.39简介
1.安装
从网站免费下载MedWinV2.39集成开发环境安装程序压缩包，将其释放后，按照默认路径安装到C:
\Manley\PmedWin文件夹。
2.设置
（1）每次启动MedWin会出现对话框，询问使用仿真器还是模拟仿真，应点击[模拟仿真]按钮。
（2）设置仿真器点击[设置]—[设置仿真器]命令，选择时钟频率为12兆赫兹。
（3）设置工作目录MedWin集成开发环境默认的工作目录为C:
\MedWin\PMedWin，建议根据需要建立自己的工作目录。
注意：
不得使用长文件名或长目录名！
（4）设置编译器将C语言编译器C51（文件夹）拷贝到C:
\MedWin文件夹下，点击[设置]—[设置编译工具]命令，打开“设置编译工具”对话框，使用汇编语言时选择第一行，使用C语言时选择第二行，如下图所示。
3.使用
（1）新建项目点击[项目管理]—[新建项目]命令，输入项目名称，点击[确定]按钮，出现“添加项目文件”对话框，输入源代码文件名，如T1.C（或T1.ASM），单击[打开]按钮，出现代码窗口，即可开始编程。
（2）打开项目点击[项目管理]—[打开项目]命令，点击项目文件名（项目文件后缀为.mpf），点击[打开]按钮，即可打开上次保存的项目。
（3）编译点击[项目管理]—[编译/汇编]命令，启动编译器对源文件进行语法检查并编译，在消息窗口中显示编译结果。
（3）模拟仿真当源程序编译无误后，可进行模拟仿真调试。
点击[项目管理]—[产生代码并装入]命令，编译器对源程序进行重新编译并装入。
这时，可使用[调试]菜单中的相关命令进行调试，如设置断点、单步及全速执行等。
（4）生成目标代码点击[项目管理]—[输出Binary文件]命令，生成BIN文件，用下载工具将其下载到实验板的单片机中执行。
STC单片机下载软件STC-ISP的使用
该软件界面如下图所示：
按照界面上的提示：
第一步，设置单片机型号为STC89C52RC。
第二步，点击[OpenFile]按钮，打开编译生成的BIN文件或HEX文件。
第三步，选择串口，设置波特率。
如：
COM1,115200。
第四步，可按默认值不用设置。
第五步，下载程序。
在进行第五步之前，一定要保持实验板的串行通信线及电源线与PC机连接良好，并且实验板的电源开关处于关闭状态，然后，点击[下载]按钮，再打开实验板电源开关，此时，软件将自动完成程序下载，下载完毕，实验板上的单片机立即开始运行。
目前,MCS51内核单片机中STC89C5X（宏晶）和AT89S5X（ATMEL）两种芯片支持在线下载功能。
实验一LED流水灯
一、实验目的
1.学习单片机并口的使用方法。
2.学习延时子程序的编写和使用。
3.学习集成开发环境MedWin的安装与使用。
4.学习STC单片机在线下载软件STC-ISP的使用。
二、实验内容
所谓流水灯就是8个发光二极管（LED）轮流点亮，周而复始。
实验板上以P0口作输出口，经74LS244驱动，接8只发光二极管LED0-LED7。
当单片机的引脚输出为低电平时发光二极管点亮，为高电平时息灭。
编写程序，使8个发光二极管循环点亮，时间间隔约0.5秒。
三、实验电路连线
实验板上与本实验有关的硬件如下图所示。
74LS244驱动输出串联8个限流电阻接8个LED发光管，以防止其电流过大而烧坏。
单片机的主时钟为11.0592MHz。
JMP0和JMP1都短接1-2脚。
四、实验说明
1、P0口作为通用接口时是一准双向口，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P0口用作输入口时必须先对它置“1”。
若不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。
输出时需要接上拉电阻，P0口内部没有上拉电阻，若将外围电路设计为低有效，高无效，则无需再外接上拉电阻。
2、编写一个软件延时子程序，延时时间约0.5秒，采用三重循环实现，汇编语言程序如下：
DELAY:
MOVR7,#198
DEL1:
MOVR6,#50
DEL2:
MOVR5,#23
DJNZR5,$
DJNZR6,DEL2
DJNZR7,DEL1
RET
查指令表可知执行MOV指令需用1个机器周期，DJNZ指令需用2个机器周期，在11.0592MHz晶振时，一个机器周期时间长度为1.085μs，所以该段程序执行时间为：
[1＋（1＋2×23）×50]×198×1.085μs≈500mS
3、若使用C语言，可用for循环实现延时,下面的程序延时约500mS。
voiddelay（void）
{inti,j;
for（i=0;i<1000;i++）
for（j=0;j<50;j++）
{_nop_（）;_nop_（）;}
}
4、流水灯的主程序（汇编语言）为：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
CLRP1.5;P1.5=0,关闭蜂鸣器。
MOVA,#0FEH
LOP:
MOVP0,A
LCALLDELAY
RLA
SJMPLOP
END
5、流水灯的C语言主程序为：
#include
#include
#include
voidmain（void）
{unsignedchara,c;
P1=0xdf;//P1.5=0,关闭蜂鸣器。
a=0xfe;
while
（1）
{P0=a;
c=a&0x80;
a=a<<1;
a=a|（c==0x80）;
delay（）;
}
}
五、思考题
1.如何使点亮的LED从右往左移动？
2.如何使点亮的LED从两边往中间移动？
实验二用一位数码管循环显示数字0～9
一、实验目的
1.学习单片机并口的使用方法。
2.学习延时子程序的编写和使用。
3.学习LED数码管的驱动、编码。
二、实验内容
实验板上有8个LED数码管，编写程序，使最右边的一个LED数码管循环显示0～9十个数字。
时间间隔约0.5秒，其余LED数码管关闭。
三、实验电路连线
实验板上与本实验有关的硬件如下图所示。
8个共阳的LED数码管（S0-S7）上同名的引脚连接在一起，由单片机P0口通过74HC244驱动（段控制），R12-R19为限流电阻。
单片机P2口的8个引脚分别通过三极管Q0-Q7控制8个LED数码管的公共端（位控制）。
单片机的主时钟为11.0592MHz。
JMP0短接2-3脚，JMP1短接1-2脚。
四、实验说明
1、P0口和P2都是准双向口，输出时需要接上拉电阻。
P0内部没有上拉电阻，P2口内部有弱上拉。
2、下表为驱动LED数码管的段代码表，1--代表对应的笔段亮，0--代表对应的笔段不亮。
若需要在最右边（S0）显示数字“5”，只要将从表中查得的段代码2CH写入P0口，再将P2.0置高，P2.1-P2.7置低即可。
数字
d
p
e
c
g
b
f
a
十六进制
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
P0.3
P0.2
P0.1
P0.0
共阴
共阳
0
1
0
1
1
0
1
1
1
B7
48
1
0
0
0
1
0
1
0
0
14
EB
2
1
0
1
0
1
1
0
1
AD
52
3
1
0
0
1
1
1
0
1
9D
62
4
0
0
0
1
1
1
1
0
1E
E1
5
1
0
0
1
1
0
1
1
9B
64
6
1
0
1
1
1
0
1
1
BB
44
7
0
0
0
1
0
1
0
1
15
EA
8
1
0
1
1
1
1
1
1
BF
40
9
1
0
0
1
1
1
1
1
9F
60
3、实现最右边的一个LED数码管循环显示0～9十个数字的C语言程序如下：
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
constucharcodetab[]={0x48,0xeb,0x52,0x62,0xe1,0x64,0x44,0xea,0x40,0x60};
voiddelay（void）
{inti,j;
for（i=0;i<1000;i++）
for（j=0;j<50;j++）
{_nop_（）;_nop_（）;}
}
voidmain（void）
{uchari;
P2=0x01;
P1=0xdf;
while
（1）
{P0=tab[i];
delay（）;
i++;
if（i==10）i=0;
}
}
4、实现最右边的一个LED数码管循环显示0～9十个数字的汇编语言程序如下：
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVP1,#0DFH
MOVP2,#01H
MOVR1,#00H
LOOP:
MOVA,R1
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
INCR1
MOVA,R1
CJNEA,#10,LOOP
CLRA
MOVR1,A
SJMPLOOP
DELAY:
MOVR7,#198
DEL1:
MOVR6,#50
DEL2:
MOVR5,#23
DJNZR5,$
DJNZR6,DEL2
DJNZR7,DEL1
RET
TAB:
DB48H,0EBH,52H,62H,0E1H,64H,44H,0EAH,40H,60H
END
五、思考题
1.分别写出
六个字母（用于显示十六进制数）的段代码，编写程序，在最右边数码管上实现0-F的循环显示。
2.能否交替点亮点8个LED数码管？
实验三LED数码管的动态驱动
一、实验目的
1.学习LED数码管的动态驱动编程。
2.学习使用定时/计数器、中断。
3．学习汇编语言的有关运算。
二、实验内容
编写程序，使实验板上的8个LED数码管稳定显示8个不同的数字,并使这四位数从00000000开始,每0.5秒钟加1。
三、实验电路连线
本实验有关的硬件见实验二。
四、实验说明
1.在实验二中，我们已经能够让某一个LED数码管显示需要的数字，比如选让第一个LED显示“1”，隔一较短的时间（如2.5毫秒）后关闭第一个LED，让第二个LED显示“2”，如此周而复始，让8个LED依次显1、2、3、4、5、6、7、8，我们就能看到8个LED上稳定地显示8个不同的数字。
当然，每个瞬间只有一个LED被点亮，大家亮的时间相同，均为2.5毫秒，8个LED数码管点亮一遍需要20毫秒，一秒钟各亮50次，所以看上去不会有闪烁感，但亮度只是实验二中LED亮度的八分之一。
要实现每隔再隔2.5毫秒变换一个LED，最好的方法是使用定时器中断。
2.汇编语言参考程序为：
LED_PORTEQUP0;笔划输出,低有效
SCN_PORTEQUP2;段扫描输出,低有效（P2.4-P2.7）
DSEG
ORG10H
DISP_BUF:
DS8;显示缓冲区
SCN_INX:
DS1;扫描指针
SCN_COD:
DS1;扫描码
CNT:
DS1;中断计数,每2.5ms加1
CSEG
ORG00H
LJMPMAIN;主程序入口,转初始化程序
ORG0BH;定时中断0入口
LJMPINTP0;每2.5ms中断一次,用于刷新显示
;-----------初------始-----化---------------------------------
ORG30H
MAIN:
MOVSP,#50H;初始化堆栈指针
CLRRS0;选用第0组通用寄存器
CLRRS1
CLRP1.5
CLRA
MOVCNT,A
MOVR1,#8
MOVR0,#DISP_BUF
LOOP1:
MOV@R0,A;显示缓冲区清零
INCR0
DJNZR1,LOOP1
MOVSCN_INX,A;扫描指针置0
MOVSCN_COD,#80H;右边LED先点亮
MOVTMOD,#01H;定时器0,方式1
MOVTH0,#0F7H;计数初值,每次2.5ms（11.0592MHz晶振）
MOVTL0,#000H;65536-（2.5ms/1.085us）=65536-2304=63232=0F700H
SETBTR0;启动定时器0
SETBEA;中断总允许
SETBET0;允许定时器0中断
SJMP$;主程序在此循环
;-----------定时器0中断服务程序,间隔2.5ms--------------
INTP0:
PUSHACC
PUSHPSW
MOVTH0,#0F7H;置计数初值
MOVTL0,#00H
SETBRS0;选用第1组通用寄存器
CLRRS1
MOVA,SCN_INX;取扫描指针
ANLA,#07H;清除高5位
ADDA,#DISP_BUF;加显示缓冲区首地址
MOVR1,A
MOVA,@R1
MOVDPTR,#CODE_TAB;DPTR指向笔划代码表
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR;取笔划代码
MOVLED_PORT,A;笔划代码送LED口
MOVA,SCN_COD;取扫描段代码
MOVP2,A
MOVA,SCN_COD
RRA;扫描段代码循环右移一位
MOVSCN_COD,A
INCSCN_INX;扫描指针+1
INCCNT
MOVA,CNT
CJNEA,#200,EN
MOVCNT,#0
INCDISP_BUF+7;个位加一
MOVA,DISP_BUF+7
CJNEA,#10,EN;不进位转移
MOVDISP_BUF+7,#0;进位则个位清零
INCDISP_BUF+6;十位加一
MOVA,DISP_BUF+6
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+6,#0;进位则十位清零
INCDISP_BUF+5;百位加一
MOVA,DISP_BUF+5
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+5,#0;进位则百位清零
INCDISP_BUF+4;千位加一
MOVA,DISP_BUF+4
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+4,#0;进位则千位清零
INCDISP_BUF+3;万位加一
MOVA,DISP_BUF+3
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+3,#0;进位则万位清零
INCDISP_BUF+2;十万位加一
MOVA,DISP_BUF+2
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+2,#0;进位则十万位清零
INCDISP_BUF+1;百万位加一
MOVA,DISP_BUF+1
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+1,#0;进位则百万位清零
INCDISP_BUF+0;千万位加一
MOVA,DISP_BUF+0
CJNEA,#10,EN
MOVDISP_BUF+0,#0;进位则千万位清零
EN:
POPPSW
POPACC
RETI
;----------笔划代码表-------------------------
CODE_TAB:
DB48H,0EBH,52H,62H,0E1H,64H,44H,0EAH,40H,60H
END
3.C语言参考程序为：
#include
#defineucharunsignedchar
constucharcodetab1[]={0x48,0xeb,0x52,0x62,0xe1,0x64,0x44,0xea,0x40,0x60};
constucharcodetab2[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};
ucharbuf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//显示缓冲区,开机先显示"00000000"
voidmain（void）
{P1=0xdf;
EA=1;//允许中断
TMOD=0x01;//设定时器0为模式1（16位）
ET0=1;//定时器0中断允许
TH0=0xf7;//晶振11.0592MHz,2.5ms
TL0=0;
TR0=1;//开始计数
while
（1）;//死循环,等待中断
}
voidtimeint（void）interrupt1//定时器0中断服务程序
{staticuchark,count;
chari;
TH0=0xf7;//设置定时器时间常数
TL0=0;
k++;
k&=0x07;
P0=tab1[buf[k]];//笔划代码送P0口
P2=tab2[k];//控制扫描码送P2口
if（++count==200）//计数200次为2.5msX200=0.5s
{count=0;//到0.5秒钟,显示的数字加一
for（i=7;i>=0;i--）
{buf[i]++;
if（buf[i]==10）buf[i]=0;//加到10向前进位
elsebreak;
}
}
}
五、思考题
如何让8个LED数码管从00-00-00开始，每秒钟自动加1,前两位代表时，中间两位代表分，后两位代表秒？
实验四用单片机自动演奏乐曲
一、实验目的
（1）进一步熟悉89C51定时器/计数器的功能及应用；
（2）掌握其初始化与中断服务程序的编程方法；
（3）掌握用定时器/计数器发出不同音调的编程方法。
二、实验内容
用单片机的定时器/计数器0作定时器使用，工作于模式1，中断产生方波发声，根据各个的频率，计算对应的定时时间常数，定时器中断后按此常数赋初值，从而发出对应的音调。
将歌曲的音调和节拍编成一个表，用音调作为定时器的初值，用节拍控制发音时间，就可以实现自动演奏。
三、实验电路连线
本实验有关的硬件如右图所示。
四、实验说明
声单定时初值常数计算方法：
根据下表的音阶频率，计算对应的音阶周期T，用T/2计算定时周期数（晶振11.0592MHz），填入下表中。
定时器的计数初值为65536－定时周期数，在程序计算产生。
定时周期数增加1倍，音阶降低八度，定时周期数降低1倍，音阶升高八度。
音阶（C调）
1
2
3
4
5
6
7
频率（Hz）
256
288
320
341
384
427
480
周期（μs）
3906
3472
3125
2932
2604
2342
2083
定时周期数
3600
3200
2880
2702
2400
2158
1920
自动演奏《东方红》乐曲的C语言程序为：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitP15=P1^5;
codeuintcyc[]={3600,3200,2880,2702,2400,2158,1920};//音阶1-7对应的计数周期数
codeuchartone[]={15,15,16,12,11,11,06,12,15,15,16,21,16,15,11,11,
06,12,15,12
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