工学MCS单片机实验指导书.docx
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工学MCS单片机实验指导书
MCS单片机应用技术实验装置
实
验
指
导
目录
实验1交通灯模拟控制…………………………………………………………………………2
实验2水塔水位模拟控制………………………………………………………………………4
实验3水塔水位模拟控制………………………………………………………………………6
实验4步进电机模拟控制………………………………………………………………………9
实验5继电器模拟控制………………………………………………………………………14
实验6皮带运输机模拟控制…………………………………………………………………16
实验7抢答器应用系统………………………………………………………………………19
实验8电子钟控制系统………………………………………………………………………21
实验9A/D转换应用系统……………………………………………………………………25
实验10D/A转换应用系统……………………………………………………………………28
实验11串行口的应用…………………………………………………………………………30
实验12液晶显示屏控制………………………………………………………………………32
实验1交通灯模拟控制
一、实验目的
1、掌握MCS－51在交通灯控制的流程及方法；
2、进一步运用软件延时来进行准确时间控制；
3、熟悉各I/O口的输入输出控制。
二、实验设备
主机箱1台；仿真排线1条，USB通讯线1条；导线1套；交通灯模拟控制模块1块。
三、实验内容
首先东西绿灯及南北红灯一起亮10S，东西绿灯闪动3S，此时南北红灯亮，接着所有黄灯亮2S后，然后东西红灯及南北绿灯一起亮10S，南北绿灯闪动3S，接着所有黄灯亮2S，重复以上的流程。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线成从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与交通灯控制模拟控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、GND与模块的+5V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，此时电源指示灯、电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序。
按下面板的启动/停止键时，东西南北向信号灯开始运行指示，再按启动/停止键时信号灯停止指示。
观察是否与实验内容相符合。
六、原理及面板
实验2水塔水位模拟控制
一、实验目的
1、掌握水塔水位控制原理；
2、掌握水塔水位上、下限水位传感器原理及应用；
3、掌握单片机控制交流电动机接口及应用。
二、实验设备
实验主机箱1台实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；水塔水位模拟控制模块1块。
三、实验内容
用单片机控制水塔水位，要求：
当水塔水位低于下限水位时启动水泵加水，当水塔水位高于上限水位时关闭水泵，当单片机检侧上、下限水位传感器误逻辑时应关闭水泵，输出故障指示。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通迅线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与水塔水位模拟控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、GND与模块的+5V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，此时电源指示灯、电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序。
用A、B扭子开关代替水塔水位上、下水位传感器，操作A、B扭子开关时，观察发出二极管的指示是否与实验内容相符合。
六、原理及面板
实验3水塔水位模拟控制
一、实验目的
1、掌握直流电动机工作原理
2、掌握直流电动机脉宽调速及正、反转控制
3、掌握8155与单片机接口控制直流电动机及应用
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；直流电动机模拟控制模块1块。
三、实验内容
用8155与单片机接口控制直流电动机。
要求：
能正/反转，速度可调控制。
设电机全电压时其转速为最大Vmax，占空比D=t1/T则电机的平均Vd=Vmax.D式中Vd-电机的平均速度，Vmax-电机全电压的速度（最大），D=t1/T-占空比，由上可知：
改变电机占空比，可调节电机速度
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与水塔水位模拟控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、GND与模块的+5V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，此时电源指示灯、电源指示灯、伟福V5电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序。
4、用两只发光二极管模拟直流电动机的正/反转，发光二极管亮、灭周期的长短模拟直流电动机的旋转速度，发光二极管亮的时间越长时，表示直流电动机的旋转速度越慢，反之为越快，操作面上的启动/停止、正/反、速度功能开关，观察发出二极管的指示是否与实验内容相符合。
六、原理及面板
实验4步进电机模拟控制
一、实验目的
1、掌握步进电机工作原理；
2、掌握步进电机与单片机的接口及应用；
3、掌握步进电机的正/反转及调速控制。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；步进电机模拟控制模块1块。
三、实验内容
用单片机控制三相步进电机，要求：
启动/停止、正/反转控制，模式选择及调速控制:
（1）步进电机脉冲序列的生成，用软件实现冲波的方法是输出一高电平，然后用软件延时一段时间，而后输出低电平，再延时。
延时时间的长短由步进电机的工作频率决定。
（2）方向控制，常用的步进电机有二相、三相、四相、五相、六相，其旋转方向与内部绕组的通电顺序有关。
下以三相进电机为例进行讲述。
三相步进电机有三工作方式：
※三拍，通电顺序为：
A>B>C；※双三拍，通电顺序为：
AB>BC>CA；※三相六拍，通电顺序为：
A>AB>B>BC>C>CA。
如按上述三种通电方式和通电顺序进行通电，则步进电机正向转动。
反之，如果通电方式向与上述相反，则步进电机为反向转动。
例如在单三拍的通电顺序为A>C>B>A，其它两种方式此类推。
步进电机的方向控制方法是：
1、用单片机输出接口的每一位控制绕组，例如，用8位单片机控制三相步进电机时，可用P1.0、、P1.1、P1.2分别接步进电机的A、B、C三相绕组
2、根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方式的模型，如上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：
a）三相单三拍
步序控制位工作状态控制模型
P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0
100000001A01H
200000010B02H
300000100C04H
b）三相双三拍
步序控制位工作状态控制模型
P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0
100000011AB03H
200000110BC06H
300000101CA05H
c）三相六拍
步序控制位工作状态控制模型
P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0
100000001A01H
200000011AB03H
300000010B02H
400000110BC06H
500000100C04H
600000101CA05H
以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型,如果按上述逆顺序进行控制,则步进电机将向反方向转动。
由此可知，所谓步进电机的方向控制，实际上就是按照某一控制方式所规定的顺序送脉冲序，即可达到控制步进电方向的目的。
3、步进电机的调速控制
简单的讲改变输出脉冲宽度周期可实现步进电机的调速控制
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与步进电机模拟控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、GND与模块的+5V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，此时电源指示灯、电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序。
4、用三个发光二极管代替三相步进电机的通电绕组A、B、C，发光二极亮时该绕通电，反之为断电，发光二极亮、灭周期的长短模拟步进电机的旋转速度，发光二极亮的时间越长时，表示步进电机的旋转速度越慢，反之为越快，面板上的模式1为三相单三拍，模式2为三相双三拍，模式3为三相六拍，操作面上的启动/停止按扭，模式、速度功能开关，观察发出二极管的指示是否与实验内容相符合。
六、原理及面板
实验5继电器模拟控制
一、实验目的
1、掌握继电器的构成和工作原理；
2、掌握单片机控制继电器输出接口及应用。
二、实验设备
实验主机箱1台实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；继电器模拟控制模块1块。
三、实验内容
用单片机控制三个继电器的输出，要求：
通过键盘分别控制继电器的输出与关闭。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与继电器模拟控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、+12V、GND与模块的+5V、+12V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，+12V扭子开关，此时电源指示灯、+5V指示灯、+12V指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序。
4、用三只发光二极管模拟三个继电器的输出。
发光二极管亮时，表示该继电器管的指示是否与实验内容操作面上的合。
输出状态，反之为关闭状态。
键盘，观察发出二极相符。
六、面板简要说明
实验6皮带运输机模拟控制
一、实验目的
1、掌握单片机控制皮带运输机的控制流程及其应用；
2、进一步掌握交流电动机、电磁阀与单片机接口及应用。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；皮带运输机模拟控制模块1块。
三、实验内容
用单片机控制三层皮带运输机及下料系统。
首先首层皮带运输运行2秒后停止，接着第二层皮带运输运行2秒后停止，然后第三层皮带运输运行2秒后停止，最后后打开阀门2秒后关闭，重复以上流程塔水位。
当任何时时候按下启动/停止健时，都能使皮带运输机启动或停止。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与皮带运输机模拟控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、GND与模块的+5V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，此时电源指示灯、电源指示灯、伟福V5电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序。
4、用四个发光二极管模拟三层交流电动机和电磁阀，当发光二极管亮时，表示电动机运行或电磁阀打开，反之电动机停止或电磁阀关闭。
操作面板上的启动/停止键盘，观察发出二极管的指示是否与实验内容相符合。
六、原理及面板
实验7抢答器应用系统
一、实验目的
1、进一步掌握八段码显示特点；
2、进一步掌握距阵式键盘中断扫描方式及实现抢答的功能；
3、了解74LS21的功能。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条。
三、实验内容
抢答器开始处于待机状态，可以立即进行抢答，抢答的最快者在LED显示出其编号，并响一声“噼”，当再次抢答时，必须按一次复位按扭。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与主机箱目标连接板（POD5X-1）连接。
2、按实验电路原理图，用实验导成连接好。
3、检查连接无误后，打开电源开关和5V扭子开关，此时，电源指示灯、5V电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
4、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序，此时进入抢答，注意所按的键是否跟显示出来的结果相符合，每抢答一次，应按一次复位按扭RESET，然后才能进行抢答。
六、原理及面板
实验8电子钟控制系统
一、实验目的
1、掌握定时器在电子钟中的应用；
2、进一步掌握中断程序的应用；
3、进一步加强键盘扫描与动态扫描显示的并用方法及技巧；
4、加强掌握MCS-51编程的综合运用能力。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条。
三、实验内容
利用单片机里的定时器定时100ms产生中断，中断10次计1秒，中断60秒计1分，中断60分计1小时，中断24小时后变为0，利用单片机的两个中断源进行调时及调分，以校准时间，主机箱LED3-LED8从左到右分别显示出小时、分、秒。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线从主机箱仿真器通讯端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与主机箱目标连接板（POD5X-1）连接。
2、实验电路原理图，用实验导成连接好。
3、检查连接无误后，打开电源开关和5V扭子开关，此时，电源指示灯、5V电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
4、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序，首先全部显示是全0，然后开始计时，按S1键可以较小时，调S2键较分钟。
六、原理及面板
实验9A/D转换应用系统
一、实验目的
1、掌握由模拟量变为数字量的方法；
2、掌握ADC0809的功能及其与单片机的连接方法；
3、掌握温度传感器的原理及应用；
4、进一步掌握键盘与显示并用的方法。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；A/D转换系统模块1块。
三、实验内容
利用4个可调电阻代替4个热敏电阻来模拟随温度变化而其两端电压的变化，从变化的电压模拟量中利用ADC0809来量化为00～99数字量，经单片机处理后驱动LED显示出其数值，从而完成A/D转换。
四、参考程序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用通讯线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排线在主机箱的仿真头端口与A/D转换模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、GND与模块的+5V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，此时电源指示灯、+5V电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
3、检查连接无误后，打开电源开关和5V扭子开关，此时，电源指示灯、5V电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
4、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序，其中面板上LED1显示通道值，LED2、LED3显示该通道的数量值。
5、按下选择通道键，LED1显示通道值，调节相应通道电位器，LED2、LED3将随调节的变化而变化，顺时针增大。
六、原理及面板
实验10D/A转换应用系统
一、实验目的
1、掌握数字量变为模拟量的方法；
2、熟悉DAC0832的功能及应用；
3、熟悉运算放大器的原理及应用。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条；D/A转换控制模块1块。
三、实验内容
用键盘调整使单片机输出000H-0FFH十六制数值，经DAC0832转换成模拟量后输出，经运放变换电压输出，输出电压为0～5V，从输出点做为电压比较信号，通过发光二极管亮的个数来描述D/A转换。
十六进制数值越大，输出电压越高，发光二极管亮的个数越多。
四、参考程序及框图
五、实验说明
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与D/A转换控制模块连接，用实验导线在主机箱电源输出+5V、+12、-12V、GND与模块的+5V、+12V、-12V、0V接好。
2、检查连接无误后，打开电源开关和+5V扭子开关，+12V扭子开关，-12V扭子开关，此时电源指示灯、+5V电源指示灯、+12V电源指示灯、-12V电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
3、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序，调整面板的S+或S-键观察发出二极管是否与实验内容相符合。
六、原理及面板
实验11串行口的应用
一、实验目的
1、掌握串行口各控制寄存器的功能和应用；
2、掌握串行口的接口；
3、掌握74LS164的应用。
二、实验设备
实验主机箱1台；实验连接导线1套；40芯数据仿真排线1条；USB通讯线1条。
三、实验内容
1、把串行口扩展成一个八位输出口。
2、使八位并行输出口上8只发光二极管自左至右轮流点亮。
四、参考序及框图
五、实验步骤
1、给实验主机箱接上交流220V电源，用USB通讯线从主机箱仿真器通建端口与电脑COM口连接，用40芯仿真数据排成在主机箱的仿真头端口与主机箱目标连接板（POD5X-1）连接。
2、按实验电路原理图，用实验导成连接好。
3、检查连接无误后，打开电源开关和5V扭子开关，此时，电源指示灯、5V电源指示灯、伟福H51/S电源指示灯处于工作指示状态。
4、进入伟福6000汇编软件，调出实验参考程序或自己编写的程序进行汇编，汇编成功后运行程序，观察是否与实验肉容相符合
六、原理及面板
实验12液晶显示屏控制
一、实验目的
1、解液晶显示屏的控制原理及方法。
2、了解点字的显示原理。
根据硬件电路图，编写程序控制液晶屏，并在其上面显示自己所想显示的字符。
二、实验设备
实验主机箱1台；40芯数据排线1条；USB通讯线1条。
三、原理及面板
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